JP2013155700A - オフセット量設定方法及びオフセットクランクエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】オフセットクランクエンジンにおいて側力による影響を抑えることができるオフセット量設定方法を提供する。
【解決手段】オフセット量Ｌをパラメータとして、各オフセット量Ｌにおけるクロスヘッドから隔壁に作用する側力Ｆｓを求める側力演算ステップＳ１と、同相合計側力Ｆｓｆ及び逆相合計側力Ｆｓｒを求める合計側力演算ステップＳ２と、一サイクルにおける同相合計側力Ｆｓｆ及び逆相合計側力Ｆｓｒの絶対値の最大値を求める最大値評価ステップＳ３と、オフセット量Ｌをパラメータとして、最大値評価ステップＳ３で求められた同相合計側力Ｆｓｆ及び逆相合計側力Ｆｓｒの絶対値の最大値を比較することで、オフセット量Ｌを決定するオフセット量決定ステップＳ４とを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、クランク軸の軸心がピストンの中心線からオフセットされたオフセットクランクエンジンにおけるオフセット量設定方法、及び該オフセット量設定方法でオフセット量を設定したオフセットクランクエンジンに関する。

例えば船舶に用いられるディーゼルエンジンとして、特許文献１に記載されたものが知られている。このディーゼルエンジンは、ガス圧荷重によって往復動するピストンに連動するクロスヘッドと、クランク軸回りに回動可能とされたクランクピンと、クロスヘッド及びクランクピンを接続するコンロッドとを有するクランク機構を備えている。そして、ピストンの往復動に基づいてクロスヘッド及びコンロッドを介してクランクピンが回動することで、動力を得ることができるようになっている。

このディーゼルエンジンでは、クランク機構が複数並設されており、隣接するクランク機構の間には隔壁が設けられている。

クランク機構の駆動時には、コンロッドが揺動してピストンの中心線から傾斜した状態にある際、ピストンの押圧力がクロスヘッドに対して機関左右方向の分力を生じさせ、該クロスヘッドが隔壁に押し付けられる。これによって隔壁には、該隔壁とクロスヘッドとの間で摺動摩擦を生じさせる側力が一対のクランク機構それぞれから作用する。
クロスヘッドから隔壁に対して一方側に向かって作用する側力を正とし、他方側に向かって作用する側力を負とした場合における一の隔壁へのその両側に存在するクロスヘッドからの側力の和（同相合計側力）は、隔壁を圧縮あるいは延伸させる圧縮力及び引張力として作用し、該側力の差（逆相合計側力）は、隔壁を曲げる曲げモーメントとして作用する。

一方、エンジンにおけるクランク機構としては、例えば特許文献２に示すように、クランク軸の軸心をピストンの中心線からオフセットさせたクランク機構が知られている。このようにクランク軸の軸心をオフセットすることにより、上記側力の低減効果を得ることができる。

特開２０１１−１２７５３６号公報 特開平７−１５０９６９号公報

ところで、近年、高出力化・高効率化の要請からシリンダ内圧力レベルの増大や該シリンダの大口径化が進んでいる。これに伴って、上記側力の値が大きくなると、該側力に耐えるべく隔壁の強度を増大させる必要がある。これによって、板厚増加やリブ追加等の補強対策を施す必要があり、エンジンの重量増大を招いてしまうという問題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、オフセットクランクエンジンにおいて側力による影響を抑えることができるオフセット量設定方法、及び、該オフセット量設定方法によりオフセット量が設定されたオフセットクランクエンジンを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を提供している。
即ち、本発明に係るオフセット量設定方法は、ガス圧荷重によって往復動するピストンに連動するクロスヘッドと、軸心が前記ピストンの中心線からオフセットされたクランク軸回りに回動可能とされたクランクピンと、前記クロスヘッド及び前記クランクピンを接続するコンロッドとを有するクランク機構が、互いに位相差をもって駆動するように少なくとも一対設けられ、これらクランク機構の間に隔壁を備えたオフセットクランクエンジンにおけるオフセット量設定方法であって、前記クロスヘッドから前記隔壁に対して一方側に作用する側力を正とするとともに他方側に作用する該側力を負とし、前記オフセット量をパラメータとして、各オフセット量における前記クロスヘッドから前記隔壁に作用する側力を求める側力演算ステップと、該側力演算ステップで求められた前記側力に基づいて、一対の前記クロスヘッドそれぞれから前記隔壁に作用する前記側力の和である同相合計側力、及び、該側力の差である逆相合計側力を求める合計側力演算ステップと、一サイクルにおける前記同相合計側力及び前記逆相合計側力の絶対値の最大値を求める最大値評価ステップと、前記オフセット量をパラメータとして、前記最大値評価ステップで求められた前記同相合計側力及び前記逆相合計側力の絶対値の最大値を比較することで、前記オフセット量を決定するオフセット量決定ステップと、を備えることを特徴とする。

