JP6266944B2 - Crankshaft vibration control apparatus and method for controlling vibration of internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のクランク軸の振動制御装置およびその振動制御方法に関し、特に、系統不安定地域においても、系統先の電力負荷の変動によって影響を受ける内燃機関のクランク軸系の回転数が、クランク軸の共振回転数に近接して共振状態に陥らないようにした、内燃機関のクランク軸の振動制御装置およびその振動制御方法に関する。 The present invention relates to a vibration control device for a crankshaft of an internal combustion engine and a vibration control method thereof, and in particular, even in a system unstable region, the rotational speed of the crankshaft system of the internal combustion engine that is affected by fluctuations in the power load ahead of the system. The present invention relates to a vibration control device for a crankshaft of an internal combustion engine and a method for controlling the vibration, which are prevented from falling into a resonance state close to the resonance speed of the crankshaft.
内燃機関におけるクランク軸系においては、固有振動数に基づく共振点を回避できるように設計がなされている。 A crankshaft system in an internal combustion engine is designed so as to avoid a resonance point based on a natural frequency.
しかしながら、海外等、系統不安定地域においては、機関運転中に、例えば50Hz地帯において、48〜52Hzと変動する状態がしばしば起こる。これにより、内燃機関が影響を受けて、クランク軸系の回転数が変動し、その回転数がクランク軸の共振回転数に近づくことがある。
その場合、クランク軸の振動が重畳されてクランク軸に生じる応力が増大し、過大応力が繰り返されると、最悪の場合クランク軸が折損するおそれがある。
However, in a system unstable region such as overseas, a state where the frequency fluctuates from 48 to 52 Hz often occurs during engine operation, for example, in a 50 Hz zone. As a result, the internal combustion engine is affected, and the rotational speed of the crankshaft system fluctuates, which may approach the resonant rotational speed of the crankshaft.
In that case, if the vibration of the crankshaft is superimposed and the stress generated in the crankshaft increases and excessive stress is repeated, the crankshaft may be broken in the worst case.
このような状況に鑑みて、系統の周波数変動が多い場合には、クランク軸の出力側に取り付けられるフライホイールに弾性継手を設けて、クランク軸にかかる過大な応力を逃がすことで、低減させている。 In view of such a situation, when there is a lot of frequency fluctuations in the system, an elastic joint is provided on the flywheel attached to the output side of the crankshaft to reduce excessive stress on the crankshaft. Yes.
また、試運転時には、軸系振動数を計測し、運用範囲の中で共振の影響がないかどうかを確認し、共振の影響がみられる場合には、機関停止時にクランク軸の先端部側に設けられたチューニングホイールTwや、クランク軸出力軸側のフライホイールFwを調整することで、クランク軸に生じる過大な応力を低減させている。しかしながら、かかる調整は機関試運転時にしかできない。 Also, during the test run, measure the shaft system frequency to check if there is any resonance effect within the operating range. If there is a resonance effect, install it on the tip of the crankshaft when the engine is stopped. Excessive stress generated in the crankshaft is reduced by adjusting the tuning wheel Tw and the flywheel Fw on the crankshaft output shaft side. However, such adjustments can only be made during engine commissioning.
ところで、特許文献1には、以下のような振動を低減する手法が開示されている。かかる特許文献1では、クランク軸に加える加振トルクを調整可能な加振装置を有する内燃機関において、加振装置の発生する加振トルクを検出手段が、内燃機関パワートレインの振動加速度を検出手段がそれぞれ検出し、これら検出値から加振装置の発生する加振トルクと内燃機関パワートレインの振動加速度との伝達関数を算出手段が算出する。この伝達関数に基づいて内燃機関ロール振動を低減するように加振装置の加振トルクを制御手段が制御するとしている。 Incidentally, Patent Document 1 discloses a technique for reducing the following vibration. In this patent document 1, in an internal combustion engine having an excitation device capable of adjusting the excitation torque applied to the crankshaft, the excitation torque generated by the excitation device is detected, and the vibration acceleration of the internal combustion engine power train is detected. Are detected, and the calculation means calculates a transfer function between the excitation torque generated by the vibration generator and the vibration acceleration of the internal combustion engine power train from these detected values. Based on this transfer function, the control means controls the excitation torque of the excitation device so as to reduce the internal combustion engine roll vibration.
