JPS6238830A - Scavenging controller - Google Patents

Scavenging controller

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JPS6238830A
JPS6238830A JP17629585A JP17629585A JPS6238830A JP S6238830 A JPS6238830 A JP S6238830A JP 17629585 A JP17629585 A JP 17629585A JP 17629585 A JP17629585 A JP 17629585A JP S6238830 A JPS6238830 A JP S6238830A
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JP
Japan
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air
piston
scavenging
hole
control valve
Prior art date
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Application number
JP17629585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirayoshi Iguchi
井口 日良与志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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Publication date
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Publication of JPS6238830A publication Critical patent/JPS6238830A/en
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Abstract

PURPOSE:To open and close a scavenge hole formed on a cylinder linear easily and precisely by connecting a scavenging control valve for opening and closing the scavenge hole to an air pressure drive for link motion in order to control supply and exhaust of air pressure against the said drive by reciprocal motion of a piston. CONSTITUTION:In the case of descending stroke of a piston 33, when a lower air through groove 40 passes an air through hole 42 of a lower piston cover 41, a piston bar 39 blocks the air through hole 42, and then compresses air inside an air piston chamber 46 when a scavenge hole 32 starts to be closed by a lower piston ring 45. And, when piston 33 reaches near bottom dead center, an upper air through groove 43 is communicated with the air through hole 42, compressed air inside above chamber 46 flows into an air pressure cylinder 35, a scavenging control valve 4 is lowered by descending motion of a piston 36 against a spring 37, and the scavenge hole 32 is opened. The opening operation lasts until the piston 33 is shifted to the ascending motion and the lower air through groove 40 opens the air through hole 42.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、内燃機関の掃気管制装置に関づ−る。[Detailed description of the invention] Industrial applications The present invention relates to a scavenging air control device for an internal combustion engine.

従来の技術 たとえば、掃気孔を通してシリンダ内に空気が流入され
、排気孔または排気弁を通してシリンダ内の燃焼ガスが
排出される掃気型機関において、従来、当該機関の熱効
率を向上させる手段として、排気開始時期を遅くしてシ
リンダ内の膨張仕事を増大させることが広く知られてい
る。すなわち、第6図は上記掃気型機関の下死点近傍に
おける指圧線図を示したものであるが、排気開始時期を
通常の場合よりも遅くすることによって、同図において
斜線部で示す部分の増加により、図示平均有効圧が増大
することを説明している。
2. Description of the Related Art For example, in a scavenging engine in which air flows into a cylinder through a scavenging hole and combustion gas in the cylinder is discharged through an exhaust hole or an exhaust valve, exhaust start has conventionally been used as a means to improve the thermal efficiency of the engine. It is widely known to delay the timing to increase the work of expansion within the cylinder. In other words, Fig. 6 shows the acupressure diagram near the bottom dead center of the scavenging type engine, and by delaying the exhaust start timing from the normal case, the shaded area in the figure can be improved. It is explained that the indicated mean effective pressure increases due to the increase.

ところが、排気開始時期を遅らせると、通常のようにピ
ストン頂部にて掃気孔の開閉を行なうものでは、掃気孔
開時期においてなおシリンダ内のガス圧が高く、燃焼ガ
スがシリンダから掃気室内に逆流して種々の障害が発生
するおそれがある。
However, if the exhaust start time is delayed, in the case where the scavenging hole is normally opened and closed at the top of the piston, the gas pressure in the cylinder is still high when the scavenging hole is open, and combustion gas flows back from the cylinder into the scavenging chamber. There is a risk that various problems may occur.

このためこのような掃気型機関において、ピストンの動
きによる掃気孔の開閉とは別に、掃気孔を適切な時期に
開閉させる掃気管制装置が種々提案されている。
For this reason, in such scavenging engines, various scavenging air control devices have been proposed that open and close the scavenging holes at appropriate times, in addition to opening and closing the scavenging holes by the movement of the piston.

このような掃気管制装置は、一般にシリンダライナの掃
気孔部分を開閉する掃気管制弁と、この掃気管制弁を作
動させるための駆動装置とで構成されており、これらの
装置に共通して要求される性能は、ピストンの下降行程
において、可能な限り下死点(BDC>付近までピスト
ンが下降した時点で、瞬時に掃気管制弁が開となること
である。
Such scavenging air control devices generally consist of a scavenging air control valve that opens and closes the scavenging air hole portion of the cylinder liner, and a drive device that operates this scavenging air control valve. The performance is such that the scavenging control valve opens instantly when the piston descends as close to bottom dead center (BDC) as possible during the downward stroke of the piston.

そして、その後、ピストンが上臂行程に転じ、ピストン
自体が掃気孔を閉じて掃気行程が完了したのちに掃気管
制弁が開となり、次の掃気の準備にそなえる必要がある
。なお、このJ:うな掃気管制装置においては、掃気の
開始が従来の機関Jこりも遅いクランク角度となるため
、一般に掃気孔の高さを従来のそれと比べて高くするこ
とにより、従来機関と同等の棉気孔間口時間面梢を確保
する必要が生じてくる。
Thereafter, the piston shifts to the upper arm stroke, and after the piston itself closes the scavenging hole and completes the scavenging stroke, the scavenging control valve opens, and it is necessary to prepare for the next scavenging. In addition, in this J: Una scavenging air control device, the start of scavenging is at a crank angle that is slower than in conventional engines. It becomes necessary to ensure the opening of the cotton pores and the treetops.

