JP2001065443A - 多気筒内燃機関における着火間隔の決定方法 - Google Patents
多気筒内燃機関における着火間隔の決定方法Info
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- JP2001065443A JP2001065443A JP24253099A JP24253099A JP2001065443A JP 2001065443 A JP2001065443 A JP 2001065443A JP 24253099 A JP24253099 A JP 24253099A JP 24253099 A JP24253099 A JP 24253099A JP 2001065443 A JP2001065443 A JP 2001065443A
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- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多気筒の往復動内燃機関において、機関に生
ずる起振力を必要とされるレベルまで低減できる最適な
着火間隔を容易に求めることを可能とする方法を提供
し、その方法に基づいてクランク軸を製作する。 【解決手段】 ｎ気筒内燃機関における各シリンダの慣
性力ベクトルＦj を各シリンダの距離Ｌで重み付けした
形で表されるｍ次の起振力Ｍ ＝Ｌ・Ｆｅima1＋２ＬＦｅima2＋…＋ｎＬＦｅiman における不平衡力Ｆ〔１ １ … １〕〔ｅika1 ｅ
ika2 … ｅikan〕T （ここにｋは許容値内に収めたい
不平衡力の次数（複数可））の無次元の係数であるｇ＝
〔１ １ … １〕〔ｅiKa1 ｅiKa2 … ｅiKan〕T
を許容値におさめるという制約条件のもとで、起振力の
無次元の係数であるｆ＝〔１ ２ … ｎ〕〔ｅima1
ｅima2 … ｅiman〕T を最小化するａｊを求めること
によりｎ気筒内燃機関における着火間隔を決定し、その
間隔にクランク軸を製作する。
ずる起振力を必要とされるレベルまで低減できる最適な
着火間隔を容易に求めることを可能とする方法を提供
し、その方法に基づいてクランク軸を製作する。 【解決手段】 ｎ気筒内燃機関における各シリンダの慣
性力ベクトルＦj を各シリンダの距離Ｌで重み付けした
形で表されるｍ次の起振力Ｍ ＝Ｌ・Ｆｅima1＋２ＬＦｅima2＋…＋ｎＬＦｅiman における不平衡力Ｆ〔１ １ … １〕〔ｅika1 ｅ
ika2 … ｅikan〕T （ここにｋは許容値内に収めたい
不平衡力の次数（複数可））の無次元の係数であるｇ＝
〔１ １ … １〕〔ｅiKa1 ｅiKa2 … ｅiKan〕T
を許容値におさめるという制約条件のもとで、起振力の
無次元の係数であるｆ＝〔１ ２ … ｎ〕〔ｅima1
ｅima2 … ｅiman〕T を最小化するａｊを求めること
によりｎ気筒内燃機関における着火間隔を決定し、その
間隔にクランク軸を製作する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多気筒の往復動内
燃機関において、その振動に最も影響の大きい各気筒の
着火間隔を、その起振力が必要とされるレベルまで低減
できるように定める方法に関する。
燃機関において、その振動に最も影響の大きい各気筒の
着火間隔を、その起振力が必要とされるレベルまで低減
できるように定める方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】往復動内燃機関で生ずる振動の元となる
起振力には不平衡力、外部偶力、内部偶力、トルク変動
などがあり、振動には機関本体振動、クランク軸捩り振
動など多くの種類が存在する。
起振力には不平衡力、外部偶力、内部偶力、トルク変動
などがあり、振動には機関本体振動、クランク軸捩り振
動など多くの種類が存在する。
【０００３】往復動内燃機関における振動を低減するた
め、従来は等着火間隔とすることで不平衡力を０にした
上で、その他の振動を最小にするよう釣り合わせのため
の錘を取り付けたり、その他各種の振動低減装置を取り
付けたりしていた。
め、従来は等着火間隔とすることで不平衡力を０にした
上で、その他の振動を最小にするよう釣り合わせのため
の錘を取り付けたり、その他各種の振動低減装置を取り
付けたりしていた。
【０００４】一方、多気筒の往復動内燃機関における起
振力は、その内燃機関における運動部分の慣性力とガス
の爆発力が主因となって生ずるが、各気筒の着火間隔を
変えると各気筒の起振力の方向が変わるので、内燃機関
全体としての起振力は着火間隔によって大きな影響を受
ける。
振力は、その内燃機関における運動部分の慣性力とガス
の爆発力が主因となって生ずるが、各気筒の着火間隔を
