JP5146100B2 - Engine cylinder device - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンシリンダ装置に関するものである。 The present invention relates to an engine cylinder device.
シリンダライナに沿ってピストンが往復移動する内燃機関のエンジンシリンダ装置において、シリンダライナのピストンが摺動する摺動面に潤滑油を供給することにより、シリンダライナとピストンとの間隙に所定の厚さの油膜を形成し、シリンダライナとピストンとの摺動を円滑にさせると共に、ピストンの焼き付き、シリンダライナの磨耗等の発生を回避させることがなされている。 In an engine cylinder device of an internal combustion engine in which a piston reciprocates along a cylinder liner, by supplying lubricating oil to a sliding surface on which the piston of the cylinder liner slides, a predetermined thickness is provided in the gap between the cylinder liner and the piston. The oil film is formed so that the cylinder liner and the piston can slide smoothly, and the occurrence of piston seizure, cylinder liner wear, and the like can be avoided.
エンジンシリンダ装置において、潤滑油の油膜の厚さは焼き付き等の発生のし易さの指標となるため、当該油膜の厚さを検出する膜厚検出センサをシリンダライナに設けて、ピストンと対向させることにより油膜厚さを検出させ、当該検出結果に基づいて潤滑油の供給量を調節等する装置が設けられるものが知られている。
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。
As such an engine cylinder device, for example, in
ところで、エンジンシリンダ装置は、焼き付き等の検知漏れが生じないように、シリンダライナのストローク方向及び周方向において、可能な限りの個数の膜厚検出センサを均等に配置していた。例えば、特許文献1に開示されているエンジンシリンダ装置には、実際には合計約40個程度の膜厚検出センサが均等に設けられており、膜厚検出センサの個数が膨大となってコスト高の問題が生じていた。
By the way, in the engine cylinder device, as many film thickness detection sensors as possible are arranged evenly in the stroke direction and the circumferential direction of the cylinder liner so as to prevent detection leakage such as seizure. For example, the engine cylinder device disclosed in
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、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を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides an engine cylinder device that can prevent detection leakage such as piston burn-in and can reduce the cost of providing a film thickness detection sensor. With the goal.
上記の課題を解決するために、本発明は、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、上記シリンダライナに設けられ、上記ピストンと対向する位置の上記シリンダライナと上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、上記膜厚検出センサは、上記往復移動により変化する上記ピストンの速度に応じて、上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という構成を採用する。
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。
In order to solve the above problems, the present invention provides a piston connected to a crank mechanism and reciprocally movable along a cylinder liner, the cylinder liner provided at the cylinder liner and facing the piston, and the piston An engine cylinder device comprising a plurality of film thickness detection sensors for detecting the thickness of an oil film of lubricating oil formed in a gap with the piston, wherein the film thickness detection sensor changes the speed of the piston that changes due to the reciprocating movement. Accordingly, a configuration is adopted in which the number provided at a predetermined position in the reciprocating direction is different.
By adopting such a configuration, in the present invention, the film thickness detection sensor is arranged according to the characteristic that the easiness of seizure or the like in the reciprocating direction varies depending on the speed of the piston. The film thickness detection sensor can be effectively arranged at a position where it easily occurs.
また、本発明では、上記膜厚検出センサは、上記所定位置において、少なくとも上記クランク機構の回転軸方向及び上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という構成を採用する。
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。
In the present invention, the film thickness detection sensor is configured to be disposed at the predetermined position at least on both sides in a direction substantially orthogonal to the rotational axis direction of the crank mechanism and the reciprocating direction.
By adopting such a configuration, in the present invention, the film thickness detection sensor is arranged according to the characteristic that the piston is likely to be seized in the orthogonal direction in which the piston applies a load to the cylinder liner. The film thickness detection sensor can be effectively arranged at an easy position.
また、本発明では、上記所定位置は、上記ピストンの上死点と対応する上死点位置及び、上記ピストンが摺動する摺動面に上記潤滑油を供給する注油ポートが設けられる位置に対応する注油ポート位置及び、上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、上記上死点位置と、上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という構成を採用する。
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。
Further, in the present invention, the predetermined position corresponds to a top dead center position corresponding to the top dead center of the piston and a position where an oil supply port for supplying the lubricating oil to a sliding surface on which the piston slides is provided. And a scavenging port position corresponding to the position of the scavenging port provided near the bottom dead center of the piston, and a midstroke position located between the top dead center position and the scavenging port position. The configuration is adopted.
By adopting such a configuration, in the present invention, the film thickness detection sensors are arranged at the top dead center position, the lubrication port position, the scavenging port position, and the mid stroke position, which are likely to be seized in the reciprocating direction. Thus, detection omission such as burn-in can be suppressed.
また、本発明では、上記膜厚検出センサの上記ミッドストローク位置において設けられる個数は、上記膜厚検出センサの上記上死点位置及び、上記注油ポート位置及び、上記掃気ポート位置において設けられる個数よりも、少数であるという構成を採用する。
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。
In the present invention, the number of the film thickness detection sensors provided at the mid stroke position is greater than the number of the film thickness detection sensors provided at the top dead center position, the oil supply port position, and the scavenging port position. However, the configuration of a small number is adopted.
By adopting such a configuration, according to the present invention, the number of film thickness detection sensors can be reduced by reducing the number of film thickness detection sensors according to the characteristic that seizure or the like is less likely to occur at the mid-stroke position than at other positions. Reduction can be achieved.
本発明によれば、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、上記シリンダライナに設けられ、上記ピストンと対向する位置の上記シリンダライナと上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、上記膜厚検出センサは、上記往復移動により変化する上記ピストンの速度に応じて、上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という構成を採用することによって、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。つまり、本発明では、焼き付き等のし易さの特性に応じて膜厚検出センサを配置することで、従来のように均等に、且つ、多くの膜厚検出センサをシリンダライナに配置せずとも、ピストンの焼き付き等の検知漏れを防止することができる。
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。
According to the present invention, a piston connected to a crank mechanism and reciprocally movable along a cylinder liner, and provided in the cylinder liner, is formed in a gap between the cylinder liner and the piston at a position facing the piston. An engine cylinder device comprising a plurality of film thickness detection sensors for detecting the thickness of the oil film of the lubricating oil, wherein the film thickness detection sensor reciprocates according to the speed of the piston that changes due to the reciprocation. By adopting a configuration in which the number provided at a predetermined position in the direction is different, the film thickness is detected according to the characteristic that the seizure in the reciprocating direction differs depending on the piston speed. By disposing the sensor, the film thickness detection sensor can be effectively disposed at a position where burn-in or the like is likely to occur. In other words, according to the present invention, the film thickness detection sensors are arranged according to the characteristics of easiness of seizure or the like, so that many film thickness detection sensors are not arranged on the cylinder liner evenly as in the prior art. Detection leakage such as piston seizure can be prevented.
Therefore, the present invention has an effect of providing an engine cylinder device that can prevent detection leakage such as piston burn-in and can reduce the cost of providing a film thickness detection sensor.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
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。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a functional configuration diagram of an engine cylinder device E according to an embodiment of the present invention. As shown in this figure, the engine cylinder device E has an engine cylinder S and a film thickness measuring device M.
The engine cylinder S is, for example, a cylinder of a two-cycle engine, and includes a piston P, a cylinder liner s1, and a crankshaft (crank mechanism) K as illustrated.
ピストンPは、クランクシャフトKとピストンロッドp2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構成となっている。また、ピストンPは、ピストンリングp1を有しており、ピストンリングp1がピストン摺動面s3に沿って摺動する構成となっている。なお、本実施形態では、説明の容易化のためにピストンリングp1を一つ有する構成となっているが、ピストンリングp1が複数ある構成であっても良い。
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。
The piston P is connected to the crankshaft K via the piston rod p2, and is configured to be reciprocally movable along the cylinder liner s1. The piston P has a piston ring p1, and the piston ring p1 slides along the piston sliding surface s3. In addition, in this embodiment, although it has the structure which has one piston ring p1 for ease of explanation, the structure with two or more piston rings p1 may be sufficient.
The cylinder liner s1 includes a sensor head mounting hole s2, a piston sliding surface (sliding surface) s3, and an oil supply port s4, a scavenging port s5, and an exhaust port s6 not shown in FIG. 1 (see FIG. 3). ing. Note that a plurality of lubrication ports s4 are provided near the top dead center of the piston P and in the circumferential direction of the cylinder liner s1.
The crankshaft K has a base end portion that is rotatable about a rotation axis extending in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1, and a distal end portion is connected to the piston rod p2 so as to be rotatable about a rotation axis extending in the same direction.