第7図(a)〜(d)および第8図は、従来提案された
掃気管制装置の例を示す。
FIGS. 7(a) to (d) and FIG. 8 show examples of conventionally proposed scavenging air control devices.

第7図(a) 〜(d)は特願昭57−26579@で
提案されたものであり、この第7図(a)〜(d)にお
いて、1はシリンダライナ2の周方向に所定散設【プら
れた掃気孔であり、この掃気孔1が設(プられたシリン
ダライナ2部分外周には、シリンダ軸心方向下向きに傾
斜する複数の平らな弁座3が各掃気孔1ごとに形成され
ている。すなわち、シリンダライナ2のこの部分の外周
は多角錐状に加工されているものである。
Figures 7(a) to (d) were proposed in Japanese Patent Application No. 57-26579@, and in these Figures 7(a) to (d), 1 indicates a predetermined scattering in the circumferential direction of the cylinder liner 2. This scavenging hole 1 is provided with a plurality of flat valve seats 3 that are inclined downward in the cylinder axis direction on the outer periphery of the cylinder liner 2 portion. That is, the outer periphery of this portion of the cylinder liner 2 is processed into a polygonal pyramid shape.

4は各掃気孔1ごとに配設された掃気管制弁であり、弁
座3に当接して掃気孔1をおおう弁体5と、この弁体5
を先端に有する作用ロッド6が機関のシリンダ軸心方向
に出退するように機関本体7に固定された油圧シリンダ
装置8とで構成されている。各油圧シリンダ装置8は、
それぞれ同時に作動するように、油圧配管9にて並列に
接続されている。10は作動油、11はピストン12を
押し戻すためのばねで゛ある。また、13は作用ロッド
6を案内するためのガイドであり、シリンダライナ2の
外周に取り付けられている。14は掃気孔1上方におけ
るシリンダライナ2外周に固定されたストッパである。
Reference numeral 4 denotes a scavenging control valve disposed for each scavenging hole 1, which includes a valve body 5 that contacts the valve seat 3 and covers the scavenging hole 1, and this valve body 5.
The hydraulic cylinder device 8 is fixed to an engine body 7 so that an operating rod 6 having a tip at its tip moves forward and backward in the direction of the cylinder axis of the engine. Each hydraulic cylinder device 8 is
They are connected in parallel via hydraulic piping 9 so that they operate simultaneously. 10 is hydraulic oil, and 11 is a spring for pushing back the piston 12. Further, 13 is a guide for guiding the working rod 6, and is attached to the outer periphery of the cylinder liner 2. 14 is a stopper fixed to the outer periphery of the cylinder liner 2 above the scavenging hole 1.

上記1Ilfcにおいて、シリンダライナ2内でガスが
膨張しているときには、油圧シリンダ装置8内には作動
油10が充満されており、第7図の(a)。
At 1Ilfc above, when the gas is expanding within the cylinder liner 2, the hydraulic cylinder device 8 is filled with the hydraulic oil 10, as shown in FIG. 7(a).

′(b)および(d)に示すように掃気孔1は弁体5に
て閉じられている。いま、所定の開時期になったときに
油圧シリンダ装@8から作動油10を排出させれば、第
7図(C)に示すように弁体5が降下されて掃気孔1は
開かれる。所定時期に掃気孔1を閉じる場合には、油圧
シリンダ装置8内に作動油10を供給して弁体5を上昇
させ、弁座3に当接させるようになっている。
' As shown in (b) and (d), the scavenging hole 1 is closed by a valve body 5. Now, when the hydraulic oil 10 is discharged from the hydraulic cylinder device @8 at a predetermined opening time, the valve body 5 is lowered and the scavenging hole 1 is opened as shown in FIG. 7(C). When closing the scavenging hole 1 at a predetermined time, hydraulic oil 10 is supplied into the hydraulic cylinder device 8 to raise the valve body 5 and bring it into contact with the valve seat 3.

しかしながら、上記第7図に示す従来例の場合には、次
のような問題点がある。
However, the conventional example shown in FIG. 7 has the following problems.

(イ) 弁体5の開弁速度を速くするためには、ばね1
1の復元力を増す必要があるが、この場合は閉弁に要す
る作動油の圧力を上げねばならない。
(b) In order to increase the opening speed of the valve body 5, the spring 1
It is necessary to increase the restoring force of No. 1, but in this case, the pressure of the hydraulic oil required to close the valve must be increased.

(ロ) 開弁速度は作動油10の排出速度によっても制
約される。
(b) The valve opening speed is also restricted by the discharge speed of the hydraulic oil 10.

(ハ) 作動油10の供給を、例えばモータ駆動の油圧
ポンプで行なうと、掃気管制弁による内燃機関の燃料消
費率の低減の益を相当減じるほどのモータ駆動動力が必
要となる。
(c) If the hydraulic oil 10 is supplied by, for example, a motor-driven hydraulic pump, a motor drive power that considerably reduces the benefit of reducing the fuel consumption rate of the internal combustion engine by the scavenging control valve is required.

(ニ) さらに、クランク角度と同期して作動油10を
排出、供給するための制御装置が必要となる。
(d) Furthermore, a control device is required to discharge and supply the hydraulic oil 10 in synchronization with the crank angle.

