JPH04362230A - ２サイクルクロスヘッド型機関 - Google Patents
２サイクルクロスヘッド型機関Info
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- JPH04362230A JPH04362230A JP13898091A JP13898091A JPH04362230A JP H04362230 A JPH04362230 A JP H04362230A JP 13898091 A JP13898091 A JP 13898091A JP 13898091 A JP13898091 A JP 13898091A JP H04362230 A JPH04362230 A JP H04362230A
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- connecting rod
- engine
- crank
- cross head
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Classifications
-
- 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
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C5/00—Crossheads; Constructions of connecting-rod heads or piston-rod connections rigid with crossheads
-
- 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
- F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases
- F02F7/0002—Cylinder arrangements
- F02F7/0007—Crankcases of engines with cylinders in line
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases
- F02F7/0021—Construction
- F02F7/0034—Built from sheet material and welded casings
-
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-
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- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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- F02F2007/0097—Casings, e.g. crankcases for large diesel engines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は２サイクルクロスヘッド
型機関に関する。
型機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の２サイクルクロスヘッド型機関は
、掃気効率が良好で燃費、出力性能にすぐれている排気
弁付ユニフロー掃気方式に統一されてきた。本方式の機
関は機能上の特徴から、ストローク（Ｓ）対ボア（Ｄ）
比（Ｓ／Ｄ）を大きくできる。実験的にもＳ／Ｄ比を大
きくすると燃費が低減することが確認され、更にピスト
ンスピード一定条件ではストロークを大にすると回転数
が低下するので、これに大径のプロペラを使用するとプ
ロペラ効率も向上する。
、掃気効率が良好で燃費、出力性能にすぐれている排気
弁付ユニフロー掃気方式に統一されてきた。本方式の機
関は機能上の特徴から、ストローク（Ｓ）対ボア（Ｄ）
比（Ｓ／Ｄ）を大きくできる。実験的にもＳ／Ｄ比を大
きくすると燃費が低減することが確認され、更にピスト