膜厚計測装置Mは、センサヘッド(膜厚検出センサ)1、同軸ケーブル2、静電容量検出部3、シリンダ内圧力検出部4、クランク角度検出部5及び信号処理部6から構成されている。このような膜厚計測装置Mは、エンジンシリンダSにおけるシリンダライナs1とピストンPとの間隙、より詳しくは、シリンダライナs1の内壁面(ピストン摺動面s3)とピストンリングp1との間隙に形成されている潤滑油の油膜の厚さを計測するものである。
The film thickness measuring device M includes a sensor head (film thickness detection sensor) 1, a
センサヘッド1は、円筒形状のセンサ電極を絶縁材で同心円状に被覆し、さらに上記絶縁材の外周を導電体のセンサケースによって同心円状に被覆した構造となっている。このようなセンサヘッド1は、ピストン摺動面s3に対して面一となるようにセンサ取付孔s2 に圧入されている。センサヘッド1は、ピストンリングp1と対向した場合に、当該ピストンリングp1を対向電極とし、油膜を誘電体とするコンデンサ(計測コンデンサ)を形成するものである。このセンサヘッド1は、同軸ケーブル2を介して静電容量検出部3(具体的には静電容量検出アンプ3a)に接続されている。また、同軸ケーブル2のシールド層を形成する編組線の一端は、センサヘッド1のセンサケースに接続され、他端は静電容量検出部3の接地部(GND:グランド)と接続されている。
The
静電容量検出部3は、静電容量検出アンプ3a、電圧/電流変換器3b、AC/DC電源3c及びシールドケース3dから構成されている。
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。
The capacitance detection unit 3 includes a
The
AC/DC電源3cは、外部より供給されるAC電源を直流変換して上記静電容量検出アンプ3a及び電圧/電流変換器3bに供給する。なお、このAC/DC電源3cのコモン端子はシールドケース3dと接続されている。シールドケース3dは、上記静電容量検出アンプ3a、電圧/電流変換器3b及びAC/DC電源3cを収納する電磁遮蔽用筐体であり、外部接地されている。
The AC /
シリンダ内圧力検出部4は、エンジンシリンダSの燃焼室内の圧力を検出し、当該圧力を示す圧力信号を信号処理部6(具体的には膜厚演算部6c)に出力する。
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。
The
The crank
信号処理部6は、電流/電圧変換器6a、A/D変換器6b、膜厚演算部6c及び表示部6dから構成されている。
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。
The
In the
膜厚演算部6cは、A/D変換器6bから入力されるデジタル信号d4(つまり静電容量)と、シリンダ内圧力検出部4から入力される圧力信号及びクランク角度検出部5から入力される回転角信号に所定の信号処理を施すことにより、ピストンリングp1とセンサヘッド1との間隙に形成された油膜の膜厚を算出し、当該膜厚を示す膜厚信号を表示部6dに出力する。表示部6dは、例えば液晶表示装置であり、上記膜厚信号に基づいて膜厚情報を表示する。
The film thickness calculation unit 6c is input from the digital signal d4 (that is, electrostatic capacity) input from the A /
続いて、このように構成されたエンジンシリンダ装置Eにおける、センサヘッド1の配置について、図2及び図3を参照して説明する。
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。
Next, the arrangement of the
FIG. 2 is a development view of the cylinder liner s1 in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the engine cylinder S in the embodiment of the present invention.
2, the front side of the cylinder liner s1 in FIG. 1 is 0 degree (in the direction of the rotation axis of the crank mechanism), the right side is 90 degrees, the back side is 180 degrees (in the direction of the rotation axis of the crank mechanism), and the left side Is shown as 270 degrees.
センサヘッド1は、図2及び図3に示すように、往復移動により変化するピストンPの速度に応じて、ピストンPの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。本実施形態では具体的に、センサヘッド1は、図2に示すように、往復移動方向の所定位置である上死点位置、注油ポート位置、掃気ポート位置、ミッドストローク位置においてそれぞれ複数設けられている。
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。
As shown in FIGS. 2 and 3, the sensor heads 1 are arranged with different numbers provided at predetermined positions in the reciprocating direction of the piston P according to the speed of the piston P that changes due to the reciprocating movement. Specifically, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, a plurality of sensor heads 1 are provided at a top dead center position, a lubrication port position, a scavenging port position, and a midstroke position, which are predetermined positions in the reciprocating direction. Yes.
In FIG. 3, the top dead center position is indicated by k1, the lubrication port position is k2, the scavenging port position is k3, and the midstroke position is indicated by k4.
上死点位置k1は、ピストンPの上死点と対応する位置であり、本実施形態では、図3に示すように、ピストンPが上死点に位置するときピストンリングp1と対向する位置となっている。上死点位置k1においてセンサヘッド1は、図2に示すように、シリンダライナs1の周方向において等間隔に、0度、90度、180度及び270度の位置に、計4個配置されている。
The top dead center position k1 is a position corresponding to the top dead center of the piston P. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, when the piston P is located at the top dead center, the position facing the piston ring p1 It has become. At the top dead center position k1, as shown in FIG. 2, four
注油ポート位置k2は、ピストン摺動面s3に潤滑油を供給する注油ポートs4が設けられる位置と対応する位置であり、本実施形態では、図3に示すように、注油ポートs4及び上死点位置k1の近傍、且つ、上死点位置k1よりも下方の位置となっている。注油ポート位置k2において、センサヘッド1は、図2に示すように、シリンダライナs1の周方向において等間隔に、0度、90度、180度及び270度の位置に、計4個配置されている。
The oil supply port position k2 is a position corresponding to the position where the oil supply port s4 for supplying the lubricating oil to the piston sliding surface s3 is provided. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the oil supply port s4 and the top dead center are provided. The position is near the position k1 and below the top dead center position k1. At the lubrication port position k2, as shown in FIG. 2, four
掃気ポート位置k3は、ピストンPの下死点近傍に設けられる掃気ポートs5の位置に対応する位置であり、本実施形態では、図3に示すように、掃気ポートs5近傍の位置となっている。掃気ポート位置k3において、センサヘッド1は、図2に示すように、シリンダライナs1の周方向において等間隔に、0度、90度、180度及び270度の位置に、計4個配置されている。
The scavenging port position k3 is a position corresponding to the position of the scavenging port s5 provided near the bottom dead center of the piston P. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the scavenging port position k3 is a position near the scavenging port s5. . At the scavenging port position k3, as shown in FIG. 2, a total of four
ミッドストローク位置k4は、上死点位置k1と掃気ポート位置k3との間の略中間の位置であり、本実施形態では、図3に示すように、クランクシャフトKとピストンロッドp2との相対角度が略90度となったときにピストンリングp1と対向する位置となっている。ミッドストローク位置k4において、センサヘッド1は、図2に示すように、シリンダライナs1の周方向において、90度及び270度の位置に、計2個配置されている。
The mid stroke position k4 is a substantially intermediate position between the top dead center position k1 and the scavenging port position k3. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the relative angle between the crankshaft K and the piston rod p2 is set. When the angle becomes approximately 90 degrees, the position is opposite to the piston ring p1. At the mid-stroke position k4, as shown in FIG. 2, a total of two
続いて、上死点位置k1、注油ポート位置k2、掃気ポート位置k3及びミッドストローク位置k4において、上記のようにセンサヘッド1を配置する根拠及び作用について説明する。
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。
Next, the grounds and operation of arranging the
As is well known, the engine cylinder S repeats a cycle including a compression process, an explosion process, an exhaust process, and a scavenging / intake process, and the piston P reciprocates in the cylinder liner s1 in accordance with these processes. When the piston P reciprocates, the moving direction is changed in the opposite direction at the top dead center and the bottom dead center, so that the speed of the piston P decreases near the top dead center position k1 and the scavenging port position k3. . On the other hand, the speed of the piston P at the mid stroke position k4 is larger than the speeds at the top dead center position k1 and the scavenging port position k3. In the experiment, a result that seizure of the piston P is likely to occur at a position where the speed of the piston P is low (top dead center position k1 and scavenging port position k3) is obtained.
Further, the position where seizure or the like is likely to occur in the circumferential direction of the cylinder liner s1 is a position in the direction in which the piston P applies a load to the cylinder liner s1, and more specifically, the rotational axis direction of the crankshaft K and the piston. Experimental results have been obtained that indicate positions on both sides in the orthogonal direction substantially perpendicular to the reciprocating direction of P (positions of 90 degrees and 270 degrees in FIG. 2).
これらの実験結果は、摩擦と潤滑との関係を示すストライベック曲線において裏付けられる。ストライベック曲線は、周知のように縦軸が摩擦係数、横軸が粘度×速度÷荷重の次元のパラメータを有するゾンマーフェルト数をとるグラフにおいて示される。なお、ストライベック曲線において、ゾンマーフェルト数が大きいと、固体と固体とが連続した油膜により隔てられ円滑に摺動する流体潤滑となり、対して、ゾンマーフェルト数が小さいと、固体と固体とが部分的に固体接触する混合潤滑となることが示されている。 These experimental results are supported by the Stribeck curve showing the relationship between friction and lubrication. As is well known, the Stribeck curve is shown in a graph in which the vertical axis represents the coefficient of friction and the horizontal axis represents the Sommerfeld number having parameters of viscosity × speed ÷ load dimensions. In the Stribeck curve, when the Sommerfeld number is large, the solid and the solid are separated by a continuous oil film and fluid lubrication slides smoothly. On the other hand, when the Sommerfeld number is small, the solid and solid are separated. Has been shown to result in mixed lubrication with partial solid contact.