第8図は他の従来例を示し、これは特開昭55−125
318号公報にて提案されているものである。以下、第
8図における構成と作動を説明する。掃気孔1を開閉し
うるようにシリンダライナ2の外側に上下に摺動自在に
掃気管制弁4を嵌装し、ピストン15の下面により往復
駆動されるプランジt16を有する油圧ポンプ17を設
け、同油圧ポンプ17により吐出される圧油により往復
動して曲記棉気管制弁4を駆動させる油圧ピストン18
が設けられている。そして前記油圧ポンプ17には、外
部油圧供給源19から逆止弁20を介して、給油孔21
に低圧油が常に供給されている。また、油圧ポンプ17
のプランジャ16に摺動自在に嵌合するバレル22の吐
出孔23から前記油圧ピストン18に向かう圧油の流動
のみを許容するように、前記吐出孔23と油圧ピストン
18との間の高圧管24の油路内に逆止弁25を介装し
ている。前記油圧ポンプ17のバレル22には、前記ピ
ストン15の下降行程の最後に前記油圧ポンプ17のプ
ランジャ16により閉塞される排油孔26を設けている
FIG. 8 shows another conventional example, which was published in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-125.
This is proposed in Publication No. 318. The configuration and operation in FIG. 8 will be explained below. A scavenging control valve 4 is fitted on the outside of the cylinder liner 2 so as to be able to freely slide up and down to open and close the scavenging hole 1, and a hydraulic pump 17 having a plunger t16 reciprocally driven by the lower surface of the piston 15 is provided. A hydraulic piston 18 that reciprocates with pressure oil discharged by the hydraulic pump 17 to drive the air control valve 4.
is provided. The hydraulic pump 17 is connected to an oil supply hole 21 from an external hydraulic pressure supply source 19 via a check valve 20.
is constantly supplied with low pressure oil. In addition, the hydraulic pump 17
A high-pressure pipe 24 between the discharge hole 23 and the hydraulic piston 18 is configured to allow only flow of pressure oil toward the hydraulic piston 18 from the discharge hole 23 of the barrel 22, which is slidably fitted into the plunger 16 of the barrel 22. A check valve 25 is interposed in the oil passage. The barrel 22 of the hydraulic pump 17 is provided with an oil drain hole 26 that is closed by the plunger 16 of the hydraulic pump 17 at the end of the downward stroke of the piston 15.

よって、前記バレル22の吐出孔23から前記逆止弁2
5を介して前記油圧ピストン18に供給される高圧の圧
油によって前記掃気管制弁4が開かれ、次に前記ピスト
ン15が1屏して前記掃気孔1を閉塞した後、ピストン
15下面で駆動されていた油圧ポンプ17のプランジャ
16が戻り、前記バレル22に形成された戻り孔27が
開かれる。すなわち、前記ピストン15の上面が前記掃
気孔1を閉塞したのち、油圧ピストン18への圧油が逆
止弁28を介して戻り孔27よりバレル22内に排出さ
れ、そののち掃気管制弁4が掃気孔1を閉塞するように
なっている。
Therefore, the check valve 2 is discharged from the discharge hole 23 of the barrel 22.
The scavenging control valve 4 is opened by high-pressure oil supplied to the hydraulic piston 18 through the piston 5, and then the piston 15 closes the scavenging hole 1 and is then driven by the lower surface of the piston 15. The plunger 16 of the hydraulic pump 17 returns, and the return hole 27 formed in the barrel 22 is opened. That is, after the upper surface of the piston 15 closes the scavenging hole 1, the pressure oil to the hydraulic piston 18 is discharged into the barrel 22 from the return hole 27 via the check valve 28, and then the scavenging control valve 4 is closed. The scavenging hole 1 is closed.

このため、排気弁開き始めを遅らせても、筒内圧力が掃
気圧力以下に下がるに必要な高圧排気期間を十分に取っ
て、掃気孔開き始めを遅らせることができる。
Therefore, even if the start of opening of the exhaust valve is delayed, the start of opening of the scavenging hole can be delayed by taking a sufficient period of high-pressure exhaust necessary for the cylinder pressure to fall below the scavenging pressure.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら第8図の従来例では次のような問題点があ
る。
Problems to be Solved by the Invention However, the conventional example shown in FIG. 8 has the following problems.

(a)  ピストン15の往復動による圧油の強制吐出
方式のため、掃気管制弁駆動装置などが万一固着した場
合、駆動油が非圧縮性であるため、駆動油圧管路内の油
圧の巽常上屏による油圧管系の破損などの事故に至る。
(a) Since the pressure oil is forcibly discharged by the reciprocating motion of the piston 15, in the event that the scavenging control valve drive device etc. becomes stuck, the hydraulic pressure in the drive hydraulic line will be reduced because the drive oil is incompressible. This led to accidents such as damage to the hydraulic pipe system due to the folding screen.

fb)  上記(a)の事故や配管にゆるみが生じた場
合に、駆動油が掃気室内に飛散することになり、掃気室
内の火災など重大な傷損事故をひきおこす。
fb) In the event of the accident described in (a) above or when the piping becomes loose, the driving oil will scatter into the scavenging chamber, causing serious damage such as a fire in the scavenging chamber.