ンスピード一定条件ではストロークを大にすると回転数
が低下するので、これに大径のプロペラを使用するとプ
ロペラ効率も向上する。
【０００３】このようにエンジンはロングストロークに
して低速大径のプロペラを使用すると、エンジンの燃費
低減とプロペラ効率の向上による相乗効果により、燃料
費の節減効果は極めて大きい。そのため最近の機関では
Ｓ／Ｄ＝３．８２の超ロングストローク機関が実用され
好評を得ている。
して低速大径のプロペラを使用すると、エンジンの燃費
低減とプロペラ効率の向上による相乗効果により、燃料
費の節減効果は極めて大きい。そのため最近の機関では
Ｓ／Ｄ＝３．８２の超ロングストローク機関が実用され
好評を得ている。
【０００４】図５に従来の超ロングストローク機関の横
断面図を示す。図中の各符号の名称は下記の通りである
。
断面図を示す。図中の各符号の名称は下記の通りである
。
【０００５】１はピストン、２はピストンロッド、３は
クロスヘッド、４はコンロッド、５はクランク軸、５ｂ
はクランクアーム、６はシリンダライナ、７はクロスヘ
ッドガイドレール、８はシリンダブロック、９はクラン
クケース、１０は架台、１１はシリンダヘッド、１２は
排気弁装置。
クロスヘッド、４はコンロッド、５はクランク軸、５ｂ
はクランクアーム、６はシリンダライナ、７はクロスヘ
ッドガイドレール、８はシリンダブロック、９はクラン
クケース、１０は架台、１１はシリンダヘッド、１２は
排気弁装置。
【０００６】図５に示すように、ストロークを長くする
と必然的に機関全高（Ｈ）は高くなる。
と必然的に機関全高（Ｈ）は高くなる。
【０００７】Ｈ＝２Ｓ＋Ｌ＋Ｃ 但し、Ｃ＝Ｃ１ ＋
Ｃ２ ＋Ｃ３ ，Ｌ＝λＲ，（Ｒ：クランク半径）大型
舶用機関では全高（Ｈ）が大になるため、船舶に搭載す
ることが困難になりつつある。
Ｃ２ ＋Ｃ３ ，Ｌ＝λＲ，（Ｒ：クランク半径）大型
舶用機関では全高（Ｈ）が大になるため、船舶に搭載す
ることが困難になりつつある。
【０００８】この全高Ｈのうちの２Ｓは機能上必要不可
欠であり、Ｃも縮小することは困難である。従って減少
できる可能性が大きいものはＬだけである。通常コンロ
ッド４の長さはＬ＝λＲで示され、コンロッド４の傾き
によって発生するクロスヘッド３の側圧が過大になった
り、又、この側圧による機関の首振り振動の起振力を許
容限以内に抑えるために、λ≒３程度のものが多い。即
ち、コンロッド４の長さＬは、クランク半径（Ｒ）の約
３倍位のものが多い。尚、クロスヘッド３の側圧等の問
題を許容した場合、機構的にクランク機構が成立つ実用
上の限界はλ＝２程度と考えられる。（参考：現在λ＝
２．１８のものが実用されている）今、現用の機関、Ｄ
＝８５０ｍｍ、Ｓ＝３１５０ｍｍを例にして、λ＝３→
２．２にした場合のコンロッド４の長さを検討してみる
。
欠であり、Ｃも縮小することは困難である。従って減少
できる可能性が大きいものはＬだけである。通常コンロ
ッド４の長さはＬ＝λＲで示され、コンロッド４の傾き
によって発生するクロスヘッド３の側圧が過大になった
り、又、この側圧による機関の首振り振動の起振力を許
容限以内に抑えるために、λ≒３程度のものが多い。即
ち、コンロッド４の長さＬは、クランク半径（Ｒ）の約
３倍位のものが多い。尚、クロスヘッド３の側圧等の問
題を許容した場合、機構的にクランク機構が成立つ実用
上の限界はλ＝２程度と考えられる。（参考：現在λ＝
２．１８のものが実用されている）今、現用の機関、Ｄ
＝８５０ｍｍ、Ｓ＝３１５０ｍｍを例にして、λ＝３→
２．２にした場合のコンロッド４の長さを検討してみる
。
【０００９】Ｌ（λ３）＝（３１５０／２）×３＝４７
２５ｍｍ， Ｌ（λ２．２）＝（３１５０／２）×２．２＝３４６５
ｍｍ となり、λ＝３と２．２との差異は１２６０ｍｍとなる
。 即ち、λ＝３→２．２にすることにより機関全高Ｈは１
２６０ｍｍ低くなる。
２５ｍｍ， Ｌ（λ２．２）＝（３１５０／２）×２．２＝３４６５
ｍｍ となり、λ＝３と２．２との差異は１２６０ｍｍとなる
。 即ち、λ＝３→２．２にすることにより機関全高Ｈは１
２６０ｍｍ低くなる。
【００１０】これにより船舶搭載性は無論、他に重量軽
