閉ループ機関調速機系ハンチングの非線形振動論

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650215
• Research Institution: Saitama Institute of Technology
• Principal Investigator: 川副 嘉彦 埼玉工業大学, 工学部, 教授 (00102898)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 関口 晃 埼玉工業大学, 工学部, 教授 (00010728)
• Keywords: ハンチング / 振動 / 自励振動 / ディーゼル機関 / ガバナ / 速度制御 / 非線形振動 / リミットサイクル

Research Abstract

ディーゼル機関あるいは電子制御燃料噴射式ガソリン機関の低速無負荷運転において低速ハンチングと呼ばれる数ヘルツの遅い自励的回転速度変動が発生する。これは閉ループ機関調速機系の自励振動であり,非線形振動系に特有の現象である。現実の機関では,小形化・出力増大を図るほどハンチング発生領域は広がり,変動振幅は増大する.
前年度までに,閉ループ系の自励振動の振動数が低いということ,その波形が正弦波に近いということに着目して1自由度近似を試み,負の制振力,運動の復原力および慣性力を吟味し,微小振動の励振機構を明らかにした.さらに,機関トルク特性の非線形と閉ループ系の非線形励振力を考慮することにより,微小不安定振動が成長して大振幅のリミットサイクルに至る機構に見通しのよい物理的説明を与えた.また,リミットサイクルの定常振幅解を解析的に求め,閉ループ系諸因子が振幅におよぼす影響を明らかにした.
本年度は,これらの結果と研究計画に基づいてさらに研究を進め,以下のような結果を得た.
(1)機関の小形化,出力増大を図るほど不安定領域が広がり,変動振幅が増大するなど現実の機関における様相がこの近似系により見通しよく説明できた.
(2)トルクの非線形特性の近似を高めた場合の振幅解を導き,実測値および計算機シミュレーション結果と対照したところ,非常に良く一致した.
これらの成果の一部は,すでに別紙の学術雑誌に発表した.

Research Products

• [Publications] Yoshihiko KAWAZOE: "Nonlinear Analysis of Self-Excited Oscillation of a Closed Engine-Governor Loop" THEOTRETICAL AND APPLIED MECHANICS. 40. 41-50 (1991)
• [Publications] Yoshihiko KAWAZOE: "An Approximate Nonlinear Transient Analysis of Closed Engine-Governor Loop Behaviour in the Unstable Region" Proc. ASIA-PACIFIC VIBRATION CONFERENCE'91. 6.14-6.19 (1991)
• [Publications] 川副 嘉彦: "閉ループ機関調速機系の自励振動に関する研究(1自由度近似によるリミットサイクルの非線形解析と定常振幅)" 日本機械学会論文集. 58. 690-695 (1992)