すなわち、ピストンPは、往復移動によりその速度が変化するが、ストライベック曲線に示されているように、速度が大きいとゾンマーフェルト数が大きくなり、シリンダライナs1とピストンPとが連続した油膜により隔てられ円滑に摺動する流体潤滑となるため焼き付きが起こり難く、対して、上死点及び下死点近傍は、移動方向の転換により一時的に速度が小さくなることから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、焼き付きが起こり易くなる。
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。
That is, the speed of the piston P changes due to the reciprocating movement, but as indicated by the Stribeck curve, the Sommerfeld number increases as the speed increases, and the oil film in which the cylinder liner s1 and the piston P are continuous is obtained. Since the fluid lubrication is smoothly separated and separated, seizure hardly occurs.On the other hand, in the vicinity of the top dead center and the bottom dead center, the speed is temporarily reduced by changing the moving direction, so the Sommerfeld number is As a result, the cylinder liner and the s1 piston P are partially mixed in solid contact, and seizure is likely to occur.
Further, since the load from the piston P is applied to the positions on both sides in the orthogonal direction of the cylinder liner s1 more than the other positions in the circumferential direction, the Sommerfeld number is reduced, and the cylinder liner and the s1 piston P partially Since mixed lubrication in contact with the solid can occur, seizure tends to occur.
つまり、上死点位置k1においては、往復移動するピストン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、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。
That is, at the top dead center position k1, the speed of the reciprocating piston P is small, so that there is a characteristic that seizure or the like is likely to occur.
Further, since the lubricating oil is sequentially supplied from the lubricating port s4 at the lubricating port position k2, the thickness of the oil film is likely to fluctuate, and furthermore, the position where the lubricating port s4 is provided is near the top dead center. Etc. are likely to occur.
Further, since the combustion air-fuel mixture flows into the engine cylinder S at the scavenging port position k3, the oil film may be lost due to the inflow of the air-fuel mixture and the thickness may be reduced. Since it is in the vicinity, the speed of the piston P is small, and there is a characteristic that seizure or the like is likely to occur.
Further, at the mid stroke position k4, the speed of the reciprocating piston P is high, and there is a characteristic that seizure or the like is less likely to occur compared to other positions.
したがって、上死点及び下死点近傍にある上死点位置k1、注油ポート位置k2及び掃気ポート位置k3において重点的にセンサヘッド1を配置し、ミッドストローク位置k4においては、上死点位置k1、注油ポート位置k2及び掃気ポート位置k3よりセンサヘッド1の個数が少数であっても十分に焼き付き等の検知をすることが可能となる。
Therefore, the
したがって、上述の本実施形態によれば、クランクシャフトKにピストンロッドp2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P及び、シリンダライナs1に設けられ、ピストンPと対向する位置のシリンダライナs1とピストンP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1を備えるエンジンシリンダ装置Eであって、センサヘッド1は、上記往復移動により変化するピストンP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ことによって、ピストンPとシリンダライナs1との相対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センサヘッド1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センサヘッド1を配置することができる。つまり、本実施形態では、焼き付き等のし易さの特性に応じてセンサヘッド1を配置することで、従来のように均等に、且つ、多くのセンサヘッド1をシリンダライナs1に配置せずとも、ピストンPの焼き付き等の検知漏れを防止することができる。
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。
Therefore, according to the above-described embodiment, the piston P is connected to the crankshaft K via the piston rod p2, and is reciprocally movable along the cylinder liner s1, and the cylinder liner s1, and faces the piston P. The engine cylinder device E includes a plurality of sensor heads 1 for detecting the thickness of the oil film of the lubricating oil formed in the gap between the cylinder liner s1 and the piston P at the position, and the
Therefore, this embodiment has an effect of providing an engine cylinder device E that can prevent detection leakage such as seizure of the piston P and can reduce the cost of providing the