(C)  本油圧駆動方式では相当な吐出容量を持つ外
部油圧供給源19が必要である。すなわち、ピストン1
5の往復行程中の大部分を占めるピストン15が掃気孔
1よりも上部にある期間中、プランジャ16の下面は第
8図の(A)の位置にあるため、外部油圧供給源19か
ら給油孔21へ供給された低圧油は、排油孔26からそ
のままサンプタンクに排油される。またピストン15の
各往復毎にプランジャ16のストローク(L)に対応す
る油量を毎回供給する必要がある。このため、掃気管制
弁4による内燃機関の燃料消費率の低減の益を相当減す
るほどの外部油圧供給源19用の駆動動力が必要となる
(C) This hydraulic drive system requires an external hydraulic power supply source 19 with a considerable discharge capacity. That is, piston 1
During the period when the piston 15 is above the scavenging hole 1, which occupies most of the reciprocating stroke of 5, the lower surface of the plunger 16 is in the position shown in FIG. The low pressure oil supplied to 21 is directly drained from the oil drain hole 26 to the sump tank. Further, it is necessary to supply an amount of oil corresponding to the stroke (L) of the plunger 16 each time the piston 15 reciprocates. Therefore, a driving power for the external hydraulic power source 19 is required to the extent that the benefit of reducing the fuel consumption rate of the internal combustion engine by the scavenging control valve 4 is considerably reduced.

そこで本発明は、上記問題点を解決し、所望の時期に適
確に掃気孔を開閉させ、しかも機関の熱−〇 − 効率を大幅に向上させることを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to open and close the scavenging holes accurately at desired times, and to significantly improve the thermal efficiency of the engine.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため本発明は、 内燃機関のシリンダライナの掃気孔部分に、この掃気孔
を開閉可能な掃気管制弁を設け、この掃気管制弁に、こ
の掃気管制弁を閉弁付勢するとともに、加圧空気の供給
を受けたときに前記掃気管制弁を量弁動作させる空気圧
駆動機器を連動連結し、 シリンダライナの下部にピストン棒に外嵌摺接する下部
ピストンカバーを設けて、ピストンと、シリンダライナ
と、下部ピストンカバーと、ピストン棒とにより、ピス
トンの下降行程において空気を圧縮可能な空気ピストン
室を構成し、前記下部ピストンカバーに、一端がこの下
部ピストンカバーの内周面に間口するとともに、他端が
前記空気圧駆動機器に連通ずる第1の空気通路を形成し
、 前記ピストン棒に、ピストンが下死点に近づいたときに
前記空気ピストン室と第1の空気通路とを連通させて前
記空気圧駆動機器に加圧空気を供給させる第2の空気通
路と、前記ピストンにより掃気孔が閉塞された後に前記
第1の空気通路に連通して前記空気圧駆動機器内の空気
を排気させる第3の空気通路とを形成したものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides a scavenging air control valve that can open and close the scavenging air hole in the scavenging air hole portion of the cylinder liner of an internal combustion engine. A pneumatic drive device is interlocked to energize the scavenging air control valve to close and operate the scavenging air air control valve when pressurized air is supplied, and is externally fitted and slidably connected to the piston rod at the bottom of the cylinder liner. A lower piston cover is provided, and the piston, the cylinder liner, the lower piston cover, and the piston rod define an air piston chamber capable of compressing air during the downward stroke of the piston, and the lower piston cover has one end attached to the piston. A first air passage is formed in the inner circumferential surface of the lower piston cover, and the other end thereof communicates with the pneumatic drive device, and the piston rod is provided with a first air passage that opens into the air piston chamber when the piston approaches the bottom dead center. and a second air passage that communicates with the first air passage to supply pressurized air to the pneumatic drive device, and a second air passage that communicates with the first air passage after the scavenging hole is closed by the piston and A third air passage is formed to exhaust the air inside the pneumatically driven equipment.

作用 このようなものであると、ピストンが下降行程の半ばを
過ぎて、ピストンの下部ピストンリングが掃気孔を閉じ
始め、かつ第3の空気通路が第1の空気通路を通過する
と、ピストン棒が下部ピストンカバーに内嵌摺接するた
め空気ピストン室が閉塞されてこの空気ピストン内の空
気が圧縮される。ピストンが下死点に近づくと、第2の
空気通路により空気ピストン室と第1の空気通路とが連
通され、この結果空気ピストン室内の加圧空気が空気圧
駆動機器に供給されることになって、掃気管制弁が開か
れる。ピストンが上昇行程に移ると、第2の空気通路に
よる空気ピストンと第1の空気通路との連通が断たれる
が、この時点では第1の空気通路の下部ピストンカバー
の内周面側の間口はピストン棒にて閉塞されるため、掃
気管制弁(ま開状態に保持される。
In this way, when the piston is halfway through its downward stroke, the lower piston ring of the piston begins to close the scavenging hole, and the third air passage passes through the first air passage, the piston rod Due to the internal sliding contact with the lower piston cover, the air piston chamber is closed and the air within the air piston is compressed. When the piston approaches bottom dead center, the second air passage communicates the air piston chamber with the first air passage, so that the pressurized air in the air piston chamber is supplied to the pneumatic drive device. , the scavenging control valve is opened. When the piston moves to the upward stroke, communication between the air piston and the first air passage through the second air passage is cut off, but at this point, the frontage of the first air passage on the inner peripheral surface side of the lower piston cover is cut off. is closed by the piston rod, so the scavenging control valve (maintained in the open state).

