JPS5942174B2 - 直列４気筒４サイクルエンジンのバランサ装置 - Google Patents
直列４気筒４サイクルエンジンのバランサ装置Info
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- JPS5942174B2 JPS5942174B2 JP5029376A JP5029376A JPS5942174B2 JP S5942174 B2 JPS5942174 B2 JP S5942174B2 JP 5029376 A JP5029376 A JP 5029376A JP 5029376 A JP5029376 A JP 5029376A JP S5942174 B2 JPS5942174 B2 JP S5942174B2
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- Japan
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- balancer
- cylinder
- engine
- valve
- crankshaft
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/22—Compensation of inertia forces
- F16F15/26—Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system
- F16F15/264—Rotating balancer shafts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
- F02B75/18—Multi-cylinder engines
- F02B2075/1804—Number of cylinders
- F02B2075/1816—Number of cylinders four
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B67/00—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は直列４気筒４サイクルエンジンの動弁系（バル
ブ、バルブスプリング、ロッカアーム等の上下方向の２
次起振力を低減するバランサ装置を、本出願人がすでに
提案したピストン、コンロッド等の主動部による２次振
動を低減するバランサ装置に組み合わせたもので、エン
ジンの主動部往復質量による上下２次起振力と２次起振
モーメント、および動弁系の上下２次起振力を消去する
ので振動発生の少ないエンジンが得られるものである。
ブ、バルブスプリング、ロッカアーム等の上下方向の２
次起振力を低減するバランサ装置を、本出願人がすでに
提案したピストン、コンロッド等の主動部による２次振
動を低減するバランサ装置に組み合わせたもので、エン
ジンの主動部往復質量による上下２次起振力と２次起振
モーメント、および動弁系の上下２次起振力を消去する
ので振動発生の少ないエンジンが得られるものである。
以下、本発明について第１図〜第３図により説明する。
吸排気弁Ｖ字型に配設した直列４気筒５ＯＨＣ型エンジ
ンは、第１図に示すように、カム１、ロッカアーム２、
バルブ３、バルブスプリング４、ピストン５、コンロッ
ド６、クランクシャフト７を具えている。
ンは、第１図に示すように、カム１、ロッカアーム２、
バルブ３、バルブスプリング４、ピストン５、コンロッ
ド６、クランクシャフト７を具えている。
ここで、ロッカアーム２、バルブ３、バルブスプリング
４よりなる動弁系におけるバルブ３のリフト方向の起振
力ｆｖはバルブ３の軸端側方向を十とすると、 である。
４よりなる動弁系におけるバルブ３のリフト方向の起振
力ｆｖはバルブ３の軸端側方向を十とすると、 である。
上記起振力ｆｖの上下方向成分子１は
ここで、ｍｖはロッカアーム２、バルブ３、バルブスプ
リング４の動弁系の弁側換算質最、αはバルブ加速度、
ω。
リング４の動弁系の弁側換算質最、αはバルブ加速度、
ω。
はカム１の回転角速度、ωはクランクシャフト７の回転
角速度、βはバルブ配置角、ｈはバルブリフト量である
。
角速度、βはバルブ配置角、ｈはバルブリフト量である
。
ところで、吸排気バルブがカム軸に対称にＶ字型に配置
されていて、直列４気筒４サイクルエンジンでは常に吸
気弁と排気弁とが作動しているので、上記２次起振力の
水平方向の成分はほぼ釣り合っている。
されていて、直列４気筒４サイクルエンジンでは常に吸
気弁と排気弁とが作動しているので、上記２次起振力の
水平方向の成分はほぼ釣り合っている。
よって、動弁系の２次起振力は上下方向の２次起振力だ
けが問題となる。
けが問題となる。
一方、４気筒のバルブタイミングは第２図ニ示すように
ほぼ上死点に対して対称であるので、４気筒分の動弁系
上下合成起振力Ｆ、の波形は太い実線で示すように、そ
して本出願人が先に特願昭４８〜１３３８７３号明細書
中に詳細に説明したように、主動部の往復上下２次振動
と同じく２次である。
ほぼ上死点に対して対称であるので、４気筒分の動弁系
上下合成起振力Ｆ、の波形は太い実線で示すように、そ
して本出願人が先に特願昭４８〜１３３８７３号明細書
中に詳細に説明したように、主動部の往復上下２次振動
と同じく２次である。
なお、第２図中の破線は第２、第４シリンダの排気弁に
よる起振力を、また実線は第３、第４シリンダの吸気弁
による起振力を示すグラフで１゜０、は吸気弁の開を、
■、Ｃ１は吸気弁の閉、Ｅ、０゜は排気弁の開、Ｅ、
Ｃ，は排気弁の閉を示す。
よる起振力を、また実線は第３、第４シリンダの吸気弁
による起振力を示すグラフで１゜０、は吸気弁の開を、
■、Ｃ１は吸気弁の閉、Ｅ、０゜は排気弁の開、Ｅ、
Ｃ，は排気弁の閉を示す。
したがって、４気筒分の動弁系上下合成起振力Ｆ０は、
”１ ””Ｋｆ ＭＡＸ ｃｏｓ２９
で表わされ、２式より
となる。
なお、αｍａｘはバルブ正加速度の最大値、θはクラン
ク角度、Ｋは定数であって、−４のバルフタイミングお
よびカムプロフィルの場合には１．２〜１，６である。
ク角度、Ｋは定数であって、−４のバルフタイミングお
よびカムプロフィルの場合には１．２〜１，６である。
ここで、上記特願昭４８−１３３８７３号にて提案され
た２次バランサに上述の動弁系の上下起振力を消去する
バランサ質量を付加して、主動部および動弁系の上下起
振力を消去しようとする点について説明すると、第３図
に示すように、バランサ８はクランクシャフト７と反対
方向に角速度２ωで回転され、バランサ９はクランクシ
ャフト７と同一方向に同じく角速度２ωで回転している
。
た２次バランサに上述の動弁系の上下起振力を消去する
バランサ質量を付加して、主動部および動弁系の上下起
振力を消去しようとする点について説明すると、第３図
に示すように、バランサ８はクランクシャフト７と反対
方向に角速度２ωで回転され、バランサ９はクランクシ
ャフト７と同一方向に同じく角速度２ωで回転している
。
なお、Ｘ□はクランクシャフト７とバランサ９との間の
水平方向の距離、Ｘ２はクランクシャフト７とバランサ
８との間の水平方向の距離、ｙ□はクランクシャフト７
とバランサ９との間の上下方向の距離、ｙ２はクランク
シャフト７とバランサ８との間の上下方向の距離である
。
水平方向の距離、Ｘ２はクランクシャフト７とバランサ
８との間の水平方向の距離、ｙ□はクランクシャフト７
とバランサ９との間の上下方向の距離、ｙ２はクランク
シャフト７とバランサ８との間の上下方向の距離である
。
ここで、主動部の上下起振力をＦ２、バランサ８゜９に
よる上下起振力をＦとすると、 Ｆ 十Ｆ 十Ｆ＝０ −４ ！ ２ とならなければならない。
よる上下起振力をＦとすると、 Ｆ 十Ｆ 十Ｆ＝０ −４ ！ ２ とならなければならない。
ところで、Ｆ２．Ｆは
ここで、ｍは１気筒中の往復質は、ｒはクランク半径、
ｌはコンロッド長さ、λ＝１ はコンロッド比、ｍＢは
バランサ１個の質量、ｒＢはバランサの回転中心から重
心までの距離である。
ｌはコンロッド長さ、λ＝１ はコンロッド比、ｍＢは
バランサ１個の質量、ｒＢはバランサの回転中心から重
心までの距離である。
３．４，５．６式より
したがって直列４気筒エンジンの上下２次起振力を消去
するには上記バランサの不釣合質量ｍＢがであるような
バラン サ８，９を設ければよい。
するには上記バランサの不釣合質量ｍＢがであるような
バラン サ８，９を設ければよい。
さて、エンジンの主動部の上下起振力を消去するバラン
サ１個の質量Ｍ償ま ここで、ＭＢとｍＢとの比りを求めると したがって、９式より本発明のバランサの不釣合質量ｍ
Ｂはエンジンの主動部の上下２次起振力だけを消去する
バランサ質量に同バランサの質量のＬ′倍の質量を加え
たものである。
サ１個の質量Ｍ償ま ここで、ＭＢとｍＢとの比りを求めると したがって、９式より本発明のバランサの不釣合質量ｍ
Ｂはエンジンの主動部の上下２次起振力だけを消去する
バランサ質量に同バランサの質量のＬ′倍の質量を加え
たものである。
ここでＬ′は
表は５種類のエンジンについてそれぞれＬ′を求めたも
のである。
のである。
上記表より、通常のエンジンではＬ′はほぼ０．０５〜
０．１５範囲内にあるものである。
０．１５範囲内にあるものである。
これより、本発明のバランサ装置は主動部の上下２次起
振力を消去するバランサの １．０５〜１２０倍の不釣
合質量を有するものである。
振力を消去するバランサの １．０５〜１２０倍の不釣
合質量を有するものである。
次に、上記７式による不釣合質量ｍＢを有するバランサ
により主動部の起振モーメントお爆発により生ずるモー
メントを低減するには、上記起振モーメントをＭｌ、上
記爆発力によるモーメントをＭ２、およびバランサによ
って生ずるモーメントをＭ３とする。
により主動部の起振モーメントお爆発により生ずるモー
メントを低減するには、上記起振モーメントをＭｌ、上
記爆発力によるモーメントをＭ２、およびバランサによ
って生ずるモーメントをＭ３とする。
Ｍｌは、一般によく知られているように直列４シリンダ
エンジンの往復質量によるものについては、（以下、モ
ーメントはクランク回転方向を十とする。
エンジンの往復質量によるものについては、（以下、モ
ーメントはクランク回転方向を十とする。
）ここで、ｔ２ ｓ ｔ４は調和係数で、
で示される。
また、一般によく知られているように気筒内街圧線図を
基にしてトルク曲線を求め、それをフーリエ級数に展開
するとトルクＴは、 となる。
基にしてトルク曲線を求め、それをフーリエ級数に展開
するとトルクＴは、 となる。
Ｔｏは平均トルク； ａ２ ｐ ｋ）２ ｔ ａ４ ｙ
ｔ）４は調和係数：Ｄはシリンダボア直径爆発により
生ずるモーメントＭ２は上記トルクＴのトルク変動 の反力であるから バランサの遠心力をＦとすると、 バランサ８のローリングモーメントＭ′３はまた、バラ
ンサ９のローリングモーメントＭ３は１３．１４式より
Ｍ３を求めると、 となり、この１５式に７，１２式を加入し、ｙｔ−ｙ２
＝ｙ（ｙ＞ｏ）とすると、Ｍ３はとなる。
ｔ）４は調和係数：Ｄはシリンダボア直径爆発により
生ずるモーメントＭ２は上記トルクＴのトルク変動 の反力であるから バランサの遠心力をＦとすると、 バランサ８のローリングモーメントＭ′３はまた、バラ
ンサ９のローリングモーメントＭ３は１３．１４式より
Ｍ３を求めると、 となり、この１５式に７，１２式を加入し、ｙｔ−ｙ２
＝ｙ（ｙ＞ｏ）とすると、Ｍ３はとなる。
したがって、エンジン全体の起振モーメンｌ−Ｍは
ここで、上記式の高次のものは極めて影響が少ないので
省略でき、２次の項のみで起振モーメントＭを表わすと
、（ただし、ｔ２の２項以下は微少と考えられるので、
ｔ２＝−１とする） したがって、１７式よりＭの値がもっとも小さくなるバ
ランサ位置、’１ｐＸｓｐＸ２を求めればよい。
省略でき、２次の項のみで起振モーメントＭを表わすと
、（ただし、ｔ２の２項以下は微少と考えられるので、
ｔ２＝−１とする） したがって、１７式よりＭの値がもっとも小さくなるバ
ランサ位置、’１ｐＸｓｐＸ２を求めればよい。
ところで、上記１７式を任意のエンジンに適用すると、
ｍ ｙ ｒ ｐ Ｄ ｖ ａ２ ｊｍｙ ｊαｍａＸ
ｊＫ ｊＣＯ８βツｂ２は定数として得られ、ωｙ ｇ
ｐ ｘｌ ｙ Ｘ２が変数となる。
ｍ ｙ ｒ ｐ Ｄ ｖ ａ２ ｊｍｙ ｊαｍａＸ
ｊＫ ｊＣＯ８βツｂ２は定数として得られ、ωｙ ｇ
ｐ ｘｌ ｙ Ｘ２が変数となる。
このことから、Ｍはωすなわちエンジンの回転数によっ
ても変化するので、定置式エンジン等のようにエンジン
の常用回転数が定まっているものについては、その回転
数におけるＭを最小にするｙｔ Ｘ ＊ Ｘ２を求め、
また自動車用エンジン等の使用回転数の範囲大きいもの
は、使用頻度の多い範囲およびエンジンの振動大きい範
囲で上記Ｍを最小にするようωｅ ’ｊ ｓ Ｘｌ ｙ
Ｘ２を定めれば、振動の少ないエンジンが得られるも
のである。
ても変化するので、定置式エンジン等のようにエンジン
の常用回転数が定まっているものについては、その回転
数におけるＭを最小にするｙｔ Ｘ ＊ Ｘ２を求め、
また自動車用エンジン等の使用回転数の範囲大きいもの
は、使用頻度の多い範囲およびエンジンの振動大きい範
囲で上記Ｍを最小にするようωｅ ’ｊ ｓ Ｘｌ ｙ
Ｘ２を定めれば、振動の少ないエンジンが得られるも
