2022/07/02 更新

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キクハラ コウジ
菊原 浩司
所属
理工学術院 大学院環境・エネルギー研究科
職名
助教
 

特定課題研究

  • 内燃エンジンのオイル消費予測に関する研究―オイルリング下の油圧発生要因―

    2014年  

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    環境負荷低減のため,エンジンのオイル消費低減が重要である.エンジン運転時のオイルリング下面には油圧が発生し,当該部の油圧は最終的なオイル消費にまで影響を及ぼすため,本研究はオイルリング下面の油圧の発生メカニズムの解明を目的とした. オイルリング下面の油圧解析モデルを構築し,油圧解析の境界条件を明確にするために,高速度ビデオカメラにより観察されたオイルリング周りの油膜挙動を解析した.同時に,オイルリング周りの圧力分布を実験的に明らかにした.理論的研究では,オイルリング下面の油圧解析モデルを構築し,ピストンの下降行程でオイルリング下面に生じる油圧の解析手法を提案した.

  • 内燃エンジンのオイルリング周り潤滑油挙動に関する研究

    2013年  

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    内燃エンジンのオイル消費の増大はエンジン性能を劣化させるとともに,排出されたオイルによって排気後処理装置の劣化や頻繁なメンテナンスを誘発し,さらには粒子状物質の発生要因となる.このようなオイル消費のエンジン開発段階にける評価は実験に頼っているのが実情であり,設計段階における机上予測手法の確立が要望されている.そこで,本研究では,オイル消費の主要因たるオイル上がりメカニズムを解明するために,ピストンリング列におけるオイル上がりの入口であるオイルリング下において,ピストン下降行程の潤滑油挙動および油圧発生要因を数値解析によって検討した.数値解析結果の妥当性については,内燃エンジンと同様のピストン―コンロッド機構を備えるエアコンプレッサにおけるオイルリング下油圧測定結果との比較検討を行った.なお,数値計算では,解析領域内のオイルをニュートン流体として,その支配方程式である連続の式およびNavier-Stokes方程式をSIMPLE法によって数値的に解いた.オイルリング下部に発生する油圧について供給油量の影響を調べるため,ピストン上昇行程時にオイルリングがシリンダライナ上に掻き残す油膜を従来研究から検討し,解析領域内に流入するオイルの量を変化させて解析を実施した.この結果から,オイルリング下の油圧は油膜厚さ従って変化し,供給油量の影響が大きいことが分かった.ピストン下降行程前半の油圧上昇において,測定結果とほぼ同等の油圧が計算される油膜厚さはシリンダ壁に形成される油膜としては非常に厚い.この要因の一つに,実験に用いられたエアコンプレッサのピストンのオイルリング溝には油穴が存在し,当該部経由でピストン裏面からピストンスカート部にオイルが供給されることが考えられる.一方,下降行程後半における油圧の計算結果は測定結果と大幅に相違していることから,クランクケース内圧等の要因が考えられたが,これを考慮した場合も計算結果に大きな影響はなく,行程後半の油圧の発生についても,主に供給油量が関係していると推察される.