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2016年12月18日 (日)

ピストン・クランクの運動(3)

 ピストン・クランクの往復・回転運動により、慣性力が周期時に動くことがわかった。すなわち、エンジンは振動し共振することがあるため、何らかの振動対策を行う必要がある。

 単気筒エンジンの場合、コネクションロッドとクランクの結合部のビッグエンドの反対側の両腕に釣合錘を設置する。こうしてクランクの慣性力Fc2の平衡を取るようにする。

 多気筒エンジンの場合、各気筒の回転質量を同一平面に移動してバランスを取る。4気筒エンジンでは、1・4番が上死点にあるとき、2・3番を下死点にあるようにすれば、質量の重心はクランク回転中心と同一になりバランスが取れる。これを静的釣合という。静的釣合で一次振動はなくなるものの、二次振動については気筒間が180°のため、cos2θ成分が4気筒で同一方向となり、

4mc1・Rω^2cos2θ/λ

の不平衡力が残る。この二次慣性力と平衡を取らせるため、例えば2本の2mc1・R/λの質量を持ったシャフトをエンジン回転の2倍の速度で内向きに回せたりする。これをバランスシャフトという。

 2ストロークサイクル2気筒エンジンでは、2気筒を180°ずらせば静的釣合は取れる。しかし、クランク軸方向にモーメントが発生するため、両気筒ビッグエンドの外側に釣合錘を設置する。

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