また、本実施形態では、センサヘッド1は、上記所定位置において、少なくともクランクシャフトKの回転軸方向及び上記往復移動方向と略直交する直交方向両側の位置に配置されているという構成を採用することによって、ピストンPがシリンダライナs1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センサヘッド1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センサヘッド1を配置することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、上記所定位置は、ピストンPの上死点と対応する上死点位置k1及び、ピストンPが摺動するピストン摺動面s3に潤滑油を供給する注油ポートs4が設けられる位置に対応する注油ポート位置k2及び、ピストンPの下死点近傍に設けられる掃気ポートs5の位置と対応する掃気ポート位置k3及び、上死点位置k1と、掃気ポート位置k3との間に位置するミッドストローク位置k4を含むという構成を採用することによって、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k1、注油ポート位置k2、掃気ポート位置k3、並びにミッドストローク位置k4にセンサヘッド1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。 In the present embodiment, the predetermined position is provided with a top dead center position k1 corresponding to the top dead center of the piston P and an oil supply port s4 for supplying lubricating oil to the piston sliding surface s3 on which the piston P slides. Between the lubrication port position k2 corresponding to the position to be removed, the scavenging port position k3 corresponding to the position of the scavenging port s5 provided in the vicinity of the bottom dead center of the piston P, and the scavenging port position k3. By adopting a configuration that includes a mid-stroke position k4 that is positioned, the sensor head is located at the top dead center position k1, the lubrication port position k2, the scavenging port position k3, and the mid-stroke position k4, which are likely to be seized in the reciprocating direction. By arranging 1, it is possible to suppress detection omission such as burn-in.
また、本実施形態では、センサヘッド1のミッドストローク位置k4において設けられる個数は、センサヘッド1の上死点位置k1及び、注油ポート位置k2及び、掃気ポート位置k3において設けられる個数よりも、少数であるという構成を採用することによって、ミッドストローク位置k4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、センサヘッド1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。 In the present embodiment, the number of sensor heads 1 provided at the mid stroke position k4 is smaller than the number of sensor heads 1 provided at the top dead center position k1, the lubrication port position k2, and the scavenging port position k3. By adopting such a configuration, it is possible to reduce the cost by reducing the number of sensor heads 1 provided at the mid-stroke position k4 according to the characteristic that seizure or the like is less likely to occur compared to other positions. Can do.
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring drawings, this invention is not limited to the said embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
例えば、本実施形態では、上死点位置k1、注油ポート位置k2及び掃気ポート位置k3のそれぞれに4個のセンサヘッド1を、また、ミッドストローク位置k4に2個のセンサヘッド1を配置したが、本発明は上記個数に限定されるものではない。例えば、各位置に設けるセンサヘッド1の個数を2倍にして配置しても良い。
For example, in the present embodiment, four
1…センサヘッド(膜厚検出センサ)、E…エンジンシリンダ装置、K…クランクシャフト(クランク機構)、P…ピストン、k1…上死点位置、k2…注油ポート位置、k3…掃気ポート位置、k4…ミッドストローク位置、s1…シリンダライナ、s3…ピストン摺動面(摺動面)、s4…注油ポート、s5…掃気ポート
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記膜厚検出センサは、前記往復移動方向における所定位置において、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おり、
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及び、
前記ミッドストローク位置よりも前記ピストンの上死点側にあって、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を含み、
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のうち、前記ミッドストローク位置から前記ピストンの上死点側へ移動する前記ピストンの速度に応じて、前記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。 A piston connected to a crank mechanism and reciprocally movable along a cylinder liner; and an oil film of lubricating oil provided in the cylinder liner and formed in a gap between the cylinder liner and the piston at a position facing the piston. An engine cylinder device comprising a plurality of film thickness detection sensors for detecting thickness,
The film thickness detection sensor is disposed at a predetermined position in the reciprocating direction at least at positions on both sides of the direction of the rotation axis of the crank mechanism and the direction substantially orthogonal to the reciprocating direction.
The predetermined position is
A top dead center position corresponding to the top dead center of the piston; and
A scavenging port position corresponding to a scavenging port position provided near the bottom dead center of the piston; and
A mid-stroke position located between the top dead center position and the scavenging port position; and
An oil supply port position corresponding to a position on the top dead center side of the piston with respect to the mid stroke position and corresponding to a position where an oil supply port for supplying the lubricating oil is provided on a sliding surface on which the piston slides;
Number the thickness detection sensor, said one of the speed of the piston which changes by the reciprocating movement, which depending on the speed of the piston moving from the mid-stroke position to the top dead center side of the piston, is provided at the predetermined position An engine cylinder device characterized by being arranged differently.
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