のである。
第１図は吸排気弁をＶ字型に配設した直列４気筒５ＯＨ
Ｃ型エンジンの要部断面図、第２図は第１図に示したエ
ンジンのクランク角−起振力のグラフ、第３図は本発明
のバランサを有するエンジンの説明図、第４図は異った
エンジンのクランク角−起振力のグラフ、第５図は上記
具ったエンジンのバランサの説明図である。 １：カム、３：バルブ、５：ピストン、６：コンロッド
、７：クランクシャフト、８：バランサ、９：バランサ
。
Ｃ型エンジンの要部断面図、第２図は第１図に示したエ
ンジンのクランク角−起振力のグラフ、第３図は本発明
のバランサを有するエンジンの説明図、第４図は異った
エンジンのクランク角−起振力のグラフ、第５図は上記
具ったエンジンのバランサの説明図である。 １：カム、３：バルブ、５：ピストン、６：コンロッド
、７：クランクシャフト、８：バランサ、９：バランサ
。
Claims (1)
- １ クランク軸の軸線に対して左右所望の距離にあり、
かつ上記軸線にほぼ平行な線上に少なくとも一対のバラ
ンサが設けられ、同一対のバランサの軸線がシリンダの
軸線方向に距離を有して配設され、上記両バランサを上
記クランク軸の２倍の回転数で互いに逆回転させると共
に、上記バランサの下側のものを上記クランク軸と反対
方向に回転させるようにした直列４気筒エンジンのバラ
ンサ装置において、上記バランサは主動部の上下２次起
振力および２次起振モーメントを消去する各バランサ質
量にそれぞれ動弁系の上下起振力を実質的に消去するバ
ランサ質量が加えられたものであることを特徴とする直
列４気筒４サイクルエンジンのバランサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5029376A JPS5942174B2 (ja) | 1976-04-30 | 1976-04-30 | 直列４気筒４サイクルエンジンのバランサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5029376A JPS5942174B2 (ja) | 1976-04-30 | 1976-04-30 | 直列４気筒４サイクルエンジンのバランサ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52133407A JPS52133407A (en) | 1977-11-08 |
| JPS5942174B2 true JPS5942174B2 (ja) | 1984-10-13 |
Family
ID=12854852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5029376A Expired JPS5942174B2 (ja) | 1976-04-30 | 1976-04-30 | 直列４気筒４サイクルエンジンのバランサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5942174B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10041563B2 (en) | 2016-03-23 | 2018-08-07 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | In-line four cylinder engine |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5459730U (ja) * | 1977-10-04 | 1979-04-25 |
-
1976
- 1976-04-30 JP JP5029376A patent/JPS5942174B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10041563B2 (en) | 2016-03-23 | 2018-08-07 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | In-line four cylinder engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52133407A (en) | 1977-11-08 |
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