JPH07324630A - Optimizing method of ignition angle of in-line engine and in-line engine - Google Patents

Optimizing method of ignition angle of in-line engine and in-line engine

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Publication number
JPH07324630A
JPH07324630A JP7097169A JP9716995A JPH07324630A JP H07324630 A JPH07324630 A JP H07324630A JP 7097169 A JP7097169 A JP 7097169A JP 9716995 A JP9716995 A JP 9716995A JP H07324630 A JPH07324630 A JP H07324630A
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JP
Japan
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cylinders
engine
mass
cylinder
reciprocating
Prior art date
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Pending
Application number
JP7097169A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Erik Kvistgaard
エリク・キヴィストガルド
Stig Baungaard Jacobsen
スティッグ・バウンガルド・ヤコブセン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN B&W Diesel AS
Original Assignee
MAN B&W Diesel AS
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Filing date
Publication date
Application filed by MAN B&W Diesel AS filed Critical MAN B&W Diesel AS
Publication of JPH07324630A publication Critical patent/JPH07324630A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

Abstract

PURPOSE: To optimize the ignition angle by bringing the first-grade and the second-grade inertial force into an independent state in the manner reducing oscillation parameter of an engine. CONSTITUTION: An in-line engine 1 involves a plurality of cylinders having pistons 7 respectively connected to crank throws linked on a shared crankshaft 12. The crank throw is positioned at a prescribed angle position corresponding to the ignition angle of a cylinder and adjusted to at least two different values within the angle difference (αj -αj-1 ) between the ignition angles of the cylinders ignited successively. At this time, the first-grade inertial force of the engine 1 is brought into a non-equilibrium state and, if the mass in reciprocating motion of a cylinder is equal, the second-grade inertial force is brought into an unequilibrium state. At least two cylinders are then adjusted so as to be different from the mass in reciprocating motion of other cylinders, therefore the first-grade inertial force is brought into an equilibrium state. It is thus possible to reduce the selected oscillation parameter and bring the first- and second-grade inertial forces into an independent state for optimizing an ignition angle (α).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、共通のクランクシャフ
トにおける関連するクランクスローに接続されたピスト
ンをそれぞれ備えた数個のシリンダを有し、クランクス
ローがシリンダの点火角度に対応する所定の角度位置に
位置決めされており、連続して点火されるシリンダ点火
角度間の角度差のうちの少なくとも2つが異なる寸法を
有し、各シリンダが、少なくともピストンの質量及びコ
ネクティングロッドの一部の質量を含む関連する往復運
動質量を有する往復運動エンジン構成要素を備えている
ような、船舶のメインエンジンの如きインラインエンジ
ンにおける点火角度を最適化する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention has several cylinders each having a piston connected to an associated crankthrow on a common crankshaft, the crankthrow having a predetermined angle corresponding to the ignition angle of the cylinder. Positioned in position, at least two of the angle differences between the cylinder firing angles that are successively fired have different dimensions, each cylinder including at least the mass of the piston and the mass of a portion of the connecting rod. A method for optimizing ignition angle in an in-line engine, such as a marine main engine, including a reciprocating engine component having an associated reciprocating mass.

【0002】[0002]

【従来の技術及びその問題点】このようなエンジンの単
一シリンダについての力関係を考えた場合、第1級の慣
性力は第2級以上の慣性力より実質上大きい。通常、エ
ンジンに対しては、すべてのシリンダの往復運動質量に
より生じる第1級及び第2級の慣性力を平衡させる(す
なわち、垂直方向に作用するすべての力を相殺してゼロ
にする)必要があると考えられている。
2. Description of the Related Art Considering the force relationship for a single cylinder of such an engine, the inertial force of the first class is substantially larger than the inertial force of the second and higher classes. Normally, for engines, it is necessary to balance the primary and secondary inertial forces created by the reciprocating masses of all cylinders (ie cancel all forces acting in the vertical direction to zero). Is believed to be.

【0003】慣性力は各シリンダにおいて発生し、それ
故、これらの慣性力はクランクシャフトの長手方向にお
いて互いに離れた位置で発生する。平衡した力を得るこ
とは通常可能であるが、多数のシリンダを備えたエンジ
ンの場合は、同時に平衡状態となったモーメントは特殊
な場合にしか得られない。それ故、自由モーメント(外
部モーメント)は、(エンジンに装着されるか、エンジ
ンから離れた位置に設けた別個のユニットとして構成さ
れる)個々のモーメント補償装置又は振動減衰を行う特
殊なシャフト装置の使用を必要とするような大きさとな
ってしまう。エンジンの自由モーメントによる悪影響を
軽減させようとする従来の大半の方法及び装置は高価
で、エンジン及びこれに関連する機構の構造が複雑であ
った。
Inertial forces are generated in each cylinder, and therefore these inertial forces are generated at positions separated from each other in the longitudinal direction of the crankshaft. It is usually possible to obtain a balanced force, but in the case of engines with a large number of cylinders, the moments of equilibrium at the same time can only be obtained in special cases. Therefore, the free moments (external moments) are either individual moment compensators (configured as separate units mounted on the engine or remote from the engine) or of a special shaft device for vibration damping. It is so large that it needs to be used. Most prior art methods and apparatus that attempt to mitigate the adverse effects of the engine's free moments are expensive and have complicated engine and associated mechanism structures.

【0004】2ストロークインラインエンジンにおける
自由力即ち自由モーメントの大きさは点火角度に依存す
るが、これらの点火角度は、通常、シリンダの第1級及
び第2級の慣性力を平衡させることができるように、連
続的に点火されるシリンダのための点火角度間の角度差
を「360°/(シリンダ数)」により決定するように
選択されている。
The magnitude of the free force or free moment in a two-stroke inline engine depends on the ignition angles, which are usually able to balance the primary and secondary inertial forces of the cylinder. Thus, the angular difference between the ignition angles for the cylinders that are continuously ignited is determined by "360 ° / (number of cylinders)".

【0005】米国エム・アイ・テイ・プレス社(M.I.T P
ress) により1985年に発行されたシー・エフ・テー
ラー(C.F. Taylor) 著による文献「理論上及び実践上に
おけるエンジン」(The Internal-Combustion Engine in
Theory and Practice) 第2版、第2巻、第304−3
05頁には、6気筒及び8気筒インラインエンジンが記
載され、シリンダの点火角度は一定ではなく、連続的に
点火されるシリンダの点火角度の角度差は、「360°
/(シリンダ数)」の平均値について対称的な2つの別
個の値を交互にとることができるとされている。6気筒
エンジンに対しては、2つの角度差は30°及び90°
であり、8気筒エンジンに対しては、2つの角度差は3
6.8°及び53.2°である。平均値に関して対称的
な位置と偶数のシリンダとの組み合わせにより、第1級
及び第2級の慣性力の平衡が維持される。一定でない点
火角度のため、6気筒エンジンについては、第1級の自
由モーメントが大きくなり、第2級の自由モーメントが
小さくなり、8気筒エンジンについては、第1級モーメ
ントの方が小さくなる。
US MI Press Corporation (MIT P
Ress) published in 1985 by CF Taylor, "The Internal-Combustion Engine in
Theory and Practice) 2nd Edition, Volume 2, 304-3
On page 05, 6-cylinder and 8-cylinder in-line engines are described. The ignition angles of the cylinders are not constant, and the angle difference between the ignition angles of continuously ignited cylinders is "360 °.
It is said that two separate values which are symmetrical with respect to the average value of "/ (number of cylinders)" can be taken alternately. For a 6-cylinder engine, the two angle differences are 30 ° and 90 °
And for an 8-cylinder engine the difference between the two angles is 3
6.8 ° and 53.2 °. The combination of symmetric positions with respect to the average value and the even number of cylinders maintains the balance of the first and second inertial forces. Due to the non-constant ignition angle, the first class free moment is large and the second class free moment is small for the 6-cylinder engine, and the first class moment is smaller for the 8-cylinder engine.

【0006】特願昭第56−136811(特開昭58
−37342)号明細書は、一定でない点火角度0°、
263°、134°、177°、53°、313°で点
火され、ほぼ等しい往復運動質量を有する6つのシリン
ダを備えたエンジンを開示している。これらの点火角度
は第2級の垂直自由モーメントを減少させることができ
るが、第1級モーメントが大きくなり、これをカウンタ
ウエイト(重り)で平衡させねばならない。また、第1
級の力と第2級の力との不平衡度が大きいので、振動レ
ベルが増大してしまう。
Japanese Patent Application No. 56-136811
-37342), the non-constant ignition angle 0 °,
Disclosed is an engine with six cylinders ignited at 263 °, 134 °, 177 °, 53 °, 313 ° and having approximately equal reciprocating masses. These ignition angles can reduce the second-class vertical free moment, but the first-class moment becomes large and must be balanced by the counterweight. Also, the first
Since the degree of imbalance between the second-class force and the second-class force is large, the vibration level increases.

【0007】特願平第4−173884(特開平5−3
40264)号明細書は、4気筒Vエンジンを開示して
おり、このエンジンにおいては、シリンダ列間の角度が
θとなっており、2つのシリンダ列のクランクスロー間
の角度が(πー2θ)となっていて、一方向において、
すべてのクランクスローは水平方向に対して角度θを形
成するようになっている。一対の直径方向で対向して位
置したシリンダの質量と他方の対の直径方向で対向して
位置したシリンダの質量とを異ならせて、第1級のモー
メントを減少させる。このような点火角度のための選択
された幾何学構造により、慣性力が常に平衡するのを保
証し、直径方向で対向して位置した対をなすシリンダの
質量の調整が慣性力に影響を及ぼさず慣性モーメントに
のみ影響を及ぼすことを保証する。
Japanese Patent Application No. 4-173884 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-3
No. 40264) discloses a 4-cylinder V engine in which the angle between the cylinder rows is θ and the angle between the crank throws of the two cylinder rows is (π−2θ). And in one direction,
All crank throws form an angle θ with the horizontal. The mass of the pair of diametrically opposed cylinders is different from the mass of the other pair of diametrically opposed cylinders to reduce the first-class moment. The selected geometry for such ignition angle ensures that the inertial forces are always balanced, and that the adjustment of the mass of diametrically opposed paired cylinders affects the inertial forces. Without guaranteeing that it only affects the moment of inertia.

【0008】ヨーロッパ特許公告第0501096号明
細書は、5気筒インラインエンジンを開示しており、こ
のインラインエンジンにおいては、2つの対称的に位置
したシリンダの点火角度を調整することにより、第1級
の慣性モーメントを減少させるが、この場合、調整は対
称性を維持させるように行い、第1級の慣性力の平衡を
維持する。
EP-A-0501096 discloses a 5-cylinder in-line engine in which the ignition angle of two symmetrically located cylinders is adjusted to provide a first-class engine. The moment of inertia is reduced, but in this case the adjustment is made to maintain symmetry to maintain the balance of inertial forces of the first class.

【0009】[0009]

【発明の目的】本発明の目的は、エンジンにおける第1
級及び第2級の慣性力の平衡を維持しながら、1以上の
選択された振動パラメータを実質的に減少できるように
するために点火角度を最適化する方法を提供することで
ある。
OBJECTS OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a first engine
It is to provide a method for optimizing the ignition angle in order to be able to substantially reduce one or more selected vibration parameters while maintaining the balance of inertial forces of the first and second classes.

【0010】[0010]

【発明の構成並びに作用効果】上記目的を達成するた
め、本発明に係る方法の特徴とするところは、エンジン
の少なくとも1つの選択された振動パラメータを減少さ
せるような態様で第1級及び第2級の慣性力を無関係に
することにより第1点火角度を最適化して、第1級の慣
性力を不平衡にすると共に、シリンダの往復運動質量が
同じ場合は第2級の慣性力をも不平衡にし;次いで、少
なくとも2つのシリンダの往復運動質量を残りのシリン
ダの往復運動質量とは異ならせるように調整して、第1
級の慣性力を(好ましくは、第2級の慣性力をも)平衡
させることである。
To achieve the above object, the method according to the invention is characterized in that the first and second grades are arranged in such a way as to reduce at least one selected vibration parameter of the engine. The first ignition angle is optimized by making the inertial force of the class irrelevant to unbalance the inertial force of the first class, and the inertial force of the second class is also unbalanced when the reciprocating mass of the cylinder is the same. Equilibrating; then adjusting the reciprocating masses of at least two cylinders to be different from the reciprocating masses of the remaining cylinders, and
It is to balance the inertial force of the class (preferably also the inertial force of the second class).

【0011】最適な点火角度において第1級及び第2級
の慣性力の平衡(バランス)を無関係にすることによ
り、実質的に一層大なる自由度で点火角度を選択でき、
点火角度を決定するに当たってこれらの慣性力を考慮す
る必要があった従来のエンジンに比べて一層良好に選択
したパラメータを減少させることができる。本発明によ
れば、第1級又は第2級の自由モーメント、選択された
等級のH型式やX型式のガイド力モーメント、又は、選
択された等級の軸方向シャフト振動及び(又は)捩りシ
ャフト振動の如き少なくとも1つの選択された振動パラ
メータは、点火角度の最適化により無害なレベルまで最
小化され、従来必要であった補償器等を省略できる。こ
のような方法で点火角度を決定し、これに基づきクラン
クシャフトの形状を決定したとき、本発明では、第1級
及び第2級の慣性力が平衡するようにシリンダの往復運
動質量を調整する。
By making the primary and secondary inertial forces irrelevant at the optimum ignition angle, the ignition angle can be selected with substantially greater degrees of freedom,
Better selected parameters can be reduced compared to conventional engines where these inertial forces had to be taken into account in determining the ignition angle. According to the present invention, a first or second class free moment, a selected class H or X model guide force moment, or a selected class of axial shaft vibration and / or torsion shaft vibration. At least one of the selected vibration parameters as described above is minimized to a harmless level by optimizing the ignition angle, and a compensator or the like which has been conventionally required can be omitted. When the ignition angle is determined by such a method and the shape of the crankshaft is determined based on the ignition angle, the present invention adjusts the reciprocating mass of the cylinder so that the inertial forces of the first class and the second class are balanced. .

【0012】本発明はまた、共通のクランクシャフトに
おける関連するクランクスローに接続されたピストンを
それぞれ備えた数個のシリンダを有し、クランクスロー
がシリンダの点火角度に対応する所定の角度位置に位置
決めされており、連続して点火されるシリンダの点火角
度間の角度差のうちの少なくとも2つが異なる寸法を有
し、各シリンダが、少なくともピストンの質量及びコネ
クティングロッドの一部の質量を含む関連する往復運動
質量を有する往復運動エンジン構成要素を備えているよ
うな、船舶のメインエンジンの如き2ストロークインラ
インエンジンに関する。本発明によれば、このエンジン
の特徴とするところは、選択された振動パラメータを減
少させるように点火角度(α)を最適化して、
The invention also comprises several cylinders, each having a piston connected to an associated crank throw on a common crank shaft, the crank throw being positioned at a predetermined angular position corresponding to the ignition angle of the cylinder. And at least two of the angular differences between the ignition angles of the cylinders that are successively ignited have different dimensions, each cylinder including at least the mass of the piston and the mass of a portion of the connecting rod A two-stroke inline engine, such as a marine main engine, having a reciprocating engine component having a reciprocating mass. According to the invention, a feature of this engine is that the ignition angle (α) is optimized to reduce selected vibration parameters,

【数5】 及び[Equation 5] as well as

【数6】 を満足させ;上記シリンダの往復運動質量を調整して、[Equation 6] The reciprocating mass of the cylinder is adjusted,

【数7】 及び[Equation 7] as well as

【数8】 を満足させることである。[Equation 8] Is to be satisfied.

【0013】これらの式において、シリンダ番号をnで
示し、エンジンのシリンダの数をNで示し、n番目のシ
リンダの点火角度をαn で示し、n番目のシリンダの往
復運動質量をMr,n で示す。第1級の慣性力を無関係に
することにより、従来のエンジンに比べて、選択された
振動パラメータを実質上一層減少させることができる
が、それと同時に、選択された最適の点火角度が、上述
の第1式及び第2式に示された幾何学的な第1級の力と
第2級の力との加算の結果がゼロとは異なる(ゼロから
大幅にずれる)ようなクランクシャフトの幾何学形状を
提供する。これは、シリンダの質量が同じ場合に、少な
くとも第1級の自由(外部)慣性力が平衡しないことを
意味する。上述の第3式及び第4式から分かるように、
シリンダの往復運動質量Mr,n を考慮したときに、実質
上上記の平衡が得られ、これは、第1級の自由慣性力
(及び、好ましくは第2級の自由慣性力)がエンジンに
実質上存在しないことを意味する。その理由は、点火角
度の決定に際して慣性力を考慮しなかった場合の結果を
補償するような方法でシリンダの質量を調整するからで
ある。
In these equations, the cylinder number is n, the number of cylinders of the engine is N, the ignition angle of the nth cylinder is α n , and the reciprocating mass of the nth cylinder is M r , Denote by n . By making the first-order inertial forces independent, the selected vibration parameters can be substantially reduced compared to conventional engines, while at the same time the selected optimum ignition angle is Crankshaft geometry such that the result of the addition of the geometrical primary and secondary forces shown in equations 1 and 2 differs from zero (significantly deviates from zero) Provide the shape. This means that at least the first-order free (external) inertial forces are unbalanced for the same cylinder mass. As can be seen from the above equations 3 and 4,
When considering the reciprocating mass of the cylinder M r , n , substantially the above equilibrium is obtained, which means that a first-order free inertial force (and preferably a second-order free inertial force) is applied to the engine. It means that it is virtually nonexistent. The reason is that the mass of the cylinder is adjusted in such a way as to compensate for the consequences of not considering inertial forces in determining the ignition angle.

