JP2009275657A - エンジンシリンダ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】クランクシャフトにピストンロッドを介して接続され、シリンダライナs1に沿って往復移動自在なピストン及び、シリンダライナs1に設けられ、ピストンと対向する位置のシリンダライナs1とピストンとの間隙に形成された潤滑油の油膜の厚さを検出する複数のセンサヘッドを備えるエンジンシリンダ装置であって、センサヘッドは、上記往復移動により変化するピストンの速度に応じて、往復移動方向における所定位置において設けられる個数を異ならせて配置されているという構成を採用する。
【選択図】図2
Description
このようなエンジンシリンダ装置として例えば特許文献1には、シリンダライナに設けられた電極センサとピストンのピストンリングと対向させ、電極センサとピストンとの間の静電容量を検出することにより、その間に形成された油膜の厚さを計測する油膜計測装置を備えるものが開示されている。
このような構成を採用することによって、本発明では、ピストンの速度に応じて往復移動方向における焼き付き等のし易さが異なるという特性に応じて膜厚検出センサを配置することで、焼き付き等が生じ易い位置に効果的に膜厚検出センサを配置することができる。
このような構成を採用することによって、本発明では、ピストンがシリンダライナに荷重を加える直交方向において焼き付き等が生じ易いという特性に応じて膜厚検出センサを配置することで、焼き付き等が発生しやすい位置に効果的に膜厚検出センサを配置することができる。
このような構成を採用することによって、本発明では、往復移動方向において焼き付き等が生じ易い、上死点位置、注油ポート位置、掃気ポート位置、並びにミッドストローク位置に膜厚検出センサを配置することで、焼き付き等の検知漏れを抑制することができる。
このような構成を採用することによって、本発明では、ミッドストローク位置においては、他の位置に比べ焼き付き等が生じ難いという特性に応じて、膜厚検出センサの設ける個数を少数にすることでコスト低減を図ることができる。
したがって、本発明は、ピストンの焼き付き等の検知漏れを防止でき、且つ、膜厚検出センサを設けるコストの低減を図ることができるエンジンシリンダ装置を提供することができる効果がある。
図1は、本発明の実施形態におけるエンジンシリンダ装置Eの機能構成図である。この図に示すように、エンジンシリンダ装置Eは、エンジンシリンダSと、膜厚計測装置Mとを有する構成となっている。
このエンジンシリンダSは、例えば2サイクルエンジンのシリンダであり、図示するように、ピストンP、シリンダライナs1、クランクシャフト(クランク機構)Kとを有する。
シリンダライナs1は、センサヘッド取付孔s2、ピストン摺動面(摺動面)s3及び、図1において不図示(図3参照)の注油ポートs4、掃気ポートs5、排気ポートs6を有する構成となっている。なお、注油ポートs4は、ピストンPの上死点近傍であって、シリンダライナs1の周方向において複数設けられる。
クランクシャフトKは、基端部が図1において紙面垂直方向に延びる回転軸周りに回転自在であり、先端部が同方向に延びる回転軸周りに回転自在にピストンロッドp2に接続されている。
静電容量検出アンプ3aは、同軸ケーブル2を介してセンサヘッド1に定電流を供給し、当該定電流によって充電される計測コンデンサの充電電圧の変化に基づいて上記計測コンデンサの静電容量を検出し、当該静電容量を示す電圧信号d1(アナログ信号)を電圧/電流変換器3bに出力する。電圧/電流変換器3bは、上記静電容量検出アンプ3aから入力される電圧信号d1を電流信号d2に変換して信号処理部6(具体的には電流/電圧変換器6a)に出力する。
クランク角度検出部5は、例えばエンコーダであり、クランクシャフトK、すなわちクランク軸の回転角度を検出し、当該回転角度を示す回転角信号を信号処理部6(具体的には膜厚演算部6c)に出力する。なお、このクランク軸の回転角度は、ピストンリングp1のピストン摺動方向に対する位置を示すものである。
上記信号処理部6において、電流/電圧変換器6aは、静電容量検出部3の電圧/電流変換器3bから入力される電流信号d2を電圧信号d3に変換してA/D変換器6bに出力する。A/D変換器6bは、アナログ信号である上記電圧信号d3をデジタル信号d4に変換して膜厚演算部6cに出力する。
図2は、本発明の実施形態におけるシリンダライナs1の展開図である。