その後ピストンがさらに上昇して掃気孔を閉塞すると、
次に第3の空気通路と第1の空気通路とが連通され、こ
の結果空気圧駆動機器内の加圧空気が排出され、これに
より掃気管制弁が閉動される。
After that, when the piston rises further and blocks the scavenging hole,
Next, the third air passage and the first air passage are brought into communication, and as a result, the pressurized air within the pneumatic drive device is discharged, thereby closing the scavenging control valve.

実施例 以下、本発明の一実施例を第1図〜第4図にもとづいて
説明する。
EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 4.

31は掃気孔32を備えたシリンダライナで、同シリン
ダライナ31にピストン33が上下に摺動自在に嵌装さ
れ、同シリンダライナ31の頂部に、v1気カム(図示
されず)によって開閉される排気弁(図示されず)が配
設されている。掃気孔32の下端は下死点(BDC)で
のピストン33の上面と一致するように形成されている
。また前記シリンダライナ31の外側に掃気管制弁34
が上下に摺動自在に嵌装され、同棉気管制弁34は空気
圧駆動機器としての空気圧シリンダ35の空気圧ピスト
ン36に連結されており、空気圧が作用しない時にはば
ね37の復元力によって上方のストッパ38に押付けら
れ、前記掃気管制弁34の上昇で前記掃気孔32が閉塞
されるようになっている。
31 is a cylinder liner equipped with a scavenging hole 32. A piston 33 is fitted into the cylinder liner 31 so as to be able to freely slide up and down, and is opened and closed by a v1 air cam (not shown) at the top of the cylinder liner 31. An exhaust valve (not shown) is provided. The lower end of the scavenging hole 32 is formed to coincide with the upper surface of the piston 33 at bottom dead center (BDC). Furthermore, a scavenging control valve 34 is provided outside the cylinder liner 31.
The air control valve 34 is connected to a pneumatic piston 36 of a pneumatic cylinder 35 as a pneumatic drive device, and when no air pressure is applied, the restoring force of a spring 37 causes an upper stopper to be inserted. 38, and the scavenging hole 32 is closed when the scavenging control valve 34 rises.

ピストン棒39の下部には第3の空気通路としての下部
空気通過溝40が装備され、またシリンダライナ31の
下部には、同ピストン棒39部分外面を摺動面とする下
部ピストンカバー41が設置されている。さらに下部ピ
ストンカバー41には、前記ピストン棒39と接する側
を空気の出入口とする第1の空気通路としての空気通過
孔42が設けられ、仕だ同ピストン棒39の上部には、
第2の空気通路としての上部空気通過溝43が設けれら
れており、下部ピストンカバー41の空気通過孔42は
高圧管44にて前記空気圧シリンダ35に接続されてい
る。
The lower part of the piston rod 39 is equipped with a lower air passage groove 40 as a third air passage, and the lower part of the cylinder liner 31 is provided with a lower piston cover 41 whose sliding surface is the outer surface of the piston rod 39 portion. has been done. Further, the lower piston cover 41 is provided with an air passage hole 42 as a first air passage whose air inlet and outlet are on the side in contact with the piston rod 39.
An upper air passage groove 43 is provided as a second air passage, and the air passage hole 42 of the lower piston cover 41 is connected to the pneumatic cylinder 35 through a high pressure pipe 44.

このような構成において、下部空気通過溝40と上部空
気通過溝43とは十分な距離を有しているので、ピスト
ン33の下降行程において、まず最初に下部空気通過溝
40が下部ピストンカバー41の空気通過孔42を通過
すれば、ピストン棒39が空気通過孔42を閉塞し、さ
らにピストン33が下降して下部ピストンリング45が
掃気孔32を閉じ始めた時点、すなわちクランク角度が
第4図の(θ5)になった時点において、空気ピストン
室46内の空気が圧縮される。ビス1〜ン33の下降行
程の終端付近、すなわち下死点(BDC)付近になった
時りで、前記下部空気通過溝43が前記空気通過孔42
に連通ずるため、クランク角度が第4図のくθ6)にお
いて、空気ビス1〜ン室46尚の十分に圧縮された空気
が空気圧シリンダ35に流入し、空気圧ピストン36は
ばね37の復元力に抗して下方に押下げられる。
In such a configuration, the lower air passage groove 40 and the upper air passage groove 43 have a sufficient distance, so that in the downward stroke of the piston 33, the lower air passage groove 40 first passes through the lower piston cover 41. Once the air passes through the air passage hole 42, the piston rod 39 closes the air passage hole 42, and when the piston 33 further descends and the lower piston ring 45 begins to close the scavenging hole 32, that is, the crank angle reaches the point shown in FIG. (θ5), the air in the air piston chamber 46 is compressed. Near the end of the downward stroke of the screws 1 to 33, that is, near the bottom dead center (BDC), the lower air passage groove 43 closes to the air passage hole 42.
Therefore, when the crank angle is θ6) in FIG. It resists and is pushed down.

この結果、クランク角度が第4図の(θ2)において、
掃気管制弁4は急速に下方に押し下げられ、掃気孔32
を開とする。
As a result, the crank angle is at (θ2) in Fig. 4,
The scavenging control valve 4 is rapidly pushed down, and the scavenging hole 32
Let's open.