【0014】6個のシリンダを有するエンジンの実施例
の特徴とするところは、第1番目ないし第6番目のシリ
ンダの点火角度が356−4°、233−241°、1
06−114°、143−151°、266−274°
及び16−24°の点火間隔又はこれと対称的な356
−4°、246−254°、123−131°、86−
94°、213−221°及び336−344°の点火
間隔をそれぞれ有し;少なくとも2つのシリンダの往復
運動質量と残りのシリンダの往復運動質量とを異ならせ
て、第1級及び第2級の慣性力を実質上平衡させること
である。クランクシャフトの回転軸たる軸0−180°
に関して、後者の点火間隔は前者の点火間隔に対して鏡
面対称となっている。
The feature of the embodiment of the engine having six cylinders is that the ignition angles of the first to sixth cylinders are 356-4 °, 233-241 °, and 1
06-114 °, 143-151 °, 266-274 °
And a firing interval of 16-24 ° or symmetrical 356
-4 °, 246-254 °, 123-131 °, 86-
94 °, 213-221 ° and 336-344 ° ignition intervals, respectively; the reciprocating masses of at least two cylinders and the reciprocating masses of the remaining cylinders are different, so that It is to substantially balance the inertial force. Crankshaft rotation axis 0-180 °
With respect to, the latter ignition interval is mirror-symmetric with respect to the former ignition interval.

【0015】上記点火角度は第1級の外部モーメントを
顕著に小さくでき、それと同時に第2級の外部モーメン
トをも実質的に減少させることができ、これにより、従
来使用していた第2級モーメント補償器を使用しなくて
済む。また、上記点火角度はクロスヘッドエンジンに対
しては、振動数に関してH型式のガイド力モーメントを
良好に分布させ、これにより、従来使用していた6気筒
エンジンの横方向上方支柱を使用しなくて済む。
The ignition angle can significantly reduce the first-class external moment, and at the same time, substantially reduce the second-class external moment, whereby the conventionally used second-class moment is used. You don't have to use a compensator. Further, the above ignition angle favorably distributes the H type guide force moment with respect to the frequency with respect to the crosshead engine, so that the lateral upper column of the 6 cylinder engine which has been used conventionally is not used. I'm done.

【0016】一組の選択した点火角度に対しては、第1
級及び第2級の慣性力の平衡は数個の異なる質量分布に
より得ることができる。周知のように、慣性力は、第1
級の力についてはシリンダの点火角度に対応する角度位
置で各シリンダのベクトルをプロットし、第2級の力に
ついてはシリンダの点火角度の2倍に対応する角度位置
で各シリンダのベクトルをプロットしたベクトル線図に
おけるベクトルにより表すことができる。平衡させる場
合は、ベクトルを加算してゼロベクトルを得るようにす
ればよい。すべてのベクトルが同じ質量を有するすべて
のシリンダに対応する同じベクトル長さを有する場合
は、第1級の力(及び、好ましくは、第2級の力)につ
いての平衡が得られるまで、1以上のベクトル長さを調
整すればよい。6つの異なる方向に向いた6つのベクト
ルを有する6気筒エンジンに関しては、シリンダの質量
の異なる分布に対応するベクトル長さの種々の組み合わ
せにより、平衡を得ることができること明らかである。
ベクトル長さはシリンダの往復運動質量に正比例する。
For a set of selected ignition angles, the first
Balances of inertial forces of the class 1 and 2 can be obtained with several different mass distributions. As is well known, inertial force is
For the class power, the vector of each cylinder was plotted at the angular position corresponding to the ignition angle of the cylinder, and for the second class force, the vector of each cylinder was plotted at the angular position corresponding to twice the ignition angle of the cylinder. It can be represented by a vector in a vector diagram. In the case of balancing, the vectors may be added to obtain a zero vector. If all vectors have the same vector length corresponding to all cylinders with the same mass, then more than one until a balance for the first-order force (and preferably the second-order force) is obtained. Adjust the vector length of. For a 6-cylinder engine with 6 vectors pointing in 6 different directions, it is clear that different combinations of vector lengths corresponding to different distributions of cylinder mass can achieve equilibrium.
The vector length is directly proportional to the reciprocating mass of the cylinder.

【0017】好ましい実施例においては、第1番目ない
し第6番目のシリンダの点火角度をそれぞれ0°、23
7°、110°、147°、270°及び20°とし;
第2番目、第4番目及び第6番目のシリンダの往復運動
質量を、残りのシリンダの往復運動質量よりそれぞれ1
2%、16%及び1%だけ重くする。このような点火角
度にあっては、第1級のモーメントは既知のレベルに対
して90%減少し、第2級のモーメントは既知のレベル
に対して50%減少し、更に、一節捩りモードのシャフ
ト振動はエンジンの第3級の力及びモーメントにより誘
起され、第6級の力及びモーメントにては誘起されな
い。これは、最適の点火角度を有する6気筒エンジンの
速度レンジが拘束されず、エンジンの連続作動が可能で
あることを意味する。
In the preferred embodiment, the ignition angles of the first through sixth cylinders are 0 ° and 23, respectively.
7 °, 110 °, 147 °, 270 ° and 20 °;
The reciprocating masses of the 2nd, 4th and 6th cylinders are 1 from the reciprocating masses of the remaining cylinders.
Weight up by 2%, 16% and 1%. With such an ignition angle, the first-class moment is reduced by 90% with respect to the known level, the second-class moment is reduced by 50% with respect to the known level, and further, in the single-pull torsion mode. Shaft vibration is induced by the third class forces and moments of the engine, and not by the sixth class forces and moments. This means that the speed range of a 6-cylinder engine with an optimal ignition angle is not constrained, and continuous operation of the engine is possible.

【0018】10気筒エンジンについての実施例の特徴
とするところは、第1番目ないし第10番目のシリンダ
の点火角度が358−2°、252−256°、114
−118°、227−231°、140−144°、3
42−346°、80−84°、34−38°、183
−187°及び287−291°の点火間隔又はこれと
対称的な358−2°、254−258°、105−1
09°、151−155°、53−57°、211−2
15°、298−302°、185−189°、323
−327°及び69−73°の点火間隔をそれぞれ有
し;少なくとも2つのシリンダの往復運動質量と残りの
シリンダの往復運動質量とを異ならせて、第1級及び第
2級の慣性力を実質上平衡させることである。
The feature of the embodiment for a 10-cylinder engine is that the ignition angles of the first to tenth cylinders are 358-2 °, 252-256 °, 114.
-118 °, 227-231 °, 140-144 °, 3
42-346 °, 80-84 °, 34-38 °, 183
-187 ° and 287-291 ° firing intervals or symmetrical 358-2 °, 254-258 °, 105-1
09 °, 151-155 °, 53-57 °, 211-2
15 °, 298-302 °, 185-189 °, 323
-327 [deg.] And 69-73 [deg.] Firing intervals respectively; the reciprocating mass of at least two cylinders and the reciprocating masses of the remaining cylinders are made different so that the primary and secondary inertial forces are substantially It is to equilibrate above.

【0019】幾何学形状にのみ依存して第1級及び第2
級の慣性力を平衡させるような0°、254°、114
°、226°、139°、340°、81°29°、1
81°及び280°の点火角度を有する従来の10気筒
エンジンと比べて、本発明の点火角度は、クランクシャ
フトの捩り振動を実質的に減少させることができ、従来
のエンジンにおいて必要であった捩り振動緩衝器を省略
できる。
First and second order, depending only on the geometry
0 °, 254 °, 114 to balance the inertial force of the class
°, 226 °, 139 °, 340 °, 81 ° 29 °, 1
Compared to a conventional 10-cylinder engine having an ignition angle of 81 ° and 280 °, the ignition angle of the present invention can substantially reduce the crankshaft torsional vibration, and the torsion required in a conventional engine. The vibration damper can be omitted.