変えると各気筒の起振力の方向が変わるので、内燃機関
全体としての起振力は着火間隔によって大きな影響を受
ける。
【０００５】従って、不等間隔着火により機関自体にお
ける起振力を低減しようとする提案もなされている。一
例として、特開平７−９１２７４号では、低減すべき起
振力の要素と、その低減程度の目標を決定し、その目標
を考慮して各要素の着火角度をパラメータとする評価関
数を設定した上で、この評価関数の絶対値を最小とする
着火角度を求めるようにしている。
ける起振力を低減しようとする提案もなされている。一
例として、特開平７−９１２７４号では、低減すべき起
振力の要素と、その低減程度の目標を決定し、その目標
を考慮して各要素の着火角度をパラメータとする評価関
数を設定した上で、この評価関数の絶対値を最小とする
着火角度を求めるようにしている。
【０００６】この着火角度決定方法によると、設計する
機関毎に起振力の要素と、その低減目標を定め、それに
基づいて設定された評価関数について非線形最小２乗問
題として最適解を求めることが必要となる。
機関毎に起振力の要素と、その低減目標を定め、それに
基づいて設定された評価関数について非線形最小２乗問
題として最適解を求めることが必要となる。
【０００７】また、他の例として、米国特許４，００
２，０８７号では、７気筒機関について不平衡力を微小
に抑えつつ、主に外部偶力を低減するように求めた特定
の不等着火間隔を提案している。
２，０８７号では、７気筒機関について不平衡力を微小
に抑えつつ、主に外部偶力を低減するように求めた特定
の不等着火間隔を提案している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、多気筒の往
復動内燃機関において、その機関に許容される不平衡力
の範囲内で、その気筒数の如何に関わらず、問題となる
起振力を必要とされるレベルまで低減する最適な着火間
隔（クランク配置）を容易に求めることを可能とする方
法を提供し、これに基づいてクランク軸を製作すること
を課題としている。
復動内燃機関において、その機関に許容される不平衡力
の範囲内で、その気筒数の如何に関わらず、問題となる
起振力を必要とされるレベルまで低減する最適な着火間
隔（クランク配置）を容易に求めることを可能とする方
法を提供し、これに基づいてクランク軸を製作すること
を課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】図２に示すように多気筒
内燃機関（気筒数ｎ）における各シリンダの不平衡力
Ｆj （ベクトル）を各シリンダの基準点からの距離Ｌ
1 ，Ｌ2 ，…，Ｌn の重み付けをして加算した形で表さ
れるｍ次の起振力Ｍは、式（１）と表すことができ
る。
内燃機関（気筒数ｎ）における各シリンダの不平衡力
Ｆj （ベクトル）を各シリンダの基準点からの距離Ｌ
1 ，Ｌ2 ，…，Ｌn の重み付けをして加算した形で表さ
れるｍ次の起振力Ｍは、式（１）と表すことができ
る。
【００１０】通常の多気筒の往復動内燃機関では、シリ
ンダ間距離は一定であるから、それをＬとすると、Ｌi
＝ｉ・Ｌとなるので、式（１）は式（２）と表すことが
できる。
ンダ間距離は一定であるから、それをＬとすると、Ｌi
＝ｉ・Ｌとなるので、式（１）は式（２）と表すことが
できる。
【００１１】
【数１】
【００１２】一方、各気筒の着火間隔（クランク配置
角）をａｊとすると各シリンダのｍ次の不平衡力Ｆj
は式（３）と書けるので式（２）は式（４）となる。
角）をａｊとすると各シリンダのｍ次の不平衡力Ｆj
は式（３）と書けるので式（２）は式（４）となる。
【００１３】機関内部の任意の位置での内部偶力、機関
本体の起振モーメント、軸系捩り振動（機関内部のモー
ドが直線的なもの）も同様の表記が成立する。
本体の起振モーメント、軸系捩り振動（機関内部のモー
ドが直線的なもの）も同様の表記が成立する。
【００１４】この式（４）のうち、ｆ＝‖ｎφm T ‖は
機関仕様に左右されない無次元数で、各種起振力に共通
の、起振力の係数というべきものである。
機関仕様に左右されない無次元数で、各種起振力に共通
の、起振力の係数というべきものである。
【００１５】従来の等間隔着火（等間隔クランク）配置
では、ａｊを等間隔に固定したまま不平衡力Ｆの
（６）式で示される係数ｇを０とする条件の下で着火順
序を並べ替えることによりその組み合わせの中で起振力
の係数ｆを最小化していたのであるが、本発明では不等
間隔クランク配置とし、不平衡力Ｆが一般に０となら
ない不等間隔クランク配置において、その不平衡力を機
関の使用環境の許容値内に収めるという条件の下で、ｆ
＝‖ｎφm T ‖を最小化する非線型最適化問題として定
式化して更なる起振力の低減を行うものである。
では、ａｊを等間隔に固定したまま不平衡力Ｆの
（６）式で示される係数ｇを０とする条件の下で着火順
