JP2019148186A - engine - Google Patents
engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019148186A JP2019148186A JP2018032167A JP2018032167A JP2019148186A JP 2019148186 A JP2019148186 A JP 2019148186A JP 2018032167 A JP2018032167 A JP 2018032167A JP 2018032167 A JP2018032167 A JP 2018032167A JP 2019148186 A JP2019148186 A JP 2019148186A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- crankshaft
- piston
- axis
- engine unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
- F02B75/18—Multi-cylinder engines
-
- 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
- F02B75/40—Other reciprocating-piston engines
-
- 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
- F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
- F02B75/18—Multi-cylinder engines
- F02B2075/1804—Number of cylinders
- F02B2075/1808—Number of cylinders two
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
Description
本発明はエンジンに関し、特に、並設された2つのエンジン部を有する低振動型のエンジンに関する。 The present invention relates to an engine, and more particularly to a low vibration type engine having two engine parts arranged side by side.
一般的なエンジンでは、ガソリン等の燃料を爆発させることでピストンを往復運動させ、この往復運動をクランクシャフトで回転運動に変換し、クランクシャフトに接続する駆動軸から回転トルクを外部に取り出している。このようなエンジンは、レシプロエンジンとも称されている。 In general engines, the piston is reciprocated by detonating fuel such as gasoline, the reciprocating motion is converted into rotational motion by the crankshaft, and rotational torque is taken out from the drive shaft connected to the crankshaft. . Such an engine is also called a reciprocating engine.
上記した構成のエンジンを運転すると、ピストンの往復運動およびクランクシャフトの回転運動等に起因して振動が発生するため、この振動を抑制するためにエンジンの内部にバランサシャフトが内蔵されている。所謂偏心シャフトであるバランサシャフトが、クランクシャフトと共に回転することで、クランクシャフトから発生する振動を低減することが出来る。 When the engine configured as described above is operated, vibration is generated due to the reciprocating motion of the piston, the rotational motion of the crankshaft, and the like. Therefore, a balancer shaft is built in the engine to suppress this vibration. A balancer shaft, which is a so-called eccentric shaft, rotates together with the crankshaft, so that vibration generated from the crankshaft can be reduced.
特許文献1には、連続するシリンダの内部でピストンが対向して往復運動する対向ピストン型エンジンが記載されている。この対向ピストン型エンジンでは、エンジン稼働時に発生する振動が、シリンダを挟んだ一方部分と他方部分で互いにキャンセルされる。よって、この対向ピストン型エンジンでは、エンジン稼働時に発生する振動を極めて小さくすることができる。 Patent Document 1 describes an opposed piston type engine in which pistons reciprocate while facing each other inside a continuous cylinder. In this opposed piston type engine, vibrations generated when the engine is operating are canceled by one part and the other part across the cylinder. Therefore, in this opposed piston type engine, vibration generated when the engine is operating can be extremely reduced.
一方、複数の駆動ユニットを有し、各ユニットのピストンの移動方向が互いに平行であるエンジンも開発されている(特許文献2)。このような構成により、エンジンが運転される際の振動を軽減し、更に、動作効率を向上することができる。 On the other hand, an engine having a plurality of drive units and in which the movement directions of the pistons of each unit are parallel to each other has been developed (Patent Document 2). With such a configuration, it is possible to reduce vibrations when the engine is operated and to further improve operating efficiency.
しかしながら、上記した特許文献1に記載された対向ピストン型エンジンでは、シリンダを挟んで両側にエンジン部が配設されていたことから、エンジンの幅方向の寸法が大きくなる課題があった。また、一つのシリンダを2つのピストンで共有することから、より大きな回転トルクを出力させるには改善の余地があった。更には、製造コストの観点からも改善の余地があった。 However, the above-described opposed piston type engine described in Patent Document 1 has a problem in that the dimension in the width direction of the engine increases because the engine portions are disposed on both sides of the cylinder. In addition, since one cylinder is shared by two pistons, there is room for improvement in order to output a larger rotational torque. Furthermore, there was room for improvement from the viewpoint of manufacturing cost.
更に、上記した特許文献2に記載されたエンジンでは、各エンジン部が平行に並列されている為、エンジン全体をコンパクトに構成することができるが、各エンジン部が運転される際に発生する振動を効率的に低減することは簡単ではなかった。 Furthermore, in the engine described in Patent Document 2 described above, since the engine parts are arranged in parallel, the entire engine can be configured compactly, but vibration generated when the engine parts are operated. It has not been easy to efficiently reduce.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、並設されたエンジン部から発生する慣性力を相殺することで低振動化を実現するエンジンを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine that realizes low vibration by canceling out the inertial force generated from the engine units arranged in parallel. It is in.
