JP2013204586A - Gas exchange valve for combustion engine - Google Patents
Gas exchange valve for combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013204586A JP2013204586A JP2013047583A JP2013047583A JP2013204586A JP 2013204586 A JP2013204586 A JP 2013204586A JP 2013047583 A JP2013047583 A JP 2013047583A JP 2013047583 A JP2013047583 A JP 2013047583A JP 2013204586 A JP2013204586 A JP 2013204586A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spindle
- valve
- chamber
- hole
- gas exchange
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 3
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
- F01L1/14—Tappets; Push rods
- F01L1/16—Silencing impact; Reducing wear
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L31/00—Valve drive, valve adjustment during operation, or other valve control, not provided for in groups F01L15/00 - F01L29/00
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/32—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for rotating lift valves, e.g. to diminish wear
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/06—Valve members or valve-seats with means for guiding or deflecting the medium controlled thereby, e.g. producing a rotary motion of the drawn-in cylinder charge
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/08—Valves guides; Sealing of valve stem, e.g. sealing by lubricant
- F01L3/085—Valve cages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L31/00—Valve drive, valve adjustment during operation, or other valve control, not provided for in groups F01L15/00 - F01L29/00
- F01L31/08—Valve drive or valve adjustment, apart from tripping aspects; Positively-driven gear
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
- F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L2810/00—Arrangements solving specific problems in relation with valve gears
- F01L2810/04—Reducing noise
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F2007/0097—Casings, e.g. crankcases or frames for large diesel engines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
Abstract
Description
本発明は、大型2ストロークディーゼルエンジン用の排気バルブ頂部アクチュエータのための自己調節可能な緩衝器に関するものである。 The present invention relates to a self-adjustable shock absorber for an exhaust valve top actuator for a large two-stroke diesel engine.
クロスヘッド式の大型2ストロークディーゼルエンジンでは、排気バルブもまたそれに対応して大型になり、いくつかのエンジンでは高さが約2メートルにもなる。そのような大型構造では、材料温度の影響が、構造の機能に影響を及ぼし得るほどの、構造の寸法上に無視できない影響を持つ。その結果、排気バルブのバルブスピンドルおよびバルブ筺体の温度が、バルブスピンドルの長さに影響を及ぼす。次いで、バルブスピンドルの長さが、バルブの作業の精密さに影響を与える。排気バルブには、排気バルブが閉止する間、バルブスピンドルの最終的な運動を緩衝するための手段が装備され、そのような手段は、バルブスピンドルの頂部に設けられることが多い。これらの緩衝手段は、スピンドルの頂部および筺体上に設けられた停止面の当接に起因し、またバルブとバルブ座部との間の当接に起因する、摩耗および雑音を防ぐまたは減らすために設けられる。バルブスピンドルが温度依存性膨張に起因して長くなりすぎる場合、バルブがバルブ座部と緊密に適合しないことになり、燃焼チャンバから漏出を生じさせる危険性がある。更に、バルブステムの頂部がバルブステム穴の頂部に衝打し、摩耗および雑音問題の増加を引き起こし得る。バルブが短すぎる場合、バルブの閉止の緩衝が正確に機能しないことになり、バルブおよびバルブ座部上の摩耗が増え、この強打が雑音問題を引き起こすことになる。 In crosshead large two-stroke diesel engines, the exhaust valves are correspondingly larger, and in some engines the height is about 2 meters. In such large structures, the effect of material temperature has a non-negligible effect on the dimensions of the structure that can affect the function of the structure. As a result, the temperature of the valve spindle and valve housing of the exhaust valve affects the length of the valve spindle. The length of the valve spindle then affects the precision of the valve operation. The exhaust valve is equipped with means for buffering the final movement of the valve spindle while the exhaust valve is closed, and such means are often provided at the top of the valve spindle. These buffering means are intended to prevent or reduce wear and noise caused by the abutment of the stop surfaces provided on the top of the spindle and on the housing and by the abutment between the valve and the valve seat. Provided. If the valve spindle becomes too long due to temperature dependent expansion, the valve will not fit closely with the valve seat and there is a risk of causing leakage from the combustion chamber. In addition, the top of the valve stem can strike the top of the valve stem hole, causing increased wear and noise problems. If the valve is too short, the valve closing buffer will not function correctly, wear on the valve and valve seat will increase, and this bang will cause noise problems.
エンジンの温度は、例えばエンジン負荷状態の違いに起因して、特にエンジンが冷たい状態から動作温度へと徐々に移る起動の間、変化する。 The temperature of the engine changes, for example due to differences in engine load conditions, especially during startup when the engine gradually transitions from a cold state to an operating temperature.
エンジン内のそのような温度差に起因して、排気バルブスピンドルは膨張および収縮し、スピンドルが中に取り付けられている筺体とは異なる速度で膨張し、収縮する。エンジンが大きければ大きいほど、ますます大きな排気バルブ、またますます大きなバルブスピンドルになる。したがって、バルブスピンドルの膨張および収縮もまた大きく、上で説明したように、排気バルブの動作状態に影響を与えることがある。排気バルブスピンドルの長さは、エンジンの主要な動作状態に適合される。したがって、大型エンジンでは、ある一定のエンジン動作状態(温度)の間、排気バルブが最適未満の手法で動作することを許容しなければならない、あるいはスピンドル長の違いを補償するためにある一定の措置が講じられ得るかのいずれかとなる。そのような措置は、通常、バルブステムの接合点にまたはバルブ閉止緩衝(遮断)機構と接続して配される複雑なシステムの形態であり、その機構は、バルブスピンドルの頂部に配されることが多い。そのような機構は、容易に故障し短い間隔の保守を必要とし得るボールバルブおよびベローズ、ならびに別個の供給源を必要とする異なる圧力のいくつかの圧力チャンバを用い、構造が複雑であることが多い。同様に当技術分野で知られているものは、ステムの長さを調節するための様々なばね機構である。そのような機構は、能動的制御なしで調節可能ではない。これらの例は、US20060283411、FR2674570、およびDE19529155に見ることができる。US20060283411は請求項1のプリアンブルに従うガス交換バルブを開示する。
Due to such temperature differences within the engine, the exhaust valve spindle expands and contracts and expands and contracts at a different speed than the housing in which the spindle is mounted. The larger the engine, the larger the exhaust valve and the larger the valve spindle. Accordingly, the expansion and contraction of the valve spindle is also large and can affect the operating condition of the exhaust valve, as explained above. The length of the exhaust valve spindle is adapted to the main operating conditions of the engine. Therefore, in large engines, the exhaust valve must be allowed to operate in a sub-optimal manner during certain engine operating conditions (temperatures) or certain measures to compensate for spindle length differences. Can be taken. Such a measure is usually in the form of a complex system that is arranged at the junction of the valve stem or in connection with a valve closing buffer (shut-off) mechanism, which is arranged at the top of the valve spindle. There are many. Such mechanisms use ball valves and bellows that can easily fail and require maintenance at short intervals, as well as several pressure chambers of different pressures that require separate sources, and can be complex in construction. Many. Also known in the art are various spring mechanisms for adjusting the length of the stem. Such a mechanism is not adjustable without active control. Examples of these can be found in US20060283411, FR2647570, and DE19529155. US20060283411 discloses a gas exchange valve according to the preamble of
この背景技術に基づいて、本発明の目的は、スピンドルの全長が自動的かつ受動的に調節可能であるスピンドルを有する排気バルブを提供することである。また本発明の目的は、バルブステムの長さを自動的かつ受動的に調節するための簡単な、事実上保守不要な機構を提供することでもある。 Based on this background art, an object of the present invention is to provide an exhaust valve having a spindle in which the overall length of the spindle can be adjusted automatically and passively. It is also an object of the present invention to provide a simple, virtually maintenance-free mechanism for automatically and passively adjusting the length of the valve stem.
この目的は、燃焼エンジンのための次のようなガス交換バルブを提供することによって達成される。このガス交換バルブは、
・ スピンドル穴と、
・ 前記スピンドル穴に収容されたバルブスピンドルと、
・ 緩衝チャンバと、
・ 前記スピンドル穴の上部に配される可変体積バルブ作動チャンバとを備え、
前記バルブスピンドルが、
・ 前記排気バルブの閉弁過程中に前記バルブスピンドルの動きを緩衝するための、前記緩衝チャンバと連動するように構成される緩衝手段が設けられた上端と、
・ 長手方向軸と、
・ 前記上部端に設けられ、前記長手方向軸に沿って押し込み位置と伸張位置との間で摺動可能である補償部材と、
・ 前記補償部材を前記伸張位置の方へ付勢するばねを備え、
補償チャンバが前記スピンドルの前記上部に配され、
前記補償チャンバと、前記スピンドル穴の上部に配される前記可変体積バルブ作動チャンバとは、前記補償部材の上面を貫通するように形成された開口部を通して流体が常に行き来できるように接続されている
This object is achieved by providing a gas exchange valve for the combustion engine as follows. This gas exchange valve
・ Spindle hole,
A valve spindle housed in the spindle hole;
A buffer chamber;
A variable volume valve operating chamber disposed above the spindle hole;
The valve spindle is
An upper end provided with buffer means configured to interlock with the buffer chamber for buffering movement of the valve spindle during the closing process of the exhaust valve;
A longitudinal axis;
A compensation member provided at the upper end and slidable between a pushed position and an extended position along the longitudinal axis;
A spring for urging the compensating member toward the extended position;
A compensation chamber is disposed at the top of the spindle;
The compensation chamber and the variable volume valve operating chamber disposed above the spindle hole are connected so that fluid can always go back and forth through an opening formed so as to penetrate the upper surface of the compensation member.
このようなガス交換バルブを排気バルブとすることは有利であろう。更に、このようなガス交換バルブは、クロスヘッド式低速大型2ストロークユニフロー型ディーゼルエンジンに特に役に立つ。 It would be advantageous to use such a gas exchange valve as an exhaust valve. Further, such a gas exchange valve is particularly useful for a crosshead type low speed large two stroke uniflow type diesel engine.
ある実施形態では、前記補償チャンバは最大体積を有し、前記開口部は寸法および形状を有し、前記ばねは前記補償部材上に所定の上向きの力を加え、前記補償チャンバの前記体積、前記開口部の前記形状および寸法、ならびに前記ばねの前記上向きの力が、前記ガス交換バルブの温度変化に応答して前記緩衝チャンバと連動するように構成される前記緩衝手段の密な嵌合を提供するように構成される。 In one embodiment, the compensation chamber has a maximum volume, the opening has a size and shape, the spring applies a predetermined upward force on the compensation member, the volume of the compensation chamber, the volume Providing a tight fit of the buffer means configured such that the shape and size of the opening, and the upward force of the spring, interlock with the buffer chamber in response to a temperature change of the gas exchange valve Configured to do.
更なる実施形態では、前記補償チャンバは、前記補償部材と前記スピンドルの前記上端との間に少なくとも配される。 In a further embodiment, the compensation chamber is at least disposed between the compensation member and the upper end of the spindle.
更なる実施形態では、前記補償部材は、前記上部端に設けられた第1の穴に収容され、前記スピンドルの前記上端の方へ開いている。 In a further embodiment, the compensation member is received in a first hole provided in the upper end and is open towards the upper end of the spindle.
更なる実施形態では、前記補償チャンバは、前記補償部材内に少なくとも部分的に配される。 In a further embodiment, the compensation chamber is at least partially disposed within the compensation member.
更なる実施形態では、前記補償チャンバは、前記補償部材に形成された穴によって形成された部分と、前記補償部材と前記スピンドルにおける前記穴との間に形成された体積とを備える。 In a further embodiment, the compensation chamber comprises a portion formed by a hole formed in the compensation member and a volume formed between the compensation member and the hole in the spindle.
更なる実施形態では、前記補償部材における前記補償チャンバの前記部分は、第1の穴部分および第2の穴部分を備え、前記第1の穴部分は、前記第2の穴部分よりも大きな断面積を有する。 In a further embodiment, the portion of the compensation chamber in the compensation member comprises a first hole portion and a second hole portion, wherein the first hole portion is larger than the second hole portion. Has an area.
更なる実施形態では、前記ばねは、前記第1の穴部分に配される。 In a further embodiment, the spring is disposed in the first hole portion.
上記実施形態のいずれかでは、前記補償チャンバは、前記スピンドルに形成された第2の穴を更に備えてもよく、前記第2の穴は、前記スピンドルの前記第1の穴と流体が流通する。 In any of the above embodiments, the compensation chamber may further include a second hole formed in the spindle, wherein the second hole is in fluid communication with the first hole of the spindle. .
上記実施形態のいずれかでは、前記緩衝手段は、前記補償部材の最上部に更に設けられてもよい。 In any of the above embodiments, the buffer means may be further provided on the top of the compensation member.
更なる実施形態では、少なくとも1つの通路が、前記緩衝チャンバと前記スピンドル穴の前記最上部との間で流体の持続的な流通を与えるように設けられる。 In a further embodiment, at least one passage is provided to provide a continuous flow of fluid between the buffer chamber and the top of the spindle hole.
上記実施形態のいずれかでは、前記可変体積バルブ作動チャンバは、頂部クロージャに形成される緩衝チャンバを画定する部分であって、前記スピンドル穴の最上部分の中に開いている部分を有してもよい。 In any of the above embodiments, the variable volume valve actuation chamber may have a portion defining a buffer chamber formed in a top closure and having a portion open in the top portion of the spindle hole. Good.
上記実施形態のいずれかでは、前記緩衝チャンバは、加圧された油圧流体を前記可変体積バルブ作動チャンバに供給するための制御バルブと通じていてもよい。 In any of the above embodiments, the buffer chamber may communicate with a control valve for supplying pressurized hydraulic fluid to the variable volume valve actuation chamber.
上記実施形態のいずれかでは、前記ガス交換バルブは、前記クロスヘッド式大型低速2ストロークユニフロー型ディーゼルエンジンのための排気バルブ(1)である。 In any of the above embodiments, the gas exchange valve is an exhaust valve (1) for the crosshead large low speed two-stroke uniflow diesel engine.
本発明に従う排気バルブの更なる目的、特徴、利点および特性は、詳細な説明から明らかになるであろう。 Further objects, features, advantages and characteristics of the exhaust valve according to the present invention will become apparent from the detailed description.
本記載の以下の詳細な部分では、本発明は、図面に示される例示的な実施形態を参照にしてより詳細に説明されることになる。
以下では、本発明に従う排気バルブの詳細な説明が、好適な実施形態によって記載されることになる。 In the following, a detailed description of an exhaust valve according to the invention will be described by means of a preferred embodiment.
図1は、クロスヘッド式大型低速2ストロークユニフロー型ディーゼルエンジンに使用される、ユニフロー型のシリンダー100を示す。クロスヘッド式大型低速2ストロークユニフロー型ディーゼルエンジンは、通常、3〜14個のそのようなシリンダーを有する。シリンダー100は、空気ボックス103に位置する掃気ポート102を有し、その空気ボックスは、掃気受け(図示されない)から、例えばターボチャージャーによって、加圧された掃気を供給される。
FIG. 1 shows a
排気バルブ1は、シリンダーカバー124'内のシリンダーの頂部において中央に取り付けられる。膨張ストロークの終わりに排気バルブ1は、エンジンピストン105が掃気ポート102を過ぎて下方へ通り過ぎる前に開き、それによって、ピストン105上方の燃焼チャンバ106内の燃焼ガスは、排気受け108の中に開いて出る排気通路107を通って流れ出る。排気バルブ1は、例えば次の燃焼についての所望の効果的な圧縮比に依存し得る、調節可能な瞬間におけるピストン105の上向きの動きの間に再び閉まる。閉止動作の間、排気バルブ1は、空気ばね123によって上向きに(燃焼チャンバ106から離れて)駆動される。
The
排気バルブ1は、油圧で駆動されるアクチュエータ109によって開かれる。油圧流体、例えば油圧オイルは、アクチュエータ109上のポート80(図2〜図4を参照)を、コンソール113によって支持された配電器ブロック112の頂部表面上の制御ポートと接続する圧力導管110を通して供給される。配電器ブロック112は、例えば200バールから500バールまでの範囲にあり得る圧力で、好適には300バールであり得る圧力で、コモンレール(図示されない)から供給される油圧流体用の高圧導管114に接続される。コモンレールはまた、燃料噴射システムのための高圧流体の供給源として機能してもよい。
The
コモンレール内の油圧流体は、バルブアクチュエータを直接的に、またはバルブアクチュエータ109用の油圧流体をコモンレール内の油圧燃料から分離する圧力増幅器/分離器経由で間接的に、駆動するために使用されてもよく、その場合、その油圧燃料は、例えば燃料オイルであってもよい。コモンレール燃料システムにおける圧力は、例えば運転速度および負荷状態などのエンジンの動作状態に依存して変動する。典型的には、大型2ストロークディーゼルエンジンのためのコモンレール燃料システムにおける圧力は、800バールと2000バールとの間で変動する。
The hydraulic fluid in the common rail may be used to drive the valve actuator directly or indirectly via a pressure amplifier / separator that isolates the hydraulic fluid for the
バルブアクチュエータ109のための専用コモンレールが使用される場合、油圧流体は、貯蔵タンク(図示されない)からポンプ場(図示されない)を通して供給されることができ、油圧流体は、例えば標準油圧オイルであってもよいが、好適には、エンジンの潤滑油が油圧流体として使用され、システムは、エンジンの油だめから供給される。
If a dedicated common rail for the
内部燃焼エンジンは、中速4ストロークディーゼルもしくはガスエンジン、または低速2ストローククロスヘッドディーゼルエンジンであってもよく、そのエンジンは、船内の推進エンジンまたは発電所内の据え付けの原動機であってもよい。 The internal combustion engine may be a medium speed 4 stroke diesel or gas engine, or a low speed 2 stroke crosshead diesel engine, which may be a propulsion engine in a ship or an installed prime mover in a power plant.
エンジンの各シリンダー100は、電線116を通して(または無線で)全般同期および制御信号を受信する電子制御ユニット115であって、電子制御信号を制御バルブ117に、とりわけ、電線118を通して送信する電子制御ユニット115と関連付けられてもよい。シリンダーごとに1つの制御ユニット115があってもよいし、または、いくつかのシリンダーは、同じ制御ユニット115と関連付けられてもよい。制御ユニット115はまた、全てのシリンダーに共通する総括的な制御ユニットから信号を受信してもよい。
Each
あるいは(図示されない)、排気バルブ1および/または制御バルブ117は、カム、すなわち機械式油圧制御によって、制御されてもよい。
Alternatively (not shown), the
制御バルブ117は、任意の通常の種類のものであってもよい。制御バルブ117の構造および動作は、それ自体ではよく知られており、本文脈において更なる説明を要求するべきではない。
The
排気バルブ1が開かれると、制御ユニット115からの制御信号は、高圧流体が圧力導管110に、したがって流体供給ポート80(図3)に自由に入れるように、制御バルブ117を作動する。排気バルブ1が閉められると、導管110における高い圧力が戻し導管122に排出されるように、制御バルブ117は作動される。それによって、空気ばね123は、排気バルブをそのバルブの閉じられた位置の方へ押し込むことになる。
When the
図2は、本発明に従う排気バルブ1を示す。排気バルブ1は、例えば図1にあるようなクロスヘッド式大型低速、2ストロークユニフロー型ディーゼルエンジンのために使用される種類のものである。
FIG. 2 shows an
排気バルブ1は、バルブディスク3から直立しているスピンドル(またはステム)10であって、底若しくは下端または部分12、上端11および中央部13を有するスピンドル(またはステム)10を備える。スピンドル10は、細長く、長手方向軸Bを有する。スピンドル10は、スピンドル穴5に摺動可能に収容される。
The
スピンドル10の中央部13は、空気シリンダー126において圧力を封止するようにおよび長手方向に変位可能であるように、スピンドル10上にしっかりと取り付けられたばねピストン125を支持する。ばねピストン125の下方には、加圧された空気の供給部(図示されない)に適切なバルブ156を通して接続されたばねチャンバ127があり、そのバルブ156は、所定の最低圧力で、例えば4.5バールの超過圧力で、加圧された空気で満たされたばねチャンバ127を維持する。他の空気圧、例えば3バールから10バールまでなどもまた、使用され得る。最低圧力は、空気ばね123の所望のばね特性に従って選択される。いくつかの異なるシリンダー上のばねチャンバ127を相互に接続することが可能であるが、各ばねチャンバが、加圧された空気の供給部における逆止めバルブによって別個に遮断されることが好ましい。ばねチャンバ127における加圧された空気は、ばねピストン125上に、その結果、スピンドル10上に、持続的な上向きの力を作り出す。したがって、バルブディスク3は、バルブ座部4の方へ、すなわち上向きの方向に、持続的に推進される。上向きの力は、ばねピストン125がバルブアクチュエータ109(下記を参照)によって下向きに変位されると増加し、逆止めバルブ156によって流出を阻止されるばねチャンバ127内の空気を圧縮する。
The
筺体128は、空気ばね123のばねピストン125の周りおよび上方に空洞129を画定する。空洞129は、ばねピストン上方の空洞が大気圧を有するように、および、空気ばね上方の油圧アクチュエータ109から漏れる油圧オイルが、排出され得るように、ドレイン(図示されない)に接続される。
The
油圧アクチュエータ109は、筺体128の頂部によって支持されたシリンダー131から構成されるか、あるいは図示されるように、シリンダー131および筺体128は、1つの一体型部品で形成される。
The
図2では、バルブディスク3は、バルブディスク3がバルブ座部4に対して当接する、閉じられた位置に図示される。図面において、バルブディスクは、バルブディスクがバルブ座部4から離れて動いた、開けられた位置に更に図示される。開いた位置におけるバルブディスク3'は、点で描かれた輪郭によって示される。
In FIG. 2, the
スピンドル10の上部11は、シリンダー131における中央穴6(例えば図3を参照)に収容され、中央穴6は、スピンドル穴5の上部を形成する。中央穴6は、頂部クロージャ132によってシリンダー131の頂部で閉じられ、シリンダー131の底に開いている。中央穴6は、筺体128においてスピンドル穴5と同軸状に配される。
The
次に図3および図4を参照すると、中央穴6は、異なる直径(または断面積)を有する同軸部に分割される。すなわち、最上部6'が最大直径を有し、中部6''が中間の直径を有し、および最下部6'''が3つのうち最も狭い直径を有する。最上部6'と中部6''との間には第1の上向きの棚状突起7が形成される。中部6''と最下部6'''との間には第2の上向きの棚状突起8が形成される。
3 and 4, the
ピストン90は、(スピンドル穴5の上部を形成する)中央穴6に摺動可能に配される。ピストン90は、円筒状主要部91と、主要部91の頂部に配されるつば部92とを有する。ピストン90は、スピンドル10の上部11を摺動可能に収容するように構成される中央穴90'を有する。つば部92は、主要部91よりも大きな直径(または断面積)を有する。主要部91の最大直径は、中央穴の中部6''に摺動可能に配される微小の隙間に適合される。つば部92の最大直径は、最上部6'に摺動可能に配される微小の隙間に適合される。つば部は、そのつば部がピストン90の主要部91の中央穴90'と通じている開口部を有するように、つば部もまた円筒状またはリング形状である。下向きの内部棚状突起93は、つば部92と、ピストン90の中央穴90'における主要部91との間に形成される。内部棚状突起93は、スピンドル10の上部環状表面15と、または環状表面15の少なくとも外側部と係合するように構成される。ピストン90は、つば部92上に形成された上向きの上面94を更に有する。つば部92上のこの上面94は、スピンドル10の上部環状表面15のようにリング形状である。しかしながら、上面94の表面積は、スピンドル10の上部環状表面15の面積よりも著しく広い。したがって、上面94の表面積は、スピンドル10の上部環状表面15の面積よりも2から10倍広くてもよい。下向きの外部棚状突起95は、ピストン90の外部表面上でつば部92と主要部91との間に形成される。主要部91は、下面96を更に有する。この下面96は、リング形状または環状である。
The
緩衝チャンバ81は、頂部クロージャ132内に形成される。緩衝チャンバは、中央穴6の最上部6'の中に、すなわちスピンドル穴5の最上部の中に開いている。
A
ピストン90は、上で説明したように、スピンドル10の上部11に対して、ならびに中央穴6の部分6'および6''に対して、摺動してもよい。
The
可変体積バルブ作動チャンバ60は、中央穴6の上部6'、頂部クロージャ132の下向きの表面132'、緩衝チャンバ81、ピストン90の上向きの頂部表面、およびスピンドル10の上部11と、スピンドル10の上部11に配される第1の穴20に配される補償部材30との間に画定される(以下を更に参照)。
The variable volume
油圧流体は、圧力導管110と流体が接続するポート80(図3を参照)経由でバルブアクチュエータ109の可変体積バルブ作動チャンバに供給されるし、その作動チャンバから放出されもする。ポート80は、スピンドル穴5の広げられた部分として形成されたチャンバ65、チャンバ65に形成されたポート83、チャンバ65と通じている導管85、および緩衝チャンバ81に対する入口を形成するポート82を通して、可変体積バルブ作動チャンバと流体が接続する。圧力導管110は、図2および図3に図示されない。それによって、ポート80は緩衝チャンバ81に接続され、その緩衝チャンバは、シリンダー131における中央穴6の中に開く。
The hydraulic fluid is supplied to and released from the variable volume valve actuation chamber of the
圧力導管110経由で、ポート80は、高圧源(高圧導管114)および戻し導管122と交互に接続される。図1を参照。
Via
したがって、可変体積バルブ作動チャンバ60は、緩衝チャンバ81におけるポート82経由で導管85およびポート83を経由して第2の圧力チャンバ65に接続され、その第2の圧力チャンバ65は、中央穴6の最下部6'''、スピンドル10の上部11の部分11'および第1の広げられた部分65'と、中央穴6の第2の広げられた部分65''およびスピンドル10の上部11の広げられた部分16との間に画定される。
Thus, the variable volume
排気バルブが燃焼チャンバ106における燃焼後に開けられる場合、燃焼チャンバにおける圧力は非常に高い。したがって、大きな力が、バルブディスク3およびバルブスピンドル10の最初の下向き移動の間に排気バルブ1を開けるために必要とされる。ピストン90は、以下に記載されるようにバルブアクチュエータ109の圧力表面の有効面積を増やすことによって、この最初の段階において援助する。
If the exhaust valve is opened after combustion in the
排気バルブ1を開くために、制御バルブ117は、高圧流体をポート80に供給する。油圧流体は、可変体積バルブ作動チャンバ60および第2の圧力チャンバ65を加圧し、それらのチャンバでは、その油圧流体は、スピンドル10の広げられた部分16上の上向きの棚状突起16'に作用する。1つ以上の隙間または通路39は、油圧流体が緩衝チャンバ81と穴6の最上部6'との間を持続的に通過することを可能にする。それによって、可変体積バルブ作動チャンバ60は、緩衝チャンバ81および穴6の最上部6'の一部によって最初は構成される。流入する油圧流体は、スピンドル10、すなわちピストン90の上面94、上部環状表面15、およびスピンドル10の上部11の上面31(その上面31は、以下に更に詳細に記載される摺動部30上に位置する)に作用する。下向きの内部棚状突起93は、スピンドル10の上部環状表面15の一部上に当接する。このことは、スピンドル10およびピストン90を下向き方向に押し込むことになる。
In order to open the
中央穴6の穴最上部6''に、および細長い軸Bに平行に、細長いへこみとして形成された溝99は、ピストン90の上方の空間とピストン90の下方の空間との間に油圧流体の通路を与える。ピストン90が下向きに押し込まれるときに(面積95は面積94よりも小さい)、油圧流体は、ピストン90の下方から上方に通過する。溝または複数の溝99は、中央穴6の最上部6'と中部6''との間に形成された棚状突起7の上方の隔たりを終わらせる。ピストン90の下向きの外部棚状突起95が溝または複数の溝99の底を通過すると、油圧流体は、ピストン90の下方の空間から上方の空間まで通過することを阻止される。このことは、ピストン90の下方の空間に圧力増加をもたらすことになり、その圧力増加は、ピストン90の下向きの動きを減速し、最終的に停止することになる。
A
したがって、下向きの方向に距離を移動した後に、ピストン90の下向きの外部棚状突起95は、その下向きの外部棚状突起95が、中央穴6の最上部6'と中部6''との間の上向きの棚状突起7上に当接する前に、到着して停止することになる。ピストン90の下向きの動きが停止される一方で、スピンドル10は、そのスピンドル10の下向きの動きを続け、圧力は、上部環状表面15上、およびスピンドル10の上部11の上面31上に依然として作用する。
Therefore, after moving the distance in the downward direction, the downward external shelf-
したがって、ピストン90は、排気バルブの開いている間に作用するために、可変体積バルブ作動チャンバ60における圧力のためにより広い面積を提供している。バルブディスク3がバルブ座部4から一旦離れて動かされてしまうと、燃焼チャンバ106における圧力は、排気導管107経由でチャンバ106を去る燃焼ガスによって低減される。したがって、排気バルブを十分に開くように下向きの方向に動かしつづけるために、最初の開きの間よりもかなり小さな力が必要とされる。よって、ピストン90が停止された後、可変体積バルブ作動チャンバ60における圧力は、上部環状表面15上、およびスピンドル10の上部11の上面31だけに作用することになる。それによって、スピンドル10は、スピンドル10上のブレーキ緩衝棚状突起17(図4を参照)が、中央穴6の第2の広げられた部分65''の下方縁を通過するまで、そのスピンドル10の下向きの運動を続けることになる。スピンドル10は、スピンドル10の上部11がポート80に対する接続を切断するので、および圧力がもはや可変体積チャンバ60において増加しないので、減速し始めて最終的に停止する。
Thus, the
排気バルブ1の閉止を開始するために、燃焼チャンバ106が真空にされている場合、制御バルブ117は圧力導管110を戻し導管122に接続し、油圧流体は、ポート80を通じて逆流することが許される。空気ばね123は、スピンドル10を上向きに押し込むことになり、それによって、第2の圧力チャンバ65を通して可変体積バルブ作動チャンバ60における油圧流体を加圧し始める。
When the
スピンドル10が上向きに動くときに、スピンドル10の上部環状表面15は、ピストン90の下向きの内部棚状突起93に対して最終的に当接し、そのピストン90の下方の残り(ピストン90の外部棚状突起95が、中央穴6の上部6'と中6''との間で上向きの棚状突起7に近いところ)から上向きの方向に動くために、スピンドル10と一斉にピストン90を押し込むことになる。
As the
上向きの運動は、スピンドル10の(補償部材30上の)上部11の頂部にある円錐状表面32の形態の緩衝手段が緩衝チャンバ81の中に入ると、ブレーキをかけて最終的に停止することになり、緩衝チャンバ81と中央穴の最上部6'との間の通路を徐々に減らすことになる。それによって、円錐状表面32が緩衝チャンバ81に突入すると、圧力は、中央穴6の最上部6'において、すなわち可変体積バルブ作動チャンバ60において増加し、それによって、スピンドルの上向きの運動は、スピンドル10の上部11の上部環状表面33が頂部クロージャ132の下向きの表面132'上に緩やかに当接するまで、緩衝される。上部環状表面33は、上向きに向いており、上面31および円錐状表面32の下方の摺動部上に形成される。
The upward movement is braked and finally stopped when the buffering means in the form of a
排気導管107に位置するバルブスピンドル10の一部上の1組の羽根14(図2)は、排気ガスが排気導管107を通って流れるときに、すなわち排気バルブ1が開いているときに、スピンドル10を押し込み回転する。それによって、スピンドル10は、排気バルブが開くたびに少なくとも少しは回転することになる。それによって、バルブディスク3、バルブ座部4およびスピンドル10の当接棚状突起、ならびにスピンドル穴5のより滑らかな摩耗が、確保される。
A set of vanes 14 (FIG. 2) on a portion of the
上記の空気ばね123は、戻りストローク圧力チャンバおよびスピンドル10を収縮位置に推進するピストン表面領域によって、元に戻されてもよい。この実施形態(図示されない)は、ピストンを収縮位置に推進するために加圧された油圧流体を圧力戻しストロークチャンバに供給することができるわずかに修正された制御バルブを要求することになる。上記と同じ原理は、第1のピストンの位置に関して戻しストローク圧力チャンバにおける圧力を制御するために使用され得る。
The
次に図5A〜図5Cを参照すると、スピンドル10の上部11は、前の図面にも図示されている、スピンドル10の長さを調節するための機構を備える。この機構は、スピンドル10の上部11における第1の穴20に配される補償部材30を備え、その第1の穴20は、スピンドル10の上端および環状表面15に向かって開いている。第1の穴20は、スピンドル10の長手方向軸Bと同軸である長手方向軸Aを有する。補償部材30は、補償部材が、長手方向軸Aに平行な方向にスピンドル10に対して摺動し得るように、第1の穴20に摺動可能に収容される。
5A-5C, the
補償部材30は、好適には、断面が円形であり、細長い円筒形状を有する。補償部材30は、上向きの上面31および下向きの下面34を有する。補償部材30は、その補償部材の長手方向に、補償部材30が中に収容される穴20の長さよりも長い長さを有する。したがって、補償部材30の一部は、スピンドル10の上部環状表面15の上方に常に延出し、その補償部材30の延出部を形成することになる。
The
補償部材30は穴35を有する。この穴35は、上部35'および下部35''を有する。上部35'は、ある直径または断面積を有し、下部35''は、ある直径または断面積を有する。上部35'の直径または断面積は、下部35''の直径または断面積よりも小さい。下向きの棚状突起36は、上部35'と下部35''との間に形成される。
The
補償部材30の上部30'および下部30'''は、スピンドル10における第1の穴20の直径または断面積に対応する直径または断面積を有する。したがって、補償部材30は、微小の隙間を伴って第1の穴20に収容され、それゆえに、長手方向軸Aに沿って、図5Cに示されるような押し込み位置と、図5Aに示されるような伸張位置との間で摺動可能である。
The
補償部材30は、ばね40によって、伸張位置または上向き位置の方へ、すなわち頂部クロージャ132の下向きの表面132'の方へ、付勢される。ばね40は、上端41および下端42を有する。ばね40は、補償部材30における穴35の下部35''に配され、その下部35''によって誘導される。ばね40の上端41は、棚状突起36上に当接し、下端42は、スピンドル10における第1の穴20の底面22上に隣接する。図5Aに示されるように、ばね40の下端41は、スピンドル10における第1の穴20の底面22内の凹部22'に固定されてもよい。
補償部材30は中部30''を更に有する。中部30''は、補償部材30の上部部分30'の直径よりも小さく、下部30'''よりも小さい直径を有する。したがって、中部30''は、補償部材30の上部30'および下部30'''に対して凹部を形成する。戻り止めまたはねじ200は、中部30''によって形成された凹部との相互関係によって、補償部材30を第1の穴20に固定する。補償部材30の中部30''と下部30'''との間に形成された上向きの棚状突起37は、穴20における補償部材30の最上位置を画定するために、戻り止めまたはねじ200に対して当接することになる。それによって、補償部材30は、ばね40によってスピンドル10における第1の穴20から押し出されることを阻止される。戻り止めは、図6における透けて見える図に示されるように、スピンドル10の上部11において、排気バルブ1の細長い軸Bに直交して形成された穴201に配される。したがって、戻り止めまたはねじ200は、チャネル201から取り外されてもよく、修理のために穴20から補償部材30を取り外すことを可能にする。
The
図5A〜5Cに示される補償部材30の実施形態では、第2の穴25が、スピンドル10に更に形成され、その第2の穴25は、第1の穴20と同軸状に延び、第1の穴20の底22から、または凹部22'から下向きに延びる。
In the embodiment of the
補償部材の上部30'は、好適には、円錐状部32の形態の排気バルブの閉弁過程中にバルブスピンドルの動きを緩衝するための上記構成を備え付けられる。
The
それによって、補償チャンバ50は、補償部材30内に、ならびに、補償部材30と、スピンドル10の上部11における穴20および第2の穴25との間に、画定される。したがって、図2〜図6に示される実施形態では、補償チャンバ50は、穴35の上部35'および下部35''、補償部材30の下向きの下面34とスピンドル10における穴20の底22との間にある空間21、ならびに第2の穴25によって形成される。
Thereby, the
補償チャンバ50と可変体積バルブ作動チャンバ60(例えば図4を参照)との間は、補償部材30の上面31を貫通するように形成された開口部70を通して流体が行き来できるようになっている。可変体積バルブ作動チャンバ60と補償チャンバ50との間に開口部70を通じた流体的な連絡が存在するので、圧力差が可変体積バルブ作動チャンバ60と補償チャンバ50との間にある限り、油圧流体の流れが2つのチャンバ50、60の間にあることになる。したがって、圧力差は、スピンドルにおける穴20内の補償部材の長手方向の平行移動をもたらすことになり、それによって、スピンドル全長の伸張または縮小をもたらす。可変体積バルブ作動チャンバ60および補償チャンバ50における圧力は、もちろん、ポート80を通して可変体積バルブ作動チャンバ60に注入された油圧流体の圧力によって主に決定される。しかしながら、圧力はまた、チャンバのサイズにも依存し、そのサイズは、スピンドル10、補償部材30、およびシリンダー131(頂部クロージャ132を含む)の温度に更に依存する。エンジンの低温(不動作)状態から、エンジンが(エンジン部品間の摩擦および燃焼チャンバにおける燃料の燃焼に起因する)通常動作状態下で動いている状態まで、記載された部分の温度差がある。船舶に使用される大型2ストロークエンジンにおいて、エンジンが、そのエンジンの通常動作状態温度に達する前の期間は、おそらく約30分から1時間半までであり得る。また、エンジンの高負荷動作と低負荷動作との間にも(より小さな)温度差がある。これらの温度差は、とりわけ、スピンドル10の長さ(上記種類の大型2ストロークエンジンにおいて0.5mから2mまでの長さであり得る)に差異をもたらす。
Between the
補償部材の伸張のバランスを正確に取ることは、補償部材を上向きに推進するばね力、(油圧流体の流れの速度を決定する)開口部70のサイズ、および補償チャンバ50のサイズのバランスを取ることによってなされる。
Accurately balancing the stretch of the compensation member balances the spring force that pushes the compensation member upward, the size of the opening 70 (which determines the speed of the hydraulic fluid flow), and the size of the
図5Aでは、補償部材30は、十分に伸張した位置に示される。この位置はエンジンが低温である状況に対応し、したがって、スピンドル10は比較的短い。図5Cは、エンジンが全負荷で動いており、スピンドル10が加熱され、予測された最大長にある状態を表わす。通常動作の間、補償部材30は、図5Bに示されるように、2つの最端位置の間における位置に位置することになる。しかしながら、以下に記載されるように、上記の位置は、個々の温度シナリオについての平均位置として理解されるべきであるので、補償部材30は、エンジンピストン105のストロークごとに位置を変えることになる。
In FIG. 5A, the
シミュレーションおよび実験は、ばね力、開口部サイズ、および補償チャンバ50の全体積の間の適切な関係を示している。以下に、スピンドル穴5の直径が(例えば図4を参照、部分6'''で)52mmである、50cm(内部穴)のシリンダーエンジンについての例が与えられる。
Simulations and experiments show an appropriate relationship between spring force, opening size, and the total volume of the
排気バルブを作動するために加えられた圧力は、可変体積バルブ作動チャンバ60において約300バールまで上げられる。
The pressure applied to actuate the exhaust valve is raised to about 300 bar in the variable volume
ばね40は、好適には、可変体積バルブ作動チャンバ60と補償チャンバ50との間の0.2〜1.5バールの圧力差に等しい上向きの力を補償部材30上にもたらす。好適には、ばね40は、0.5バールに等しい上向きの力を補償部材30上にもたらす。
The
開口部は、好適には、0.2〜1mmの範囲にある、好適には0.5mmの直径を有する。 The opening preferably has a diameter in the range of 0.2-1 mm, preferably 0.5 mm.
補償チャンバ50の体積は、好適には20.000〜25000mm3(体積ミリメートル)であり、例えば、補償部材が十分に伸張した位置にある場合には22,453mm3などである。
The volume of the
類似の値は、他のシリンダーサイズ、バルブスピンドル穴の直径、および排気バルブ作動圧力について、実験またはシミュレーションによって、計算されるか見つけ出され得る。 Similar values can be calculated or found by experiment or simulation for other cylinder sizes, valve spindle hole diameters, and exhaust valve operating pressures.
それによって、補償部材30は、円錐状表面32および上向きの棚状突起33の位置が、緩衝チャンバ81および頂部クロージャ132の表面132'のそれぞれとの精密な嵌合を形成することを自動的に保証にする。すなわち、スピンドル10の頂部にある緩衝機構が緩衝チャンバ81に対して正確な位置に常にあることを確実にするように、補償部材30を含むスピンドル10の全長が常に適合されることと、排気バルブ1バルブディスク3がバルブ座部4上にぴったり接近することとが保証される。
Thereby, the
図9に示される代替の実施形態では、補償チャンバ50は、上記に示された実施形態とは異なる手法で補償部材30に形成される。同じ参照符号は、図2〜8における同じ部分を示す。補償チャンバ50は、補償部材30における単一の穴35によって、および、補償部材30とスピンドル10における穴20の底22との間の空間21によって形成される。穴35の長さは、上記実施形態におけるものよりも大きいが、上記実施形態の上部穴35'および第2の穴25は割愛されている。したがって、補償チャンバ50の体積は、エンジンのサイズおよび所望の調節の速度に依存するスピンドル10の全長を調節するために、所望の大きさに選択されてもよいし、ばね力および開口部直径/サイズとバランスを取られてもよい。他の図示されない実施形態では、図9の実施形態における補償チャンバ50の体積は、図5の実施形態に示されるような第2のチャンバ25と適合されてもよい。
In the alternative embodiment shown in FIG. 9, the
図10では、補償部材の伸張のシミュレーションの例が、単一エンジンサイクルの間で示される。シミュレーションは、図9に示される実施形態に従う補償部材30上で、および上記例のデータを用いて行われる。図面では、曲線G1は、可変体積バルブ作動チャンバ60に加えられた圧力を示す。圧力(バール単位)は、図面における右側の目盛り上で読み取られる。曲線G2は、排気バルブ1の対応する変位(バルブ座部4から離れてバルブディスク3によって移動された距離)を示す。その距離(mm単位)は、図面における右側の目盛り上で読み取られる。曲線G3は、スピンドル10における穴20に対する補償部材30の変位を示す。その距離(mm単位)は、図面における左側の目盛り上で読み取られる。横座標上の目盛りは、秒単位の時間である。例示された状態は、補償部材30が、スピンドル10の低い温度にスピンドル全長を適合するプロセスにあるところのものである。したがって、補償部材10の位置は、時が経つにつれて次第に伸びていくことになる。図示されるサイクルの3分の1(時間単位で)(0.15まで)の間、補償部材の位置は、緩衝チャンバ81に近づくように徐々に増える。可変体積バルブ作動チャンバ60における圧力は、排気バルブが閉められるので、周囲圧力にある。次に、0.15で、排気バルブは、燃焼チャンバ106を真空にするために開いていなければならない。圧力下の油圧流体は、可変体積バルブ作動チャンバ60に導かれ、圧力は、バルブディスク3をバルブ座部4から押し込むために動かすようにスピンドル10を押し込むことを急速に強め、そのことは、圧力変動を最初に与える。可変体積バルブ作動チャンバ60の圧力は約300バールで、バルブの変位は約200mmで、最終的に横ばいになる。補償部材30の位置は、可変体積バルブ作動チャンバ60において急速に増やされた圧力の結果として、穴20の中に押し下げられる。しかしながら、補償チャンバ50における圧力と可変体積バルブ作動チャンバ60における圧力との間の圧力均衡が達成されていると、補償部材30の位置は、ばね力に起因して伸張位置の方へ再び更に移動し始める。燃焼チャンバ106の真空引きの後に排気バルブが再び閉められると、曲線G1において(時間t=0.3の直前で)ほぼ瞬時の降下によって見られ得るように、可変体積バルブ作動チャンバ60における圧力は低減される。それゆえに、アクチュエータ109における圧力が遮断されると、空気ばね123の圧力は、排気バルブの閉止位置の方へその排気バルブを上向きに押し込むことになる。可変体積バルブ作動チャンバ60における圧力が遮断され次第、補償チャンバ50および可変体積バルブ作動チャンバ60における圧力が再び均衡状態にあるまで、補償部材30は、伸張位置の方へ更に勢いよく動くことになる。したがって、スピンドル全長の動的な調節は、様々なエンジン温度状態にわたってのみならず、エンジンの各サイクルでも達成される。
In FIG. 10, an example of simulation of compensation member extension is shown during a single engine cycle. The simulation is performed on the
図7および図8は、開口部70の2つの異なる実施形態を示す。図7の実施形態では、開口部は、補償部材30の上面31の中に開いている円錐状部71と、油圧流体受けチャンバ50、すなわち、穴35または第2の穴部35'の中に開いている第1の円筒状部73および第2の円錐状部72とを有する。第1の円筒状部73はある直径を有する。第1の円筒状部73は、開口部の最小面積通路を形成し、それによって、開口部の直径(または断面積)を画定する。図8に示される実施形態では、開口部70は、補償部材30の上面31の中に開いている円錐状部71、第1の円筒状部73および第2の円筒状部74を有する開口部を有する。第2の円筒状部74は上面31により近く、円筒状部73は補償チャンバ50により近い。この実施形態では、第1の円筒状部は、油圧流体受けチャンバ50、すなわち、穴35または第2の穴部35'の中に開いている。第1の円筒状部73はある直径を有する。第1の円筒状部73は、開口部の最小面積通路を形成し、それによって、開口部の直径(または断面積)を画定する。
7 and 8 show two different embodiments of the
図6は、部分的に透けて見える斜視図において、補償部材30がスピンドル10の上部10の上面15の方に開く穴20に配されている、スピンドル10の上部11を示す。図6は、例えば修理のために、スピンドルおよび補償部材30を組み立てたり取り外したりするために、補償部材30が、どのように上方から容易にアクセスされ得るかを例示する。このことは、スピンドル10の上部11における穴201に配されるピン200によって可能になり、その穴は、スピンドル10の長手方向軸Bに垂直な長手方向軸を有し、穴201の一部は、上面15の方に開く補償部材受け穴20の穴20の中に開いている。それによって、穴201に挿入されたピン200は、補償部材30の中部30''と相互作用することができ、補償部材30が、補償部材受け穴20の軸Aに沿って摺動することを可能にし、(補償部材30の中部30''と下部30'''との間の)棚状突起または上向きの表面37は、そのようにスピンドル10に対して補償部材30の最上位置を制限する停止部をそのピンと共に画定する。
FIG. 6 shows the
図6はまた、上記通路39が、どのように補償部材の上部30'に形成されるかを明確に示す。複数の通路39は、補償部材30の外周の周りに放射状に分配され、補償部材30の中部30''の外側表面における溝として形成される。その溝は、緩衝チャンバ81およびスピンドル穴5の最上部分/部6'が、可変体積作動チャンバ60を共に形成するように、油圧流体が、緩衝チャンバ81とスピンドル穴5の最上部分/部6'との間を持続的に通過することを可能にする。通路39はまた、図12からも理解されることができ、その図12は、補償部材30がスピンドル10の最上部に設けられている油圧排気バルブのアクチュエータの上部を示す。図中の矢印は、緩衝チャンバ81およびスピンドル穴5の最上部分6'によって形成された可変体積作動チャンバ60への油圧流体の流れを示す。油圧流体は、ポート82経由で導管85から緩衝チャンバ81へ入り、通路39(溝)経由で緩衝チャンバ81からおよびスピンドル穴5の最上部/部分6'の中に通過し、可変体積作動チャンバ60を加圧する。図6および図12から、(緩衝チャンバ81を含む緩衝手段を形成する)円錐状表面32が、頂部に第1の直径(または断面積)と、上向きの環状表面33に最も近い底部に第2の直径とを有し、ここで、円錐状表面32が上向きの方向に先細りになるように、第1の直径は第2の直径よりも小さいことが理解されるであろう。油圧流体が、通路39経由でスピンドル穴の上部6'の中におよび当該上部6'から流れることが可能になるように、図12から、第2のより小さな直径が、好適には、緩衝チャンバ81の直径よりも小さいことが理解されるであろう。円錐状表面32と、円錐状表面32の第2の、より小さな直径にある緩衝チャンバ81との間の隙間は(補償部材30の上向きの環状表面33が、頂部クロージャ132の下向きの表面132'に対して当接する場合)、好適には、微小である。図12では、補償部材30の上向きの環状表面33は、頂部クロージャ132の下向きの表面132'に対して当接する。
FIG. 6 also clearly shows how the
図12における部分は、少し異なった角度によって、図4に示される部分を変更している。したがって、図4では、導管85を見ることはできず、緩衝チャンバ81と導管85との間のいくつかのポート82のみが見られ得る。図12では、2つの導管85を通る部分が示される。したがって、2つの図面は、緩衝チャンバ81に接続する2つ以上の導管85が存在し得ることを例示する。図3では、1つだけが示される。
The part in FIG. 12 changes the part shown in FIG. 4 by a slightly different angle. Therefore, in FIG. 4, the
上記で、スピンドル長調節機構の実施形態は、バルブ1の開きの初期段階の間のスピンドル10の動きを加速するためのピストン90を用いて、スピンドルに関して記載されており、そのピストン90は、スピンドルの最上部に配されている。しかしながら、類似の加速ピストンが、スピンドル伸縮機構の上記実施形態が依然として機能し得る、スピンドルの別の部分上に、配され得ることが理解されるであろう。
Above, an embodiment of the spindle length adjustment mechanism has been described with respect to a spindle using a
図11は、スピンドル伸縮機構の代替の実施形態を示す。上記で図1〜図10に関して使用されたものと同じ参照番号が、図11に示される実施形態の記載に関して同じ特徴に関して使用される。この実施形態では、補償部材30は、スピンドルにおける穴に配される代わりに、スピンドルの最上部の外側上に摺動可能に配される。したがって、補償部材30は、スピンドル10の最上端部11上におよび当該最上端部の上方に配されるコップ形状構造である。可変体積バルブ作動チャンバ60と補償チャンバ50との間の流体的な連絡を保つべく、補償部材を貫通する開口部70が設けられる。この実施形態では、可変体積バルブ作動チャンバ60は、緩衝チャンバ81およびスピンドル穴5の上部6'によって画定される。更に、補償チャンバ50は、スピンドルの端部11と、補償部材の下向きの内部壁との間の空間、スピンドル10に設けられた主要な穴20および第2の穴25とによって画定される。前記の実施形態に対応して、図11に示される実施形態もまた、前の実施形態の通路39に類似する通路(図示されない)を有し、その通路は、緩衝チャンバ81とスピンドル穴5の最上部6'との間で流体の持続的な流通を与える。
FIG. 11 shows an alternative embodiment of the spindle telescopic mechanism. The same reference numerals as used above with respect to FIGS. 1-10 are used for the same features with respect to the description of the embodiment shown in FIG. In this embodiment, the
上記実施形態の全てにおいて、バルブのクロージャを緩衝するための緩衝手段は、緩衝チャンバ81壁と相互作用する、補償部材30上に設けられた、円錐状表面32の形態であるように記載されている。しかしながら、円錐状表面はまた、緩衝チャンバ81の壁として設けられ、補償部材の頂部がまっすぐな円筒状部分として形成されてもよい。同様に、通路39は、補償部材30上に設けられるように記載されているが、これらの通路はまた、緩衝チャンバ81の壁に設けられてもよい。
In all of the above embodiments, the buffering means for buffering the valve closure is described as being in the form of a
特許請求の範囲に使用されるような用語「備える(comprising)」は、他の要素またはステップを排除するものではない。特許請求の範囲に使用されるような用語「1つの(a)」または「1つの(an)」は、複数状態を排除するものではない。単一のプロセッサまたは他のユニットは、特許請求の範囲に記載された、いくつかの手段の機能を果たし得る。 The term “comprising” as used in the claims does not exclude other elements or steps. The terms “a” or “an” as used in the claims do not exclude a plurality of states. A single processor or other unit may fulfill the functions of several means recited in the claims.
Claims (14)
・ スピンドル穴(5)と、
・ 前記スピンドル穴(5)に収容されたバルブスピンドル(10)と、
・ 緩衝チャンバ(81)と、
・ 前記スピンドル穴(5)の上部に配される可変体積バルブ作動チャンバ(60)を備え、
前記バルブスピンドル(10)が、
・ 前期ガス交換バルブ(1)の閉弁過程中に前記バルブスピンドル(10)の動きを緩衝するための、前記緩衝チャンバ(81)と連動するように構成される緩衝手段(32)が設けられた上端(11)と、
・ 長手方向軸(A)と、
・ 前記上端(11)に設けられた補償部材(30)であって、前記長手方向軸(A)に沿って押し込み位置と伸張位置との間で摺動可能である補償部材(30)と、
・ 前記伸張位置の方へ前記補償部材(30)を付勢するばね(40)を備える、ガス交換バルブ(1)において、
補償チャンバ(50)が前記スピンドルの上部に配され、
前記補償チャンバ(50)と、前記スピンドル穴(5)の上部に配される前記可変体積バルブ作動チャンバ(60)とは、前記補償部材(30)の上面(31)を貫通するように形成された開口部(70)を通して流体が常に行き来できるように接続されていることを特徴とする、ガス交換バルブ(1)。 A gas exchange valve (1) for a combustion engine,
The spindle hole (5),
A valve spindle (10) housed in the spindle hole (5);
A buffer chamber (81);
A variable volume valve actuation chamber (60) disposed above the spindle hole (5);
The valve spindle (10) is
A buffer means (32) configured to interlock with the buffer chamber (81) for buffering the movement of the valve spindle (10) during the closing process of the gas exchange valve (1) is provided. The upper end (11)
A longitudinal axis (A);
A compensation member (30) provided at the upper end (11), the compensation member (30) being slidable between a pushed position and an extended position along the longitudinal axis (A);
A gas exchange valve (1) comprising a spring (40) biasing the compensation member (30) towards the extended position;
A compensation chamber (50) is arranged at the top of the spindle;
The compensation chamber (50) and the variable volume valve operating chamber (60) disposed above the spindle hole (5) are formed to penetrate the upper surface (31) of the compensation member (30). Gas exchange valve (1), characterized in that it is connected in such a way that fluid can always go back and forth through the opening (70).