序を並べ替えることによりその組み合わせの中で起振力
の係数ｆを最小化していたのであるが、本発明では不等
間隔クランク配置とし、不平衡力Ｆが一般に０となら
ない不等間隔クランク配置において、その不平衡力を機
関の使用環境の許容値内に収めるという条件の下で、ｆ
＝‖ｎφm T ‖を最小化する非線型最適化問題として定
式化して更なる起振力の低減を行うものである。
【００１６】すなわち、本発明は、前記課題を解決する
ため、各シリンダの慣性力を位相差と距離の重み付けを
考慮して加算した式（４）で示される起振力の無次元数
で着火間隔ａｊの関数である数式（５）で示される係数
ｆを、不平衡力の無次元の係数ｇを許容値以内におさめ
るという条件の下で、最小化する着火間隔ａｊを求める
ことからなる着火間隔の決定方法を提供する。この最適
化問題はＳＱＰ（Sequential Quadratic Programming）
法等により数学的に簡単に解くことができる。
ため、各シリンダの慣性力を位相差と距離の重み付けを
考慮して加算した式（４）で示される起振力の無次元数
で着火間隔ａｊの関数である数式（５）で示される係数
ｆを、不平衡力の無次元の係数ｇを許容値以内におさめ
るという条件の下で、最小化する着火間隔ａｊを求める
ことからなる着火間隔の決定方法を提供する。この最適
化問題はＳＱＰ（Sequential Quadratic Programming）
法等により数学的に簡単に解くことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明による着火間隔の決
定方法の実施の形態について具体的に説明する。
定方法の実施の形態について具体的に説明する。
【００１８】４サイクル７気筒内燃機関について、１、
２次の不平衡力を微少に抑えつつ１次の外部偶力を最小
とする着火間隔を計算した結果の例を等間隔配置の場合
との比較のもとに表１、図１に示してある。
２次の不平衡力を微少に抑えつつ１次の外部偶力を最小
とする着火間隔を計算した結果の例を等間隔配置の場合
との比較のもとに表１、図１に示してある。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、多気筒内燃機関
（気筒数ｎ）における各シリンダの不平衡力Ｆj （ベク
トル）を各シリンダの距離Ｌで重み付けして加算した形
で表されるｍ次の起振力（ｋは許容内に収めたい不平衡
力の次数（複数可））Ｍ ＝Ｌ・Ｆｅima1＋２ＬＦｅima2＋…＋ｎＬＦｅiman における不平衡力Ｆ〔１ １ … １〕〔ｅika1 ｅ
ika2 … ｅikan〕T （ここにｋは許容内に収めたい不
平衡力の次数（複数可））の無次元の係数であるｇ＝
〔１ １ … １〕〔ｅika1 ｅika2 … ｅikan〕T
を許容値におさめるという制約条件のもとで前記起振力
のａｊをパラメータとする無次元の係数であるｆ＝〔１
２ … ｎ〕〔ｅima1 ｅima2 … ｅiman〕T を最
小化するａｊを求める多気筒内燃機関における着火間隔
の決定方法を提供し、その方法で決定した間隔でクラン
ク軸を製作する。
（気筒数ｎ）における各シリンダの不平衡力Ｆj （ベク
トル）を各シリンダの距離Ｌで重み付けして加算した形
で表されるｍ次の起振力（ｋは許容内に収めたい不平衡
力の次数（複数可））Ｍ ＝Ｌ・Ｆｅima1＋２ＬＦｅima2＋…＋ｎＬＦｅiman における不平衡力Ｆ〔１ １ … １〕〔ｅika1 ｅ
ika2 … ｅikan〕T （ここにｋは許容内に収めたい不
平衡力の次数（複数可））の無次元の係数であるｇ＝
〔１ １ … １〕〔ｅika1 ｅika2 … ｅikan〕T
を許容値におさめるという制約条件のもとで前記起振力
のａｊをパラメータとする無次元の係数であるｆ＝〔１
２ … ｎ〕〔ｅima1 ｅima2 … ｅiman〕T を最
小化するａｊを求める多気筒内燃機関における着火間隔
の決定方法を提供し、その方法で決定した間隔でクラン
ク軸を製作する。
【００２１】本発明の着火間隔の決定方法によれば、多
気筒の往復動内燃機関における不等間隔クランク配置の
決定を、不平衡力係数を許容値以内に納めるという制約
条件の下で着火間隔だけをパラメータとする関数（低減
を目的とする起振力係数）を最小化する非線型最適化問
題として定式化しており、その最適値を容易に求めるこ
とができる。
気筒の往復動内燃機関における不等間隔クランク配置の
決定を、不平衡力係数を許容値以内に納めるという制約
条件の下で着火間隔だけをパラメータとする関数（低減
を目的とする起振力係数）を最小化する非線型最適化問
題として定式化しており、その最適値を容易に求めるこ
とができる。
【図１】４サイクル７気筒内燃機関において、１、２次
の不平衡力を微少に抑えつつ、１次の外部偶力を０とす
