JP3354999B2 - ディーゼル機関のクランク着火角度決定方法 - Google Patents
ディーゼル機関のクランク着火角度決定方法Info
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- JP3354999B2 JP3354999B2 JP23369293A JP23369293A JP3354999B2 JP 3354999 B2 JP3354999 B2 JP 3354999B2 JP 23369293 A JP23369293 A JP 23369293A JP 23369293 A JP23369293 A JP 23369293A JP 3354999 B2 JP3354999 B2 JP 3354999B2
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- Japan
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- vibration
- ignition angle
- ignition
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- diesel engine
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- Testing Of Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼル機関自身に
おいて各種振動に対する起振力の低下を図ったディーゼ
ル機関に関するものである。
おいて各種振動に対する起振力の低下を図ったディーゼ
ル機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼル機関では、各シリンダが、あ
る一定のクランク角度毎に爆発する等間隔着火を採用し
ているのが一般的である。このように、等間隔着火を前
提として最適な着火順序を見いだしている訳であるが、
この着火順序の変更により機関における次の特性が変っ
てくる。
る一定のクランク角度毎に爆発する等間隔着火を採用し
ているのが一般的である。このように、等間隔着火を前
提として最適な着火順序を見いだしている訳であるが、
この着火順序の変更により機関における次の特性が変っ
てくる。
【０００３】即ち、ａ) 軸系ねじり振動、ｂ) 軸系縦振
動、ｃ) 架構振動、ｄ) 排気脈動、ｅ) 機関不釣合い偶
力といった振動に関する要素、更には、ｆ) 主軸受荷
重、これは振動に関係する要素ではないが、隣接するク
ランクスローとの角度により影響を受けるので、着火順
序 (角度) に深くかかわってくる。通常、これら各要素
を全て満足の行くレベル内に抑えることは困難な場合が
多い。ある着火順序において、ある要素を小さくできた
としても、その一方で他の要素が大きくなることはよく
経験するところである。この結果、ある程度のところで
妥協し、その中で最も好ましいと思われる着火順序を選
んでいるのが実状である。
動、ｃ) 架構振動、ｄ) 排気脈動、ｅ) 機関不釣合い偶
力といった振動に関する要素、更には、ｆ) 主軸受荷
重、これは振動に関係する要素ではないが、隣接するク
ランクスローとの角度により影響を受けるので、着火順
序 (角度) に深くかかわってくる。通常、これら各要素
を全て満足の行くレベル内に抑えることは困難な場合が
多い。ある着火順序において、ある要素を小さくできた
としても、その一方で他の要素が大きくなることはよく
経験するところである。この結果、ある程度のところで
妥協し、その中で最も好ましいと思われる着火順序を選
んでいるのが実状である。
【０００４】ここで、等間隔着火といった制約を取り除
き、不等間隔着火をも含めた検討を行なった場合、上記
要素を一段と改善できる最適着火角度を見いだすことが
可能となる。これにより、振動面からの高価な対策をす
ることなく、着火角度にて問題とする振動を低減するこ
とが可能になる。例えば、通常のねじり振動対策とし
て適用されるねじり振動ダンパの省略、架構振動対策
として機関側と船体側との間に設ける動揺止め (トップ
ブレーシング) 本数の低減や、この動揺止めの船体側取
り付け座の補強の省略、機械不釣合い偶力対策として
適用されるバランサの省略などができる最適着火角度が
見いだせた場合、これらに要するコスト、及び保守整備
のコストが省略できるとともに、機関の信頼性を向上さ
せることが可能である。
き、不等間隔着火をも含めた検討を行なった場合、上記
要素を一段と改善できる最適着火角度を見いだすことが
可能となる。これにより、振動面からの高価な対策をす
ることなく、着火角度にて問題とする振動を低減するこ
とが可能になる。例えば、通常のねじり振動対策とし
て適用されるねじり振動ダンパの省略、架構振動対策
として機関側と船体側との間に設ける動揺止め (トップ
ブレーシング) 本数の低減や、この動揺止めの船体側取
り付け座の補強の省略、機械不釣合い偶力対策として
適用されるバランサの省略などができる最適着火角度が
見いだせた場合、これらに要するコスト、及び保守整備
のコストが省略できるとともに、機関の信頼性を向上さ
せることが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、係る知見に
基づいてなされたものであり、その目的は、機関自身に
おいて各種振動に対する起振力の低下を図ったディーゼ
ル機関を提供することにある。
基づいてなされたものであり、その目的は、機関自身に
おいて各種振動に対する起振力の低下を図ったディーゼ
ル機関を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】不等間隔着火を計画する
に際しては、先ず、どの要素の起振力をどの程度低減さ
せるかの目標値を決定する。次に、この目標を考慮して
ｍ個の要素を取り上げ、評価関数Ｆ (ｊ) (ｊ＝１〜２
ｍ) を設定する。各要素は、各々位相を持つのでＣＯＳ
成分、ＳＩＮ成分の２つに分けており、評価関数Ｆ
(ｊ) は２ｍ個となる。
に際しては、先ず、どの要素の起振力をどの程度低減さ
せるかの目標値を決定する。次に、この目標を考慮して
ｍ個の要素を取り上げ、評価関数Ｆ (ｊ) (ｊ＝１〜２
ｍ) を設定する。各要素は、各々位相を持つのでＣＯＳ
成分、ＳＩＮ成分の２つに分けており、評価関数Ｆ
(ｊ) は２ｍ個となる。
【０００７】この評価関数は、着火角度をパラメータと
する関数で、１番シリンダの着火角度を０度 (基準角)
とする。ｎシリンダ機関の場合、残りの (ｎ−１) シリ
ンダの着火角度αｉ (ｉ＝１〜ｎ−１) をパラメータと
し、上記Ｆ (１) 、Ｆ (２)、・・・・、Ｆ (２ｍ−１) 、
Ｆ (２ｍ) の絶対値をできる限り最小とするαｉを求め
ることになる。
する関数で、１番シリンダの着火角度を０度 (基準角)
とする。ｎシリンダ機関の場合、残りの (ｎ−１) シリ
ンダの着火角度αｉ (ｉ＝１〜ｎ−１) をパラメータと
し、上記Ｆ (１) 、Ｆ (２)、・・・・、Ｆ (２ｍ−１) 、
Ｆ (２ｍ) の絶対値をできる限り最小とするαｉを求め
ることになる。
【０００８】尚、Ｆ (１) 〜Ｆ (２ｍ) は、αｉの関数
であるが、通常、この評価関数Ｆ (ｊ) に対してパラメ
ータαｉが少ないため、一般に、Ｆ (１) ＝・・・・＝Ｆ
(２ｍ) ＝０とする解は期待できない。以上により、次
式の評価関数Ｓを導入する。 Ｓ＝Ｗ(1)2(Ｆ(1)2＋Ｆ(2)2)＋・・・・＋Ｗ(m)2(Ｆ(2m-1)2
＋Ｆ(2m)2) この評価関数Ｓを最小とするαｉを求めれば、これが求
める最適着火角度になる訳である。この種の非線形最小
２乗問題は、数値計算によりその最適解を見つけ出すこ
とができる。
であるが、通常、この評価関数Ｆ (ｊ) に対してパラメ
ータαｉが少ないため、一般に、Ｆ (１) ＝・・・・＝Ｆ
(２ｍ) ＝０とする解は期待できない。以上により、次
式の評価関数Ｓを導入する。 Ｓ＝Ｗ(1)2(Ｆ(1)2＋Ｆ(2)2)＋・・・・＋Ｗ(m)2(Ｆ(2m-1)2
＋Ｆ(2m)2) この評価関数Ｓを最小とするαｉを求めれば、これが求
める最適着火角度になる訳である。この種の非線形最小
２乗問題は、数値計算によりその最適解を見つけ出すこ
とができる。
【０００９】尚、この式には、各々Ｗ (１) 、・・・・、Ｗ
(ｍ) の重み関数を含んでおり、ある要素をできる限り
小さくしたい場合、その要素の重み関数を大きくすれば
よい。このようにして得られた最適解により、ねじり振
動ダンパや１次、２次バランサなどの制振装置を採用す
ることなく、機関自身において、各種振動に対する起振
力を目標値まで低下させることが可能となる。
(ｍ) の重み関数を含んでおり、ある要素をできる限り
小さくしたい場合、その要素の重み関数を大きくすれば
よい。このようにして得られた最適解により、ねじり振
動ダンパや１次、２次バランサなどの制振装置を採用す
ることなく、機関自身において、各種振動に対する起振
力を目標値まで低下させることが可能となる。
【００１０】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明す
る。図１において、Ｅは、図示しない１０個のシリンダ
を有する低速ディーゼル機関であり、この１０シリンダ
機関において、標準の着火順序 (１−９−４−６−３−
１０−２−７−５−８) を適用した場合、Ｘ型の５次の
架構振動が大きく、また、クランク軸に節が発生するね
じり振動５次の応力が大きい。更に、１次の不釣合い偶
力対策として１次バランサを装備する必要がある。
る。図１において、Ｅは、図示しない１０個のシリンダ
を有する低速ディーゼル機関であり、この１０シリンダ
機関において、標準の着火順序 (１−９−４−６−３−
１０−２−７−５−８) を適用した場合、Ｘ型の５次の
架構振動が大きく、また、クランク軸に節が発生するね
じり振動５次の応力が大きい。更に、１次の不釣合い偶
力対策として１次バランサを装備する必要がある。
【００１１】従って、ここでは、定格回転数付近に発生
するＸ型５次の架構振動、及び、ねじり振動の５次の影
響を極力小さくし、更に、１次の不釣合い偶力を十分小
さくすると共に、１次バランサを装備する必要のない着
火角度を見いだすことにする。標準の等間隔着火順序の
場合、Ｘ型５次、及び、ねじり振動５次の起振力が強大
である。そこで、５次成分に対して標準よりも素性が良
い１−８−７−３−５−９−４−２−１０−６の着火順
序を出発点とし、最適化計算を実施することにする。こ
の場合、Ｘ型５次の架構振動の起振力、及び、ねじり振
動５次の起振力は小さいものの１次に加えて、２次のバ
ランサも必要となる。
するＸ型５次の架構振動、及び、ねじり振動の５次の影
響を極力小さくし、更に、１次の不釣合い偶力を十分小
さくすると共に、１次バランサを装備する必要のない着
火角度を見いだすことにする。標準の等間隔着火順序の
場合、Ｘ型５次、及び、ねじり振動５次の起振力が強大
である。そこで、５次成分に対して標準よりも素性が良
い１−８−７−３−５−９−４−２−１０−６の着火順
序を出発点とし、最適化計算を実施することにする。こ
の場合、Ｘ型５次の架構振動の起振力、及び、ねじり振
動５次の起振力は小さいものの１次に加えて、２次のバ
ランサも必要となる。
【００１２】従って、１次、２次のバランサが不要とな
る不等間隔着火を計画する。この計画では、次に示す要
素を取り上げることにする。 Ｆ (１) 、Ｆ (２) ：１次不釣合い力 Ｆ (３) 、Ｆ (４) ：２次不釣合い力 Ｆ (５) 、Ｆ (６) ：１次不釣合い偶力 Ｆ (７) 、Ｆ (８) ：２次不釣合い偶力 Ｆ (９) 、Ｆ (１０) ：５次ねじり振動応力 Ｆ (１１) 、Ｆ (１２) ：Ｈ型５次ガイドフォースモー
メント Ｆ (１３) 、Ｆ (１４) ：Ｈ型６次ガイドフォースモー
メント Ｆ (１５) 、Ｆ (１６) ：Ｈ型７次ガイドフォースモー
メント Ｆ (１７) 、Ｆ (１８) ：Ｘ型５次ガイドフォースモー
メント Ｆ (１９) 、Ｆ (２０) ：Ｘ型６次ガイドフォースモー
メント Ｆ (２１) 、Ｆ (２２) ：Ｘ型７次ガイドフォースモー
メント ここで、評価関数Ｓを導入する。 Ｓ＝Ｗ(1)2(Ｆ(1)2＋(Ｆ(2)2) ＋・・・・＋Ｗ(11)2(Ｆ(21)
2＋Ｆ(22)2 ) このＳを最小とする着火角度αｉ (ｉ＝１〜１１) を最
適化計算にて求める。この結果、表１に示す不等間隔着
火角度αｉが得られた。
る不等間隔着火を計画する。この計画では、次に示す要
素を取り上げることにする。 Ｆ (１) 、Ｆ (２) ：１次不釣合い力 Ｆ (３) 、Ｆ (４) ：２次不釣合い力 Ｆ (５) 、Ｆ (６) ：１次不釣合い偶力 Ｆ (７) 、Ｆ (８) ：２次不釣合い偶力 Ｆ (９) 、Ｆ (１０) ：５次ねじり振動応力 Ｆ (１１) 、Ｆ (１２) ：Ｈ型５次ガイドフォースモー
メント Ｆ (１３) 、Ｆ (１４) ：Ｈ型６次ガイドフォースモー
メント Ｆ (１５) 、Ｆ (１６) ：Ｈ型７次ガイドフォースモー
メント Ｆ (１７) 、Ｆ (１８) ：Ｘ型５次ガイドフォースモー
メント Ｆ (１９) 、Ｆ (２０) ：Ｘ型６次ガイドフォースモー
メント Ｆ (２１) 、Ｆ (２２) ：Ｘ型７次ガイドフォースモー
メント ここで、評価関数Ｓを導入する。 Ｓ＝Ｗ(1)2(Ｆ(1)2＋(Ｆ(2)2) ＋・・・・＋Ｗ(11)2(Ｆ(21)
2＋Ｆ(22)2 ) このＳを最小とする着火角度αｉ (ｉ＝１〜１１) を最
適化計算にて求める。この結果、表１に示す不等間隔着
火角度αｉが得られた。
【００１３】
【表１】 この各着火角度を図２に示すと共に、各着火角度におけ
る１、２次不釣合い偶力比、及び、Ｘ型ガイドフォース
モーメント比を表２に示す。
る１、２次不釣合い偶力比、及び、Ｘ型ガイドフォース
モーメント比を表２に示す。
【００１４】
【表２】 表２から分かるように、標準に対して１次の不釣合い偶
力が十分小さくなっており、１次バランサを装備する必
要はない。また、２次の不釣合い偶力も非常に小さく２
次バランサを装備する必要はない。Ｘ型５次のガイドフ
ォースモーメントは、十分小さくなったが、３、４、
６、７次が問題のない程度に若干残っている。
力が十分小さくなっており、１次バランサを装備する必
要はない。また、２次の不釣合い偶力も非常に小さく２
次バランサを装備する必要はない。Ｘ型５次のガイドフ
ォースモーメントは、十分小さくなったが、３、４、
６、７次が問題のない程度に若干残っている。
【００１５】一方、ねじり振動においては、５次の影響
が全くなくなる反面、７次成分が大きくなるが、この共
振回転数は、定格回転数よりも上にあり問題がない。上
記のように、機関の使用回転域内において、制振装置を
装備することなく振動上問題のない最適着火角度が得ら
れることになる。
が全くなくなる反面、７次成分が大きくなるが、この共
振回転数は、定格回転数よりも上にあり問題がない。上
記のように、機関の使用回転域内において、制振装置を
装備することなく振動上問題のない最適着火角度が得ら
れることになる。
【００１６】
【発明の効果】上記のように、本発明は、数値計算にて
最適化計算を行なうことで、振動面から最も好ましい着
火角度を見いだすことができることから、ねじり振動ダ
ンパや１次、２次バランサなどの制振装置を使用するこ
となく、機関自身において各種振動に対する起振力を低
下させることができるようになった。
最適化計算を行なうことで、振動面から最も好ましい着
火角度を見いだすことができることから、ねじり振動ダ
ンパや１次、２次バランサなどの制振装置を使用するこ
となく、機関自身において各種振動に対する起振力を低
下させることができるようになった。
【００１７】その結果、従来行なっていた対策が必要で
なくなるため、例えば、ねじり振動ダンパ、或いは１
次、２次バランサなどの制振装置のメンテナンスが省略
でき、機関の信頼性が上がると共に、保守整備などのコ
ストも低減することができる。
なくなるため、例えば、ねじり振動ダンパ、或いは１
次、２次バランサなどの制振装置のメンテナンスが省略
でき、機関の信頼性が上がると共に、保守整備などのコ
ストも低減することができる。
【図１】本発明に係る低速ディーゼル機関の一部切欠き
部を有する斜視図である。
部を有する斜視図である。
【図２】シリンダの着火角度を示す説明図である（本図
ではＮo.１シリンダを基準としている）。
ではＮo.１シリンダを基準としている）。
【符号の説明】 １〜１０ クランクスロー Ｅ 低速ディーゼル機関
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−149225（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−33751（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−370346（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−170443（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 75/18 F02B 77/00 G01M 15/00
Claims (1)
- 【請求項１】 軸系ねじり振動、軸系縦振動、架構
振動、排気脈動、機関不釣り合い偶力などの振動に関す
る要素のうち、どの要素の起振力をどの程度低減させる
かの目標値を決定し、 次に、この目標値を考慮してｍ個の要素を取り上げ、１
番シリンダの着火角度を０度（基準角）として着火角度
をパラメータとする評価関数Ｆ（ｊ）（ｊ＝１〜２ｍ）
を設定し、 しかる後に、 評価関数Ｓ［＝Ｗ（１）2 （Ｆ（１）2＋
Ｆ（２）2 ）＋・・・・＋Ｗ（ｍ）2 （Ｆ（２ｍ−１）
2 ＋Ｆ（２ｍ）2 ）］が最小となる解αｉ（ｉ＝１〜
（ｎ−１））を数値計算にて求め、振動面から最も好ま
しいシリンダの最適着火角度を見いだすことを特徴とす
るディーゼル機関のクランク着火角度決定方法。ここ
で、Ｗ（ｋ）（ｋ＝１〜ｍ）は重み関数（取り上げた要
素の着目度に応じて設定する任意の数）、ｎはシリンダ
数を示す。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23369293A JP3354999B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | ディーゼル機関のクランク着火角度決定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23369293A JP3354999B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | ディーゼル機関のクランク着火角度決定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0791274A JPH0791274A (ja) | 1995-04-04 |
| JP3354999B2 true JP3354999B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=16959054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23369293A Expired - Lifetime JP3354999B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | ディーゼル機関のクランク着火角度決定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3354999B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK178395B1 (da) * | 2001-02-15 | 2016-02-01 | Man Diesel & Turbo Deutschland | Syvcylindret totakts krydshovedmotor med et akselsystem |
-
1993
- 1993-09-20 JP JP23369293A patent/JP3354999B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0791274A (ja) | 1995-04-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020903 |
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