このような特徴のオフセット量設定方法によれば、一対のクランク機構のクロスヘッドから隔壁に作用する側力の和である同相合計側力、及び、該側力の差である逆相合計側力のそれぞれ最大値を小さくすることができる。

さらに、本発明に係るオフセット量設定方法において、前記側力演算ステップでは、前記各オフセット量に対するクランク角の関数としての前記クロスヘッドの慣性力及び前記コンロッドの揺動角を算出し、これら慣性力・揺動角と前記ガス圧荷重に基づいて前記側力を算出することを特徴とする。
これによって、側力を適切に算出することができる。

さらに、本発明に係るオフセット量設定方法において、前記合計側力演算ステップでは、一対の前記クランク機構の位相差を勘案して各前記クロスヘッドによる前記側力を加算又は減算することで前記同相合計側力及び前記逆相合計側力を算出することが好ましい。
これによって、同相合計側力及び逆相合計側力を適切に算出することができる。

また、本発明に係るオフセット量設定方法において、前記最大値評価ステップでは、前記同相合計側力及び前記逆相合計側力のいずれかに係数を乗じた重み付けをし、該重み付け後の値を同相合計側力及び逆相合計側力として絶対値の最大値を求めてもよい。

これによって、例えば引張力及び圧縮力に対する感度の高い隔壁の場合には、同相合計側力に重み付けをしてこれら引張力及び圧縮力への耐久性の高いオフセットクランクエンジンを設計することができる一方、曲げモーメントに対する感度の高い隔壁の場合には、逆相合計側力に重み付けをして該曲げモーメントへの耐久性の高いオフセットクランクエンジンを設計することができる。

さらに、本発明に係るオフセットクランクエンジンは、上記いずれかのオフセット量設定方法により、前記オフセット量が設定されたことを特徴とする。
これによって、一対のクランク機構のクロスヘッドから隔壁に作用する側力の和である同相合計側力、及び、該側力の差である逆相合計側力のそれぞれ最大値を小さくしたオフセットクランクエンジンを得ることができる。

本発明のオフセット量設定方法及びオフセットクランクエンジンによれば、一対のクランク機構のクロスヘッドから隔壁に作用する側力の和である同相合計側力、及び、該側力の差である逆相合計側力のそれぞれ最大値を小さくすることができるため、側力による影響を最小限に抑えることが可能となる。

実施形態に係るオフセットクランクエンジンの全体概要を説明する縦断面模式図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１におけるクランク機構の幾何学的配置関係を説明する模式図である。 同相合計側力について説明するための図である。 逆相合計側力について説明するための図である。 実施形態に係るオフセットクランクエンジンのオフセット量設定方法の手順を示すフローチャートである。 クランク機構における一サイクルの側力の変化である側力パターンを示すグラフである。 オフセット量を０とした場合のクランク角と同相合計側力及び逆相合計側力の関係を示すグラフである。 オフセット量をパラメータとした際のオフセット量／クランク半径と合計側力（同相合計側力及び逆相合計側力）の最大値との関係を示すグラフである。

以下、本発明に係るオフセット量の設定方法及びオフセットクランクエンジンの実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
まず、オフセットクランクエンジンの全体構成について図１に基づいて説明する。

図１に示すように、オフセットクランクエンジン１００は、上方から下方に向かってジャケット１０、架構２０及び台板３０が順次タイボルト等で一体に固定された構成をなしている。
ジャケット１０の上部には、図示しない燃焼室を有するシリンダ４１内にピストン４２が上下方向に往復動可能に設けられ、シリンダ４１から下方に突出するピストン４２の下端にはクロスヘッド４３が一体に連結されている。

クロスヘッド４３には直線状に延在するコンロッド４４の一端が回動可能に接続されており、該コンロッド４４の他端には、台板３０内に配置されたクランク軸４６回りに回動可能とされたクランクピン４５が回動可能に接続されている。また、本実施形態では、クランク軸４６の軸心がシリンダ４１の中心線Ｏからオフセットされている。

これらシリンダ４１、ピストン４２、クロスヘッド４３、コンロッド４４及びクランク軸４６を回転中心としたクランクピン４５によってクランク機構４０が構成されている。シリンダ４１内に供給される燃料に基づくガス圧荷重Ｆｇによってピストン４２がシリンダ４１の中心線Ｏに沿って往復動する際には、クロスヘッド４３が連動して上下方向に往復動する。そして、このクロスヘッド４３の上下動がコンロッド４４を介してクランクピン４５に伝達されることで該クランクピン４５がクランク軸４６回りに回動し、これが出力としてオフセットクランクエンジン１００の外部へと伝達されるようになっている。

このようなクランク機構４０は、クランクピン４５の回動軌跡を含む平面に直交する方向（図１の奥行き方向、図２の左右方向）に互いに間隔をあけて複数が並設されており、それぞれ隣接するクランク機構４０同士で位相差をもって駆動するように構成されている。

架構２０は、図１及び図２に示すように、該架構２０の外郭を構成する側板５１，５２と、複数の二重隔壁（隔壁）６０と、仕切り板６３とを有している。
側板５１，５２は、カム側と排気側とに離間するように一対が設けられている。

各二重隔壁６０は、カム側の側板５１に一体に設けられたカム側隔壁部６１と、排気側の側板５２に一体に設けられた排気側隔壁部６２とを有している。これらカム側隔壁部６１と排気側隔壁部６２とはカム側と排気側とに互いに間隔をあけて対向している。
このような二重隔壁６０は、クランク機構４０の並設方向（図１の奥行き方向、図２の左右方向）に間隔をあけて複数が並設されている。

仕切り板６３は、各二重隔壁６０におけるカム側隔壁部６１と排気側隔壁部６２とを接続している。これら仕切り板６３によって、隣接する一対の二重隔壁６０の間にクロスヘッド４３を案内する空間が形成されている。即ち、上記複数のクランク機構４０は、図２に示すように、クロスヘッド４３が隣接する二重隔壁６０の間の空間に配設されるように設けられている。そして、一のクロスヘッド４３は、該クロスヘッド４３を挟む一対の二重隔壁６０に取り付けられたガイドバー６４よって案内されるようになっている。

コンロッド４４が揺動して該コンロッド４４がピストン４２の中心線Ｏから傾斜した状態にある際、ピストン４２の押圧力がクロスヘッド４３に対して左右方向の分力を生じさせ、該クロスヘッド４３が二重隔壁６０に押し付けられる。これによって二重隔壁６０には、該二重隔壁６０とクロスヘッド４３との間で摺動摩擦を生じさせる側力Ｆｓが作用する。

ここで、図３の模式図を参照して、側力Ｆｓについて説明する。図３に示すように、燃料の点火によってピストン４２及びこれに連結されたクロスヘッド４３に作用するガス圧荷重をＦｇ、クロスヘッド４３の慣性力をＦｉ、コンロッド４４の延在方向とピストン４２の中心線Ｏとがなす角を揺動角φとする。

なお、クランクピン４５は図３の時計回りに回動するものとし、クランクピン４５が最も上方にある際を０としてクランク角θを定義する。
また、オフセット量Ｌを、ピストン４２の中心線Ｏとクランク軸４６との離間距離として定義し、クランク軸４６がカム側（図３の左側）にある場合を正とし、排気側（図３の右側）にある場合を負とする。

上記ガス圧荷重Ｆｇ、慣性力Ｆｉ及び揺動角φの幾何学的な関係により、クロスヘッド４３から二重隔壁６０に作用する側力Ｆｓは下記式にて表すことができる。
Ｆｓ＝（Ｆｇ＋Ｆｉ）ｔａｎφ …（１）

以下では、クロスヘッド４３から二重隔壁６０に対して一方側（図２の上側）に向かって作用する側力Ｆｓ、即ち、クロスヘッド４３からカム側隔壁部６１に作用する側力Ｆｓを正とし、他方側（図２の下側）に作用する側力Ｆｓを負とする。

一の二重隔壁６０には、隣接する一対のクランク機構４０それぞれのクロスヘッド４３からの側力Ｆｓが作用する。
即ち、図４に示すように、一の二重隔壁６０に対して隣接する一対のクランク機構４０それぞれのクロスヘッド４３から同方向に側力Ｆｓ１，Ｆｓ２が作用すると、これら側力Ｆｓ１，Ｆｓ２の和が二重隔壁６０を圧縮あるいは延伸させる圧縮力及び引張力として作用する。以下では、隣接するクロスヘッド４３による側力Ｆｓ１，Ｆｓ２の和を、同相合計側力Ｆｓｆ（＝Ｆｓ１＋Ｆｓ２）と定義する。

また、図５に示すように、一の二重隔壁６０に対して隣接する一対のクランク機構４０それぞれのクロスヘッド４３から逆方向に側力Ｆｓ１，Ｆｓ２が作用すると、これら側力Ｆｓ１，Ｆｓ２の差が二重隔壁６０を曲げる曲げモーメントとして作用する。以下では、隣接するクロスヘッド４３による側力Ｆｓ１，Ｆｓ２の差を、逆相合計側力Ｆｓｒ（＝Ｆｓ１−Ｆｓ２）と定義する。

次に、上記のような構成のオフセットクランクエンジン１００におけるオフセット量設定方法について図６に示すフローチャートに基づいて説明する。
本実施形態のオフセット量設定方法は、側力演算ステップＳ１と、合計側力演算ステップＳ２と、最大値評価ステップＳ３と、オフセット量決定ステップＳ４とから構成されている。

まず、側力演算ステップＳ１を行う。側力演算ステップＳ１では、オフセット量Ｌをパラメータとして、各オフセット量Ｌにおけるクロスヘッド４３から二重隔壁６０に作用する側力Ｆｓを求める。
具体的には、まず各オフセット量Ｌにおけるクランク角の関数としてのクロスヘッド４３の慣性力Ｆｉ及びコンロッド４４の揺動角φを算出する。本実施形態では、クランク半径ｒ（クランク軸４６とクランクピン４５との距離）におけるオフセット量Ｌの割合、即ち、オフセット量Ｌ／クランク半径ｒを例えば−０．３、−０．２、−０．１、０、０．１、０．２、０．３とした場合の慣性力Ｆｉ及び揺動角φを算出する。

そして、上記のように算出したクランク角の慣性力としての慣性力Ｆｉ及び揺動角φと、ピストン４２及びクロスヘッド４３に作用するガス圧荷重Ｆｇに基づいて、上記（１）式により各オフセット量における側力Ｆｓを一サイクルにわたって算出する。
なお、該側力演算ステップＳ１によって求められた側力Ｆｓの一サイクルの変化、即ち、クランク角θが３６０°変化した際の側力Ｆｓの変化である側力パターンは図７に示すグラフのようになる。図７のグラフでは、横軸が側力Ｆｓの値を示し、縦軸がピストン４２及びクロスヘッド４３の上死点を基準としたこれらピストン４２及びクロスヘッド４３の位置を示している。

続いて、合計側力演算ステップＳ２を行う。合計側力演算ステップＳ２では、上記側力演算ステップＳ１で求められた各オフセット量Ｌの際の側力Ｆｓに基づいて、一対のクロスヘッド４３それぞれから二重隔壁６０に作用する側力Ｆｓ１，Ｆｓ２の和である同相合計側力Ｆｓｆ、及び、該側力Ｆｓ１，Ｆｓ２の差である逆相合計側力Ｆｓｒを各オフセット量Ｌ毎に求める。

即ち、具体的には、隣接するクランク機構４０の位相差を勘案して各クロスヘッド４３による側力Ｆｓ１，Ｆｓ２を加算することで同相合計側力Ｆｓｆを算出する。同じく、隣接するクランク機構４０の位相差を勘案して各クロスヘッド４３による側力Ｆｓを減算することで逆相合計側力Ｆｓｒを算出する。

例えばオフセット量Ｌが０の場合の一サイクルにおける同相合計側力Ｆｓｆ及び逆相合計側力Ｆｓｒは、図８に示すグラフのようになる。この図８のグラフでは、横軸がクランク角θを示し、縦軸が合計側力（同相合計側力Ｆｓｆ、逆相合計側力Ｆｓｒ）を示している。このような同相合計側力Ｆｓｆ、逆相合計側力Ｆｓｒの変化を、各オフセット量Ｌ毎に算出する。

次に、最大値評価ステップＳ３を行う。この最大値評価ステップＳ３では、各オフセット量Ｌの一サイクルにおける同相合計側力Ｆｓｆ及び逆相合計側力Ｆｓｒの絶対値の最大値を求める。即ち、一サイクルにおける同相合計側力Ｆｓｆの絶対値の最大値を求めるとともに、一サイクルにおける逆相合計側力Ｆｓｒの絶対値の最大値を求める。
なお、一サイクルにおける同相合計側力Ｆｓｆの絶対値の最大値は、二重隔壁６０に対する最大の圧縮力又は引張力の値を示している。一方、一サイクルにおける逆相合計側力Ｆｓｒの絶対値の最大値は、二重隔壁６０に対する最大の曲げモーメントの値を示している。

この最大値評価ステップＳ３では、複数の各二重隔壁６０に対する同相合計側力Ｆｓｆ及び逆相合計側力Ｆｓｒの絶対値の最大値を求める。
ここで、図２における複数の二重隔壁６０を左側から右側に向かって順に第一隔壁６０Ａ、第二隔壁６０Ｂ、第三隔壁６０Ｃ、第四隔壁６０Ｄとする。また、複数のクロスヘッド４３を左側から右側に向かって順に第一クロスヘッド４３Ａ、第二クロスヘッド４３Ｂ、第三クロスヘッド４３Ｃとする。さらに、第一クロスヘッド４３Ａのサイクルを基準とした場合、第二クロスヘッド４３Ｂは１８０°の位相差をもっているものとし、第三クロスヘッド４３Ｃは９０°の位相差をもっているものとする。なお、これら位相差はあくまで一例であり、他の値の位相差を設定してもよい。

この場合、第二隔壁６０Ｂには第一クロスヘッド４３Ａ及び第二クロスヘッド４３Ｂから側力Ｆｓが作用し、第三隔壁６０Ｃには第二クロスヘッド４３Ｂ及び第二クロスヘッド４３Ｂから側力Ｆｓが作用することになる。

図９に、第二隔壁６０Ｂ及び第三隔壁６０Ｃに作用する同相合計側力Ｆｓｆ及び逆相合計側力Ｆｓｒについての最大値評価ステップＳ３の結果を示す。即ち、図９のグラフは、第二隔壁６０Ｂ及び第三隔壁６０Ｃに対して、上記側力演算ステップＳ１、合計側力演算ステップＳ２、最大値評価ステップＳ３を適用した結果を示している。なお、図９の横軸は、パラメータとしてのオフセット量Ｌ、即ち、オフセット量Ｌ／クランク半径ｒを示しており、縦軸は合計側力（同相合計側力Ｆｓｆ、逆相合計側力Ｆｓｒ）を示している。

図９のグラフにおける同相合計側力Ｆｓｆの最大値とは、各二重隔壁６０におけるカム側隔壁部６１に対しての同相合計側力Ｆｓｆの最大値を示している。同相合計側力Ｆｓｆの最小値とは、同相合計側力Ｆｓｆが負の値となってその絶対値が最大となる場合を示しており、つまり、各二重隔壁６０における排気側隔壁部６２に対して最も大きな同相合計側力Ｆｓｆが作用する場合を示している。
即ち、図９のグラフにおける同相合計側力Ｆｓｆの最大値、同相合計側力Ｆｓｆの最小値は、いずれも同相合計側力Ｆｓｆの絶対値の最大値をオフセット量Ｌ毎に評価した値である。

一方、図９のグラフにおける逆相合計側力Ｆｓｒの最大値とは、図５における時計回りの曲げモーメントを生じさせる逆相合計側力Ｆｓｒの最大値を示している。逆相合計側力Ｆｓｒの最小値とは、図５における半時計回りの最も大きな曲げモーメントを生じさせる場合を示している。
即ち、図９のグラフにおける逆相合計側力Ｆｓｒの最大値、逆相合計側力Ｆｓｒの最小値は、いずれも逆相合計側力Ｆｓｒの絶対値の最大値をオフセット量Ｌ毎に評価した値である。

そして、最後にオフセット量決定ステップＳ４を行う。このオフセット量決定ステップＳ４では、オフセット量Ｌをパラメータとして最大値評価ステップＳ３で求められた同相合計側力Ｆｓｆ及び逆相合計側力Ｆｓｒの絶対値の最大値を比較することで、オフセット量Ｌを決定する。
即ち、最大値評価ステップＳ３での結果である図９のグラフを見ると、オフセット量Ｌ毎に同相合計側力Ｆｓｆ及び逆相合計側力Ｆｓｒの絶対値の最大値が異なることがわかる。したがって、当該図９のグラフに基づいて、各オフセット毎の同相合計側力Ｆｓｆ及び逆相合計側力Ｆｓｒの最大値の絶対値を比較して、これら絶対値が最も小さくなるようにオフセット量を決定すればよい。

本実施形態の場合、図９のグラフから、オフセット量Ｌ／クランク半径ｒを例えば０．１にすることで、第二隔壁６０Ｂ、第三隔壁６０Ｃそれぞれに作用する同相合計側力Ｆｓｆ及び逆相合計側力Ｆｓｒの絶対値の最大値を小さくすることができる。これは、オフセット量Ｌ／クランク半径ｒを０．１に設定することで、二重隔壁６０に作用する圧縮力又は引張力、及び、曲げモーメントを最小にできることを意味している。
このようにオフセット量が決定されることで、本実施形態のオフセット量設定方法が終了する。

以上のように、本実施形態のオフセット量設定方法によれば、各クロスヘッド４３から二重隔壁６０に作用する側力Ｆｓの和である同相合計側力Ｆｓｆ、及び、該側力Ｆｓの差である逆相合計側力Ｆｓｒのそれぞれ最大値を小さくすることができるため、側力Ｆｓによる影響を最小限に抑えることが可能となる。
したがって二重隔壁６０の強度を増大すべく板厚増加やリブ追加等の補強対策を過度に施す必要がなくなるため、オフセットクランクエンジン１００の不用意な大型化、重量化を回避することができる。

また、本実施形態のオフセットクランクエンジン１００によれば、上記オフセット量設定方法によって各クランク機構４０のオフセット量Ｌが設定されているため、耐久性を確保しながらエンジンの重量増大を回避することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、最大値評価ステップＳ３では、同相合計側力Ｆｓｆ及び逆相合計側力Ｆｓｒのいずれかに係数を乗じた重み付けをし、該重み付け後の値を同相合計側力Ｆｓｆ及び逆相合計側力Ｆｓｒとして絶対値の最大値を求めてもよい。この場合、このように求められたオフセット量Ｌ毎の同相合計側力Ｆｓｆ及び逆相合計側力Ｆｓｒの絶対値の最大値に基づいて、オフセット量決定ステップによりオフセット量Ｌが決定される。

これによって、例えば同相合計側力Ｆｓｆに対する感度、即ち、圧縮力及び引張力に対する感度の高い二重隔壁６０の場合には、同相合計側力Ｆｓｆに重み付けをしてこれら引張力及び圧縮力への耐久性の高いエンジンを設計することができる。一方、逆相合計側力Ｆｓｒに対する感度、即ち、曲げモーメントに対する感度の高い二重隔壁６０の場合には、逆相合計側力Ｆｓｒに重み付けをして該曲げモーメントへの耐久性の高いエンジンを設計することができる。

なお、実施形態では、オフセットクランクエンジン１００が、二重隔壁６０を４つ、クロスヘッド４３を３つ、即ち、クランク機構４０を３つ備えたものとして説明したが、二重隔壁６０及びクランク機構４０の数はこれらに限定されることなく、他の数を備えた構成であってもよい。

１０ ジャケット
２０ 架構
３０ 台板
４０ クランク機構
４１ シリンダ
４２ ピストン
４３ クロスヘッド
４３Ａ 第一クロスヘッド
４３Ｂ 第二クロスヘッド
４３Ｃ 第三クロスヘッド
４４ コンロッド
４５ クランクピン
４６ クランク軸
５１ 側板
５２ 側板
６０ 二重隔壁（隔壁）
６０Ａ 第一隔壁
６０Ｂ 第二隔壁
６０Ｃ 第三隔壁
６０Ｄ 第四隔壁
６１ カム側隔壁部
６２ 排気側隔壁部
６３ 仕切り板
１００ オフセットクランクエンジン
Ｓ１ 側力演算ステップ
Ｓ２ 合計側力演算ステップ
Ｓ３ 最大値評価ステップ
Ｓ４ オフセット量決定ステップ
Ｆｇ ガス圧荷重
Ｆｉ 慣性力
Ｆｓ 側力
Ｆｓｆ 同相合計側力
Ｆｓｒ 逆相合計側力
φ 揺動角
θ クランク角
Ｌ オフセット量
ｒ クランク半径
Ｏ 中心線

Claims (5)

1. ガス圧荷重によって往復動するピストンに連動するクロスヘッドと、軸心が前記ピストンの中心線からオフセットされたクランク軸回りに回動可能とされたクランクピンと、前記クロスヘッド及び前記クランクピンを接続するコンロッドとを有するクランク機構が、互いに位相差をもって駆動するように少なくとも一対設けられ、
   これらクランク機構の間に隔壁を備えたオフセットクランクエンジンにおけるオフセット量設定方法であって、
   前記クロスヘッドから前記隔壁に対して一方側に作用する側力を正とするとともに他方側に作用する該側力を負とし、
   前記オフセット量をパラメータとして、各オフセット量における前記クロスヘッドから前記隔壁に作用する側力を求める側力演算ステップと、
   該側力演算ステップで求められた前記側力に基づいて、一対の前記クロスヘッドそれぞれから前記隔壁に作用する前記側力の和である同相合計側力、及び、該側力の差である逆相合計側力を求める合計側力演算ステップと、
   一サイクルにおける前記同相合計側力及び前記逆相合計側力の絶対値の最大値を求める最大値評価ステップと、
   前記オフセット量をパラメータとして、前記最大値評価ステップで求められた前記同相合計側力及び前記逆相合計側力の絶対値の最大値を比較することで、前記オフセット量を決定するオフセット量決定ステップと、
   を備えることを特徴とするオフセット量設定方法。
2. 前記側力演算ステップでは、
   前記側力演算ステップでは、前記各オフセット量に対するクランク角の関数としての前記クロスヘッドの慣性力及び前記コンロッドの揺動角を算出し、これら慣性力・揺動角と前記ガス圧荷重に基づいて前記側力を算出することを特徴とする請求項１に記載のオフセット量設定方法。
3. 前記合計側力演算ステップでは、
   一対の前記クランク機構の位相差を勘案して各前記クロスヘッドによる前記側力を加算又は減算することで前記同相合計側力及び前記逆相合計側力を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載のオフセット量設定方法。
4. 前記最大値評価ステップでは、
   前記同相合計側力及び前記逆相合計側力のいずれかに係数を乗じた重み付けをし、該重み付け後の値を同相合計側力及び逆相合計側力として絶対値の最大値を求めることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のオフセット量設定方法。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のオフセット量設定方法により、前記オフセット量が設定されたことを特徴とするオフセットクランクエンジン。

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