また、内燃機関の軸系動力伝達装置に関し、適正な運転、効率的な運転を図るために、内燃機関内部の絶対減衰並びに相対減衰の捉え方に基づく手法がある。
しかしながら、かかる手法は、実績・経験に基づく、試行錯誤的なものであるがために、当該の絶対減衰・相対減衰を低めに見積もり計算上の振幅・応力を高め(安全側)に導く傾向がある。したがって、限界設計の視点を持込むこともできず、新規の設計や新たな解析では、過剰な余裕率を余儀なくされている実情がある。
Further, with respect to the shaft system power transmission device of an internal combustion engine, there is a method based on how to grasp absolute attenuation and relative attenuation inside the internal combustion engine in order to achieve proper operation and efficient operation.
However, since this method is a trial and error based on experience and experience, there is a tendency to lower the absolute attenuation and relative attenuation and increase the amplitude and stress in the estimation calculation (safe side). is there. Therefore, it is not possible to bring in the viewpoint of limit design, and there is a situation in which an excessive margin rate is forced in a new design or a new analysis.
このことから、本出願人は、特許文献2において、上述の内燃機関の絶対減衰並びに相対減衰エネルギーの算出精度を内燃機関実機に合うように(実機の運転結果とより良く整合するように)向上させることを課題として、下記のように提案している。
すなわち、特許文献2では、内燃機関と被駆動装置を連結する内燃機関のクランク軸系における振動制御装置であって、内燃機関から被駆動装置までを慣性質量・バネ系にモデル化し起振エネルギーと減衰エネルギーがバランスする、各固有モード・固有振動数の共振点の複数の組における、起振エネルギーである総減衰エネルギーを実測減衰比と計算モード質量から算定し、総減衰エネルギーを機関側の絶対減衰エネルギー、相対減衰エネルギー並びに被駆動装置・軸系上の付属物の減衰エネルギーの和として表し、機関側の絶対減衰エネルギーを評価する機関絶対減衰係数および機関側の相対減衰エネルギーを評価する機関絶対減衰係数に関する複数個の方程式を複数個の共振点計測結果より作成し、該複数の連立方程式を解くことで、機関絶対減衰係数および機関相対減衰係数を求める手法を提案している。
For this reason, the present applicant has improved the accuracy of calculating the absolute damping and relative damping energy of the internal combustion engine described above in Patent Document 2 so as to match the actual internal combustion engine (to better match the actual engine operation result). The following proposals have been made as issues.
That is, Patent Document 2 is a vibration control device in a crankshaft system of an internal combustion engine that connects an internal combustion engine and a driven device, and models the internal combustion engine to the driven device as an inertial mass / spring system, Calculate the total damping energy, which is the excitation energy, from the measured damping ratio and the calculated mode mass at the resonance point balance of each natural mode and natural frequency where the damping energy is balanced. Expressed as the sum of damping energy, relative damping energy, and damping energy of driven equipment and accessories on the shaft system, engine absolute damping coefficient that evaluates the absolute damping energy on the engine side and engine absolute that evaluates the relative damping energy on the engine side By creating a plurality of equations related to the damping coefficient from a plurality of resonance point measurement results and solving the plurality of simultaneous equations, We have proposed a method of obtaining the related absolute attenuation coefficient and the engine relative damping coefficient.
しかしながら、特許文献1、2のいずれにおいても、系統不安定地域においても、内燃機関におけるクランク軸が、共振点を回避できるように構成されたものではない。
本発明は、かかる課題を克服するために提案されたものであって、系統不安定地域であっても、クランク軸に設けたフライホイールやチューニングホイールを利用し、系統変動下において、潤滑油、冷却水などにより回転にかかる回転重量を調整して、クランク軸の回転数を共振回転数からずらすことができるようにした、内燃機関のクランク軸の振動制御装置およびその振動制御方法を提供することを目的とする。
However, neither of Patent Documents 1 and 2 is configured such that the crankshaft in the internal combustion engine can avoid the resonance point even in the unstable system region.
The present invention has been proposed in order to overcome such a problem, and even in a system unstable region, a flywheel or a tuning wheel provided on a crankshaft is used. To provide a crankshaft vibration control device for an internal combustion engine and a method for controlling the vibration of the internal combustion engine by adjusting the rotation weight applied to the rotation by cooling water or the like so that the rotation speed of the crankshaft can be shifted from the resonance rotation speed. With the goal.
上記課題を解決するために、請求項1記載の本発明では、内燃機関の往復運動を回転運動に変換するクランク軸の振動状態を制御するクランク軸の振動制御装置であって、クランク軸の回転数を検出する回転数検出手段と、クランク軸と同軸に設けられたホイール部材と、ホイール部材の内部に設けられ、質量付加液体を貯留可能な一定容量を有する貯留空間と、貯留空間に質量付加液体を供給する質量付加液体供給手段と、質量付加液体供給手段により質量付加液体の供給を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記回転数検出手段によって検出された回転数と前記クランク軸の共振回転数との偏差が所定閾値未満となった場合に、前記質量付加液体供給手段により、前記貯留空間に前記質量付加液体を前記クランク軸の軸心に沿う供給路を通じて供給制御する構成としたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to claim 1 is a crankshaft vibration control device for controlling a vibration state of a crankshaft for converting a reciprocating motion of an internal combustion engine into a rotational motion, the rotation of the crankshaft. Rotational speed detection means for detecting the number, a wheel member provided coaxially with the crankshaft , a storage space provided inside the wheel member and having a certain capacity capable of storing mass-added liquid, and mass addition to the storage space A mass-added liquid supply means for supplying a liquid; and a control means for controlling the supply of the mass-added liquid by the mass-added liquid supply means , wherein the control means includes the rotation speed detected by the rotation speed detection means and the crank. When the deviation from the resonance rotational speed of the shaft becomes less than a predetermined threshold, the mass addition liquid supply means causes the mass addition liquid to be placed in the storage space along the axis of the crankshaft. Characterized by being configured to control supply through the supply passage.
これにより、クランク軸と同軸に設けられたホイール部材を利用し、系統変動下において、ホイール部材の貯留空間に質量付加液体を供給制御することにより、回転にかかる回転重量を調整して、クランク軸の回転数を共振回転数からずらすことができる。 As a result, the wheel member provided coaxially with the crankshaft is used, and the mass-added liquid is supplied and controlled to the storage space of the wheel member under system fluctuations, thereby adjusting the rotational weight of the rotation. Can be shifted from the resonance rotational speed.
また、請求項2記載の本発明では、制御手段は、回転数検出手段によって検出された回転数とクランク軸の共振回転数との偏差が所定閾値未満となった場合に、質量付加液体供給手段により、貯留空間に質量付加液体をクランク軸の軸心に沿う供給路を通じて供給制御する構成としたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, when the deviation between the rotational speed detected by the rotational speed detection means and the resonance rotational speed of the crankshaft is less than a predetermined threshold, the control means is a mass-added liquid supply means. Thus, the mass-added liquid is controlled to be supplied to the storage space through the supply path along the axis of the crankshaft.
回転数検出手段によりクランク軸の回転数を検出して、回転数がクランク軸の共振回転数との偏差が所定閾値未満となった場合に、質量付加液体供給手段によりホイール部材の貯留空間に、質量付加液体を供給制御することで、クランク軸系が共振点に至らないようにすることができる。 When the rotational speed of the crankshaft is detected by the rotational speed detection means, and the deviation of the rotational speed from the resonant rotational speed of the crankshaft is less than a predetermined threshold, The supply control of the mass-added liquid can prevent the crankshaft system from reaching the resonance point.
また、請求項3記載の本発明では、ホイール部材は、クランク軸に設けられたフライホイールおよびチューニングホイールの少なくとも一方であることを特徴する。 According to a third aspect of the present invention, the wheel member is at least one of a flywheel and a tuning wheel provided on the crankshaft.
これにより、クランク軸に設けられるフライホイールまたはチューニングホイールに対して質量付加液体を貯留させ、クランク軸と共に、回転を伴う回転要素としての回転重量を調整し、クランク軸の回転数が、共振回転数とならないようにすることができる。 As a result, the mass-added liquid is stored in the flywheel or tuning wheel provided on the crankshaft, and the rotational weight as a rotating element accompanied by the rotation is adjusted together with the crankshaft. Can be prevented.
また、請求項4記載の本発明では、貯留空間は、クランク軸に対して軸対称になるように形成されている、ことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the storage space is formed so as to be axially symmetric with respect to the crankshaft.
これにより、質量付加液体を貯留する貯留空間をクランク軸に対して軸対称に形成することで、クランク軸系の回転の円滑化が促進される。 Thereby, smoothing of rotation of a crankshaft system is accelerated | stimulated by forming the storage space which stores a mass addition liquid symmetrically with respect to a crankshaft.
また、請求項5記載の本発明では、質量付加液体は、内燃機関に用いられる冷却水であり、クランク軸の軸心に沿う冷却水通路に、貯留空間が連通するように構成されている、ことを特徴とする。
Moreover, in this invention of
これにより、内燃機関におけるクランク軸の軸心を経由する冷却水通路を通じて冷却水が貯留空間に供給されることで、クランク軸系の回転重量を調整することができるので、別途、特別な質量付加液体供給手段を設ける必要はない。 As a result, the cooling water is supplied to the storage space through the cooling water passage that passes through the axis of the crankshaft in the internal combustion engine, so that the rotational weight of the crankshaft system can be adjusted. There is no need to provide liquid supply means.
また、請求項6記載の本発明では、質量付加液体は、内燃機関に用いられる潤滑油であり、クランク軸の軸心に沿う潤滑油通路に、貯留空間が連通するように構成されている、ことを特徴とする。
In the present invention described in
これにより、内燃機関におけるクランク軸の軸心を経由する潤滑油通路を通じて潤滑油が貯留空間に供給されることで、クランク軸系の回転重量を調整することができるので、別途、特別な質量付加液体供給手段を設ける必要はない。 As a result, the rotational weight of the crankshaft system can be adjusted by supplying the lubricating oil to the storage space through the lubricating oil passage that passes through the axis of the crankshaft in the internal combustion engine. There is no need to provide liquid supply means.
また、請求項7記載の本発明では、請求項1記載の内燃機関のクランク軸の振動制御装置におけるクランク軸の振動制御方法であって、クランク軸の回転数を検出する第1のステップと、第1ステップにおいて検出されたクランク軸の回転数と、クランク軸の共振回転数とを比較して、回転数と共振回転数との偏差が所定閾値未満か否かを判定する第2のステップと、偏差が所定閾値未満でなければ、運転を維持する第3のステップと、偏差が所定閾値未満となった場合に、質量付加液体供給手段を作動させる第4のステップと、貯留空間に質量付加液体をクランク軸の軸心に沿う供給路を通じて供給制御する第5のステップと、を具備することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a crankshaft vibration control method in the crankshaft vibration control apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, wherein the first step of detecting the rotational speed of the crankshaft; A second step of comparing the rotation speed of the crankshaft detected in the first step with the resonance rotation speed of the crankshaft to determine whether the deviation between the rotation speed and the resonance rotation speed is less than a predetermined threshold value; If the deviation is not less than the predetermined threshold, a third step for maintaining the operation, a fourth step for operating the mass addition liquid supply means when the deviation is less than the predetermined threshold, and adding mass to the storage space. And a fifth step of controlling the supply of liquid through a supply path along the axis of the crankshaft.
これにより、クランク軸の回転数を検出して、クランク軸の回転数とクランク軸の共振回転数との偏差が所定閾値未満となった場合に、質量付加液体を貯留空間に供給制御するので、クランク軸の回転数が共振回転数とならないようにすることができる。 Thereby, the rotation speed of the crankshaft is detected, and when the deviation between the rotation speed of the crankshaft and the resonance rotation speed of the crankshaft becomes less than a predetermined threshold, the mass-added liquid is supplied and controlled to the storage space. The rotational speed of the crankshaft can be prevented from becoming the resonant rotational speed.
さらに、請求項8記載の本発明では、請求項1記載の内燃機関のクランク軸の振動制御装置におけるクランク軸の振動制御方法であって、クランク軸の振幅を検出する第1のステップと、第1ステップにおいて検出された振幅が共振現象に伴う所定値に達しているか否かを判定する第2のステップと、振幅が所定値に達していれば、共振状態にあるとして質量付加液体供給手段を作動させる第3のステップと、を具備する、ことを特徴とする。 Further, the present invention according to claim 8 is a crankshaft vibration control method in the crankshaft vibration control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the first step of detecting the amplitude of the crankshaft, A second step for determining whether or not the amplitude detected in one step has reached a predetermined value associated with the resonance phenomenon; and if the amplitude has reached a predetermined value, the mass-added liquid supply means is determined to be in a resonance state. And a third step of actuating.
これにより、クランク軸の回転数を共振回転数からずらすことができ、共振状態を回避して、クランク軸の折損など不測の事態を防止することができる。 Thereby, the rotation speed of the crankshaft can be shifted from the resonance rotation speed, the resonance state can be avoided, and unexpected situations such as breakage of the crankshaft can be prevented.
本発明によれば、クランク軸の回転数を検出して、回転数がクランク軸の共振回転数との偏差が所定閾値未満となった場合に、質量付加液体供給手段により、貯留空間に質量付加液体をクランク軸の軸心に沿う供給路を通じて供給制御することで、クランク軸の回転数が共振回転数とならないようにすることができる。 According to the present invention, when the rotation speed of the crankshaft is detected and the deviation of the rotation speed from the resonance rotation speed of the crankshaft is less than a predetermined threshold, the mass addition liquid supply means adds mass to the storage space. By controlling the supply of liquid through a supply path along the axis of the crankshaft, the rotational speed of the crankshaft can be prevented from becoming the resonant rotational speed.
以下に本発明について図面を参照して説明する。ただしこの実施の形態として記載されている部品の構成、寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 The present invention will be described below with reference to the drawings. However, the configuration, dimensions, material, shape, relative arrangement, and the like of the parts described as the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely explanations. It is just an example.
図1に、本発明にかかる内燃機関のクランク軸の振動制御装置を実施するにあたり、内燃機関1によって駆動される発電装置2を挙げて説明する。
すなわち、図1に示すように、内燃機関1のクランク軸3の出力端に発電装置2の駆動軸4が同軸的に連結されている。
クランク軸3は、内燃機関1におけるシリンダ(後述)内を往復運動するピストン(後述)の運動をコネクティングロッド(以下コンロッド、後述)を介しての往復運動を回転運動に変換するもので、直線状のクランク軸3の軸線上に対応して設けられた9つのシリンダ、ピストンから、それぞれコンロッドを介して往復運動を回転運動に変換するように、一対のクランクアーム5、5間のクランクピン6にコンロッドが連結される。そしてそれぞれの一対のクランクアーム5、5とクランクアーム5、5間を結合するクランクピン6で構成される各クランク受け部は、クランクジャーナル7で一直線状につながっている。
FIG. 1 illustrates a power generator 2 driven by an internal combustion engine 1 when implementing a vibration control device for a crankshaft of an internal combustion engine according to the present invention.
That is, as shown in FIG. 1, the drive shaft 4 of the power generator 2 is coaxially connected to the output end of the
The
クランクアーム5は、クランク軸3の軸線に直交する方向に長尺状に指向させ、クランクアーム5の中心にクランクジャーナル7が結合されている。かかるクランクアーム5の中心のクランクジャーナル7を挟んで、クランクアーム5の長手側一端寄りにクランクピン6が位置し、クランクアーム5の他端側寄りの部位をピストンおよびコンロッドの振動により生じる慣性力を軽減するためのバランスウェイトの機能を持たせている。
The
そして、かかるクランク軸3の図中、左端側には、ホイール部材としてのチューニングホイール10が設けられ、右端側には、チューニングホイール10に比較して大径なフライホイール20が設けられている。
In the drawing of the
なお、クランク軸3の出力端に連結された発電装置2の駆動軸4には、詳細は説明しないが、送風機、発電機、励磁器等にそれぞれ動力を伝達するホイールと、バランスホイールbwが設けられる。
The drive shaft 4 of the power generator 2 connected to the output end of the
そして、クランク軸3に設けられたチューニングホイール10およびフライホイール20について説明する。
チューニングホイール10は、周知のように軸のねじれ現象を軽減するために設けられたものであるが、後述するように、本発明のフライホイール20と同様に構成して、フライホイール20と同様の機能を発揮させることもできる。
Then, the
As is well known, the
そこで、フライホイール20について説明する。
フライホイール20は、クランク軸3に同軸的に設けられ、内部に、質量付加液体(後述)を貯留可能な貯留空間20sが設けられる(図1、図2参照)。
貯留空間20sは、ここでは4つ、同軸的に設けられるクランク軸3に対して軸対称になるように形成されている。勿論、4つに限らず、2つ、6つも可能である。貯留空間20sをクランク軸3に対して軸対称に形成することで、クランク軸系の回転の円滑化を図っている。そして、これら貯留空間20sは、クランク軸13の軸心に沿って形成される質量付加液体(後述)の通路rに連通されている(図2参照)。
Therefore, the
The
Here, four
次にフライホイール20の貯留空間20sに供給制御される質量付加液体としては、例えば、内燃機関1に用いられる冷却水が可能である。この場合、冷却水を供給する質量付加液体供給手段として、内燃機関1を構成する発熱部位である各機構部品を冷却する配管経路、すなわち、図3に示す冷却水供給系統を用いることができる。なお、図3では、シリンダを5気筒ずつ平行に配列した内燃機関1に用いられる冷却水供給系統を示している。
図3において、平面的、且つ模式的に示した内燃機関1において、機構フレーム11にクランク軸3が、図中、左右X方向に延在するように配設されている。
そして、機構フレーム11上には、クランク軸3の軸方向に平行に2列のシリンダ部12が設けられている。シリンダ部12には、それぞれシリンダ12sが配設されている。各シリンダ12sには、シリンダライナ12lとシリンダカバー12cとが設けられる。
Next, as the mass-added liquid that is supplied and controlled to the
In the internal combustion engine 1 shown schematically and schematically in FIG. 3, the
On the
かかる内燃機関の冷却水系統として、冷却水供給経路Linと冷却水排出経路Loutが形成されている。
冷却水供給経路Linは、クランク軸3を挟んでクランク軸3の軸方向に平行に配設した2列のシリンダ部12に対応して分岐形成され、機構フレーム11から各シリンダ12sのシリンダライナ12lとシリンダカバー12cを通過し、例えばクランク軸3の中心軸に沿って形成される冷却水排出経路Loutに冷却水が合流するように構成されている。
すなわち、冷却水排出経路Loutは、通常時においては、クランク軸3の中心軸に沿って形成される冷却水排出経路Loutを介し、機構フレーム11を通って、排出されるようになっている。
そして、かかるクランク軸3の中心軸に沿って形成される冷却水排出経路Loutから、クランク軸3の中心軸に沿って供給通路rを介し、フライホイール20の貯留空間20sに後述する制御手段によって冷却水が供給されるように供給制御することができるようになっている。
As such a cooling water system for the internal combustion engine, a cooling water supply path Lin and a cooling water discharge path Lout are formed.
The cooling water supply path Lin is branched to correspond to two rows of
That is, the cooling water discharge path Lout is normally discharged through the
Then, from the cooling water discharge path Lout formed along the central axis of the
また、フライホイール20の貯留空間20sに供給制御される質量付加液体としては、例えば、内燃機関1に用いられる潤滑油も可能である(図4参照)。この場合、潤滑油を供給する質量付加液体供給手段として、図4に示す潤滑油系統を利用することができる。
この場合、潤滑油系統は、機構フレーム11を介してクランク軸3に導入される潤滑油供給経路Oinを有する。なお、かかる潤滑油系統は、例えば、クランク軸3におけるクランクジャーナル7を通過し、一対のクランクアーム5間のクランクピン6を介し、コンロッドcr、そしてピストンpのピストンピンppに潤滑油がもたらされるようになっている。
そして、クランク軸3の軸心に沿う潤滑油通路Orに、フライホイール20の貯留空間20sが連通するように構成され、クランク軸3の潤滑油通路Orから、フライホイール20の貯留空間20sに後述する制御手段によって潤滑油が供給されるように供給制御することができるようになっている。
Further, as the mass-added liquid that is supplied and controlled to the
In this case, the lubricating oil system has a lubricating oil supply path Oin introduced into the
The
次に、以上のような内燃機関1のクランク軸3の振動制御装置について説明する。
かかる振動制御装置は、クランク軸3の振動状態を制御するものであって、クランク軸3の回転数を検出する回転数検出手段30と、冷却水供給系統、または潤滑油供給系統により、冷却水または潤滑油の供給を制御する制御手段40とを具備する(図5参照)。
回転数検出手段30には、例えばギャップセンサを用いることができる。かかるギャップセンサを用いることにより、回転数を検出したり、あるいは振動値を検出することができる。すなわち、回転数は、クランク軸3の切込みを検出することにより、検出することができる。振動値はクランク軸3の軸方向および径方向の変位を収集することにより検出することができる。
Next, the vibration control device for the
Such a vibration control device controls the vibration state of the
For example, a gap sensor can be used as the rotation speed detection means 30. By using such a gap sensor, it is possible to detect the rotation speed or the vibration value. That is, the rotational speed can be detected by detecting the cut of the
そして、制御手段40では、ここでは、回転数検出手段30によって検出された回転数とクランク軸3の共振回転数との偏差が所定閾値α未満となった場合に、冷却水供給系統または潤滑油供給系統により、フライホイール20の貯留空間20sに冷却水または潤滑油をクランク軸3の軸心に沿う供給路を通じて供給制御する構成としている。
なお、所定閾値αは、例えば検出された回転数が、共振回転数における振動レベルが急峻に立ち上がる領域から外れる回転数となるように設定される。
Then, in the control means 40, here, when the deviation between the rotational speed detected by the rotational speed detection means 30 and the resonance rotational speed of the
Note that the predetermined threshold value α is set such that, for example, the detected rotational speed is a rotational speed that deviates from a region where the vibration level at the resonant rotational speed rises sharply.