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DKPA201200208 | 2012-03-27 | ||
DKPA201200208A DK177481B1 (en) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | Gas exchange valve for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013204586A true JP2013204586A (en) | 2013-10-07 |
JP5536921B2 JP5536921B2 (en) | 2014-07-02 |
Family
ID=48747210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013047583A Active JP5536921B2 (en) | 2012-03-27 | 2013-03-11 | Gas exchange valve for combustion engine |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5536921B2 (en) |
KR (1) | KR101423628B1 (en) |
CN (1) | CN103362585B (en) |
DE (1) | DE102013102660B4 (en) |
DK (1) | DK177481B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114222874A (en) * | 2019-07-05 | 2022-03-22 | 斯塔比卢斯有限责任公司 | Temperature actuated valve assembly |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0968016A (en) * | 1995-09-01 | 1997-03-11 | Nittan Valve Kk | Hydraulic intake-exhaust valve driving device with damper |
JPH09195738A (en) * | 1996-01-18 | 1997-07-29 | Komatsu Ltd | Control device of engine valve system and control method thereof |
JP2001073723A (en) * | 1999-08-31 | 2001-03-21 | Honda Motor Co Ltd | Valve system of internal combustion engine |
JP2002322904A (en) * | 2001-03-23 | 2002-11-08 | Crf Soc Consortile Per Azioni | Internal combustion engine provided with variably operated valve and auxiliary fluid pressure tappet |
JP2008527239A (en) * | 2005-02-02 | 2008-07-24 | エムエーエヌ・ディーゼル・エーエス | Large 2-cycle diesel engine with hydraulically operated exhaust gas valve |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2674570B1 (en) | 1991-03-25 | 1995-02-10 | Renault | HYDRAULIC PUSH-BUTTON FOR THERMAL ENGINES, COMPRISING AN OIL CONTAINING OIL. |
DE19529155B4 (en) | 1995-08-08 | 2007-05-24 | Fev Motorentechnik Gmbh | Method for measuring the valve clearance on a gas exchange valve actuated by an electromagnetic actuator |
DK174031B1 (en) * | 1997-05-29 | 2002-04-29 | Man B & W Diesel As | Hydraulically actuated exhaust valve for an internal combustion engine |
JP4596643B2 (en) * | 1997-11-21 | 2010-12-08 | ジェイコブス ビークル システムズ、インコーポレイテッド | Restricted lost motion tappet valve seating speed limiter |
DE19842980C1 (en) * | 1998-09-19 | 1999-11-25 | Daimler Chrysler Ag | Valve drive for internal combustion engine |
US6354253B1 (en) * | 1998-11-20 | 2002-03-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Solenoid valve device |
US7156058B1 (en) | 2005-06-16 | 2007-01-02 | Zheng Lou | Variable valve actuator |
-
2012
- 2012-03-27 DK DKPA201200208A patent/DK177481B1/en active
-
2013
- 2013-03-11 JP JP2013047583A patent/JP5536921B2/en active Active
- 2013-03-15 DE DE102013102660.5A patent/DE102013102660B4/en active Active
- 2013-03-18 KR KR1020130028677A patent/KR101423628B1/en active IP Right Grant
- 2013-03-26 CN CN201310100302.1A patent/CN103362585B/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0968016A (en) * | 1995-09-01 | 1997-03-11 | Nittan Valve Kk | Hydraulic intake-exhaust valve driving device with damper |
JPH09195738A (en) * | 1996-01-18 | 1997-07-29 | Komatsu Ltd | Control device of engine valve system and control method thereof |
JP2001073723A (en) * | 1999-08-31 | 2001-03-21 | Honda Motor Co Ltd | Valve system of internal combustion engine |
JP2002322904A (en) * | 2001-03-23 | 2002-11-08 | Crf Soc Consortile Per Azioni | Internal combustion engine provided with variably operated valve and auxiliary fluid pressure tappet |
JP2008527239A (en) * | 2005-02-02 | 2008-07-24 | エムエーエヌ・ディーゼル・エーエス | Large 2-cycle diesel engine with hydraulically operated exhaust gas valve |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114222874A (en) * | 2019-07-05 | 2022-03-22 | 斯塔比卢斯有限责任公司 | Temperature actuated valve assembly |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102013102660B4 (en) | 2015-02-05 |
CN103362585B (en) | 2016-01-13 |
KR20130110036A (en) | 2013-10-08 |
DK177481B1 (en) | 2013-07-08 |
KR101423628B1 (en) | 2014-07-25 |
CN103362585A (en) | 2013-10-23 |
JP5536921B2 (en) | 2014-07-02 |
DE102013102660A1 (en) | 2013-10-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4657311B2 (en) | Improvement of hydraulically operated valve system for internal combustion engine | |
JP5222938B2 (en) | Variable valve actuator with pneumatic booster | |
KR101128473B1 (en) | Pressure balanced engine valves | |
US5572961A (en) | Balancing valve motion in an electrohydraulic camless valvetrain | |
CN100365292C (en) | Variable valve system of internal combustion engine, its control method and hydraulic actuator | |
JP4541831B2 (en) | Engine-controlled brake system for 4-stroke reciprocating engines | |
JP2760967B2 (en) | Engine brake method using a 4-cycle reciprocating internal combustion engine | |
KR100950539B1 (en) | A large two-stroke diesel engine with improved fuel efficiency | |
JP2003529707A (en) | Passive valve assembly | |
US20180334956A1 (en) | Rod for a variable compression ratio engine | |
US6135073A (en) | Hydraulic check valve recuperation | |
JP2008534848A5 (en) | ||
US7325522B2 (en) | Valve drive for a cam-operated valve | |
US4484545A (en) | Hydraulically actuated exhaust valve for a reciprocating combustion engine | |
JPH06193410A (en) | Liquid-operated type valve clearance compensator for cam control type reciprocating valve | |
US20100180875A1 (en) | Seating control device for a valve for a split-cycle engine | |
JPH04503098A (en) | Hydraulic valve control device for internal combustion engines | |
JP5536921B2 (en) | Gas exchange valve for combustion engine | |
KR20140007886A (en) | Gas exchange valve arrangement and cylinder head | |
JP6431143B2 (en) | Balance position valve spindle | |
JP5543040B1 (en) | Exhaust valve device for large-sized low-speed two-stroke internal combustion engine having a crosshead | |
US6928966B1 (en) | Self-regulating electrohydraulic valve actuator assembly | |
JP6301998B2 (en) | Large turbocharged two-stroke self-ignition internal combustion engine with exhaust valve actuation system | |
FR3097254B3 (en) | Compressed air motor with active chamber included and active distribution with balanced valve | |
JP2013503288A (en) | Compensation arrangement structure of variable compression ratio engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130919 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20130919 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20131009 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131220 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140311 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140402 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140424 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5536921 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |