JP2000045732A - ２サイクルディーゼルエンジンの排気弁駆動装置 - Google Patents
２サイクルディーゼルエンジンの排気弁駆動装置Info
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- JP2000045732A JP2000045732A JP10213352A JP21335298A JP2000045732A JP 2000045732 A JP2000045732 A JP 2000045732A JP 10213352 A JP10213352 A JP 10213352A JP 21335298 A JP21335298 A JP 21335298A JP 2000045732 A JP2000045732 A JP 2000045732A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】カムのプロフィルや幅などの変更なしに開弁速
度を増大して、有効仕事を増大させ、燃費を低減する。 【解決手段】クランク軸に連動される弁駆動カムにより
駆動シリンダを駆動し、この油圧を従動シリンダ２１に
供給して排気弁を駆動する排気弁駆動装置において、従
動シリンダ２１のシリンダ室２２に、大径ピストン２３
を全閉点ＣＰから初期ストロークＬの範囲でスライド自
在に配置し、この大径ピストン２３に形成した内シリン
ダ穴２６に、小径ピストン２４をスライド自在に配置す
るとともに、この小径ピストン２４を排気弁に連結し、
この小径ピストン２４に、全閉点ＣＰから初期ストロー
ク下限Ｌｅまでの範囲で大径ピストン２３の駆動力を受
ける受圧部２７を設けた。
度を増大して、有効仕事を増大させ、燃費を低減する。 【解決手段】クランク軸に連動される弁駆動カムにより
駆動シリンダを駆動し、この油圧を従動シリンダ２１に
供給して排気弁を駆動する排気弁駆動装置において、従
動シリンダ２１のシリンダ室２２に、大径ピストン２３
を全閉点ＣＰから初期ストロークＬの範囲でスライド自
在に配置し、この大径ピストン２３に形成した内シリン
ダ穴２６に、小径ピストン２４をスライド自在に配置す
るとともに、この小径ピストン２４を排気弁に連結し、
この小径ピストン２４に、全閉点ＣＰから初期ストロー
ク下限Ｌｅまでの範囲で大径ピストン２３の駆動力を受
ける受圧部２７を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２サイクルディー
ゼルエンジンの排気弁駆動装置に関する。
ゼルエンジンの排気弁駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ここで従来の排気弁駆動装置を図４に示
す。すなわち、この排気弁駆動装置は、クランク軸１の
回転により複数のギヤ１ａを介して回転駆動されるカム
２と、このカム２によりカムホロワ３を介して駆動ピス
トン４が駆動される駆動シリンダ５と、駆動シリンダ５
の油圧が接続管６を介してシリンダ室７ａに供給される
従動シリンダ７と、従動シリンダ７の従動ピストン８に
より弁ロッド９を介して昇降駆動され排気穴１１を開閉
する排気弁１０とを具備している。１２は排気弁１０の
閉動側に付勢する空気ばねである。
す。すなわち、この排気弁駆動装置は、クランク軸１の
回転により複数のギヤ１ａを介して回転駆動されるカム
２と、このカム２によりカムホロワ３を介して駆動ピス
トン４が駆動される駆動シリンダ５と、駆動シリンダ５
の油圧が接続管６を介してシリンダ室７ａに供給される
従動シリンダ７と、従動シリンダ７の従動ピストン８に
より弁ロッド９を介して昇降駆動され排気穴１１を開閉
する排気弁１０とを具備している。１２は排気弁１０の
閉動側に付勢する空気ばねである。
【０００３】２サイクルディーゼルエンジンの熱効率を
向上させる方法として、たとえば図５（ａ），（ｂ）に
示すように、排気行程における理論サイクルの損失Δｐ
iは、図示された平均有効圧ｐiによって、排気線図係数
ηgex＝ｐi／（ｐi＋Δｐi）として評価すると、ηgex
＝１はΔｐi＝０を意味し、理想的な排気過程を表わ
す。２サイクルディーゼル機関の場合、排気弁の開弁速
度を増大させ開弁時期θEOを遅らせると、有効仕事が増
大され、熱効率が改善されて燃費ｂeが低減できること
がわかっている。
向上させる方法として、たとえば図５（ａ），（ｂ）に
示すように、排気行程における理論サイクルの損失Δｐ
iは、図示された平均有効圧ｐiによって、排気線図係数
ηgex＝ｐi／（ｐi＋Δｐi）として評価すると、ηgex
＝１はΔｐi＝０を意味し、理想的な排気過程を表わ
す。２サイクルディーゼル機関の場合、排気弁の開弁速
度を増大させ開弁時期θEOを遅らせると、有効仕事が増
大され、熱効率が改善されて燃費ｂeが低減できること
がわかっている。
【０００４】上記従来構成において、排気弁１０の開弁
速度を増大するには、カム２のプロフィルを変更する必
要があった。
速度を増大するには、カム２のプロフィルを変更する必
要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、単に排気弁の
開弁時期θEOを遅らせると、掃気弁の開孔時（Suctionp
ort Open Timing）にエンジンシリンダ内のガス圧が
掃気圧力より高くなって装置掃気孔より逆流するという
問題がある。このため、カム２のプロフィルを変更し、
開孔時初期のシリンダ内のガス圧に対抗して駆動力を増
加させ開弁速度を上昇させ、同時にカム面の面圧を適正
にするため、カム２およびカムホロワ３の幅を増大する
などの、大幅な設計変更が必要となる。
開弁時期θEOを遅らせると、掃気弁の開孔時（Suctionp
ort Open Timing）にエンジンシリンダ内のガス圧が
掃気圧力より高くなって装置掃気孔より逆流するという
問題がある。このため、カム２のプロフィルを変更し、
開孔時初期のシリンダ内のガス圧に対抗して駆動力を増
加させ開弁速度を上昇させ、同時にカム面の面圧を適正
にするため、カム２およびカムホロワ３の幅を増大する
などの、大幅な設計変更が必要となる。
【０００６】本発明は、排気弁は、開弁初期に大きい開
弁駆動力が必要であるが、一旦開くとシリンダ内の圧力
低下により大きい駆動力を必要としない点に着目して発
明されたもので、上記問題点を解決して、カムのプロフ
ィルや幅などの変更をせずに、開弁速度の増大および開
弁時期の遅延最適化により、有効仕事を増大させ、燃費
を低減できる２サイクルディーゼルエンジンの排気弁駆
動装置を提供することを目的とする。
弁駆動力が必要であるが、一旦開くとシリンダ内の圧力
低下により大きい駆動力を必要としない点に着目して発
明されたもので、上記問題点を解決して、カムのプロフ
ィルや幅などの変更をせずに、開弁速度の増大および開
弁時期の遅延最適化により、有効仕事を増大させ、燃費
を低減できる２サイクルディーゼルエンジンの排気弁駆
動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、クランク軸に連動される弁駆動カムにより
駆動される駆動ピストンを有する駆動シリンダと、この
駆動シリンダからシリンダ室に供給される油圧により排
気弁を駆動する従動シリンダとを具備した２サイクルデ
ィーゼルエンジンの排気弁駆動装置において、前記従動
シリンダのシリンダ室に、大径ピストンを上死点から初
期ストロークの範囲でスライド自在に配置し、この大径
ピストンに内シリンダ穴を軸心方向に形成し、この内シ
リンダ穴に小径ピストンをスライド自在に配置するとと
もに、この小径ピストンを排気弁に連結し、この小径ピ
ストンに、上死点から初期ストロークまでの範囲で大径
ピストンの駆動力を受ける受圧部を設けたものである。
に本発明は、クランク軸に連動される弁駆動カムにより
駆動される駆動ピストンを有する駆動シリンダと、この
駆動シリンダからシリンダ室に供給される油圧により排
気弁を駆動する従動シリンダとを具備した２サイクルデ
ィーゼルエンジンの排気弁駆動装置において、前記従動
シリンダのシリンダ室に、大径ピストンを上死点から初
期ストロークの範囲でスライド自在に配置し、この大径
ピストンに内シリンダ穴を軸心方向に形成し、この内シ
リンダ穴に小径ピストンをスライド自在に配置するとと
もに、この小径ピストンを排気弁に連結し、この小径ピ
ストンに、上死点から初期ストロークまでの範囲で大径
ピストンの駆動力を受ける受圧部を設けたものである。
【０００８】上記構成によれば、駆動シリンダから従動
シリンダに送られた加圧流体により、上死点にある大径
ピストンと小径ピストンとがそれぞれ押圧され、大径ピ
ストンの駆動力が受圧部を介して小径ピストンに伝達さ
れて一体に駆動され、排気弁が閉止位置から初期ストロ
ークの範囲で大きい駆動力で押し開かれる。そして初期
ストローク下限に達すると大径ピストンが停止され、次
に全ての油圧が受圧面積の小さい小径ピストンに作用す
る。ここで駆動シリンダから送られる油圧が一定である
ため、受圧作動面積が小さくなったことで駆動ストロー
クが大きくなり、小径ピストンが高速で駆動されて排気
弁が高速で開弁される。
シリンダに送られた加圧流体により、上死点にある大径
ピストンと小径ピストンとがそれぞれ押圧され、大径ピ
ストンの駆動力が受圧部を介して小径ピストンに伝達さ
れて一体に駆動され、排気弁が閉止位置から初期ストロ
ークの範囲で大きい駆動力で押し開かれる。そして初期
ストローク下限に達すると大径ピストンが停止され、次
に全ての油圧が受圧面積の小さい小径ピストンに作用す
る。ここで駆動シリンダから送られる油圧が一定である
ため、受圧作動面積が小さくなったことで駆動ストロー
クが大きくなり、小径ピストンが高速で駆動されて排気
弁が高速で開弁される。
【０００９】したがって、従動シリンダに大径ピストン
および小径ピストンを二段階で駆動し、開弁初期には排
気弁を大きい駆動力で駆動し、その後排気弁を高速で駆
動するように構成したので、カムのプロフィルやカム面
積を変更しなくても、排気弁の開弁速度を高めるととも
に、開弁初期の駆動力を増大させることができる。そし
て開弁速度の向上により、排気弁開弁時間面積を従来と
同じに設定した場合には、開弁時期を遅らせることがで
き、排気線図係数を改善できて有効仕事量を増大させ、
燃費を向上させることができる。
および小径ピストンを二段階で駆動し、開弁初期には排
気弁を大きい駆動力で駆動し、その後排気弁を高速で駆
動するように構成したので、カムのプロフィルやカム面
積を変更しなくても、排気弁の開弁速度を高めるととも
に、開弁初期の駆動力を増大させることができる。そし
て開弁速度の向上により、排気弁開弁時間面積を従来と
同じに設定した場合には、開弁時期を遅らせることがで
き、排気線図係数を改善できて有効仕事量を増大させ、
燃費を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】ここで、本発明に係る２サイクル
ディーゼルエンジンの排気弁駆動装置の実施の形態を図
１〜図３に基づいて説明する。なお、従来例と同一部材
には同一符号を付して説明は省略する。
ディーゼルエンジンの排気弁駆動装置の実施の形態を図
１〜図３に基づいて説明する。なお、従来例と同一部材
には同一符号を付して説明は省略する。
【００１１】図１に示すように、従動シリンダ２１のシ
リンダ室２２には、初期ストロークＬのみ一体駆動され
る円筒型の大径ピストン２３と、小径ピストン２４がス
ライド自在に配設され、小径ピストン２４が弁ロッド９
を介して排気弁１０に連結連動されている。
リンダ室２２には、初期ストロークＬのみ一体駆動され
る円筒型の大径ピストン２３と、小径ピストン２４がス
ライド自在に配設され、小径ピストン２４が弁ロッド９
を介して排気弁１０に連結連動されている。
【００１２】すなわち、シリンダ室２２の下部には、大
径ピストン２３の下降限となるストッパー筒２５が嵌合
固定され、これにより、大径ピストン２３が全閉点ＣＰ
から初期ストロークＬの下限Ｌｅまでの範囲（１stステ
ージ）でスライド自在に保持される。またこの大径ピス
トン２３の軸心部に内シリンダ穴２６が軸心方向に形成
され、この内シリンダ穴２６に小径ピストン２４がスラ
イド自在に配置されている。前記内シリンダ穴２６の下
部には、段部２７ａを介して大径穴部２６ａが形成さ
れ、小径ピストン２４の下部には、大径穴部２６ｂを移
動自在で段部２７ａにより上方へのスライドを規制され
る係止リング部２７ｂが突設され、この段部２７ａと係
止リング部２７ｂとにより、大径ピストン２３の駆動力
を小径ピストン２４に伝達する受圧部２７が構成されて
いる。また係止リング部２７ｂに弁頭部２４ａを介して
弁ロッド９に連結されている。
径ピストン２３の下降限となるストッパー筒２５が嵌合
固定され、これにより、大径ピストン２３が全閉点ＣＰ
から初期ストロークＬの下限Ｌｅまでの範囲（１stステ
ージ）でスライド自在に保持される。またこの大径ピス
トン２３の軸心部に内シリンダ穴２６が軸心方向に形成
され、この内シリンダ穴２６に小径ピストン２４がスラ
イド自在に配置されている。前記内シリンダ穴２６の下
部には、段部２７ａを介して大径穴部２６ａが形成さ
れ、小径ピストン２４の下部には、大径穴部２６ｂを移
動自在で段部２７ａにより上方へのスライドを規制され
る係止リング部２７ｂが突設され、この段部２７ａと係
止リング部２７ｂとにより、大径ピストン２３の駆動力
を小径ピストン２４に伝達する受圧部２７が構成されて
いる。また係止リング部２７ｂに弁頭部２４ａを介して
弁ロッド９に連結されている。
【００１３】上記構成において、図２（ａ）〜（ｃ）お
よび図３に示すように、クランク軸１により回転される
カム２およびカムホロワ３を介して駆動シリンダ５の駆
動ピストン４が駆動され、油圧が接続管６から従動シリ
ンダ２１のシリンダ室２２に送られる［図２（ａ）］。
すると、大径ピストン２３および小径ピストン２４が一
体に全閉点ＣＰから初期ストロークＬの下限Ｌｅまでの
１stステージの間で駆動され、大径ピストン２３の駆動
力が受圧部２６を介して小径ピストン２４に伝達され、
弁ロッド９を介して排気弁１０が速度は遅いが大きい駆
動力で駆動され、ガス圧力に抗して開弁される［図２
（ｂ）］。
よび図３に示すように、クランク軸１により回転される
カム２およびカムホロワ３を介して駆動シリンダ５の駆
動ピストン４が駆動され、油圧が接続管６から従動シリ
ンダ２１のシリンダ室２２に送られる［図２（ａ）］。
すると、大径ピストン２３および小径ピストン２４が一
体に全閉点ＣＰから初期ストロークＬの下限Ｌｅまでの
１stステージの間で駆動され、大径ピストン２３の駆動
力が受圧部２６を介して小径ピストン２４に伝達され、
弁ロッド９を介して排気弁１０が速度は遅いが大きい駆
動力で駆動され、ガス圧力に抗して開弁される［図２
（ｂ）］。
【００１４】次いで、大径ピストン２３および小径ピス
トン２４が初期ストロークＬの下限Ｌｅに達すると、大
径ピストン２３がストッパ筒２５の上端部に係止されて
下降が規制され、小径ピストン２４のみが内シリンダ穴
２６に沿って全開点ＯＰまで駆動される［図２
（ｃ）］。この時、駆動シリンダ５から従動シリンダ７
に供給される油量が一定であり、受圧面積が小径ピスト
ン２４のみと減少されるため、排気弁１０の開弁速度が
受圧面積の減少分だけ増速され、排気弁１０が高速で開
放される。この時、排気弁１０の駆動力が低下するが、
一旦排気弁１０が開かれると、初期ストロークＬの時に
比べると駆動力は小さくてもよい。
トン２４が初期ストロークＬの下限Ｌｅに達すると、大
径ピストン２３がストッパ筒２５の上端部に係止されて
下降が規制され、小径ピストン２４のみが内シリンダ穴
２６に沿って全開点ＯＰまで駆動される［図２
（ｃ）］。この時、駆動シリンダ５から従動シリンダ７
に供給される油量が一定であり、受圧面積が小径ピスト
ン２４のみと減少されるため、排気弁１０の開弁速度が
受圧面積の減少分だけ増速され、排気弁１０が高速で開
放される。この時、排気弁１０の駆動力が低下するが、
一旦排気弁１０が開かれると、初期ストロークＬの時に
比べると駆動力は小さくてもよい。
【００１５】排気弁１０の閉弁動作は、図３に示すよう
に、ガス圧と空気ばね１２により開弁動作と逆の手順で
高速で行われる。上記実施の形態によれば、排気弁１０
を開く開弁初期には、ガス圧に対抗するために大きい駆
動力が必要であるが、上死点から１stステージの間、大
径ピストン２３と小径ピストン２４とを一体に駆動する
ので、大きい駆動力でガス圧に抗して排気弁１０を開く
ことができる。またガス圧が低下する初期ストロークＬ
の下限Ｌｅから２ndステージで、小径ピストン２４のみ
を高速で駆動して排気弁１０を開放するので、排気弁１
０の開弁時間面積を従来システムど同じになるようにし
た場合に開弁時期を遅らせることができ、排気線図係数
ηgexを改善できて有効仕事量Ｐｉを増大させ、燃費を
向上させることができる。
に、ガス圧と空気ばね１２により開弁動作と逆の手順で
高速で行われる。上記実施の形態によれば、排気弁１０
を開く開弁初期には、ガス圧に対抗するために大きい駆
動力が必要であるが、上死点から１stステージの間、大
径ピストン２３と小径ピストン２４とを一体に駆動する
ので、大きい駆動力でガス圧に抗して排気弁１０を開く
ことができる。またガス圧が低下する初期ストロークＬ
の下限Ｌｅから２ndステージで、小径ピストン２４のみ
を高速で駆動して排気弁１０を開放するので、排気弁１
０の開弁時間面積を従来システムど同じになるようにし
た場合に開弁時期を遅らせることができ、排気線図係数
ηgexを改善できて有効仕事量Ｐｉを増大させ、燃費を
向上させることができる。
【００１６】
【発明の効果】以上に述べたごとく本発明の請求項１記
載の発明によれば、従動シリンダに大径ピストンおよび
小径ピストンを二段階で駆動して排気弁を開動初期には
大きい駆動力で駆動し、それが過ぎると高速で駆動する
ように構成したので、カムのプロフィルやカム面積の増
大をしなくても、排気弁の開弁速度を高めるとともに、
開弁初期の駆動力を増大させることができ、排気弁開弁
時間面積を一定とした場合に開弁時期を遅らせることが
でき、排気線図係数を改善できて有効仕事量を増大さ
せ、燃費を向上させることができる。
載の発明によれば、従動シリンダに大径ピストンおよび
小径ピストンを二段階で駆動して排気弁を開動初期には
大きい駆動力で駆動し、それが過ぎると高速で駆動する
ように構成したので、カムのプロフィルやカム面積の増
大をしなくても、排気弁の開弁速度を高めるとともに、
開弁初期の駆動力を増大させることができ、排気弁開弁
時間面積を一定とした場合に開弁時期を遅らせることが
でき、排気線図係数を改善できて有効仕事量を増大さ
せ、燃費を向上させることができる。
【図１】本発明に係る２サイクルディーゼルエンジンの
排気弁駆動装置の実施の形態を示し、従動シリンダの縦
断面図である。
排気弁駆動装置の実施の形態を示し、従動シリンダの縦
断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ従動シリンダの動作
を示し、（ａ）は排気弁開動前を示す縦断面図、（ｂ）
は初期ストローク下限時の縦断面図、（ｃ）は排気弁開
放終了時の縦断面図である。
を示し、（ａ）は排気弁開動前を示す縦断面図、（ｂ）
は初期ストローク下限時の縦断面図、（ｃ）は排気弁開
放終了時の縦断面図である。
【図３】同排気弁のリフト特性を示すグラフである。
【図４】従来の排気弁駆動装置を示す構成図である。
【図５】（ａ）は排気弁の開弁速度とガス圧における排
気線図係数および熱効率を示すグラフ、（ｂ）は排気弁
開弁時期と燃費の関係を示すグラフである。
気線図係数および熱効率を示すグラフ、（ｂ）は排気弁
開弁時期と燃費の関係を示すグラフである。
１ クランク軸 ２ カム ３ カムホロワ ５ 駆動シリンダ ９ 弁ロッド １０ 排気弁 ２１ 従動シリンダ ２２ シリンダ室 ２３ 大径ピストン ２４ 小径ピストン ２５ ストッパ筒 ２６ 内シリンダ穴 ２７ 受圧部 ２７ａ 段部 ２７ｂ 係止リング部 ＣＰ 全閉点 Ｌ 初期ストローク ＯＰ 全開点
Claims (1)
- 【請求項１】 クランク軸に連動される弁駆動カムによ
り駆動される駆動ピストンを有する駆動シリンダと、こ
の駆動シリンダからシリンダ室に供給される油圧により
排気弁を駆動する従動シリンダとを具備した２サイクル
ディーゼルエンジンの排気弁駆動装置において、 前記従動シリンダのシリンダ室に、大径ピストンを上死
点から初期ストロークの範囲でスライド自在に配置し、 この大径ピストンに内シリンダ穴を軸心方向に形成し、 この内シリンダ穴に小径ピストンをスライド自在に配置
するとともに、この小径ピストンを排気弁に連結し、 この小径ピストンに、上死点から初期ストロークまでの
範囲で大径ピストンの駆動力を受ける受圧部を設けたこ
とを特徴とする２サイクルディーゼルエンジンの排気弁
駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10213352A JP2000045732A (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | ２サイクルディーゼルエンジンの排気弁駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10213352A JP2000045732A (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | ２サイクルディーゼルエンジンの排気弁駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000045732A true JP2000045732A (ja) | 2000-02-15 |
Family
ID=16637752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10213352A Pending JP2000045732A (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | ２サイクルディーゼルエンジンの排気弁駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000045732A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2394000A (en) * | 2002-10-10 | 2004-04-14 | Lotus Car | Arrangement of an i.c. engine poppet valve and hydraulic actuator |
| KR100684819B1 (ko) | 2003-12-24 | 2007-02-20 | 맨 디젤 에이/에스 | 압축 매체 소스를 가진 압축 매체에 의해 작동되는 2개의연결부재의 경시변화 가능한 연결을 제어하는 제어장치 |
| JP2009144725A (ja) * | 2009-02-04 | 2009-07-02 | Man Diesel Filial Af Man Diesel Se Tyskland | 大型２サイクルディーゼルエンジン用のカム駆動排気弁作動システム |
| JP2010106843A (ja) * | 2009-12-17 | 2010-05-13 | Man Diesel Filial Af Man Diesel Se Tyskland | 大型２サイクルディーゼルエンジン用のカム駆動排気弁作動システム |
| JP2010116797A (ja) * | 2008-11-11 | 2010-05-27 | Akasaka Tekkosho:Kk | 内燃機関の動弁装置 |
| JP2010164022A (ja) * | 2009-01-19 | 2010-07-29 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 内燃機関の弁装置 |
| JP2010209745A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 内燃機関の電子制御式弁駆動装置 |
| WO2015104907A1 (ja) * | 2014-01-10 | 2015-07-16 | 三菱重工業株式会社 | 排気弁駆動装置およびこれを備えた内燃機関 |
-
1998
- 1998-07-29 JP JP10213352A patent/JP2000045732A/ja active Pending
Cited By (12)
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