【0020】極端に低レベルの振動に関する好ましい実
施例においては、第1番目ないし第10番目のシリンダ
の点火角度(α)をそれぞれ0°、254°、116
°、229°、142°、344°、82°、36°、
185°及び289°とし;第2番目、第4番目、第5
番目、第6番目、第9番目及び第10番目のシリンダの
往復運動質量を、残りのシリンダの往復運動質量よりそ
れぞれ3.0%、3.1%、2.8%、0.7%、5.
0%及び4.0%だけ重くする。また、第1番目ないし
第10番目のシリンダの点火角度をそれぞれ0°、25
6°、107°、153°、55°、213°、300
°、187°、325°及び71°とし;第1番目、第
2番目、第5番目、第6番目、第7番目及び第9番目の
シリンダの往復運動質量を、残りのシリンダの往復運動
質量よりそれぞれ4.0%、5.0%、0.7%、2.
8%、3.1%及び3.0%だけ重くした場合も、同様
の効果が得られる。
In the preferred embodiment for extremely low levels of vibration, the ignition angles (α) of the first through tenth cylinders are 0 °, 254 ° and 116, respectively.
°, 229 °, 142 °, 344 °, 82 °, 36 °,
185 ° and 289 °; second, fourth, fifth
The reciprocating masses of the third, sixth, ninth and tenth cylinders are 3.0%, 3.1%, 2.8%, 0.7% respectively from the reciprocating masses of the remaining cylinders. 5.
Weight up by 0% and 4.0%. Further, the ignition angles of the 1st to 10th cylinders are 0 ° and 25 °, respectively.
6 °, 107 °, 153 °, 55 °, 213 °, 300
°, 187 °, 325 ° and 71 °; the reciprocating masses of the first, second, fifth, sixth, seventh and ninth cylinders and the reciprocating masses of the remaining cylinders. 4.0%, 5.0%, 0.7%, 2.
Similar effects can be obtained when the weights are increased by 8%, 3.1% and 3.0%.

【0021】余分な往復運動質量をピストン上やコネク
ティングロッドの上端に設けることにより、重い方のシ
リンダに異なる往復運動質量を提供できる。例えば、ピ
ストンについては、質量をピストンのスカート部の内側
に配置することができる。
By providing an extra reciprocating mass on the piston or at the upper end of the connecting rod, a different reciprocating mass can be provided for the heavier cylinder. For example, for a piston, the mass can be located inside the skirt of the piston.

【0022】クロスヘッドエンジンにおいては、別の方
法によって質量を変化させることができる。例えば、軽
い方のシリンダのクロスヘッドピンにボアを形成した
り、重い方のシリンダのクロスヘッド構造に関連して余
分な質量を設けたりすることにより、シリンダの往復運
動質量における差を提供することができる。クロスヘッ
ドピン及び(又は)ピストンロッドにボアを設けると、
シリンダの往復運動質量自体が小さくなり、有利であ
る。
In the crosshead engine, the mass can be changed by another method. For example, forming a bore in the crosshead pin of the lighter cylinder or providing extra mass in association with the crosshead structure of the heavier cylinder may provide a difference in the reciprocating mass of the cylinder. it can. By providing a bore in the crosshead pin and / or piston rod,
This is advantageous because the reciprocating mass of the cylinder itself is small.

【0023】[0023]

【実施例】図1に示す大型2ストローククロスヘッドエ
ンジン1はベースプレート2を備え、エンジンのフレー
ムボックス3及びシリンダ区分4がこのベースプレート
に装着してある。フレームボックスにおいては、クロス
ヘッド6のための垂直ガイド面6が固定され、クロスヘ
ッドを横方向に案内する。ピストン7はシリンダライナ
ー8内に装着され、ピストンロッド9を介してクロスヘ
ッドに接続され、クロスヘッドピンはクランクシャフト
12のクランクスローにおける関連するコネクティング
ロッドピン11に回転可能な状態で支承されたコネクテ
ィングロッド10に取り付けられている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT The large two-stroke crosshead engine 1 shown in FIG. 1 comprises a base plate 2 on which the frame box 3 and cylinder section 4 of the engine are mounted. In the frame box, a vertical guide surface 6 for the crosshead 6 is fixed and laterally guides the crosshead. The piston 7 is mounted in a cylinder liner 8 and is connected to the crosshead via a piston rod 9, the crosshead pin being rotatably mounted on an associated connecting rod pin 11 on the crank throw of the crankshaft 12. It is attached to 10.

【0024】クランクシャフトの主軸受ジャーナルとコ
ネクティングロッドピンとの間の中心間距離(クランク
シャフト半径)を符号Rで示し、コネクティングロッド
の長さを符号Lで示す。クロスヘッドは主軸受ジャーナ
ルから垂直距離Sだけ離れている。距離Sは垂直方向に
おけるピストンの往復運動時に順次変化し、また、上記
テーラー著による文献に記載されているように、ピスト
ンの加速度は距離Sの2次微分d2S/dt2として決定
できる。
The center-to-center distance (crankshaft radius) between the main bearing journal of the crankshaft and the connecting rod pin is indicated by the symbol R, and the length of the connecting rod is indicated by the symbol L. The crosshead is separated from the main bearing journal by a vertical distance S. The distance S changes sequentially during the reciprocating movement of the piston in the vertical direction, and the acceleration of the piston can be determined as the second derivative d 2 S / dt 2 of the distance S, as described in the article by Taylor.

【0025】この加速度は往復運動質量Mrに作用して
慣性力Fpを発生させ、これにより、コネクティングロ
ッド及びクランクスローを介してベッドプレートに反対
向きの反作用力−Fpが発生する。角度をなして位置し
たコネクティングロッドを介しての力の伝達により、水
平力Fgがガイド面に作用する。
This acceleration acts on the reciprocating mass Mr to generate an inertial force Fp, which causes an opposite reaction force -Fp on the bed plate via the connecting rod and the crank throw. The horizontal force Fg acts on the guide surface due to the transmission of the force via the connecting rod positioned at an angle.

【0026】シリンダの往復運動質量Mrは、関連する
ピストンリング等を備えたピストンの質量、ピストンロ
ッドの質量、クロスヘッド構造の質量及びコネクティン
グロッドの一部の質量を含む。更に、シリンダは、コネ
クティングロッドの残りの部分の質量、クランクスロー
の質量及び2つの関連する主軸受ジャーナルの一部の質
量を含む回転質量を有する。
The reciprocating mass Mr of the cylinder comprises the mass of the piston with the associated piston ring, etc., the mass of the piston rod, the mass of the crosshead structure and the mass of part of the connecting rod. In addition, the cylinder has a rotating mass that includes the mass of the remaining part of the connecting rod, the mass of the crank throw and the mass of the parts of the two associated main bearing journals.

【0027】エンジンは船舶の推進エンジンとして使用
することができ、この場合は、エンジンは、クランクシ
ャフト12により駆動されエンジンからの軸方向振動及
び捩り振動の影響を受けるシャフト装置を介してプロペ
ラに接続される。代わりに、エンジンを固定の発電エン
ジンとして使用することもできるが、この場合は、クラ
ンクシャフトは発電機に接続される。エンジンの出力は
2000kWから70000Kw又はそれ以上の公称最
大パワーまでの間で変えることができる。
The engine can be used as a propulsion engine for ships, in which case the engine is connected to the propeller via a shaft device driven by the crankshaft 12 and subject to axial and torsional vibrations from the engine. To be done. Alternatively, the engine can be used as a stationary generator engine, in which case the crankshaft is connected to the generator. Engine power can vary from 2000 kW up to a nominal maximum power of 70000 Kw or higher.

【0028】典型的なエンジンにおいては、シリンダボ
アの内径は60cmであり、6気筒型式のものでは、エ
ンジン出力は約12250kWである。例えば、このエ
ンジンにおいては、余分な質量を含まないシリンダに対
する回転質量Mrは5560kgであり、クランクシャ
フトの半径Rは1.15mであり、コネクティングロッ
ドの長さLは2.63mであり、シリンダ間の距離dは
1.01mである。クランクシャフトの半径、コネクテ
ィングロッドの長さ及びシリンダ間距離はすべてのシリ
ンダについて同じである。
In a typical engine, the inner diameter of the cylinder bore is 60 cm, and in the 6-cylinder model the engine power is about 12250 kW. For example, in this engine, the rotational mass Mr for a cylinder that does not include excess mass is 5560 kg, the radius R of the crankshaft is 1.15 m, the length L of the connecting rod is 2.63 m, and the distance between the cylinders is The distance d is 1.01 m. The crankshaft radius, connecting rod length and inter-cylinder distance are the same for all cylinders.

【0029】後述の表1及び表2は従来のエンジン、及
び、6気筒及び10気筒エンジンとしての本発明の実施
例に係るエンジンについての典型的な点火角度等を示
す。
Tables 1 and 2 described later show typical ignition angles and the like for the conventional engine and the engines according to the embodiments of the present invention as the 6-cylinder engine and the 10-cylinder engine.

【0030】[0030]

【表1】 表1 従来の一定間隔点火 シリンダ番号n 1 2 3 4 5 6 点火角度α 0 240 120 180 60 300 点火順序j 1 5 3 4 2 6 角度差αjーαj-1 60 60 60 60 60 60従来の不均一点火間隔 シリンダ番号n 1 2 3 4 5 6 点火角度α 0 240 120 150 270 30 点火順序j 1 5 3 4 6 2 角度差αjーαj-1 90 90 90 30 30 30本発明に係るもの シリンダ番号n 1 2 3 4 5 6 点火角度α 0 237 110 147 270 20 点火順序j 1 5 3 4 6 2 角度差αjーαj-1 90 90 90 37 43 20 相対質量Mr 1 1.12 1 1.16 1 1.01対称的な構造 シリンダ番号n 1 2 3 4 5 6 点火角度α 0 250 127 90 217 340 点火順序j 1 5 3 2 4 6 角度差αjーαj-1 20 43 37 90 90 90 相対質量Mr 1.01 1 1.16 1 1.12 1[Table 1] Table 1 Conventional constant-interval ignition cylinder number n 1 2 3 4 5 6 Ignition angle α 0 240 120 120 180 60 300 Ignition sequence j 1 5 3 4 2 6 Angle difference α jj-1 60 60 60 60 60 60 Conventional non-uniform ignition interval Cylinder number n 1 2 3 4 5 6 Ignition angle α 0 240 120 120 150 270 30 Ignition sequence j 1 5 3 4 6 2 Angular difference α jj-1 90 90 90 30 30 30 30 Related to the present invention Cylinder number n 1 2 3 4 5 6 Ignition angle α 0 237 110 147 270 20 Ignition sequence j 1 5 3 4 6 2 Angle difference α jj-1 90 90 90 37 37 43 20 Relative mass Mr 1 1.12 1 1.16 1 1.01 Symmetrical structure Cylinder number n 1 2 3 4 5 6 Ignition angle α 0 250 127 127 90 217 340 Ignition order j 1 5 3 2 4 6 Angle difference α jj-1 20 43 37 90 90 90 90 Relative mass Mr 1.01 1 1.16 1 1.12 1

【表2】 表2 従来の不均一点火間隔 シリンダ番号n 1 2 3 4 5 点火角度α 0 254 114 226 139 点火順序j 1 8 4 7 5 角度差αjーαj-1 20 28 33 45 25 相対質量Mr 1 1 1 1 1従来の不均一点火間隔 シリンダ番号n 6 7 8 9 10 点火角度α 340 81 29 181 280 点火順序j 10 3 2 6 9 角度差αjーαj-1 60 52 29 42 26 相対質量Mr 1 1 1 1 1本発明に係るもの シリンダ番号n 1 2 3 4 5 点火角度α 0 254 116 229 142 点火順序j 1 8 4 7 5 角度差αjーαj-1 16 25 34 44 26 相対質量Mr 1 1.03 1 1.031 1本発明に係るもの シリンダ番号n 6 7 8 9 10 点火角度α 344 82 36 185 289 点火順序j 10 3 2 6 9 角度差αjーαj-1 55 46 36 43 35 相対質量Mr 1.028 1 1 1.05 1.04対称的な構造 シリンダ番号n 1 2 3 4 5 点火角度α 0 256 107 153 55 点火順序j 1 8 4 5 2 角度差αjーαj-1 35 43 36 46 55 相対質量Mr 1.04 1.05 1 1 1.028対称的な構造 シリンダ番号n 6 7 8 9 10 点火角度α 213 300 187 325 71 点火順序j 7 9 6 10 3 角度差αjーαj-1 26 44 34 25 16 相対質量Mr 1 1.031 1 1.03 1[Table 2] Table 2 Conventional non-uniform ignition interval Cylinder number n 1 2 3 4 5 Ignition angle α 0 254 114 226 139 Ignition sequence j 1 8 4 7 5 Angle difference α jj-1 20 28 33 33 45 25 Relative Mass Mr 1 1 1 1 1 Conventional Non-uniform Ignition Interval Cylinder No. n 6 7 8 9 10 Ignition Angle α 340 81 29 181 280 Ignition Sequence j 10 3 2 6 9 Angular Difference α jj-1 60 52 29 42 26 Relative mass Mr 1 1 1 1 1 1 According to the invention Cylinder number n 1 2 3 4 5 Ignition angle α 0 254 116 229 142 Ignition sequence j 1 8 4 7 5 Angular difference α jj-1 16 25 34 44 26 Relative mass Mr 1 1.03 1 1.031 1 According to the present invention Cylinder number n 6 7 8 9 10 Ignition angle α 344 82 36 185 289 Ignition sequence j 10 3 2 6 9 Angle difference α jj-1 55 6 36 43 35 relative mass Mr 1.028 1 1 1.05 1.04 symmetrical structure cylinder number n 1 2 3 4 5 ignition angle α 0 256 107 153 55 firing order j 1 8 4 5 2 angular difference alpha j over alpha j-1 35 43 36 46 55 Relative mass Mr 1.04 1.05 1 1 1.028 Symmetrical structure Cylinder number n 6 7 8 9 10 Ignition angle α 213 300 187 325 71 Ignition sequence j 7 9 6 10 3 Angle difference α jj-1 26 44 34 25 16 Relative mass Mr 1 1.031 1 1.03 1

【0031】本発明に係る実施例においては、それぞれ
のシリンダの往復運動質量Mrは等しくないが、エンジ
ンに対して第1級及び第2級の慣性力を全体として平衡
させるように調整される。これについては、図3、4を
参照して後に詳説する。
In the embodiment according to the present invention, the reciprocating masses Mr of the respective cylinders are not equal, but they are adjusted so as to balance the inertial forces of the first and second classes with respect to the engine as a whole. This will be described later in detail with reference to FIGS.

【0032】一層重いシリンダに関する余分な質量は、
例えば、クロスヘッドの2つのクロスヘッドシューの各
々に半分ずつの質量を取り付けることにより、又は、適
当に重量を重くした関連するクロスヘッドシューを用い
ることにより、クロスヘッド上に、又は、クロスヘッド
に関連して設定できる。また、余分な質量はクロスヘッ
ドの軸受ハウジングの底部側に設けてもよいし、軸受ハ
ウジングに取り付けられるコネクティングロッドの上方
フランジに関連して設定してもよい。もちろん、所望の
エンジン要素に別個の質量を取り付ければ、すべてのシ
リンダに対して共通の素子を用いて普通の方法でエンジ
ン要素を製造できるという利点が得られる。別の方法
は、種々の寸法のスプリット軸受を使用してこれをコネ
クティングロッドの上端にクランプするか、環状セグメ
ント状の質量を使用してこれをピストンのスカート部の
内側に取り付けることである。このようにした場合は、
トランクエンジンに対して特に有効である。
The extra mass for a heavier cylinder is
On or to the crosshead, for example, by attaching half the mass to each of the two crosshead shoes of the crosshead, or by using an appropriately weighted associated crosshead shoe. Can be set related. In addition, the extra mass may be provided on the bottom side of the bearing housing of the crosshead, or may be set in relation to the upper flange of the connecting rod attached to the bearing housing. Of course, the attachment of a separate mass to the desired engine element has the advantage that the engine element can be manufactured in the usual way using common elements for all cylinders. Another approach is to use split bearings of various sizes to clamp it to the top of the connecting rod, or to use an annular segment mass to mount it inside the skirt of the piston. If you do this,
Especially effective for trunk engines.

【0033】質量差の少なくとも一部は、上記の表に示
された相対質量1についての軽量シリンダの質量を減少
させることにより、得られる。クロスヘッドピンにボア
(特に、長手方向中央ボア)を設けることにより質量を
減少させることができる。
At least a portion of the mass difference is obtained by reducing the mass of the lightweight cylinder for relative mass 1 shown in the table above. Mass can be reduced by providing the crosshead pin with a bore, particularly a longitudinal central bore.

【0034】別の方法は、ピストンロッドの長手方向中
央ボアの直径を増大させることによりピストンロッドの
質量を減少させることである。このボアはピストンに対
して冷却油を供給、除去するために設けたものであり、
冷却油はこのボアに同軸に挿入された貫通パイプを介し
てピストン内へ供給され、パイプのまわりの環状空間を
通って帰還する。ピストンの冷却はドレン側の流量が大
きくなっても影響を受けない。ピストンロッドの長さを
大きくしても、実質的な質量差は、中央ボアの直径を変
えることにより、又は、ボアの直径を同じ状態に保つ場
合は、ボア内へ挿入されるパイプの壁厚を変えることに
より、得ることができる。
Another method is to reduce the mass of the piston rod by increasing the diameter of the central longitudinal bore of the piston rod. This bore is provided to supply and remove cooling oil to the piston,
Cooling oil is supplied into the piston through a through pipe coaxially inserted in this bore and returns through an annular space around the pipe. The piston cooling is not affected even if the drain side flow rate increases. Even if the piston rod length is increased, the substantial mass difference can be caused by changing the diameter of the central bore or, if keeping the bore diameter the same, the wall thickness of the pipe inserted into the bore. Can be obtained by changing.

【0035】外部即ち自由な力及びモーメント、H型式
及びX型式のガイド力モーメント、及び、シャフト装置
における捩り振動の計算は当業者にとって既知であり、
例えば、上記テーラー著による文献の「エンジンのバラ
ンス及び振動」(Engine Balance and Vibration)の章
(第2巻、240−305頁)、本出願人による199
0年9月からの文献「船舶における2ストロークディー
ゼルエンジンの振動形態に関する概論」(An Introducti
on to Vibration Aspects of Two-stroke DieselEngine
s in Ships)及び1993年1月からの文献「2ストロ
ーク低速ディーゼルエンジンの振動特性」(Vibration C
haracteriztics of Two-stroke Low SpeedDiesel Engin
es)に記載されている。
Calculation of external or free forces and moments, H and X type guide force moments, and torsional vibrations in shaft systems is well known to those skilled in the art,
For example, in the chapter “Engine Balance and Vibration” (Vol. 2, pages 240-305) of the document by Taylor mentioned above, 199 by the present applicant.
The document "Introduction to the vibrational morphology of two-stroke diesel engines in ships" from September 2000 (An Introducti
on to Vibration Aspects of Two-stroke DieselEngine
in Ships) and the article "Vibration characteristics of a two-stroke low-speed diesel engine" from January 1993 (Vibration C
haracteriztics of Two-stroke Low SpeedDiesel Engin
es).

【0036】図2は表1における「本発明に係るもの」
に関する6気筒エンジンのクランクスロー13の角度位
置を示す。シリンダの番号C1ーC6はクランクスローに
隣接して表示され、この番号表示は被駆動シャフトから
遠い順にC1、…、C6としてある。シリンダライナー8
の長手軸線14はクランクシャフトの長手軸線15に対
して直角に交差し、ガイド面5間の中間に位置した同一
中央面内にすべて存在する。図示のように、シリンダの
長手軸線はエンジンの長手方向において等間隔dii+1
離れているが、もちろん、例えば、12個のシリンダを
有するエンジンにおけるシリンダ間にチェーンホイール
のための余地を設けるために、これらの間隔のうちの少
なくとも1つを他の間隔より大きくすることも可能であ
る。
FIG. 2 shows "according to the present invention" in Table 1.
6 shows the angular position of the crank throw 13 of a 6-cylinder engine. Cylinder numbers C 1 -C 6 are displayed adjacent to the crank throw, and the number designations are C 1 , ..., C 6 in order from the driven shaft. Cylinder liner 8
The longitudinal axis 14 of the crankshaft intersects the longitudinal axis 15 of the crankshaft at a right angle, and all of them lie in the same central plane located midway between the guide surfaces 5. As shown, the longitudinal axes of the cylinders are equally spaced in the longitudinal direction of the engine, d ii + 1 , but of course there is room for chain wheels between the cylinders in an engine having, for example, 12 cylinders. Therefore, it is also possible for at least one of these intervals to be larger than the other intervals.

【0037】エンジンからの自由力又は自由モーメント
はエンジンの設置座を介して周辺の構造体(例えば、船
体)へ伝達され、その構造体を振動させる。特に第1級
の慣性力は大きい(第2級の慣性力も大きい)ので、個
々のシリンダからの慣性力が自由モーメントのみを生じ
させるようにバランスするような望ましくない振動を回
避することが必要である。
The free force or free moment from the engine is transmitted to the surrounding structure (eg, ship body) via the engine installation seat and vibrates the structure. In particular, the first-class inertial force is large (and the second-class inertial force is also large), so it is necessary to avoid undesired vibrations in which the inertial forces from the individual cylinders balance so as to produce only free moments. is there.

【0038】第1級の自由力は、図3に示すようなベク
トル線図において、シリンダの点火角度に対応する角度
で延びシリンダの往復運動質量に比例する長さを有する
各シリンダ用のベクトルをプロットすることにより、決
定できる。各シリンダからの慣性力はライン(線)0−
180°上にベクトルを直角に投影することにより得ら
れる。個々のベクトルを加算することにより、第1級の
自由力を得ることができる。
The free force of the first class is a vector diagram as shown in FIG. 3. The vector for each cylinder extends in an angle corresponding to the ignition angle of the cylinder and has a length proportional to the reciprocating mass of the cylinder. It can be determined by plotting. The inertial force from each cylinder is 0-
Obtained by projecting the vector at a right angle onto 180 °. By adding the individual vectors, it is possible to obtain a first-class free force.

【0039】同様な方法で、図4に示すようなベクトル
線図のベクトルをプロットし、加算することにより、第
2級の自由力を得ることができるが、この場合、ベクト
ルは点火角度の2倍に対応する角度でプロットしなけれ
ばならない。シリンダの第1級力の大きさと第2級力の
大きさとの間の比率はL/Rであり、この場合、上述の
典型的なエンジンにおいては、第1級の力の44%に相
当する第2級の慣性力が発生する。図3、4のベクトル
を加算することにより、表1に示す点火角度において、
本発明に係る実施例に対して第1級及び第2級の自由慣
性力を発生させないようにすることができる。これに対
応して、10気筒エンジンについての実施例において
も、第1級及び第2級の自由慣性力を発生させないよう
にベクトル線図をプロットできる。
In a similar manner, a second-class free force can be obtained by plotting and adding the vectors of the vector diagram shown in FIG. 4, but in this case, the vector is the ignition angle 2 Must be plotted at an angle that corresponds to double. The ratio between the magnitude of the primary force and the magnitude of the secondary force of the cylinder is L / R, which in the above-mentioned typical engine corresponds to 44% of the primary force. A second-class inertial force is generated. By adding the vectors of FIGS. 3 and 4, at the ignition angle shown in Table 1,
It is possible to prevent generation of the first-class and second-class free inertial forces with respect to the embodiment according to the present invention. Correspondingly, the vector diagram can be plotted so as not to generate the first-class and second-class free inertial forces even in the embodiment for the 10-cylinder engine.

【0040】第1級及び第2級の慣性力は第1級及び第
2級のモーメントを発生させる。モーメントの計算にお
いては、その出発点は、個々のシリンダの慣性力からの
モーメントを普通の方法で決定できるように選択する。
自由モーメントは各シリンダからのモーメントを加算す
ることにより決定される。
The first and second inertial forces generate first and second moments. In the calculation of the moment, its starting point is chosen so that the moment from the inertial forces of the individual cylinders can be determined in the usual way.
The free moment is determined by adding the moments from each cylinder.

【0041】表1は、ベクトル長さが同じ場合に、従来
の一定間隔点火が自動的に平衡する第1級及び第2級の
ベクトルを生じさせることを示す。これを第1型式の点
火角度と呼ぶ。
Table 1 shows that conventional constant-interval ignition results in automatically balancing first and second class vectors for the same vector length. This is referred to as the first type of ignition angle.

【0042】また、表1に示すような連続的に点火され
るシリンダ間の角度差(αj−αj-1)が平均点火角度
(60°)に関して対称的な2つの値(30°及び90
°)を持つ(これは、対をなすベクトルが一定点火角度
を有するエンジンにおけるベクトルに対応することを意
味する)ような不均一点火角度を有する従来のエンジン
も存在する。これらの従来の不均一点火角度を有するエ
ンジンにおいては、ベクトル長さが同じ場合は、自動的
な平衡が得られる。これを第2型式の点火角度と呼ぶ
が、この場合は、エンジンは同じ往復質量を有し、第1
級及び第2級の力が平衡するように選択した不均一点火
角度を有する。第1又は第2型式の点火角度を有するエ
ンジンにおける第1級及び第2級の慣性力の平衡(バラ
ンス)は、選択した点火角度の幾何学特性により、即
ち、次式を満足することにより、得られる。
Further, as shown in Table 1, the angular difference (α jj-1 ) between the cylinders which are continuously ignited is two values (30 ° and 30 °) which are symmetrical with respect to the average ignition angle (60 °). 90
There is also a conventional engine with a non-uniform ignition angle, such as having a (°) (which means that the paired vector corresponds to the vector in an engine with a constant ignition angle). In engines with these conventional non-uniform ignition angles, automatic balancing is obtained for the same vector length. This is referred to as the second type of ignition angle, where the engine has the same reciprocating mass and the first
Has a non-uniform ignition angle selected to balance the primary and secondary forces. The balance of the primary and secondary inertial forces in an engine having a first or second type of ignition angle depends on the geometrical characteristics of the selected ignition angle, i.e. can get.

【0043】[0043]

【数9】 これは、点火角度を最適化することにより選択した振動
パラメータを減少させる可能性を大幅に制限し、それ
故、不均一点火間隔を有する上述の従来の10気筒エン
ジンに関連するクランクシャフト上に設けた捩り減衰装
置の如き外部の振動補償装置を使用する必要があった。
[Equation 9] This severely limits the possibility of reducing the selected vibration parameter by optimizing the ignition angle and therefore is provided on the crankshaft associated with the above-mentioned conventional 10-cylinder engine with non-uniform ignition spacing. It was necessary to use an external vibration compensator such as a torsion dampener.

【0044】本発明は第3型式の点火角度(即ち、不規
則ではあるが、例えばガイド力モーメント又はシャフト
の振動モードを減少させるために束縛なく最適化できる
点火角度)を有するエンジンを提供し、第1級及び第2
級の慣性力の平衡はベクトル長さ即ちシリンダの往復運
動質量Mrを変化させることにより得られる。表2に示
した10気筒エンジンにおいては、エンジンにより発生
したシャフトの臨界捩り振動はエンジンの速度レンジを
拘束しない程度まで小さくなり、従来のように捩り振動
減衰器をシャフトに設ける必要がない。
The present invention provides an engine having a third type of ignition angle (ie, an ignition angle that is irregular but can be optimized without restraint, for example, to reduce guide force moments or vibration modes of the shaft). 1st and 2nd
The balance of inertial force of the class is obtained by changing the vector length, that is, the reciprocating mass Mr of the cylinder. In the 10-cylinder engine shown in Table 2, the critical torsional vibration of the shaft generated by the engine is reduced to the extent that the speed range of the engine is not restricted, and it is not necessary to provide a torsional vibration damper on the shaft as in the conventional case.

【0045】以上、クロスヘッドエンジンに関して本発
明の実施例を詳細に説明したが、トランクエンジンに本
発明を適用できることは言うまでもない。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail with respect to the crosshead engine, it goes without saying that the present invention can be applied to a trunk engine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】2ストローククロスヘッドエンジンのシリンダ
の縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view of a cylinder of a two-stroke crosshead engine.

【図2】エンジンのクランクシャフトにおけるクランク
スローの角度一を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing one angle of a crank throw in a crank shaft of an engine.

【図3】第1級の慣性力に関するベクトル線図である。FIG. 3 is a vector diagram relating to a first-class inertial force.

【図4】第2級の慣性力に関するベクトル線図である。FIG. 4 is a vector diagram relating to a second-class inertial force.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 インラインエンジン 4 シリンダ区分 6 クロスヘッド 7 ピストン 9 ピストンロッド 10 コネクティングロッド 12 クランクシャフト 14 クランクスロー α 点火角度 1 In-line engine 4 Cylinder section 6 Crosshead 7 Piston 9 Piston rod 10 Connecting rod 12 Crankshaft 14 Crank throw α Ignition angle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02D 45/00 330 F02P 5/15 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location F02D 45/00 330 F02P 5/15