さらにピストン33が下死点(BDC)を通過し、上昇
行程に転じ、クランク角度が第4図の(θ7)において
、上部空気通過溝43と空気通過孔42との連通は断た
れ、ピストン棒39の外周部にて空気通過孔42を閉塞
するため、空気圧シリンダ35内の圧縮空気は封じ込ま
れる。この結采、掃気管制弁34は開位置を保持する。
Further, the piston 33 passes through the bottom dead center (BDC) and starts the upward stroke, and when the crank angle reaches (θ7) in FIG. 4, the communication between the upper air passage groove 43 and the air passage hole 42 is cut off, and the piston rod Since the air passage hole 42 is closed at the outer periphery of the cylinder 39, the compressed air within the pneumatic cylinder 35 is sealed. With this connection, the scavenging control valve 34 is maintained in the open position.

さらにピストン33が上昇し、ピストン33上面が掃気
孔32の上端に達し、クランク角度が第4図の(θ4)
において掃気行程は完了する。次に下部空気通過溝40
が第4図のクランク角度(θ8)に達した時点で、下部
ピストンカバー41の空気通過孔42を開とするため、
空気圧シリンダ35内に封じ込められていた圧縮空気は
、掃気室内に排出される。この結束、バネ37の復元力
により空気圧ピストン36および掃気管制弁34は上昇
し、第4図のクランク角度(θ9)において掃気孔32
は閉じられて、次の掃気の準備が整えられる。
The piston 33 further rises, the upper surface of the piston 33 reaches the upper end of the scavenging hole 32, and the crank angle changes to (θ4) in FIG.
The scavenging stroke is completed at . Next, the lower air passage groove 40
In order to open the air passage hole 42 of the lower piston cover 41 when it reaches the crank angle (θ8) shown in FIG. 4,
The compressed air contained within the pneumatic cylinder 35 is discharged into the scavenging chamber. Due to this binding and the restoring force of the spring 37, the pneumatic piston 36 and the scavenging control valve 34 rise, and the scavenging hole 34 moves upward at the crank angle (θ9) shown in FIG.
is closed and ready for the next scavenge.

このように第1図および第2図に図示の本発明の実施例
では、第3図および第4図に図示されるように従来機関
よりも遅いクランク角度(θ2)において掃気孔32が
開き始めるが、掃気花鳥さくH2)を従来機関の袢気孔
高さくHl)よりも高くすることにより、下死点(BD
C)における全開時の掃気孔間口面積が大きくなり、ま
たビストン33の上昇による掃気孔32の閉じ終わりク
ランク角度(θ4)も近くなるため、従来機関と同等の
掃気孔間口時間面積を得ることができる。そして、掃気
孔間口時間面積を従来機関のものと同稈度確保したまま
、掃気孔開き始めのクランク角度を遅くでき、ピストン
33の有効ストロークが長くなり、燃料消費率が大巾に
改善される。さらに本発明は、従来提案されてきたもの
と比較して次のような数多くの利点を有している。
In this way, in the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2, the scavenging holes 32 begin to open at a slower crank angle (θ2) than in the conventional engine, as shown in FIGS. 3 and 4. However, by making the scavenging air hole height H2) higher than the conventional engine's underhole height Hl), the bottom dead center (BD
In C), the scavenging hole opening area when fully opened increases, and the crank angle (θ4) at which the scavenging hole 32 closes due to the rise of the piston 33 also approaches, making it possible to obtain the same scavenging hole opening time area as in the conventional engine. can. The crank angle at which the scavenging hole begins to open can be delayed while maintaining the scavenging hole opening time area to the same degree as that of conventional engines, which lengthens the effective stroke of the piston 33 and greatly improves fuel consumption. . Furthermore, the present invention has a number of advantages over those previously proposed, including:

(a)  掃気管制弁を駆動する動力源を機関自身の回
転によって得ている。このため、油圧駆動方式のように
掃気管制弁の開閉の毎に使用油量を供給するためのモー
タ駆動油圧ポンプなどの外部消費効力を必要とするもの
と比較して、機関側での機械的な動力損失は十分に小さ
な値となる。
(a) The power source for driving the scavenging control valve is obtained from the rotation of the engine itself. For this reason, compared to a hydraulic drive system that requires external consumption such as a motor-driven hydraulic pump to supply the amount of oil used each time the scavenging control valve opens and closes, this requires less mechanical effort on the engine side. The power loss is a sufficiently small value.

(b)  油圧駆動の場合、事故が発生すれば掃気室内
で駆動油が飛散することになり、掃気室内の火災など重
大な傷損事故をひきおこすが、空気圧駆動のためこのよ
うな事故の可能性は皆無である。
(b) In the case of hydraulic drive, if an accident occurs, the driving oil will scatter in the scavenging chamber, causing serious injury and damage such as a fire in the scavenging chamber, but with pneumatic drive, there is a possibility of such an accident. There are none.

(C)第8図のような従来の油圧駆動方式では掃気管制
弁駆動装置などが万一固着した場合、駆動油が非圧縮性
であるため、駆動油圧管路内の油圧の異常上昇による油
圧管系の破損といった事故に至るが、本発明では圧縮性
の空気圧駆動のため、このような場合でも駆動空気系統
の空気圧のいくふんの上昇にとどまり破損に至る可能+
![は非常に少ない。
(C) In the conventional hydraulic drive system as shown in Figure 8, if the scavenging control valve drive device etc. were to become stuck, the drive oil is incompressible, so the oil pressure in the drive hydraulic line would be abnormally increased. This could lead to an accident such as damage to the pipe system, but since the present invention is driven by compressible air pressure, even in such a case, the air pressure in the drive air system would only increase a little, which could lead to damage.
! [There are very few.

(d)  流体圧シリンダによって掃気管制弁を駆動す
る場合、通常複数個の流体圧シリンダが必要となるが、
この場合に油圧など非圧縮性の液体を用いたとすると、
各々の流体シリンダへの配管容積や管路抵抗の少しの差
によって各流体圧シリンダへの油圧の伝達に不均衡を生
じ、しかも掃気管制弁の開閉速度の上昇に伴いますます
この不均衡が大きくなり、高速での開閉が困がとなって
くる。しかしながら、本発明の空気圧は圧綿、膨張性が
あるため、各流体圧シリンダへの圧力伝達の不均衡の程
度が油圧と比べて少なく、このため掃気管制弁の開閉動
作が油圧式のものと比べて円滑となる。
(d) When driving a scavenging control valve with a fluid pressure cylinder, usually multiple fluid pressure cylinders are required.
In this case, if we use an incompressible liquid such as hydraulic pressure,
A slight difference in piping volume or piping resistance to each fluid cylinder causes an imbalance in the transmission of hydraulic pressure to each fluid pressure cylinder, and this imbalance becomes larger as the opening/closing speed of the scavenging control valve increases. This makes it difficult to open and close at high speed. However, since the air pressure of the present invention is compressed and expandable, the degree of imbalance in pressure transmission to each fluid pressure cylinder is smaller than that of hydraulic pressure, and therefore the opening and closing operation of the scavenging air control valve is not hydraulic. It is smoother in comparison.

(e)  第8図のにうな従来の油圧駆動方式と比べて
、逆止弁が不要となり、配管も簡単になる。
(e) Compared to the conventional hydraulic drive system shown in Figure 8, a check valve is not required and piping is simpler.

(f)  13を関のシリンダライナや掃気室など主要
構造を変更することなく駆動空気源機構を得ることがで
き、現状機関への装備が容易である。
(f) The driving air source mechanism can be obtained without changing the main structures such as the cylinder liner and the scavenging air chamber, making it easy to equip the current engine.

(g)本発明によれば、クランク角度(θ6)にて空気
ピストン室46からの圧縮空気が空気圧シリンダ35に
対して供給され始めても、下死点(BDC>までは空気
ビス1ヘン室46内の空気圧はまだ圧縮行程にあるため
、空気圧シリンダ35に対して継続して高圧空気を供給
し続けることができる。しかも空気室ピストン46内の
圧縮圧力の圧縮速度は内燃機関の回転速度に比例するた
め、掃気管側弁の開弁速度も対応して高速となる。
(g) According to the present invention, even if compressed air from the air piston chamber 46 starts to be supplied to the pneumatic cylinder 35 at the crank angle (θ6), the air piston chamber 46 does not reach the bottom dead center (BDC>). Since the air pressure in the air chamber is still in the compression stroke, high pressure air can be continuously supplied to the pneumatic cylinder 35.Moreover, the compression speed of the compression pressure in the air chamber piston 46 is proportional to the rotational speed of the internal combustion engine. Therefore, the opening speed of the scavenging pipe side valve becomes correspondingly high.

以上、本発明を実施例にもとづいて説明したが、本発明
は上記実施例だけに局限されるものでなく、本発明の趣
旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施しうるちのであ
る。特に本実施例においては、説明の便宜上掃気管制弁
および掃気管制弁駆動用の空気圧シリンダを上下往復動
作式としているが、上下の往復動作に限定されるもので
はなく、これらの部分は、掃気孔を開閉する掃気管制弁
と、掃気管制弁駆動装置として空気圧を用いた装置との
あらゆる組合せに適用することができるものである。
Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. In particular, in this embodiment, for convenience of explanation, the scavenging air control valve and the pneumatic cylinder for driving the scavenging air control valve are of the up-and-down reciprocating type; however, this is not limited to the up-and-down reciprocating movement, and these parts are The present invention can be applied to any combination of a scavenging control valve that opens and closes a scavenging control valve and a device that uses air pressure as a scavenging control valve driving device.

なお、第1図の実施例においては、空気圧シリンダ35
の復元用部材にばね37を用いたものを示したが、この
かわりに、第5図に示すような空気圧ばね機構を採用す
ることにより、さらに次のような利点を得ることができ
る。
In the embodiment shown in FIG. 1, the pneumatic cylinder 35
Although a spring 37 is used as the restoring member, the following advantages can be obtained by adopting a pneumatic spring mechanism as shown in FIG. 5 instead.

(イ) 空気圧ピストン36の最上部位置、すなわち掃
気管制弁34の閉位置において、第1図のばね37によ
る初期荷重に相当する値を、減圧弁51の設定圧力値に
よって容易に調節できる。
(a) At the uppermost position of the pneumatic piston 36, that is, at the closed position of the scavenging control valve 34, the value corresponding to the initial load by the spring 37 in FIG.

(ロ) 空気圧ピストン36の最下部位置、すなわち掃
気管制弁34の閉位置において、第1図のばね37の圧
縮による復元力に相当する値を、空気タンク49の8吊
によって決定することができる。
(b) At the lowest position of the pneumatic piston 36, that is, at the closed position of the scavenging control valve 34, a value corresponding to the restoring force due to the compression of the spring 37 in FIG. 1 can be determined by the eight suspensions of the air tank 49. .

(ハ)上記(イ)と(ロ)の値を適切に設定することに
より、掃気管制弁34の開弁に要する駆動力を軽減する
ことができ、Jζり高速の開弁速度を得ることができる
(c) By appropriately setting the values of (a) and (b) above, the driving force required to open the scavenging control valve 34 can be reduced, and a valve opening speed faster than Jζ can be obtained. can.

(ニ)空気圧ピストン36の最下部位置における下部空
気ばね室47の容積は僅少でもよく、第1図の復元用ば
ね37を採用の空気圧シリンダと比べて、外径寸法、長
さ等を大幅に短縮できる。なお、48は管路、50は逆
止弁、52は空気圧供給源である。
(d) The volume of the lower air spring chamber 47 at the lowest position of the pneumatic piston 36 may be small, and the outer diameter, length, etc. can be significantly reduced compared to the pneumatic cylinder adopting the restoring spring 37 shown in FIG. Can be shortened. In addition, 48 is a pipe line, 50 is a check valve, and 52 is an air pressure supply source.

発明の効果 以上述べたように本発明によると、掃気管制弁を駆動す
る動力源を機関自身の回転によって得ているため、機関
側での機械的な動力損失を小さなものとすることができ
、しかも空気圧を利用するものであるため火災等の事故
や管路の破損を防止できて、所望の時期に適確に掃気孔
を開閉することができる。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the power source for driving the scavenging control valve is obtained from the rotation of the engine itself, so that the mechanical power loss on the engine side can be reduced. Furthermore, since air pressure is used, accidents such as fire and damage to pipes can be prevented, and the scavenging holes can be opened and closed appropriately at desired times.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の断面図、第2図(aHb)
は第1図におけるA−AおよびB−8断面図、第3図お
よび第4図は第1図および第2図に示す装置の動作説明
図、第5図は本発明の他の実施例を示す図、第6図は掃
気型機関の下死点近傍における指圧線図を例示する図、
第7図(a)〜(d)は第1の従来例を示す図、第8図
は第2の従来例を示す図である。 31・・・シリンダライナ、32・・・掃気孔、33・
・・ピスト通溝(第3の空気通路)、41・・・下部ピ
ストンカバー、42・・・空気通過孔(第1の空気通路
)、43・・・上部空気通過溝(第2の空気通路)、4
6・・・空気ビストン室 代理人   森  本  義  弘 第5図 第を図 DC (下死と、) (トノ
Figure 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention, Figure 2 (aHb)
1 is a sectional view taken along line A-A and B-8 in FIG. 1, FIGS. 3 and 4 are explanatory views of the operation of the apparatus shown in FIGS. Figure 6 is a diagram illustrating a finger pressure diagram near the bottom dead center of a scavenging type engine.
FIGS. 7(a) to 7(d) are diagrams showing a first conventional example, and FIG. 8 is a diagram showing a second conventional example. 31... Cylinder liner, 32... Scavenging hole, 33...
... Piston passage groove (third air passage), 41... Lower piston cover, 42... Air passage hole (first air passage), 43... Upper air passage groove (second air passage) ), 4
6... Air piston room agent Yoshihiro Morimoto Figure 5 Figure DC (Bottom death) (Tonneau)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、内燃機関のシリンダライナの掃気孔部分に、この掃
気孔を開閉可能な掃気管制弁を設け、この掃気管制弁に
、この掃気管制弁を閉弁付勢するとともに、加圧空気の
供給を受けたときに前記掃気管制弁を開弁動作させる空
気圧駆動機器を連動連結し、 シリンダライナの下部にピストン棒に外嵌摺接する下部
ピストンカバーを設けて、ピストンと、シリンダライナ
と、下部ピストンカバーと、ピストン棒とにより、ピス
トンの下降行程において空気を圧縮可能な空気ピストン
室を構成し、前記下部ピストンカバーに、一端がこの下
部ピストンカバーの内周面に間口するとともに、他端が
前記空気圧駆動機器に連通する第1の空気通路を形成し
、 前記ピストン棒に、ピストンが下死点に近づいたときに
前記空気ピストン室と第1の空気通路とを連通させて前
記空気圧駆動機器に加圧空気を供給させる第2の空気通
路と、前記ピストンにより掃気孔が閉塞された後に前記
第1の空気通路に連通して前記空気圧駆動機器内の空気
を排気させる第3の空気通路とを形成し、 たことを特徴とする掃気管制装置。
[Claims] 1. A scavenging control valve that can open and close the scavenging hole is provided in the scavenging hole portion of the cylinder liner of the internal combustion engine, and the scavenging control valve is energized to close, A pneumatic drive device that opens the scavenging control valve when pressurized air is supplied is interlocked and connected, and a lower piston cover is provided at the bottom of the cylinder liner to fit externally into sliding contact with the piston rod. The liner, the lower piston cover, and the piston rod constitute an air piston chamber capable of compressing air during the downward stroke of the piston, and one end is opened to the inner circumferential surface of the lower piston cover, and , the other end forming a first air passage communicating with the pneumatic drive device, and causing the piston rod to communicate the air piston chamber with the first air passage when the piston approaches bottom dead center. a second air passage for supplying pressurized air to the pneumatically driven equipment; and a third air passage that communicates with the first air passage to exhaust air in the pneumatically driven equipment after the scavenging hole is closed by the piston. A scavenging air control device characterized by forming an air passage with a
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10468721B2 (en) 2012-12-17 2019-11-05 Sion Power Corporation Lithium-ion electrochemical cell, components thereof, and methods of making and using same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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