減、コスト低減のメリットは大きい。但し、このために
コンロッド４の傾斜角が増大し、クロスヘッド３の側圧
の増大、首振り振動の起振力の増大等のデメリットが発
生する。
減、コスト低減のメリットは大きい。但し、このために
コンロッド４の傾斜角が増大し、クロスヘッド３の側圧
の増大、首振り振動の起振力の増大等のデメリットが発
生する。
【００１１】図３に一般的なクランク回転角とクロスヘ
ッド側圧との関係を示す。実線はε＝０（ピストン軸心
とクランク軸心がオフセットしていない場合）の場合を
示し、最大側圧はＴＤＣ後約３５°付近に発生する。
ッド側圧との関係を示す。実線はε＝０（ピストン軸心
とクランク軸心がオフセットしていない場合）の場合を
示し、最大側圧はＴＤＣ後約３５°付近に発生する。
【００１２】図４に連桿比λ＝Ｌ／Ｒとクロスヘッド最
大側圧比（θ＝３５°に於ける値）との関係を示す。 尚、ε＝０，λ＝３．０の最大側圧比を１として示す。
大側圧比（θ＝３５°に於ける値）との関係を示す。 尚、ε＝０，λ＝３．０の最大側圧比を１として示す。
【００１３】図３よりλ＝３．０→２．２にするとクロ
スヘッド最大側圧比は約１．４倍となる。この側圧増大
は不具合の原因になり得る。
スヘッド最大側圧比は約１．４倍となる。この側圧増大
は不具合の原因になり得る。
【００１４】この側圧増大の対策として、クロスヘッド
３、クロスヘッドガイドレール７、クランクケース９、
架台等の補強や剛性増大等の対策を講じることは非常に
困難で、機関全高の低減や重量軽減のメリットが相殺さ
れてしまうこともある。そのため敢えてλ＝３程度の長
いコンロッド４を使用する機関も多い。
３、クロスヘッドガイドレール７、クランクケース９、
架台等の補強や剛性増大等の対策を講じることは非常に
困難で、機関全高の低減や重量軽減のメリットが相殺さ
れてしまうこともある。そのため敢えてλ＝３程度の長
いコンロッド４を使用する機関も多い。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の２サイクル
クロスヘッド型機関には解決すべき次の課題があった。
クロスヘッド型機関には解決すべき次の課題があった。
【００１６】即ち、２サイクルクロスヘッド型機関に於
て、性能を向上するためにロングストロークにすると、
機関全高が大きくなって船舶搭載上困難、重量増大、コ
スト増大等の不具合が生じる。
て、性能を向上するためにロングストロークにすると、
機関全高が大きくなって船舶搭載上困難、重量増大、コ
スト増大等の不具合が生じる。
【００１７】これを防止するために、コンロッドの長さ
を短縮すると、機関全高を低くでき上記不具合は防止で
きるが、コンロッドの長さを短縮したためにクロスヘッ
ドに作用する側圧が増大し、これに伴ない機関の首振り
振動の起振力が増大して船体振動を増大する等の重大な
不具合が発生する。
を短縮すると、機関全高を低くでき上記不具合は防止で
きるが、コンロッドの長さを短縮したためにクロスヘッ
ドに作用する側圧が増大し、これに伴ない機関の首振り
振動の起振力が増大して船体振動を増大する等の重大な
不具合が発生する。
【００１８】本発明は上記問題点を解消して、機関全高
を低くし、且つ、クロスヘッド側圧を増大させない機関
を提供することを目的とする。
を低くし、且つ、クロスヘッド側圧を増大させない機関
を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
手段として、ピストンロッド下端と、下端をクランクア
ームに連結されたコネクチングロッドの上端とを連結す
るクロスヘッドを摺動可能にガイドするクロスヘッドガ
イドを備えた２サイクルクロスヘッド型機関において、
クランクアームとクロスヘッドガイドレールとが干渉し
ない範囲でほぼ最短の長さを有するコネクチングロッド
と、シリンダ軸心に対してクロスヘッドの側圧が許容限
度以内となる位置までクランクの回転方向とは逆の向き
に軸心を齟齬して設けられたクランク軸とを具備してな
ることを特徴とする２サイクルクロスヘッド型機関を提
供しようとするものである。
手段として、ピストンロッド下端と、下端をクランクア
ームに連結されたコネクチングロッドの上端とを連結す
るクロスヘッドを摺動可能にガイドするクロスヘッドガ
イドを備えた２サイクルクロスヘッド型機関において、
クランクアームとクロスヘッドガイドレールとが干渉し
ない範囲でほぼ最短の長さを有するコネクチングロッド
と、シリンダ軸心に対してクロスヘッドの側圧が許容限
度以内となる位置までクランクの回転方向とは逆の向き
に軸心を齟齬して設けられたクランク軸とを具備してな
ることを特徴とする２サイクルクロスヘッド型機関を提
供しようとするものである。
【００２０】ここに、「クランクの回転方向とは逆の向
き」とはクランクの軸心に向かって見た状態で右回転（
時計回りの回転）であれば左の向き、左回転であれば右
の向きを云う。
き」とはクランクの軸心に向かって見た状態で右回転（
時計回りの回転）であれば左の向き、左回転であれば右
の向きを云う。
【００２１】なお、本明細書ではコネクチングロッドを
コンロッドと略称する。
コンロッドと略称する。
【００２２】
【作用】本発明は上記のように構成されるので次の作用
を有する。
を有する。
【００２３】即ち、機関の圧縮行程と膨張行程でのシリ
ンダ内のガス圧力は、当然のことながら燃焼圧によって
膨張する膨張行程の方が高い。従って、通常のシリンダ
軸心とクランク軸心とがオフセット（齟齬）していない
機関では、クロスヘッドの側圧は圧縮行程時よりも膨張
行程時の方が高い。
ンダ内のガス圧力は、当然のことながら燃焼圧によって
膨張する膨張行程の方が高い。従って、通常のシリンダ
軸心とクランク軸心とがオフセット（齟齬）していない
機関では、クロスヘッドの側圧は圧縮行程時よりも膨張
行程時の方が高い。
【００２４】従って上記構成の如くクランク軸心をシリ
ンダ軸心、即ちピストン軸心に対して、回転方向と反対
側にオフセットすれば、コンロッドの傾角は膨張行程時
は小さく、圧縮行程時は大きくなるので、クロスヘッド
側圧を圧縮行程時には増大させ、膨張行程時には減少さ
せて両者の差が小さくなる。
ンダ軸心、即ちピストン軸心に対して、回転方向と反対
側にオフセットすれば、コンロッドの傾角は膨張行程時
は小さく、圧縮行程時は大きくなるので、クロスヘッド
側圧を圧縮行程時には増大させ、膨張行程時には減少さ
せて両者の差が小さくなる。
【００２５】そこで、コンロッドの長さを機能上、可能
な限り短かくし、シリンダ軸心とクランク軸心とのオフ
セット量を最適に選んで、クロスヘッドの側圧を許容限
以内にすることにより、機関全高、重量、振動等を小さ
くすることができる。
な限り短かくし、シリンダ軸心とクランク軸心とのオフ
セット量を最適に選んで、クロスヘッドの側圧を許容限
以内にすることにより、機関全高、重量、振動等を小さ
くすることができる。
【００２６】
【実施例】本発明の一実施例を図１及び図２により説明
する。なお、従来例と同様の構成部材には同符号を付し
、説明を省略する。
する。なお、従来例と同様の構成部材には同符号を付し
、説明を省略する。
【００２７】図１は本実施例の横断面図、図２はその機
能の説明図である。図１において、右回転（時計回りに
回転）するクランク軸５のクランク軸心５ａはシリンダ
軸心（軸線）１ａに対して左方向へｅの量だけオフセッ
トして設けられている。その他の構成は基本的に従来例
と同様であるが、ただコンロッド４の長さＬのみが短か
い。
能の説明図である。図１において、右回転（時計回りに
回転）するクランク軸５のクランク軸心５ａはシリンダ
軸心（軸線）１ａに対して左方向へｅの量だけオフセッ
トして設けられている。その他の構成は基本的に従来例
と同様であるが、ただコンロッド４の長さＬのみが短か
い。
【００２８】即ち、出力及び性能上、寸法ＳとＣは現状
寸法として特に変更せず、コンロッド４の長さＬのみを
クランクアーム５ｂがクロスヘッドガイドレール７に干
渉しない最小の寸法にして、且つ、クロスヘッド側圧が
許容限度以内になるように、シリンダ軸心１ａに対して
クランク軸心５ａを回転方向の反対側に適切量、即ち、
ｅだけオフセットする。
寸法として特に変更せず、コンロッド４の長さＬのみを
クランクアーム５ｂがクロスヘッドガイドレール７に干
渉しない最小の寸法にして、且つ、クロスヘッド側圧が
許容限度以内になるように、シリンダ軸心１ａに対して
クランク軸心５ａを回転方向の反対側に適切量、即ち、
ｅだけオフセットする。
【００２９】これにより、機関全高Ｈは従来例に比し、
コンロッドの長さＬが短くなった量に応じて低くなり、
軽量で、機関の首振り振動の起振力が小さく、且つ、船
舶搭載性のよい安価な機関が得られる。尚、クロスヘッ
ド側圧による起振力がひき起こす機関の首振り振動のモ
ーメントは、コンロッド４の長さが短かくなるので通常
長さのコンロッド４の場合と起振力が同じでも、首振り
振動のモーメントが小さくなるので船体振動は小さくな
る。
コンロッドの長さＬが短くなった量に応じて低くなり、
軽量で、機関の首振り振動の起振力が小さく、且つ、船
舶搭載性のよい安価な機関が得られる。尚、クロスヘッ
ド側圧による起振力がひき起こす機関の首振り振動のモ
ーメントは、コンロッド４の長さが短かくなるので通常
長さのコンロッド４の場合と起振力が同じでも、首振り
振動のモーメントが小さくなるので船体振動は小さくな
る。
【００３０】次に上記構成の作用効果、特にクロスヘッ
ド３の側圧等について従来例と比較しながら説明する。 なお、部材とその名称の対応は図１、図５より明らかな
通り、符号を付さずともきわめて明瞭であり、かつ、他
の数値との混同と煩雑を避けるため符号の併記は省略す
る。
ド３の側圧等について従来例と比較しながら説明する。 なお、部材とその名称の対応は図１、図５より明らかな
通り、符号を付さずともきわめて明瞭であり、かつ、他
の数値との混同と煩雑を避けるため符号の併記は省略す
る。
【００３１】先ず比較のために従来機関について説明す
る。図６は図５に示す従来機関（オフセットなし、ε＝
０）の機能図である。図６に於て、Ｒはクランク半径、
Ｌはコンロッド長さ、θはクランク回転角、βはコンロ
ッドの傾斜角、ＳθはＴＤＣからのピストン移動量を示
す。ＦＲ はクロスヘッドに作用するピストンのガス圧
力による力と、これらの慣性力の合力とすると、コンロ
ッド押圧力ＦＣ 及びクロスヘッド側圧ＦＴ は下記の
如くになる。
る。図６は図５に示す従来機関（オフセットなし、ε＝
０）の機能図である。図６に於て、Ｒはクランク半径、
Ｌはコンロッド長さ、θはクランク回転角、βはコンロ
ッドの傾斜角、ＳθはＴＤＣからのピストン移動量を示
す。ＦＲ はクロスヘッドに作用するピストンのガス圧
力による力と、これらの慣性力の合力とすると、コンロ
ッド押圧力ＦＣ 及びクロスヘッド側圧ＦＴ は下記の
如くになる。
【００３２】ＦＣ ＝ＦＲ ｓｅｃ β …………（
１）ＦＴ ＝ＦＲ ｔａｎ β …………（２）図３
に示すように、１サイクル中（２サイクル機関故３６０
°）に側圧ＦＴはε＝０の曲線のように変化し、最大側
圧は通常、ＴＤＣ後約３５°付近（膨張行程時）に生じ
、圧縮行程時の側圧は小さい。又、図６よりβ＝ｓｉｎ
−１｛（Ｒ／Ｌ）ｓｉｎ θ｝＝ｓｉｎ −１（ｓｉ
ｎ θ／λ）……（３） 但し、λ＝Ｌ／Ｒ （３）式を（２）式に代入すると ＦＴ ＝ＦＲ ｔａｎ ｛ｓｉｎ −１（ｓｉｎ θ／
λ）｝ …………（４） となり、クロスヘッド側圧ＦＴ は連桿比λ＝Ｌ／Ｒに
近似的に反比例する。この関係をλ＝３のときを基準（
ＦＴ 比で１とする）とした場合の、連桿比λとクロス
ヘッド側圧比との関係は図４のε＝０の曲線となる。λ
＝３．０→２．２にするとクロスヘッド側圧は約１．４
倍となるように、λを小さくすると側圧は著しく増大す
る。
１）ＦＴ ＝ＦＲ ｔａｎ β …………（２）図３
に示すように、１サイクル中（２サイクル機関故３６０
°）に側圧ＦＴはε＝０の曲線のように変化し、最大側
圧は通常、ＴＤＣ後約３５°付近（膨張行程時）に生じ
、圧縮行程時の側圧は小さい。又、図６よりβ＝ｓｉｎ
−１｛（Ｒ／Ｌ）ｓｉｎ θ｝＝ｓｉｎ −１（ｓｉ
ｎ θ／λ）……（３） 但し、λ＝Ｌ／Ｒ （３）式を（２）式に代入すると ＦＴ ＝ＦＲ ｔａｎ ｛ｓｉｎ −１（ｓｉｎ θ／
λ）｝ …………（４） となり、クロスヘッド側圧ＦＴ は連桿比λ＝Ｌ／Ｒに
近似的に反比例する。この関係をλ＝３のときを基準（
ＦＴ 比で１とする）とした場合の、連桿比λとクロス
ヘッド側圧比との関係は図４のε＝０の曲線となる。λ
＝３．０→２．２にするとクロスヘッド側圧は約１．４
倍となるように、λを小さくすると側圧は著しく増大す
る。
【００３３】次に本実施例の機関について上記従来例と
比較的に説明する。図２は図１に示す実施例の機関（オ
フセット量：ｅ＝εＲ）の機能図である。図２に於て、
Ｒはクランク半径、Ｌはコンロッド長さ、θはクランク
回転角、βｅ はコンロッドの傾斜角、ｅはオフセット
量、Ｓｅ θはＴＤＣからのピストン移動量を示す。Ｆ
Ｒ はクロスヘッドに作用するピストンのガス圧力によ
る力と、これらの慣性力の合力とすると、コンロッド押
圧力ＦＣ 及びクロスヘッド側圧ＦＴ は下記の如くに
なる。
比較的に説明する。図２は図１に示す実施例の機関（オ
フセット量：ｅ＝εＲ）の機能図である。図２に於て、
Ｒはクランク半径、Ｌはコンロッド長さ、θはクランク
回転角、βｅ はコンロッドの傾斜角、ｅはオフセット
量、Ｓｅ θはＴＤＣからのピストン移動量を示す。Ｆ
Ｒ はクロスヘッドに作用するピストンのガス圧力によ
る力と、これらの慣性力の合力とすると、コンロッド押
圧力ＦＣ 及びクロスヘッド側圧ＦＴ は下記の如くに
なる。
【００３４】ＦＣ ＝ＦＲ ｓｅｃ βｅ ………
…（５）ＦＴ ＝ＦＲ ｔａｎ βｅ …………（
６）となる。図３に示すように１サイクル中に側圧ＦＴ
は、オフセット係数ε＝ｅ／Ｒによって著しく変化す
る。
…（５）ＦＴ ＝ＦＲ ｔａｎ βｅ …………（
６）となる。図３に示すように１サイクル中に側圧ＦＴ
は、オフセット係数ε＝ｅ／Ｒによって著しく変化す
る。
【００３５】図１又は図２の如く、クランク軸心をクラ
ンク軸の回転方向と反対側にオフセットすると、図３に
見られるように側圧の大きい膨張行程側の側圧は減少し
、側圧の小さい圧縮行程側の側圧が増大して両者の側圧
の絶対値は近似していく。ε＝０．４付近で両者の最大
側圧の絶対値はほぼ同じになる。
ンク軸の回転方向と反対側にオフセットすると、図３に
見られるように側圧の大きい膨張行程側の側圧は減少し
、側圧の小さい圧縮行程側の側圧が増大して両者の側圧
の絶対値は近似していく。ε＝０．４付近で両者の最大
側圧の絶対値はほぼ同じになる。
【００３６】図２にてＴＤＣに於けるシリンダ軸心とコ
ンロッドとの傾斜角φ及びβｅ は下記の如くになる。
ンロッドとの傾斜角φ及びβｅ は下記の如くになる。
【００３７】φ＝ｓｉｎ −１｛ｅ／（Ｒ＋Ｌ）｝＝ｓ
ｉｎ −１｛εＲ／（Ｒ＋λＲ）｝＝ｓｉｎ −１｛ε
／（１＋λ）｝ …………（７） βｅ ＝ｓｉｎ −１（Ｎ／Ｌ）＝ｓｉｎ −１〔｛Ｒ
ｓｉｎ（θ＋φ）−ｅ｝／λＲ〕＝ｓｉｎ −１〔｛ｓ
ｉｎ （θ＋φ）−ε｝／λ〕 …………（８） （６）式に（８）式を代入すれば ＦＴ ＝ＦＲ ｔａｎ ［ｓｉｎ −１〔｛ｓｉｎ （
θ＋φ）−ε｝／λ〕］ ………（９） となり、クロスヘッド側圧ＦＴ は近似的にλに反比例
し、又、εが大きくなれば小さくなる。（注．φはθに
比較して一般に小さいので、φの影響は無視される）図
４にクロスヘッド最大側圧比（於．ＴＤＣ後約３５°）
を、連桿比λ＝Ｌ／Ｒとオフセット係数ε＝ｅ／Ｒとの
関係について示す。
ｉｎ −１｛εＲ／（Ｒ＋λＲ）｝＝ｓｉｎ −１｛ε
／（１＋λ）｝ …………（７） βｅ ＝ｓｉｎ −１（Ｎ／Ｌ）＝ｓｉｎ −１〔｛Ｒ
ｓｉｎ（θ＋φ）−ｅ｝／λＲ〕＝ｓｉｎ −１〔｛ｓ
ｉｎ （θ＋φ）−ε｝／λ〕 …………（８） （６）式に（８）式を代入すれば ＦＴ ＝ＦＲ ｔａｎ ［ｓｉｎ −１〔｛ｓｉｎ （
θ＋φ）−ε｝／λ〕］ ………（９） となり、クロスヘッド側圧ＦＴ は近似的にλに反比例
し、又、εが大きくなれば小さくなる。（注．φはθに
比較して一般に小さいので、φの影響は無視される）図
４にクロスヘッド最大側圧比（於．ＴＤＣ後約３５°）
を、連桿比λ＝Ｌ／Ｒとオフセット係数ε＝ｅ／Ｒとの
関係について示す。
【００３８】尚、図４ではλ＝３、ε＝０の場合のクロ
スヘッド側圧を基準とし、これを１として側圧比で示し
た。
スヘッド側圧を基準とし、これを１として側圧比で示し
た。
【００３９】図４にてε＝０（オフセットなし）λ＝２
．２とすると、クロスヘッド側圧はε＝０、λ＝３の場