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 共通のクランクシャフト(12)におけ
る関連するクランクスロー(14)に接続されたピスト
ン(7)をそれぞれ備えた数個のシリンダ(Ci)を有
し、上記クランクスローが上記シリンダの点火角度に対
応する所定の角度位置に位置決めされており、連続して
点火される当該シリンダの点火角度間の角度差(αj
αj-1) のうちの少なくとも2つが異なる寸法を有し、
該各シリンダが、少なくとも上記ピストンの質量及びコ
ネクティングロッドの一部の質量を含む関連する往復運
動質量(Mr)を有する往復運動エンジン構成要素を備
えているような、船舶のメインエンジンの如きインライ
ンエンジン(1)における点火角度(α)を最適化する
方法において、 エンジンの少なくとも1つの選択された振動パラメータ
を減少させるような態様で第1級及び第2級の慣性力を
無関係にすることにより第1点火角度(α)を最適化し
て、第1級の慣性力を不平衡にすると共に、上記シリン
ダの往復運動質量(Mr)が同じ場合は第2級の慣性力
をも不平衡にし;次いで、少なくとも2つの当該シリン
ダの往復運動質量(Mr)を残りのシリンダの往復運動
質量(Mr)とは異ならせるように調整して、少なくと
も第1級の慣性力を平衡させることを特徴とする方法。
1. A plurality of cylinders (Ci) each comprising a piston (7) connected to an associated crankthrow (14) on a common crankshaft (12), said crankthrow of said cylinders. The cylinder is positioned at a predetermined angular position corresponding to the ignition angle, and the angle difference (α j
at least two of α j-1 ) have different dimensions,
An inline engine, such as a marine main engine, in which each cylinder comprises a reciprocating engine component having an associated reciprocating mass (Mr) including at least the mass of the piston and the mass of a portion of the connecting rod. A method for optimizing an ignition angle (α) in (1) by making the first and second inertia forces unrelated in a manner that reduces at least one selected vibration parameter of the engine. 1 Ignition angle (α) is optimized to unbalance the inertial force of the first class and also unbalance the inertial force of the second class when the reciprocating mass (Mr) of the cylinder is the same; Adjusting the reciprocating mass (Mr) of at least two cylinders different from the reciprocating mass (Mr) of the remaining cylinders, Wherein the balancing the primary inertial force of.
【請求項2】 共通のクランクシャフト(12)におけ
る関連するクランクスロー(14)に接続されたピスト
ンをそれぞれ備えた数個のシリンダ(C)を有し、上記
クランクスローが上記シリンダの点火角度に対応する所
定の角度位置に位置決めされており、連続して点火され
る当該シリンダの点火角度(α)間の角度差(αj−α
j-1) のうちの少なくとも2つが異なる寸法を有し、該
各シリンダが、少なくとも上記ピストンの質量及びコネ
クティングロッド(10)の一部の質量を含む関連する
往復運動質量(Mr)を有する往復運動エンジン構成要
素を備えているような、船舶のメインエンジンの如きイ
ンラインエンジン(1)において、 選択された振動パラメータを減少させるように点火角度
(α)を最適化して、 【数1】 及び 【数2】 を満足させ;上記シリンダの往復運動質量を調整して、 【数3】 及び 【数4】 を満足させることを特徴とする2ストロークインライン
エンジン。
2. A plurality of cylinders (C) each having a piston connected to an associated crank throw (14) on a common crank shaft (12), said crank throw being at an ignition angle of said cylinder. The angular difference (α j −α) between the ignition angles (α) of the cylinders that are positioned at the corresponding predetermined angular positions and that are continuously ignited.
j-1 ) at least two of which have different dimensions, each cylinder having an associated reciprocating mass (Mr) including at least the mass of the piston and the mass of a portion of the connecting rod (10). In an in-line engine (1), such as a ship's main engine, including a kinetic engine component, the ignition angle (α) is optimized to reduce selected vibration parameters, And The reciprocating mass of the cylinder is adjusted, and And A two-stroke inline engine that satisfies the requirements of
【請求項3】 請求項2のインラインエンジンであっ
て、6個のシリンダ(C)を有する2ストロークインラ
インエンジンにおいて、 第1番目ないし第6番目の上記シリンダの点火角度が3
56−4°、233−241°、106−114°、1
43−151°、266−274°及び16−24°の
点火間隔又はこれと対称的な356−4°、246−2
54°、123−131°、86−94°、213−2
21°及び336−344°の点火間隔をそれぞれ有
し;少なくとも2つの当該シリンダの往復運動質量と残
りのシリンダの往復運動質量とを異ならせて、第1級及
び第2級の慣性力を実質上平衡させることを特徴とする
インラインエンジン。
3. The in-line engine according to claim 2, wherein in the two-stroke in-line engine having six cylinders (C), the ignition angles of the first to sixth cylinders are 3.
56-4 °, 233-241 °, 106-114 °, 1
43-151 °, 266-274 ° and 16-24 ° firing intervals or symmetrical 356-4 °, 246-2
54 °, 123-131 °, 86-94 °, 213-2
21.degree. And 336-344.degree., Respectively; the reciprocating mass of at least two cylinders and the reciprocating masses of the remaining cylinders are different so that the primary and secondary inertial forces are substantially An in-line engine characterized by upper balance.
【請求項4】 上記第1番目ないし第6番目の上記シリ
ンダの点火角度がそれぞれ0°、237°、110°、
147°、270°及び20°であり;第2番目、第4
番目及び第6番目のシリンダの往復運動質量が、残りの
シリンダの往復運動質量よりそれぞれ12%、16%及
び1%だけ重いことを特徴とする請求項3の2ストロー
クインラインエンジン。
4. The ignition angles of the first to sixth cylinders are 0 °, 237 °, 110 °, respectively.
147 °, 270 ° and 20 °; second, fourth
The two-stroke inline engine of claim 3, wherein the reciprocating masses of the thirteenth and sixth cylinders are 12%, 16% and 1% heavier than the reciprocating masses of the remaining cylinders, respectively.
【請求項5】 上記第1番目ないし第6番目の上記シリ
ンダの点火角度がそれぞれ0°、250°、127°、
90°、217°及び340°であり;第1番目、第3
番目及び第5番目のシリンダの往復運動質量が、残りの
シリンダの往復運動質量よりそれぞれ1%、16%及び
12%だけ重いことを特徴とする請求項3の2ストロー
クインラインエンジン。
5. The ignition angles of the first to sixth cylinders are 0 °, 250 ° and 127 °, respectively.
90 °, 217 ° and 340 °; first, third
The two-stroke inline engine of claim 3, wherein the reciprocating masses of the third and fifth cylinders are 1%, 16% and 12% heavier than the reciprocating masses of the remaining cylinders, respectively.
【請求項6】 請求項2のインラインエンジンであっ
て、10個のシリンダ(C)を有する2ストロークイン
ラインエンジンにおいて、 第1番目ないし第10番目の上記シリンダの点火角度が
358−2°、252−256°、114−118°、
227−231°、140−144°、342−346
°、80−84°、34−38°、183−187°及
び287−291°の点火間隔又はこれと対称的な35
8−2°、254−258°、105−109°、15
1−155°、53−57°、211−215°、29
8−302°、185−189°、323−327°及
び69−73°の点火間隔をそれぞれ有し;少なくとも
2つの当該シリンダの往復運動質量と残りのシリンダの
往復運動質量とを異ならせて、第1級及び第2級の慣性
力を実質上平衡させることを特徴とする2ストロークイ
ンラインエンジン。
6. The in-line engine according to claim 2, wherein in the two-stroke in-line engine having 10 cylinders (C), the ignition angles of the first to tenth cylinders are 358-2 ° and 252. -256 °, 114-118 °,
227-231 °, 140-144 °, 342-346
Ignition intervals of 35 °, 80-84 °, 34-38 °, 183-187 ° and 287-291 ° or 35 symmetrical thereto.
8-2 °, 254-258 °, 105-109 °, 15
1-155 °, 53-57 °, 211-215 °, 29
8-302 °, 185-189 °, 323-327 ° and 69-73 °, respectively, with different reciprocating masses of at least two of the cylinders and the remaining cylinders, A two-stroke in-line engine characterized by substantially balancing the inertial forces of the first and second classes.
【請求項7】 上記第1番目ないし第10番目の上記シ
リンダの点火角度がそれぞれ0°、254°、116
°、229°、142°、344°、82°、36°、
185°及び289°であり;第2番目、第4番目、第
5番目、第6番目、第9番目及び第10番目のシリンダ
の往復運動質量が、残りのシリンダの往復運動質量より
それぞれ3.0%、3.1%、2.8%、0.7%、
5.0%及び4.0%だけ重いことを特徴とする請求項
6の2ストロークインラインエンジン。
7. The ignition angles of the first to tenth cylinders are 0 °, 254 ° and 116, respectively.
°, 229 °, 142 °, 344 °, 82 °, 36 °,
185 ° and 289 °; the reciprocating masses of the 2nd, 4th, 5th, 6th, 9th and 10th cylinders are respectively 3. 0%, 3.1%, 2.8%, 0.7%,
The two-stroke inline engine of claim 6, wherein the two-stroke inline engine is heavier by 5.0% and 4.0%.
【請求項8】 上記第1番目ないし第10番目の上記シ
リンダの点火角度がそれぞれ0°、256°、107
°、153°、55°、213°、300°、187
°、325°及び71°であり;第1番目、第2番目、
第5番目、第6番目、第7番目及び第9番目のシリンダ
の往復運動質量が、残りのシリンダの往復運動質量より
それぞれ4.0%、5.0%、0.7%、2.8%、
3.1%及び3.0%だけ重いことを特徴とする請求項
6の2ストロークインラインエンジン。
8. The ignition angles of the first to tenth cylinders are 0 °, 256 ° and 107, respectively.
°, 153 °, 55 °, 213 °, 300 °, 187
°, 325 ° and 71 °; first, second,
The reciprocating masses of the 5th, 6th, 7th and 9th cylinders are 4.0%, 5.0%, 0.7% and 2.8 respectively from the reciprocating masses of the remaining cylinders. %,
7. The two-stroke inline engine of claim 6 which is 3.1% and 3.0% heavier.
【請求項9】 重い方の上記シリンダの余分な往復運動
質量を上記ピストン(7)上や上記コネクティングロッ
ド(10)の上端に設けたことを特徴とする請求項2な
いし8のいずれかに記載の2ストロークインラインエン
ジン。
9. An extra reciprocating mass of the heavier cylinder is provided on the piston (7) and at the upper end of the connecting rod (10). 2-stroke inline engine.
【請求項10】 エンジン(1)がクロスヘッドエンジ
ンであり、軽い方の上記シリンダのクロスヘッドピンに
ボアを形成したり、重い方の上記シリンダのクロスヘッ
ド構造(6)に関連して余分な質量を設けたりすること
により、当該シリンダの往復運動質量における差を提供
することを特徴とする請求項2ないし9のいずれかに記
載の2ストロークインラインエンジン。
10. The engine (1) is a crosshead engine, wherein the extra mass is associated with the formation of a bore in the crosshead pin of the lighter cylinder or the crosshead structure (6) of the heavier cylinder. The two-stroke in-line engine according to any one of claims 2 to 9, wherein a difference in the reciprocating mass of the cylinder is provided by providing or not.
【請求項11】 エンジンが(1)クロスヘッドエンジ
ンであり、上記ピストンロッド(9)の質量を採用する
ことにより、上記シリンダの往復運動質量における差を
提供することを特徴とする請求項2ないし10のいずれ
かに記載の2ストロークインラインエンジン。
11. The engine is a (1) crosshead engine, wherein the mass of the piston rod (9) is employed to provide a difference in the reciprocating mass of the cylinder. The 2-stroke inline engine according to any one of 10.
JP7097169A 1994-05-06 1995-04-21 Optimizing method of ignition angle of in-line engine and in-line engine Pending JPH07324630A (en)

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DK052794A DK171687B1 (en) 1994-05-06 1994-05-06 Procedure for production of an in-line engine with optimized firing angler as well as such an engine
DK0527/94 1994-05-06

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008064061A (en) * 2006-09-11 2008-03-21 Honda Motor Co Ltd Stroke characteristic variable engine
RU2701929C1 (en) * 2018-06-15 2019-10-02 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Internal combustion engine

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FI951915A0 (en) 1995-04-21
KR950033076A (en) 1995-12-22
DK52794A (en) 1995-11-07
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