本発明のエンジンは、第1ピストンと、第1クランクシャフトと、前記第1ピストンと前記第1クランクシャフトとを回転可能に連結する第1コンロッドと、前記第1クランクシャフトの前記第1コンロッドの接続箇所に対向する位置に設置された第1バランスマスと、を有し、前記第1ピストンおよび前記第1クランクシャフトが第1軸線に沿って配設される第1エンジン部と、第2ピストンと、第2クランクシャフトと、前記第2ピストンと前記第2クランクシャフトとを回転可能に連結する第2コンロッドと、前記第2クランクシャフトの前記第2コンロッドの接続箇所に対向する位置に設置された第2バランスマスと、を有し、前記第2ピストンおよび前記第2クランクシャフトが第2軸線に沿って配設される第2エンジン部と、を具備し、前記第1エンジン部の前記第1軸線と、前記第2エンジン部の前記第2軸線とは、実質的に平行であることを特徴とする。 The engine of the present invention includes a first piston, a first crankshaft, a first connecting rod that rotatably connects the first piston and the first crankshaft, and the first connecting rod of the first crankshaft. A first balance mass disposed at a position opposite to the connection location, and a first engine portion in which the first piston and the first crankshaft are disposed along a first axis, and a second piston And a second connecting shaft for rotatably connecting the second crankshaft, the second piston and the second crankshaft, and a connecting position of the second connecting rod of the second crankshaft. A second balance portion, and a second engine portion in which the second piston and the second crankshaft are disposed along a second axis. And Bei, the said first axis of the first engine part, and the second axis of the second engine unit, characterized in that it is substantially parallel.
更に本発明のエンジンでは、前記第1バランスマスは、前記第1ピストン、前記第1クランクシャフトおよび前記第1コンロッドが動作することで生じる前記第1軸線に沿う1次慣性力を打ち消すことができる質量を有し、前記第2バランスマスは、前記第2ピストン、前記第2クランクシャフトおよび前記第2コンロッドが動作することで生じる前記第2軸線に沿う1次慣性力を打ち消すことができる質量を有することを特徴とする。 Further, in the engine of the present invention, the first balance mass can cancel a primary inertia force along the first axis generated by the operation of the first piston, the first crankshaft, and the first connecting rod. The second balance mass has a mass capable of canceling a primary inertia force along the second axis generated by the operation of the second piston, the second crankshaft, and the second connecting rod. It is characterized by having.
更に本発明のエンジンでは、前記第1バランスマスおよび前記第2バランスマスは、前記第1エンジン部と前記第2エンジン部との間に規定された対称面に対して対称的に配置されることを特徴とする。 Furthermore, in the engine of the present invention, the first balance mass and the second balance mass are arranged symmetrically with respect to a symmetry plane defined between the first engine portion and the second engine portion. It is characterized by.
更に本発明のエンジンでは、前記第1クランクシャフトの回転方向と、前記第2クランクシャフトの回転方向とは、逆であることを特徴とする。 Furthermore, in the engine of the present invention, the rotation direction of the first crankshaft is opposite to the rotation direction of the second crankshaft.
更に本発明のエンジンでは、前記第1エンジン部は、更に、前記第1クランクシャフトの2倍の回転速度で回転する第1バランサシャフトを有し、前記第2エンジン部は、更に、前記第2クランクシャフトの2倍の回転速度で回転する第2バランサシャフトを有することを特徴とする。 Furthermore, in the engine of the present invention, the first engine unit further includes a first balancer shaft that rotates at a rotational speed twice that of the first crankshaft, and the second engine unit further includes the second engine unit. A second balancer shaft that rotates at twice the rotational speed of the crankshaft is provided.
更に本発明のエンジンでは、前記第1バランサシャフトと前記第2バランサシャフトとは、前記第1エンジン部と前記第2エンジン部との間に規定された対称面に関して対称的に配置されることを特徴とする。 Furthermore, in the engine of the present invention, the first balancer shaft and the second balancer shaft are arranged symmetrically with respect to a symmetry plane defined between the first engine portion and the second engine portion. Features.
本発明のエンジンは、第1ピストンと、第1クランクシャフトと、前記第1ピストンと前記第1クランクシャフトとを回転可能に連結する第1コンロッドと、前記第1クランクシャフトの前記第1コンロッドの接続箇所に対向する位置に設置された第1バランスマスと、を有し、前記第1ピストンおよび前記第1クランクシャフトが第1軸線に沿って配設される第1エンジン部と、第2ピストンと、第2クランクシャフトと、前記第2ピストンと前記第2クランクシャフトとを回転可能に連結する第2コンロッドと、前記第2クランクシャフトの前記第2コンロッドの接続箇所に対向する位置に設置された第2バランスマスと、を有し、前記第2ピストンおよび前記第2クランクシャフトが第2軸線に沿って配設される第2エンジン部と、を具備し、前記第1エンジン部の前記第1軸線と、前記第2エンジン部の前記第2軸線とは、実質的に平行であることを特徴とする。従って、第1エンジン部および第2エンジン部に、それぞれ、第1バランスマスおよび第2バランスマスが形成されていることで、第1エンジン部が運転されることで発生する1次慣性力と、第2エンジン部が運転されることで発生する1次慣性力とを相殺させ、高いレベルで制振化を実現している。 The engine of the present invention includes a first piston, a first crankshaft, a first connecting rod that rotatably connects the first piston and the first crankshaft, and the first connecting rod of the first crankshaft. A first balance mass disposed at a position opposite to the connection location, and a first engine portion in which the first piston and the first crankshaft are disposed along a first axis, and a second piston And a second connecting shaft for rotatably connecting the second crankshaft, the second piston and the second crankshaft, and a connecting position of the second connecting rod of the second crankshaft. A second balance portion, and a second engine portion in which the second piston and the second crankshaft are disposed along a second axis. And Bei, the said first axis of the first engine part, and the second axis of the second engine unit, characterized in that it is substantially parallel. Therefore, the primary inertia force generated when the first engine unit is operated by forming the first balance mass and the second balance mass in the first engine unit and the second engine unit, respectively, The primary inertia force generated by the operation of the second engine unit is offset and vibration suppression is achieved at a high level.
更に本発明のエンジンでは、前記第1バランスマスは、前記第1ピストン、前記第1クランクシャフトおよび前記第1コンロッドが動作することで生じる前記第1軸線に沿う1次慣性力を打ち消すことができる質量を有し、前記第2バランスマスは、前記第2ピストン、前記第2クランクシャフトおよび前記第2コンロッドが動作することで生じる前記第2軸線に沿う1次慣性力を打ち消すことができる質量を有することを特徴とする。従って、第1エンジン部および第2エンジン部に於いて、各ピストンが往復することで生じる1次慣性力を、各バランスマスの慣性力で相殺することができる。 Further, in the engine of the present invention, the first balance mass can cancel a primary inertia force along the first axis generated by the operation of the first piston, the first crankshaft, and the first connecting rod. The second balance mass has a mass capable of canceling a primary inertia force along the second axis generated by the operation of the second piston, the second crankshaft, and the second connecting rod. It is characterized by having. Therefore, in the first engine portion and the second engine portion, the primary inertia force generated by the reciprocation of each piston can be canceled by the inertia force of each balance mass.
更に本発明のエンジンでは、前記第1バランスマスおよび前記第2バランスマスは、前記第1エンジン部と前記第2エンジン部との間に規定された対称面に対して対称的に配置されることを特徴とする。従って、第1バランスマスが回転することで発生する慣性力と、第2バランスマスが回転することで発生する慣性力とを相殺することができる。 Furthermore, in the engine of the present invention, the first balance mass and the second balance mass are arranged symmetrically with respect to a symmetry plane defined between the first engine portion and the second engine portion. It is characterized by. Therefore, it is possible to cancel the inertial force generated by the rotation of the first balance mass and the inertial force generated by the rotation of the second balance mass.
更に本発明のエンジンでは、前記第1クランクシャフトの回転方向と、前記第2クランクシャフトの回転方向とは、逆であることを特徴とする。従って、1次慣性力を相殺する効果を顕著にすることができる。 Furthermore, in the engine of the present invention, the rotation direction of the first crankshaft is opposite to the rotation direction of the second crankshaft. Therefore, the effect of canceling the primary inertia force can be made remarkable.
更に本発明のエンジンでは、前記第1エンジン部は、更に、前記第1クランクシャフトの2倍の回転速度で回転する第1バランサシャフトを有し、前記第2エンジン部は、更に、前記第2クランクシャフトの2倍の回転速度で回転する第2バランサシャフトを有することを特徴とする。従って、第1エンジン部および第2エンジン部に於いて2次慣性力を低減することができる。 Furthermore, in the engine of the present invention, the first engine unit further includes a first balancer shaft that rotates at a rotational speed twice that of the first crankshaft, and the second engine unit further includes the second engine unit. A second balancer shaft that rotates at twice the rotational speed of the crankshaft is provided. Therefore, the secondary inertia force can be reduced in the first engine portion and the second engine portion.
更に本発明のエンジンでは、前記第1バランサシャフトと前記第2バランサシャフトとは、前記第1エンジン部と前記第2エンジン部との間に規定された対称面に関して対称的に配置されることを特徴とする。従って、バランサシャフト同士で慣性力がキャンセルされ、制振効果を更に顕著にすることができる。 Furthermore, in the engine of the present invention, the first balancer shaft and the second balancer shaft are arranged symmetrically with respect to a symmetry plane defined between the first engine portion and the second engine portion. Features. Therefore, the inertial force is canceled between the balancer shafts, and the vibration damping effect can be made more remarkable.