合（基準）の約１．４倍となる。しかし、λ＝２．２に
してもε＝０．２にオフセットすれば側圧比は基準値と
同等になる。若し、必要ならばオフセット係数εを更に
大きくすれば、側圧は基準値よりも更に小さくすること
もできる。又、クロスヘッドガイドレールとクランクア
ームとの干渉を防止できれば、λを２．２以下にしても
εの値を適切にすれば側圧は基準値以下にすることもで
きる。
．２とすると、クロスヘッド側圧はε＝０、λ＝３の場
合（基準）の約１．４倍となる。しかし、λ＝２．２に
してもε＝０．２にオフセットすれば側圧比は基準値と
同等になる。若し、必要ならばオフセット係数εを更に
大きくすれば、側圧は基準値よりも更に小さくすること
もできる。又、クロスヘッドガイドレールとクランクア
ームとの干渉を防止できれば、λを２．２以下にしても
εの値を適切にすれば側圧は基準値以下にすることもで
きる。
【００４０】以上の通り本実施例によればシリンダ軸心
（軸線）１ａに対し、クランク軸心５ａを回転方向とは
逆方向にｅだけオフセットさせるので、コンロッド４の
長さＬを短くし、機関全高Ｈを低くしても、クロスヘッ
ド３の側圧を従来例と同等ないしはそれ以下に小さくす
ることができ、機関の首振り振動や、それに伴う船体振
動の発生を抑止することができる。即ち、本実施例によ
れば従来、機関全高を低くするためには必須であったコ
ンロッドの長さの短縮化が不可避的に惹起する振動の問
題を完全に解消して機関全高を十分に低くすることがで
き、船舶への搭載上の困難の解消、軽量化、コスト低減
化を同時に達成できるという著しい利点がある。
（軸線）１ａに対し、クランク軸心５ａを回転方向とは
逆方向にｅだけオフセットさせるので、コンロッド４の
長さＬを短くし、機関全高Ｈを低くしても、クロスヘッ
ド３の側圧を従来例と同等ないしはそれ以下に小さくす
ることができ、機関の首振り振動や、それに伴う船体振
動の発生を抑止することができる。即ち、本実施例によ
れば従来、機関全高を低くするためには必須であったコ
ンロッドの長さの短縮化が不可避的に惹起する振動の問
題を完全に解消して機関全高を十分に低くすることがで
き、船舶への搭載上の困難の解消、軽量化、コスト低減
化を同時に達成できるという著しい利点がある。
【００４１】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されるので次
の効果を有する。
の効果を有する。
【００４２】２サイクルクロスヘッド機関に於て、コン
ロッド長さをクランクアームがクロスヘッドガイドレー
ルに干渉しない最小の寸法にし、且つ、クロスヘッド側
圧が許容限以内になるように、シリンダ軸心に対してク
ランク軸心を回転方向と反対側に適当量オフセットする
ことにより、機関全高が減少し船舶搭載性が向上する。 また、機関全高が減少することにより重量が軽減し、コ
ストも低減する。さらにクロスヘッド側圧を小さくし、
コンロッド長を短くすることにより振動が低減し、船舶
の乗心地が向上する。
ロッド長さをクランクアームがクロスヘッドガイドレー
ルに干渉しない最小の寸法にし、且つ、クロスヘッド側
圧が許容限以内になるように、シリンダ軸心に対してク
ランク軸心を回転方向と反対側に適当量オフセットする
ことにより、機関全高が減少し船舶搭載性が向上する。 また、機関全高が減少することにより重量が軽減し、コ
ストも低減する。さらにクロスヘッド側圧を小さくし、
コンロッド長を短くすることにより振動が低減し、船舶
の乗心地が向上する。
【図１】本発明の一実施例に係る２サイクルクロスヘッ
ド型ロングストロークユニフロー掃気機関の側断面図で
ある。
ド型ロングストロークユニフロー掃気機関の側断面図で
ある。
【図２】上記実施例の機能説明図である。
【図３】一般機関のクランク回転角及びオフセット係数
εとクロスヘッド側圧との関係線図である。
εとクロスヘッド側圧との関係線図である。
【図４】一般機関の連桿比及びオフセット係数εとクロ
スヘッド最大側圧比との関係線図である。
スヘッド最大側圧比との関係線図である。
【図５】従来例の側断面図である。
【図６】上記従来例の機能説明図である。
１ ピストン
１ａ シリンダ軸心