る着火角度を本発明によって求めた結果の１例を示す線
図。
の不平衡力を微少に抑えつつ、１次の外部偶力を０とす
る着火角度を本発明によって求めた結果の１例を示す線
図。
【図２】多気筒内燃機関におけるクランク配置と不平衡
力を示した説明図。
力を示した説明図。
Ｆj 各シリンダの不平衡力 Ｌj 各シリンダの基準点からの距離
Claims (1)
- 【請求項１】 多気筒往復動内燃機関（気筒数ｎ）にお
ける各シリンダの不平衡力Ｆj を各シリンダの距離Ｌで
重み付けして加算した形で表されるｍ次の起振力Ｍ ＝Ｌ・Ｆｅima1＋２ＬＦｅima2＋…＋ｎＬＦｅiman を不平衡力Ｆ〔１ １ … １〕〔ｅika1 ｅika2 …
ｅikan〕T （ここにｋは許容内に収めたい不平衡力の
次数（複数可））の無次元の係数であるｇ＝〔１ １
… １〕〔ｅika1 ｅika2 … ｅikan〕を許容値にお
さめるという制約条件のもとで前記起振力の無次元の係
数であるｆ＝〔１ ２ … ｎ〕〔ｅima1 ｅima2 …
ｅiman〕を最小化するａｊを求めることを特徴とする
多気筒往復動内燃機関における着火間隔の決定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24253099A JP2001065443A (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 多気筒内燃機関における着火間隔の決定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24253099A JP2001065443A (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 多気筒内燃機関における着火間隔の決定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001065443A true JP2001065443A (ja) | 2001-03-16 |
Family
ID=17090494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24253099A Withdrawn JP2001065443A (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 多気筒内燃機関における着火間隔の決定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001065443A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1333192A2 (en) * | 2002-01-30 | 2003-08-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for determining an angle of crank arrangement in a multi-cylinder internal combustion engine and a multi-cylinder internal combustion engine using this method |
-
1999
- 1999-08-30 JP JP24253099A patent/JP2001065443A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1333192A2 (en) * | 2002-01-30 | 2003-08-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for determining an angle of crank arrangement in a multi-cylinder internal combustion engine and a multi-cylinder internal combustion engine using this method |
| EP1333192A3 (en) * | 2002-01-30 | 2004-08-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for determining an angle of crank arrangement in a multi-cylinder internal combustion engine and a multi-cylinder internal combustion engine using this method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061107 |