以下、図を参照して本実施形態に係るエンジン10を説明する。以下の説明では、同一の部材には原則的に同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。以下では、X方向、Y方向およびZ方向の各方向を適宜用いて説明する。ここで、X方向とは第1エンジン部20および第2エンジン部30の第1ピストン21および第2ピストン31が往復運動する方向であり、Y方向とは後述する第1エンジン部20および第2エンジン部30が並設される方向であり、Z方向とは第1エンジン部20および第2エンジン部30の第1クランクシャフト22および第2クランクシャフト32が伸びる方向である。これらの各方向は相互に直交している。また、本出願に於いて、実質的とは、製造誤差や取付誤差の範囲を考慮した範囲で等しいことを意味している。
Hereinafter, the
図1を参照して、本実施形態に係るエンジン10は、第1エンジン部20と第2エンジン部30とを有している。第1エンジン部20と第2エンジン部30とは、エンジン10の内部で並設されている。
With reference to FIG. 1, the
第1エンジン部20は、第1ピストン21と、第1クランクシャフト22と、第1ピストン21と第1クランクシャフト22とを回転可能に連結する第1コンロッド23とを有する。また、第1クランクシャフト22には、第1バランスマス24が形成されている。第1バランスマス24は、第1エンジン部20が運転されるときに1次慣性力をキャンセルするための偏心マスである。
The
第1ピストン21は、第1シリンダ40の内部をX方向に対して平行に往復運動する。また、第1シリンダ40の上方には複数のバルブ29が配設されている。バルブ29は、排気バルブと吸気バルブとを有し、第1エンジン部20が吸気行程および排気行程を行う際に、適宜進退動作を行う。バルブ29の進退動作は、第1バルブギア44に繋がるカムシャフトに接続されたカムにより制御されている。更に、第1エンジン部20は、2次慣性力をキャンセルするための第1バランサシャフト26を有している。
The
第2エンジン部30は、第1エンジン部20と同様に、第2ピストン31と、第2クランクシャフト32と、第2ピストン31と第2クランクシャフト32とを回転可能に連結する第2コンロッド33とを有する。第2バランスマス34は、第2エンジン部30が運転されるときに1次慣性力をキャンセルするための偏心マスである。
Similar to the
第2ピストン31は、第2シリンダ41の内部をX方向に対して平行に往復運動する。また、第2シリンダ41の上方には複数のバルブ39が配設されている。バルブ39は、排気バルブと吸気バルブとを有し、第2エンジン部30が吸気行程および排気行程を行う際に、適宜進退動作を行う。バルブ39の進退動作は、第2バルブギア45に繋がるカムシャフトに接続されたカムにより制御されている。更に、第2エンジン部30は、2次慣性力をキャンセルするための第2バランサシャフト36を有している。
The
第1クランクシャフト22の+Z側には第1クランクギア27が取り付けられている。第1クランクギア27は、第1バランサシャフト26の+Z側に取り付けられた第1バランサギア46と歯合している。ここで、第1バランサギア46の歯数は第1クランクギア27の半分であるので、第1バランサシャフト26は第1クランクシャフト22の2倍の速さで回転する。
A
第2クランクシャフト32の+Z側には第2クランクギア37が取り付けられている。第2クランクギア37は、第2バランサシャフト36の+Z側に取り付けられた第2バランサギア47と歯合している。第2バランサギア47の歯数は第2クランクギア37の半分であるので、第2バランサシャフト36は第2クランクシャフト32の2倍の速さで回転する。
A
第1クランクシャフト22の更に+Z側には第1反転ギア28が取り付けられており、第2クランクシャフト32の更に+Z側には第2反転ギア38が取り付けられており、第1反転ギア28と第2反転ギア38とは歯合している。また、第1反転ギア28と第2反転ギア38とで歯数は同一である。よって、第1反転ギア28と第2反転ギア38とが歯合することで、第1クランクシャフト22と第2クランクシャフト32とは互いに等回転速度で反転する。
A
第1クランクシャフト22の−Z側にはクランクギア42が取り付けられており、クランクギア42、第1バルブギア44および第2バルブギア45にはベルト43が掛け渡されている。このように構成することで、第1クランクシャフト22の駆動力が、ベルト43を介して第1バルブギア44および第2バルブギア45に伝達され、バルブ29およびバルブ39が所定のタイミングで進退動作を行う。
A
図2を参照して、上記したエンジン10を構成する各部位は、エンジン本体53の内部に収納される。第2クランクシャフト32の上端における−Z側にはエアクリーナ48が備えられている。エアクリーナ48は、上記した第1シリンダ40および第2シリンダ41に送られる空気を浄化する機能を有する。
Referring to FIG. 2, each
マフラ50は、エンジン本体53の+Z側に配設され、上記した第1シリンダ40および第2シリンダ41と配管を経由して連通しており、排気を消音する機能を有する。
The
インテークマニフォールド49は、エアクリーナ48から取り入れた外気を、上記した第1シリンダ40および第2シリンダ41に導く導管である。
The
発電機51は、上記した第1クランクシャフト22および第2クランクシャフト32に接続されており、発電機51に内蔵された図示しない回転子が、第1クランクシャフト22および第2クランクシャフト32と共に回転することで発電する。
The
上記した概略構成のエンジン10は、例えば、充電電池と共に車両に搭載され、車両の連続走行距離を延長するべく充電電池を充電するレンジエクステンダとして用いられる。本実施形態に係るエンジン10は、後述するように、第1エンジン部20と第2エンジン部30とで1次慣性力および2次慣性力を相殺することから、エンジン10が運転される際に車体に与える振動を小さくし、乗員が搭乗する際の快適性を向上することができる。また、エンジン10は複数のロータで飛行する飛行装置に備えることができる。このような飛行装置はドローンとも称される。このようにすることで、エンジン10から発生する振動が少ないこと及びジャイロ効果を相殺できることから、飛行装置を安定的に飛行させることが出来る。
The
図3および図4を参照して、本実施形態に係るエンジン10で1次慣性力および2次慣性力が低減される原理を説明する。図3(A)はエンジン10を模式的に示した斜視図であり、図3(B)は第1エンジン部20および第2エンジン部30を−Z側から見た模式図である。
With reference to FIG. 3 and FIG. 4, the principle by which the primary inertia force and the secondary inertia force are reduced in the
図3(A)を参照して、ここでは、第1クランクシャフト22の回転軸を通過する軸をZ1軸とし、第2クランクシャフト32を通過する軸をZ2としている。Z1軸およびZ2軸は、上記したZ軸に対して平行である。また、Z1軸およびZ2軸と交差するX軸に平行な軸を、それぞれ、X1軸およびX2軸としている。ここでは、X1軸に沿って第1ピストン21が往復運動することで、第1クランクシャフト22はZ1軸を中心に回転する。また、X2軸に沿って第2ピストン31が往復運動することで、第2クランクシャフト32がZ2軸を中心に回転する。−Z側からエンジン10を見た場合、第1クランクシャフト22は反時計回りに回転し、第2クランクシャフト32は時計周りに回転する。
With reference to FIG. 3A, here, the axis passing through the rotation axis of the
図3(B)を参照して、各エンジン部の慣性力に関して説明する。ここで、第1エンジン部20の第1ピストン21、第1クランクシャフト22および第1コンロッド23は、X1軸に沿って配設されている。X1軸は第1軸線に対応している。
With reference to FIG. 3B, the inertial force of each engine unit will be described. Here, the
同様に、第2エンジン部30の第2ピストン31、第2クランクシャフト32および第2コンロッド33は、X2軸に沿って配置されている。X2軸は第2軸線35に対応している。
Similarly, the
先ず、第1エンジン部20の等価力学系のX方向成分は次の式1で記述することができる。
式1: FX1=(MA+MB)rω2cosθ+ρmArω2cos2θ−mUrω2cosθ
式1の、MAは、第1ピストン21および第1コンロッド23の往復質量である。また、MBは、第1クランクシャフト22および第1コンロッド23の回転質量である。mUは後述するバランスマスの質量である。また、式1の右辺の第1項は往復1次慣性力と回転慣性力とを加算した慣性力であり、第2項は往復2次慣性力であり、第3項はバランスマスの回転慣性力である。θは第1クランクシャフト22の回転角である。
First, the X-direction component of the equivalent dynamic system of the
Equation 1: F X1 = (M A + M B) rω 2 cosθ + ρm A rω 2 cos2θ-m U rω 2 cosθ
In Formula 1, M A is the reciprocating mass of the
一方、第1エンジン部20の等価力学系のY方向成分は次の式2で記述することができる。
式2:FY1=mBrω2sinθ−mUrω2sinθ
また、第2エンジン部30の位相角を(−θ)とすれば、第2エンジン部30の等価力学系のX方向成分は次の式3で記述することができる。
式3:FX2=(mA+mB)rω2cos(−θ)+ρmArω2cos(−2θ)−mUrω2cos(−θ)
=(mA+mB)rω2cosθ+ρmArω2cos2θ+mUrω2cosθ
また、第2エンジン部30の等価力学系のY方向成分は、次の式4で記述することができる。
式4:FY2=−mBrω2sinθ+mUrω2sinθ
ここで、第1クランクシャフト22および第2クランクシャフト32を100%バランスとする。即ち、第1クランクシャフト22および第2クランクシャフト32に於いて、mU=mA+mBとする。これにより、式5に示すように、X方向の1次慣性力は次のようにキャンセルされ、2次慣性力が残存するようになる。
式5:FX1=ρmArω2cos2θ
FX2=ρmArω2cos2θ
また、次の式6で記述されるY方向の1次慣性力は、第1エンジン部20および第2エンジン部30の間でキャンセルされる。かかる事項は後述する。
式6:FY1=−mArω2sinθ
FY2=mArω2sinθ
また、第1エンジン部20と第2エンジン部30とでZ座標が同一である。換言すると、Y方向から第1エンジン部20および第2エンジン部30を見た場合、第1エンジン部20と第2エンジン部30とは重なり合う位置にある。よって、エンジン10が運転されることにより発生する1次慣性力によるZ軸周りの偶力は0となる。更に、二本のシリンダ軸のZ座標は同一なので、X軸、Y軸まわりの偶力も0となる。
On the other hand, the Y-direction component of the equivalent dynamic system of the
Formula 2: F Y1 = m B rω 2 sin θ−m U rω 2 sin θ
If the phase angle of the
Formula 3: F X2 = (m A + m B ) rω 2 cos (−θ) + ρm A rω 2 cos (−2θ) −m U rω 2 cos (−θ)
= (M A + m B) rω 2 cosθ + ρm A rω 2 cos2θ + m U rω 2 cosθ
Further, the Y-direction component of the equivalent dynamic system of the
Formula 4: F Y2 = −m B rω 2 sin θ + m U rω 2 sin θ
Here, the
Formula 5: F X1 = ρm A rω 2 cos 2θ
F X2 = ρm A rω 2 cos 2θ
Further, the primary inertia force in the Y direction described by the following Expression 6 is canceled between the
Formula 6: F Y1 = −m A rω 2 sin θ
F Y2 = m A rω 2 sin θ
Further, the
また、図3(B)に示す構成では2次慣性力が残存するが、この2次慣性力は後述する第1バランサシャフト26および第2バランサシャフト36で除去することができる。更に、ρ2以上の高次項に係る往復質量は、一次および二次の項に係る往復質量と比較して極めて微少であるため、無視することができる。
Further, in the configuration shown in FIG. 3B, the secondary inertial force remains, but this secondary inertial force can be removed by a
図3(B)を参照して、第1エンジン部20と第2エンジン部30とで一次振動のY成分が相殺される事項を詳述する。この図は、エンジン10を−Z側から見た側面図である。
With reference to FIG. 3 (B), the matter in which the Y component of the primary vibration is canceled by the
第1エンジン部20では、第1コンロッド23と第1クランクシャフト22とが接続する接続箇所13に対して、第1クランクシャフト22の回転中心を挟んで対向する部分に第1バランスマス24が形成されている。第2エンジン部30に関しても同様に、第2コンロッド33と第2クランクシャフト32とが接続する接続箇所12に対して、第2クランクシャフト32の回転中心を挟んで対向する箇所に第2バランスマス34が形成されている。ここでは、第1バランスマス24および第2バランスマス34の重心を点で示している。また、第1バランスマス24と第2バランスマス34とは、第1エンジン部20と第2エンジン部30との中央に規定された対称面11に対して面対称となる位置に形成されている。接続箇所12および接続箇所13は、クランクピンとも称される。
In the
第1エンジン部20に関して、回転質量による1次慣性力は、第1バランスマス24のmB分による1次慣性力で打ち消される。また、往復質量による1次慣性力は、第1バランスマス24のmAに由来する1次慣性力のX方向の成分(mArω2cosθ)で打ち消される。第1バランスマス24のmAに由来する1次慣性力のY方向成分は第1エンジン部20の内部では残存するが、後述するように、この成分は、第2エンジン部30の第2バランスマス34のY方向成分と打ち消される。
With respect to the
同様に、第2エンジン部30に関して、回転質量による1次慣性力は、第2バランスマス34のmB分による1次慣性力で打ち消される。また、往復質量による1次慣性力は、第2バランスマス34のmAに由来する1次慣性力のX方向の成分(mArω2cosθ)で打ち消される。第2バランスマス34のmAに由来する1次慣性力のY方向成分は第1エンジン部20の内部では残存するが、後述するように、この成分は、第1エンジン部20の第1バランスマス24のY方向成分と打ち消される。
Similarly, with respect to the
上記のように、第1エンジン部20の第1バランスマス24のY方向成分はmArω2sinθである。また、第2エンジン部30の第2バランスマス34のY方向成分もmArω2sinθであり、第1バランスマス24のY方向成分と逆方向に作用している。よって、第1エンジン部20の第1バランスマス24のY方向成分と、第2エンジン部30の第2バランスマス34のY方向成分とは打ち消しあう。このことから、エンジン10では、実質的に全ての1次慣性力がキャンセルされている。
As described above, the Y-direction component of the
図4を参照して、2次慣性力を打ち消す構成を説明する。この図に示すように、第1エンジン部20は第2バランサシャフト36を有し、第2エンジン部30は第2バランサシャフト36を有する。第1バランサシャフト26および第2バランサシャフト36の位置は、対称面11に対して面対称に配置されている。上記したように、対称面11は、第1エンジン部20と第2エンジン部30との中央に配置され、X−Z平面に対して平行な仮想面である。
A configuration for canceling the secondary inertia force will be described with reference to FIG. As shown in this figure, the
第1バランサシャフト26には第1バランスマス54が形成され、第2バランサシャフト36には第2バランスマス55が形成されている。第1バランスマス54と第2バランスマス55とは、対称面11に対して面対称に配置される。また、上記したように、第1バランサシャフト26および第2バランサシャフト36の回転速度は、第1クランクシャフト22および第2クランクシャフト32の2倍である。第2バランスマス55および第1バランスマス54は、それぞれMWの質量を有する。また、上述したように、−Z側から見た場合、第1バランサシャフト26は反時計回りに回転し、第2バランサシャフト36は時計回りに回転する。
A
第1エンジン部20に関して、第1バランスマス54の慣性のX方向成分はmWr’(2ω)2cos2θとなる。ここで、r’は、第1バランサシャフト26の回転中心から第1バランスマス54の重心までの距離である。この成分により、第1エンジン部20の往復質量二次成分(ρmArω2cos2θ)を打ち消すことができる。
Regarding the
第2エンジン部30に関して、第2バランスマス55の慣性のX方向成分はmWr’(2ω)2cos2θとなる。この成分により、第2エンジン部30の往復質量二次成分(ρmArω2cos2θ)を打ち消すことができる。
Regarding the
また、第1バランスマス54の慣性のY方向成分と、第2バランスマス55の慣性のY方向成分とは、両者共にmWr’(2ω)2sin2θとなり、更に互いに逆方向に向かって作用している。よって、Y方向に関しても2次慣性力は打ち消されている。
Further, the Y-direction component of inertia of the
更に、第1エンジン部20と第2エンジン部30とでZ軸座標は同一であるので、X軸およびY軸周りの偶力も発生しない。
Furthermore, since the
通常のエンジンでは、X方向およびY方向における2次慣性力を打ち消すために、2つのバランサシャフトを有する。係る構成をそのまま本願発明に適用させると、4つのバランサシャフトが必要にある。しかしながら、本実施形態に係るエンジン10では、対称面11に対して面対称に第1バランサシャフト26および第2バランサシャフト36を配設した。よって、第1エンジン部20に対して一つの第1バランサシャフト26を配設し、第2エンジン部30に対して1つの第2バランサシャフト36を配設するのみで2次慣性力を充分に打ち消すことができる。よって、エンジン10全体の構成を簡素化しつつ制振化を促進することができる。
A normal engine has two balancer shafts in order to cancel the secondary inertia force in the X and Y directions. If such a configuration is applied to the present invention as it is, four balancer shafts are required. However, in the
ここで、図4では、X方向に於いて、第1クランクシャフト22、第2クランクシャフト32、第1バランサシャフト26および第2バランサシャフト36の中心軸は一致していたが、これらの位置は必ずしも一致する必要は無い。また、図4では、第1バランサシャフト26と第2バランサシャフト36とは対称面11に対して面対称に配設されているが、必ずしも面対称に配設される必要は無い。X方向に於いて、第1バランサシャフト26の中心軸および第2バランサシャフト36の中心軸が一致していれば、2次慣性力をキャンセルすることが出来る。
Here, in FIG. 4, the central axes of the
以上、本発明の実施形態を示したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was shown, this invention is not limited to the said embodiment.
10 エンジン
11 対称面
12 接続箇所
13 接続箇所
20 第1エンジン部
21 第1ピストン
22 第1クランクシャフト
23 第1コンロッド
24 第1バランスマス
25 第1軸線
26 第1バランサシャフト
27 第1クランクギア
28 第1反転ギア
29 バルブ
30 第2エンジン部
31 第2ピストン
32 第2クランクシャフト
33 第2コンロッド
34 第2バランスマス
35 第2軸線
36 第2バランサシャフト
37 第2クランクギア
38 第2反転ギア
39 バルブ
40 第1シリンダ
41 第2シリンダ
42 クランクギア
43 ベルト
44 第1バルブギア
45 第2バルブギア
46 第1バランサギア
47 第2バランサギア
48 エアクリーナ
49 インテークマニフォールド
50 マフラ
51 発電機
53 エンジン本体
54 第1バランスマス
55 第2バランスマス
DESCRIPTION OF
Claims (6)
第2ピストンと、第2クランクシャフトと、前記第2ピストンと前記第2クランクシャフトとを回転可能に連結する第2コンロッドと、前記第2クランクシャフトの前記第2コンロッドの接続箇所に対向する位置に設置された第2バランスマスと、を有し、前記第2ピストンおよび前記第2クランクシャフトが第2軸線に沿って配設される第2エンジン部と、を具備し、
前記第1エンジン部の前記第1軸線と、前記第2エンジン部の前記第2軸線とは、実質的に平行であることを特徴とするエンジン。 A first piston, a first crankshaft, a first connecting rod for rotatably connecting the first piston and the first crankshaft, and a position facing a connecting portion of the first crankshaft of the first connecting rod. A first balance part installed on the first engine part, wherein the first piston and the first crankshaft are arranged along a first axis;
A second piston, a second crankshaft, a second connecting rod for rotatably connecting the second piston and the second crankshaft, and a position opposite to a connecting portion of the second connecting shaft of the second crankshaft; A second balance part installed on the second engine, and a second engine part in which the second piston and the second crankshaft are arranged along a second axis,
The engine characterized in that the first axis of the first engine part and the second axis of the second engine part are substantially parallel.
前記第2バランスマスは、前記第2ピストン、前記第2クランクシャフトおよび前記第2コンロッドが動作することで生じる前記第2軸線に沿う1次慣性力を打ち消すことができる質量を有することを特徴とする請求項1に記載のエンジン。 The first balance mass has a mass capable of canceling a primary inertia force along the first axis generated by the operation of the first piston, the first crankshaft, and the first connecting rod,
The second balance mass has a mass capable of canceling a primary inertial force along the second axis generated by the operation of the second piston, the second crankshaft, and the second connecting rod. The engine according to claim 1.
前記第2エンジン部は、更に、前記第2クランクシャフトの2倍の回転速度で回転する第2バランサシャフトを有することを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載のエンジン。 The first engine unit further includes a first balancer shaft that rotates at a rotational speed twice that of the first crankshaft,
The engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the second engine unit further includes a second balancer shaft that rotates at a rotational speed twice that of the second crankshaft.
The said 1st balancer shaft and the said 2nd balancer shaft are symmetrically arrange | positioned regarding the symmetry plane prescribed | regulated between the said 1st engine part and the said 2nd engine part. The listed engine.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018032167A JP7025106B2 (en) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | engine |
CN201811358185.8A CN110195651B (en) | 2018-02-26 | 2018-11-15 | Engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018032167A JP7025106B2 (en) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019148186A true JP2019148186A (en) | 2019-09-05 |
JP7025106B2 JP7025106B2 (en) | 2022-02-24 |
Family
ID=67751390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018032167A Active JP7025106B2 (en) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | engine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7025106B2 (en) |
CN (1) | CN110195651B (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6932411B1 (en) * | 2021-05-07 | 2021-09-08 | アラセ・アイザワ・アエロスパシアル合同会社 | Unmanned aircraft engine equipment |
WO2021235560A1 (en) * | 2020-05-22 | 2021-11-25 | 株式会社アルテミス | Power unit |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110925087A (en) * | 2020-01-19 | 2020-03-27 | 陈超 | Unmanned helicopter engine with parallel horizontal double cylinders and underneath balance shafts |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57163749A (en) * | 1981-03-13 | 1982-10-08 | Shiyumutsuku Yohan | Stroke piston engine |
JPS6270627A (en) * | 1985-09-25 | 1987-04-01 | Honda Motor Co Ltd | Multicylinder engine |
JP2004239182A (en) * | 2003-02-06 | 2004-08-26 | Toyota Motor Corp | Engine piston drive mechanism |
US20090107426A1 (en) * | 2007-10-29 | 2009-04-30 | Ford Global Technologies, Llc | Dual crankshaft engine with counter rotating inertial masses |
WO2012163902A1 (en) * | 2011-05-30 | 2012-12-06 | Avl List Gmbh | Power generator for a motor vehicle |
JP2017538061A (en) * | 2014-10-16 | 2017-12-21 | オブリスト テクノロジーズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Power unit |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10235187A1 (en) * | 2002-07-26 | 2004-02-19 | Weber Motor Ag | Basic power train for IC engine comprises crankshaft, contra-rotating compensating shaft and camshaft which is driven by chain, compensating shaft being driven by chain or, when desired, by gears |