図3は、本発明の実施形態におけるエンジンシリンダSの断面図である。
なお、図2における展開図は、シリンダライナs1の図1において手前側を0度(クランク機構の回転軸方向)、右側を90度、奥側を180度(クランク機構の回転軸方向)、左側を270度として示している。
なお、図3において、上死点位置はk1、注油ポート位置はk2、掃気ポート位置はk3、ミッドストローク位置はk4の符号で示している。
周知のようにエンジンシリンダSは、圧縮工程、爆発工程、排気工程、掃気・吸気工程を有するサイクルを繰り返しており、それらの工程に応じてピストンPはシリンダライナs1内を往復移動している。ピストンPは、当該往復移動の際に、上死点及び下死点において移動方向が逆方向に転換されるため、上死点位置k1及び掃気ポート位置k3近傍では、ピストンPの速度が小さくなる。対して、ミッドストローク位置k4におけるピストンPの速度は、上死点位置k1及び掃気ポート位置k3における速度よりも大きくなる。そして、実験において、ピストンPの焼き付き等は、ピストンPの速度が小さい位置(上死点位置k1及び掃気ポート位置k3)において生じ易いという結果が得られている。
さらに、シリンダライナs1の周方向において、焼き付き等が発生しやすい位置は、ピストンPがシリンダライナs1に対して荷重を与える方向の位置であり、より詳しくは、クランクシャフトKの回転軸方向及びピストンPの往復移動方向と略直交する直交方向両側の位置(図2において、90度及び270度の位置)であるという実験結果が得られている。
さらに、シリンダライナs1の直交方向両側の位置は、周方向における他の位置よりピストンPからの荷重が大きく加えられるため、ゾンマーフェルト数が小さくなり、シリンダライナとs1ピストンPとが部分的に固体接触する混合潤滑となり得るため、焼き付きが起こり易くなる。
また、注油ポート位置k2においては、注油ポートs4から潤滑油が順次供給されるため、油膜の厚さが変動し易く、さらに、注油ポートs4の設けられる位置が上死点近傍であるから、焼き付き等が生じ易いという特性がある。
また、掃気ポート位置k3においては、燃焼用の混合気がエンジンシリンダS内に流入する位置であるため、混合気の流入により油膜が損失し厚さが薄くなる場合があり、さらに、下死点近傍であるからピストンPの速度が小さくなるため、焼き付き等が生じ易いという特性がある。
また、ミッドストローク位置k4においては、往復移動するピストンPの速度が大きく、他の位置に比べ焼き付き等が生じ難いという特性がある。
したがって、本実施形態は、ピストンPの焼き付き等の検知漏れを防止でき、且つ、センサヘッド1を設けるコストの低減を図ることができるエンジンシリンダ装置Eを提供することができる効果がある。
Claims (4)
- クランク機構に接続され、シリンダライナに沿って往復移動自在なピストン及び、前記シリンダライナに設けられ、前記ピストンと対向する位置の前記シリンダライナと前記ピストンとの間隙に形成された潤滑油の油膜の厚さを検出する複数の膜厚検出センサを備えるエンジンシリンダ装置であって、
前記膜厚検出センサは、前記往復移動により変化する前記ピストンの速度に応じて、前記往復移動方向における所定位置において設けられる個数を異ならせて配置されていることを特徴とするエンジンシリンダ装置。 - 前記膜厚検出センサは、前記所定位置において、少なくとも前記クランク機構の回転軸方向及び前記往復移動方向と略直交する方向両側の位置に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のエンジンシリンダ装置。
- 前記所定位置は、
前記ピストンの上死点と対応する上死点位置及び、
前記ピストンが摺動する摺動面に前記潤滑油を供給する注油ポートが設けられる位置と対応する注油ポート位置及び、
前記ピストンの下死点近傍に設けられる掃気ポートの位置と対応する掃気ポート位置及び、
前記上死点位置と、前記掃気ポート位置との間に位置するミッドストローク位置を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンシリンダ装置。 - 前記膜厚検出センサの前記ミッドストローク位置において設けられる個数は、前記膜厚検出センサの前記上死点位置及び、前記注油ポート位置及び、前記掃気ポート位置において設けられる個数よりも、少数であることを特徴とする請求項3に記載のエンジンシリンダ装置。
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