ディーゼルエンジンにおける燃焼衝撃音の発生機構に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04650192
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 小嶋 直哉 山口大学, 工学部, 教授 (40091186)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 和泉 晴夫 山口大学, 工学部, 助手 (80035047)
• Keywords: 内燃機関 / 騒音 / 燃焼衝撃 / 相関解析 / 振動インテンシティ / 伝達関数

Research Abstract

ディーゼルエンジンに特有な燃焼室内の急激な圧力上昇は,燃焼室内壁を叩くとともに,ピストンスラップや軸受部における二次的な打撃を発生する.これらの衝撃応答は構造要素を伝達し,重畳されて外壁面から騒音を放射する.エンジン騒音全体への寄与が高いと考えられる燃焼音とピストンスラップ音とはほぼ同時に発生しており,しかも両者には燃焼室内圧力が強く関係しているため,それらの分離には困難が伴う.
本年度においては,これらの衝撃源とエンジン騒音との間に,3入力1出力系の数学モデルに残差手法を含む多次元相関解析法を適用した.静止エンジンの単一爆発加振実験にこの解析法を導入することにより,各帯域周波数成分における各入出力間のコヒーレンスの割合が,前年度において求めた燃焼衝撃の伝達に関するエネルギ寄与率とほぼ等しい値を示すことを明らかにできた.さらにこの手法を小型ガソリンエンジンの加速騒音に適用し,運転時における各衝撃源によって発生する騒音をそれぞれ分離するとともに,加速騒音の主要因がピストンスラップであることを明らかにした.
またエンジン構造における衝撃応答の伝搬状況を明らかにする手法として,3チャンネル振動インテンシティ法を用いて単一爆発加振実験および発火運転実験において調査した.その結果,燃焼衝撃が駆動系を経てクランクケースやシリンダブロックに伝達されていることを示せた.
さらに,駆動系の各軸受部に介在する潤滑油膜が,燃焼騒音にどの程度影響を及ぼしているかを明らかにした.この実験においては潤滑油の油温,供給圧を制御し,軸受け油圧,軸変位,各部振動および放射騒音について調査した.その結果,潤滑油膜の形成は,騒音レベルとしては2dB(特定の周波数帯域においては最大6dB)程度の寄与をもっていることを明らかにできた.

Research Products

• [Publications] N.Kojima,J.Y.Chang,Y.Fujimura: "The Measurement of Transient Vibration Intensity Using Three Channel Method." Proc.1993 Noise & Vibration Conference,SAE. P-264. 83-92 (1993)
• [Publications] 小嶋直哉: "3チャンネル法による振動インテンシティの計測" 日本騒音制御工学会誌. 17-3. 37-40 (1993)
• [Publications] 和泉晴夫,常建宇,小嶋直哉: "ディーゼルエンジンの燃焼騒音に関する研究(軸受部潤滑油の影響について)" 山口大学工学部研究報告. 44-1. 19-26 (1993)
• [Publications] N.Kojima,J.Y.Chang,N.Mii: "Application of Envelope Vibration Intensity Measurement to a Diesel Engine Structure." Proc.Asia-Pacific Vibration Conference'93. 1072-1077 (1993)
• [Publications] 小嶋直哉,市川貴志: "相関数を用いた小形4サイクルガソリンエンジンにおける加速騒音の解析" 日本機械学会中国四国支部総会講演論文集. 144-146 (1994)
• [Publications] J.Y.Chang,H.Zhou,N.Kojima: "The Measurement of Envelope Vibration Intensity to Identify the Combustion Impact Transmission in Diesel Engine." Proc.1994 International Conterence on Noise Control Engineering. (発表予定(7月横浜)). (1994)