JP5190348B2 (en) * | 2008-12-22 | 2013-04-24 | 株式会社音戸工作所 | Engine balancer equipment |
US8468995B2 (en) * | 2010-05-17 | 2013-06-25 | GM Global Technology Operations LLC | Compact second order balance shaft arrangement with low inertia driven shaft |
CH703972A1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-04-30 | Obrist Engineering Gmbh | Internal combustion engine. |
WO2013046466A1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | 株式会社石川エナジーリサーチ | Opposed-piston engine |
CN104565197B (en) * | 2013-10-29 | 2017-06-06 | 上海汽车集团股份有限公司 | Two cylinder crankshaft counterbalance system in upright arrangement, method and engine and automobile |
CN104863709B (en) * | 2014-02-20 | 2017-09-22 | 光阳工业股份有限公司 | The close engine of operating abnormal sound can be reduced |
DE102014115043B4 (en) * | 2014-10-16 | 2021-12-23 | Obrist Technologies Gmbh | Generator set |
JP6052748B2 (en) * | 2015-03-03 | 2016-12-27 | Zメカニズム技研株式会社 | Drive device having XY separation crank mechanism |
KR101765624B1 (en) * | 2015-12-15 | 2017-08-07 | 현대자동차 주식회사 | 2-cylinder hybrid engine |
-
2018
- 2018-02-26 JP JP2018032167A patent/JP7025106B2/en active Active
- 2018-11-15 CN CN201811358185.8A patent/CN110195651B/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57163749A (en) * | 1981-03-13 | 1982-10-08 | Shiyumutsuku Yohan | Stroke piston engine |
JPS6270627A (en) * | 1985-09-25 | 1987-04-01 | Honda Motor Co Ltd | Multicylinder engine |
JP2004239182A (en) * | 2003-02-06 | 2004-08-26 | Toyota Motor Corp | Engine piston drive mechanism |
US20090107426A1 (en) * | 2007-10-29 | 2009-04-30 | Ford Global Technologies, Llc | Dual crankshaft engine with counter rotating inertial masses |
WO2012163902A1 (en) * | 2011-05-30 | 2012-12-06 | Avl List Gmbh | Power generator for a motor vehicle |
JP2017538061A (en) * | 2014-10-16 | 2017-12-21 | オブリスト テクノロジーズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Power unit |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021235560A1 (en) * | 2020-05-22 | 2021-11-25 | 株式会社アルテミス | Power unit |
JP6932411B1 (en) * | 2021-05-07 | 2021-09-08 | アラセ・アイザワ・アエロスパシアル合同会社 | Unmanned aircraft engine equipment |
WO2022234858A1 (en) | 2021-05-07 | 2022-11-10 | アラセ・アイザワ・アエロスパシアル合同会社 | Engine device for unmanned flying object |
TWI812207B (en) * | 2021-05-07 | 2023-08-11 | 日商荒瀬會澤航天有限責任公司 | Engine device for unmanned flying apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110195651A (en) | 2019-09-03 |
CN110195651B (en) | 2022-07-26 |
JP7025106B2 (en) | 2022-02-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8960138B2 (en) | Dual crankshaft engine | |
JP3071815B2 (en) | Engine balancer device | |
JP2019148186A (en) | engine | |
US11492962B2 (en) | Power generation device and automobile | |
WO2008010490A1 (en) | Cycloid reciprocating engine and pump employing this crank mechanism | |
US9103396B2 (en) | Balancer device for parallel twin cylinder internal combustion engine | |
JPS6131332B2 (en) | ||
JP6932411B1 (en) | Unmanned aircraft engine equipment | |
JP6695622B2 (en) | Internal combustion engine | |
WO2021235560A1 (en) | Power unit | |
CN101042170B (en) | Vibration-damping method for piston type engine | |
JP2005344530A (en) | Internal combustion engine | |
JPH0223741B2 (en) | ||
JP7127889B2 (en) | power unit | |
JP6866996B2 (en) | engine | |
JP2006038126A (en) | Vibration reducer of reciprocating internal combustion engine | |
JP6578239B2 (en) | V type engine | |
WO2023119354A1 (en) | Engine generator unit exclusively for electric power generation | |
JPS5842845A (en) | Suppressing method for machine vibration in structural body | |
JP2012197720A (en) | Internal combustion engine | |
JP2008215427A (en) | Power plant equipped with engine and transmission | |
JP2015224685A (en) | Vibration suppressing mechanism of engine | |
JP2004286218A (en) | Balancer device of four-cylinder engine | |
US20130133607A1 (en) | Structure of balance shaft | |
JP2023067837A (en) | reciprocating engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20200916 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200928 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210810 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210824 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210906 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20210909 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20210831 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20210909 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211021 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211022 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211022 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220209 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220209 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7025106 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |