2010 Fiscal Year Annual Research Report
ピストンスラップによるライナーキャビテーション発生に関する研究
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22560227
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
太田 和秀 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (60403929)
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| Keywords | 内燃機関 / キャビテーション / ライナー / ピストンスラップ / 圧力変動 / 冷却水室 |
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| Research Abstract |
内燃機関におけるライナーキャビテーションの励振源である,ピストンがライナーに衝突するピストンスラップ現象の力学モデルの構築と解析プログラムの開発を行った.ピストン形状やクリアランスによって変化するピストン衝突力やライナー振動を精度よく予測するために,コンロッドやクランク軸との連成振動も考慮できる新たな解析手法を開発した.ピストンピンオフセットによってピストン衝突力のピーク値が大きく変化することを確認し,キャビテーション発生を防止するためのライナー振動応答低減に有効であることを確認できた.
また,複雑な形状を有する冷却水内音場の固有振動特性を境界要素法や有限要素法で解析すると共に,媒質が空気の場合の実測結果と比較してその妥当性を検討した.多シリンダー機関の場合,隣接するライナーの間は非常に狭くなっているのでヘルムホルツ共鳴器に似た現象が発生し,冷却室左右で音圧が逆相になる音場共鳴モードが低い周波数域で出現することを解析と実測の両方で確認できた.更に,ライナーを含む冷却室壁面の振動による冷却室内の圧力変動波形を予測する計算手法を提案した.エンジン振動応答計算によって得られた壁面の振動応答加速度を冷却室音場の境界条件として,周波数毎に音圧応答を計算しフーリエ逆変換で音圧の時刻歴波形を求める手法を開発した.試計算の結果では,ピストンクリアランスが大きくなったり,筒内圧が上昇すると水の飽和蒸気圧程度の音圧ピーク値が発生することを確認できた.H23年度以降に圧力変動予測手法の実験による確認に取り組む予定である.
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