２ ピストンロッド
３ クロスヘッド
４ コンロッド
５ クランク軸
５ａ クランク軸心
５ｂ クランクアーム
６ シリンダライナ
７ クロスヘッドガイドレール
８ シリンダブロック
９ クランクケース
１０ 架台
１１ シリンダヘッド
１２ 排気弁装置
Claims (1)
- 【請求項１】 ピストンロッド下端と、下端をクラン
クアームに連結されたコネクチングロッドの上端とを連
結するクロスヘッドを摺動可能にガイドするクロスヘッ
ドガイドを備えた２サイクルクロスヘッド型機関におい
て、クランクアームとクロスヘッドガイドレールとが干
渉しない範囲でほぼ最短の長さを有するコネクチングロ
ッドと、シリンダ軸心に対してクロスヘッドの側圧が許
容限度以内となる位置までクランクの回転方向とは逆の
向きに軸心を齟齬して設けられたクランク軸とを具備し
てなることを特徴とする２サイクルクロスヘッド型機関
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13898091A JPH04362230A (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | ２サイクルクロスヘッド型機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13898091A JPH04362230A (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | ２サイクルクロスヘッド型機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04362230A true JPH04362230A (ja) | 1992-12-15 |
Family
ID=15234667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13898091A Withdrawn JPH04362230A (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | ２サイクルクロスヘッド型機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04362230A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1813791A1 (en) * | 2006-01-26 | 2007-08-01 | Skuli Th. Fjeldsted | Internal combustion engine |
| JP2010060014A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-18 | Honda Motor Co Ltd | クランクシャフト及びクランクシャフトを備えたエンジン |
-
1991
- 1991-06-11 JP JP13898091A patent/JPH04362230A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1813791A1 (en) * | 2006-01-26 | 2007-08-01 | Skuli Th. Fjeldsted | Internal combustion engine |
| WO2007101509A1 (en) * | 2006-01-26 | 2007-09-13 | Fjeldsted Skuli Th | Internal combustion engine |
| JP2010060014A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-03-18 | Honda Motor Co Ltd | クランクシャフト及びクランクシャフトを備えたエンジン |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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