そこで、制御手段40の具体的な手順を図6、図7に示したフローチャートを基に説明する。なお、ここでは、質量付加液体供給手段として潤滑油供給系統を用いて、潤滑油を供給制御する例を挙げて説明する。
先ず、内燃機関1の運転が開始されると、ピストンによる往復運動がクランク軸3において回転運動に変換され、クランク軸3は回転し、発電装置2の駆動軸4が回転し、発電装置2の発電を行うことができる。
Therefore, the specific procedure of the control means 40 will be described based on the flowcharts shown in FIGS. Here, an example of controlling supply of lubricating oil using a lubricating oil supply system as mass addition liquid supply means will be described.
First, when the operation of the internal combustion engine 1 is started, the reciprocating motion by the piston is converted into rotational motion in the
クランク軸3が回転すると、図6において、回転数検出手段30により、クランク軸3の回転数を検出する(第1ステップS1)。この場合、回転数検出手段30にギャップセンサを用いることで、クランク軸3の切込みを検出することにより、回転数を検出することができる。
次いで、第1ステップS1において検出されたクランク軸3の回転数と、クランク軸3の共振回転数とを比較し、検出されたクランク軸3の回転数とクランク軸3の共振回転数との偏差が所定閾値α未満か否かを判定する(第2ステップS2)。
そして、偏差が所定閾値α未満でなければそのままの運転を維持し(第3ステップS3)、偏差が所定閾値α未満となった場合には、制御手段40は、フライホイール20の貯留空間20sに潤滑油をクランク軸3の軸心に沿う供給路を通じて供給制御するようにする。
When the
Next, the rotation speed of the
If the deviation is not less than the predetermined threshold value α, the operation is maintained as it is (third step S3). If the deviation is less than the predetermined threshold value α, the control means 40 is placed in the
すなわち、クランク軸3の回転数を検出して、クランク軸3の回転数とクランク軸3の共振回転数との偏差が所定閾値α未満となった場合に、油圧ポンプを制御し(第4ステップS4)、潤滑油をフライホイール20の貯留空間20sに供給制御するので(第5ステップS5)、クランク軸3の回転数が共振回転数とならないようにすることができる。
That is, the rotational speed of the
また、制御手段40は、図7に示す手順により実行することもできる。すなわち、ここでは、クランク軸3の軸方向および径方向の変位を収集することにより求められた振動値から、振幅を検出する(第1ステップS1)。
次いで、振幅が所定値、すなわち、共振現象に伴う振幅に達しているか否かを判定する(第2ステップS2)。
そして、振幅が所定値に達していれば、共振現象を起こしているとして、油圧ポンプを制御し(第3ステップS3)、潤滑油をフライホイール20の貯留空間20sに供給制御する。
これにより、クランク軸3の回転数を共振回転数からずらすことができ、共振状態を回避して、クランク軸3の折損など不測の事態を防止することができる。
The control means 40 can also be executed according to the procedure shown in FIG. That is, here, the amplitude is detected from the vibration value obtained by collecting the axial and radial displacements of the crankshaft 3 (first step S1).
Next, it is determined whether or not the amplitude has reached a predetermined value, that is, the amplitude associated with the resonance phenomenon (second step S2).
If the amplitude reaches a predetermined value, it is determined that a resonance phenomenon has occurred, the hydraulic pump is controlled (third step S3), and the lubricating oil is supplied to the
Thereby, the rotation speed of the
本発明は、大型の例えば定置型エンジンにおいて、複数の気筒を有し、対応する長さを有するクランク軸を備えたものにおいて、クランク軸と同軸的に接続される発電機装置以外の被駆動装置においても、好適に適用することができる。 The present invention relates to a driven device other than a generator device coaxially connected to a crankshaft in a large-sized stationary engine, for example, having a plurality of cylinders and a crankshaft having a corresponding length. Also, it can be suitably applied.
1 内燃機関
2 発電装置
3 クランク軸
4 駆動軸
5 クランクアーム
6 クランクピン
7 クランクジャーナル
10 チューニングホイール
20 フライホイール
20s 貯留空間
30 回転数検出手段
40 制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Electric
Claims (9)
前記クランク軸の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記クランク軸と同軸に設けられたホイール部材と、
該ホイール部材の内部に設けられ、質量付加液体を貯留可能な一定容量を有する貯留空間と、
該貯留空間に前記質量付加液体を供給する質量付加液体供給手段と、
該質量付加液体供給手段により前記質量付加液体の供給を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記回転数検出手段によって検出された回転数と前記クランク軸の共振回転数との偏差が所定閾値未満となった場合に、前記質量付加液体供給手段により、前記貯留空間に前記質量付加液体を前記クランク軸の軸心に沿う供給路を通じて供給制御する構成としたことを特徴とする内燃機関のクランク軸の振動制御装置。 A crankshaft vibration control device for controlling a vibration state of a crankshaft for converting a reciprocating motion of an internal combustion engine into a rotational motion,
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the crankshaft;
A wheel member provided coaxially with the crankshaft;
A storage space provided inside the wheel member and having a certain capacity capable of storing the mass-added liquid; and
A mass addition liquid supply means for supplying the mass addition liquid to the storage space;
Control means for controlling the supply of the mass addition liquid by the mass addition liquid supply means ,
When the deviation between the rotational speed detected by the rotational speed detection means and the resonance rotational speed of the crankshaft is less than a predetermined threshold, the control means causes the mass-added liquid supply means to add the storage space to the storage space. A crankshaft vibration control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that the mass-added liquid is supplied and controlled through a supply path along the axis of the crankshaft.
前記クランク軸の回転数を検出する回転数検出手段と、 A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the crankshaft;
前記クランク軸と同軸に設けられたホイール部材と、 A wheel member provided coaxially with the crankshaft;
該ホイール部材の内部に設けられ、質量付加液体を貯留可能な貯留空間と、 A storage space provided inside the wheel member and capable of storing the mass-added liquid;
前記貯留空間と前記クランク軸の中心軸に沿って形成され、前記内燃機関の冷却水排出経路とを連通する供給通路を介して前記貯留空間に前記質量付加液体を供給する質量付加液体供給手段と、 Mass-added liquid supply means for supplying the mass-added liquid to the storage space via a supply passage formed along the storage space and the central axis of the crankshaft and communicating with the cooling water discharge path of the internal combustion engine; ,
該質量付加液体供給手段により前記質量付加液体の供給を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関のクランク軸の振動制御装置。 And a control means for controlling the supply of the mass-added liquid by the mass-added liquid supply means.
前記クランク軸の回転数を検出する第1のステップと、
該第1ステップにおいて検出された前記クランク軸の回転数と、前記クランク軸の共振回転数とを比較して、前記回転数と前記共振回転数との偏差が所定閾値未満か否かを判定する第2のステップと、
該偏差が所定閾値未満でなければ、運転を維持する第3のステップと、
前記偏差が所定閾値未満となった場合に、前記質量付加液体供給手段を作動させる第4のステップと、
前記貯留空間に質量付加液体をクランク軸の軸心に沿う供給路を通じて供給制御する第5のステップと、
を具備する、ことを特徴とする内燃機関のクランク軸系における振動制御方法。 A crankshaft vibration control method in a crankshaft vibration control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7 ,
A first step of detecting the rotational speed of the crankshaft;
The crankshaft rotation speed detected in the first step is compared with the crankshaft resonance rotation speed to determine whether or not the deviation between the rotation speed and the resonance rotation speed is less than a predetermined threshold value. A second step;
A third step of maintaining driving if the deviation is not less than a predetermined threshold;
A fourth step of operating the mass-added liquid supply means when the deviation is less than a predetermined threshold;
A fifth step of controlling supply of the mass-added liquid to the storage space through a supply path along the axis of the crankshaft;
A vibration control method for a crankshaft system of an internal combustion engine, comprising:
前記クランク軸の振幅を検出する第1のステップと、
該第1ステップにおいて検出された振幅が共振現象に伴う所定値に達しているか否かを判定する第2のステップと、
振幅が所定値に達していれば、共振状態にあるとして前記質量付加液体供給手段を作動させる第3のステップと、
を具備する、ことを特徴とする内燃機関のクランク軸系における振動制御方法。 A crankshaft vibration control method in a crankshaft vibration control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7 ,
A first step of detecting an amplitude of the crankshaft;
A second step of determining whether the amplitude detected in the first step has reached a predetermined value associated with a resonance phenomenon;
If the amplitude has reached a predetermined value, a third step of operating the mass-added liquid supply means as being in a resonance state;
A vibration control method for a crankshaft system of an internal combustion engine, comprising:
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