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2012 年度 実績報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 22560227
研究機関九州大学

研究代表者

太田 和秀  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60403929)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード振動 / 音響 / キャビテーション / 流体音場連成
研究概要

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.これらの成果は国際学術論文誌 International Journal of Powertrainsに掲載されることが決定した. 次に,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確認した.多シリンダー機関の場合,隣接するライナーの間の冷却水通路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,媒質が水の場合は構造振動に対する流体負荷が大きくなり,構造と音場が連成した複雑な振動特性を示すことが流体を内蔵した矩形容器の実験で明らかになった.そこで構造と音場の個々の振動特性をモード解析法で結合する構造音場連成振動解析法を提案し,その妥当性を矩形容器を用いた実験で確認した.また,常圧下では微小な気泡混入により水の音速が極端に低下することも確認した.今後は本解析法を発展させて,計測が非常に難しい実機運転状態の冷却室内圧力変動の予測と冷却水通路形状変更等の音響的低減対策等を検討していく予定である.

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Investigation of Piston Slap Induced Vibration of IC Engine Considering the Coupled Vibration of Connecting Rod, Crankshaft and Engine Block2013

    • 著者名/発表者名
      Guangze Zheng and Kazuhide Ohta
    • 雑誌名

      International. Journal of Powertrains

      巻: 未定 ページ: 未定

    • 査読あり
  • [学会発表] ピストンスラップによるライナーキャビテーションの研究(構造と音場の連成振動特性の検討)2013

    • 著者名/発表者名
      太田 和秀,永利 宗一郎,東谷 航平,王 暁宇,小野晃裕
    • 学会等名
      日本機械学会 Dynamics and Design Conference 2013
    • 発表場所
      九州産業大学
    • 年月日
      20130826-20130830
  • [学会発表] ピストンスラップによるライナーキャビテーションの研究(圧力変動予測法)2012

    • 著者名/発表者名
      太田 和秀,村江 祥太,永利 宗一郎,東谷 航平,王 暁宇
    • 学会等名
      日本機械学会 Dynamics and Design Conference 2012
    • 発表場所
      慶応大学日吉キャンパス
    • 年月日
      20120918-20120921

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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