電子ジャーナル 技報R&Dレビュー

要旨集●Vol.38 No.3(2004年9月発行)
 研究報告
p.36

森谷浩司、野沢右

 The relationship between oil degradation and environmental conditions (temperature and gaseous components) was clarified by characterizing the oil and blow-by gas collected from the second land region of a piston by using a link mechanism during the actual operation of the engine. The oil extracted from the land region exhibited a lower total base number and higher total acid number than that in the crankcase. Also, more degradation products were found to form, and additive consumption was greater. This could be explained by combustion heat leading to higher temperatures in the land region than in the crankcase, and by the effect of the blow-by gases (hydrocarbons, NOx, and oxygen) which lead to oil degradation. The degree of oil degradation in the land region was found to be higher at lower rotational speeds combined with higher loads. NO2 bubbling tests proved that the total base number of the oil falls as the its temperature and the NO2 concentration increases. Reducing the amount of oil accelerated this tendency. Therefore, in addition to temperature and the blow-by gases, the amount of oil was also identified as being a major factor affecting the degradation of oil in the land region.

 エンジン実働時にピストンセカンドランド部からリンク機構により,油およびブローバイガスを採取してそれらの性状を明らかにし,油の劣化状態と使用環境 ( 温度およびガス成分 ) との関係について調べた。その結果,ランド部油はクランクケース部油と比較して,全塩基価の減少および全酸価の増加が大きく,劣化物の生成および添加剤の消耗が多いことが判明した。これは,ランド部ではクランクケース部より燃焼熱により高温であること,および油の劣化に影響するブローバイガス成分 ( 炭化水素,NOxおよび酸素 ) が油に直接接触するためであると推察された。また,ランド部油の劣化度合は低回転―高負荷条件で高かった。

 NO2バブリングテストにより,油の全塩基価は油温およびNO2濃度の上昇と共に減少することが証明された。その影響は油量の減少によって促進されることがわかった。したがって,温度およびブローバイガスに加えて,油量がランド部での油劣化に強く関係していることが示唆された。

 

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P.44

鈴木繁雄、野田卓

 Minimizing the oil pump capacity of an engine while maintaining reliability is one of the most effective ways of reducing mechanical loss of an engine. Care is required to assure reliability, because an excessively low oil flow may result in poor lubrication that can cause engine components to seize.

 The oil flow was observed by visualization and the pressure was measured in two types of oil passage that link main bearings and con-rod bearings, namely, "V type" which has an oil passage in the main journal, and "I type" which does not have this passage. The oil flow in the passage was observed using a CCD camera and a crankshaft made of acrylic resin. The oil flow rate was measured at the same time as the flow was observed. The pressure at which the oil supply failed due to the occurrence of aeration differed with the oil passage types.

 Then, the oil flow rate from the oil pump through the main bearing to the con-rod bearing was predicted by using a model that combined a mass-conserved elastohydrodynamic lubrication calculation with an oil flow equation to calculate the effect of the oil supply conditions on aeration. Consequently, the validity of the model was confirmed by attaining a good agreement with the measured oil flow rates, as well as the limit pressure without aeration in the two oil passage types.


 エンジンの信頼性を確保しつつオイルポンプ容量を最小限にすることは,エンジンの機械損失を低減する重要な手法の一つである。しかし,潤滑油不足は焼付きなどの問題に直結するため十分な配慮が必要である。

 ここでは,エンジン主軸受からコネクティングロッド大端部軸受 ( 以後,コンロッド軸受 ) 間の油流れ可視化と給油圧の測定を,貫通路のある"V形油路"と貫通路のない"I形油路"の2種類の油路形状について行った。主軸受はアクリル製とし,コンロッド軸受間の油路内流れをCCDカメラで観察した。その結果,エアレーションによってコンロッド軸受への油供給ができなくなる限界給油圧は,油路形状によって異なることがわかった。

 そこで,ポンプから主軸受を通してコンロッド軸受に流れる油流量を,質量保存弾性流体潤滑モデルと油路流れの式を連立したモデルを作成し,エアレーションの影響を考慮して予測した。この予測結果からエアレーションを発生しない限界給油圧は油路形状で異なることがわかり,実験と良い相関が得られた。

 

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