JP2016125393A

JP2016125393A - エンジン

Info

Publication number: JP2016125393A
Application number: JP2014265623A
Authority: JP
Inventors: 真也福吉; Shinya Fukuyoshi
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2016-07-11
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: EP3239516A1; KR101946745B1; CN107614866B; EP3239516A4; US10408161B2; EP3239516B1; US20170356385A1; CN107614866A; WO2016104091A1; KR20170089022A; JP6254934B2

Abstract

【課題】省スペースで始動弁を配置することができるエンジンを提供する。【解決手段】燃焼室１２に圧縮空気を送入する始動弁６０が設けられ、冷却水通路２６が形成されるシリンダヘッド２０を備えるエンジン１００であって、始動弁６０は、スリーブ７０に嵌通した状態でシリンダ１１の軸方向と平行に配置され、冷却水通路２６の壁面の一部は、スリーブ７０の外周側面によって形成される。スリーブ７０は、シリンダヘッド２０に形成される始動弁差込孔２８に嵌通され、シリンダヘッド２０には、始動弁差込孔２８の軸方向と直交する始動空気通路２７が形成され、始動空気通路２７の壁面の一部は、スリーブ７０の一側の端面によって形成される。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの技術に関する。

エンジンの始動方法として、空気始動方法が公知である。空気始動方法は、始動弁によってシリンダ内に圧縮空気を送入し、送入された圧縮空気によってピストンを押し下げ、エンジンの起動回転数までエンジン回転数を上昇させる始動方法である。

従来、始動弁は、シリンダヘッドにおいて燃焼室に向けて配置され、シリンダの軸方向に平行又は直交して配置されていた。しかし、始動弁をシリンダの軸方向に対して直交して配置する構成では、燃焼室内に余分な空間（無駄容積）が生じていた（例えば、特許文献１の始動用空気吐出路）。

一方、始動弁をシリンダの軸方向に平行に配置する構成では、始動弁と冷却水通路とをシリンダヘッド内において隔離するために肉厚が必要となり、シリンダヘッドにおいて始動弁を配置するスペースが多大に必要であった。また、エンジンの小形化に伴って小形化するシリンダヘッドに省スペースで始動弁を配置することは重要な技術課題であった。

特開２００５−２４０８１３号公報

本発明の解決しようとする課題は、省スペースで始動弁を配置することができるエンジンを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、燃焼室に圧縮空気を送入する始動弁が設けられ、冷却水通路が形成されるシリンダヘッドを備えるエンジンであって、前記始動弁は、スリーブに嵌通した状態でシリンダの軸方向と平行に配置され、前記冷却水通路の壁面の一部は、前記スリーブの外周側面によって形成されるものである。

請求項２においては、請求項１に記載のエンジンであって、前記スリーブは、前記シリンダヘッドに形成される始動弁差込孔に嵌通され、前記シリンダヘッドには、前記始動弁差込孔の軸方向と直交する空気通路が形成され、前記空気通路の壁面の一部は、前記スリーブの一側の端面によって形成されるものである。

請求項３においては、請求項２に記載のエンジンであって、前記スリーブの外周には、前記始動弁差込孔の段部に係合する段部が形成されるものである。

本発明のエンジンによれば、省スペースで始動弁を配置することができる。

エンジンの構成を示す模式図。始動弁の構成を示す断面図。スリーブの構成を示す断面図。

図１を用いて、エンジン１００の構成について説明する。
なお、図１では、エンジン１００の構成について気筒の一つを模式的に表している。また、図１に記載される破線は空気経路を表している。さらに、図１に記載される一点鎖線は冷却水（清水又は海水）経路を表している。

エンジン１００は、本発明のエンジンに係る実施形態である。本実施形態のエンジン１００は、大型船舶に搭載される直列６気筒のデュアルフュエールエンジンとされている。デュアルフュエールエンジンは、燃焼ガスを燃焼してエンジンを運転するガス運転モードと、燃料油を燃焼してエンジンを運転するディーゼル運転モードとを任意に切り替えることができる。

なお、本実施形態では、エンジン１００を大型船舶に搭載される直列６気筒のデュアルフュエールエンジンとしたが、これに限定されない。例えば、エンジン１００は、８気筒エンジン又は陸用発電機に使用されるディーゼルエンジンであっても良い。

エンジン１００は、シリンダブロック１０と、シリンダヘッド２０と、から構成されている。また、エンジン１００は、空気始動装置４０と、冷却装置５０と、を備えている。

シリンダブロック１０には、シリンダ１１・・・・１１と、燃焼室１２と、が形成されている。シリンダ１１（シリンダライナ）には、ピストン１３が摺動可能に収納されている。燃焼室１２は、シリンダ１１とピストン１３の頂部とシリンダヘッド２０によって形成されている。

シリンダヘッド２０には、吸気ポート２１と、排気ポート２２と、吸気弁２３と、排気弁２４と、燃料油噴射装置２５と、ガス点火装置２９と、始動弁６０と、が設けられている。

吸気ポート２１は、燃焼室１２に空気を吸気する入口である。排気ポート２２は、燃焼室１２から空気を排気する出口である。吸気弁２３は、吸気ポート２１の開閉を制御する弁である。排気弁２４は、排気ポート２２の開閉を制御する弁である。

吸気ポート２１内には、図示しないガス供給装置によりガスが供給され、図示しない絞りによって空燃比が調整されている。吸気された空気は、ガスと混合され、ガス点火装置により着火される。

燃料油噴射装置２５は、ディーゼル運転モード中において燃焼室１２に燃料油を噴射する弁である。ガス点火装置２９は、ガス運転モード中において燃焼室１２に天然ガス等の燃料ガスを噴射する装置である。

始動弁６０は、燃焼室１２に空気始動装置４０から送られる圧縮空気を送入する弁である。始動弁６０は、シリンダヘッド２０において、シリンダ１１の軸方向と平行に配置され、燃焼室１２に向けて設けられている。始動弁６０について、詳しくは後述する。

空気始動装置４０は、圧縮空気によってエンジン１００を始動させるものである。より具体的には、空気始動装置４０は、燃焼室１２に圧縮空気を送り、圧縮空気の膨張力によってピストン１３を押し下げてクランク軸を廻してエンジン１００を始動させるものである。

空気始動装置４０は、始動弁６０と、空気槽４１と、分配弁４２と、を備えている。始動弁６０について、詳しくは後述する。

空気槽４１は、始動空気を所定の圧力で貯えるものである。空気槽４１は、付属装置を取り付けた弁箱と空気槽本体とから構成されている。付属装置としては、空気槽始動弁、空気槽充気弁、ドレン抜き弁、安全弁、圧力計、鉛栓等が取り付けられている（図示略）。

分配弁４２は、シリンダ１１・・・・１１のピストン位置に適合させてシリンダ１１・・・・１１に圧縮空気を吹き込むように作動するものである。分配弁４２は、弁、弁本体及び弁蓋から構成され、カム軸によって駆動される。

冷却装置５０は、燃焼室１２の周囲すなわちシリンダブロック１０及びシリンダヘッド２０に冷却水通路２６を形成し冷却水を通過させて、燃焼による過熱を抑制する装置である。冷却装置５０は、冷却水ポンプ５１と、熱交換器５２と、冷却水通路２６と、海水経路５６と、海水ポンプ５７と、を備えている。

冷却水通路２６は、冷却水等（本実施形態では清水）を循環させる通路である。冷却水ポンプ５１は、冷却水通路２６を所定方向に送るものである。熱交換器５２は、冷却水通路２６の冷却水と海水通路５６の海水とを熱交換するものである。

海水通路５６は、冷却水と熱交換させるための海水の通路である。海水ポンプ５７は、海水通路５６を所定方向に送るものである。

図２を用いて、始動弁６０の構成について説明する。
なお、図２では、始動弁６０の構成を断面視にて模式的に表している。

シリンダヘッド２０には、上述した冷却水通路・・２６・・・２６と、空気通路としての始動空気通路２７と、始動弁差込孔２８と、制御空気通路（図示略）と、が形成されている。

始動弁差込孔２８は、シリンダ１１の軸方向と平行に形成されている。始動弁差込孔２８では、燃焼室１２から上方に向かってスリーブ７０に嵌通した始動弁６０と、支持部材７２と、蓋部材７３と、が配置されている。

始動空気通路２７は、始動弁差込孔２８と直交するように形成されている。始動空気通路２７の一側は、始動弁差込孔２８の中途部であって、スリーブ７０の上方に連通している。制御空気通路は、後述するパイロット弁６３の上方であって支持部材７２の中途部に連通するように形成されている。

始動弁６０は、上述したように、空気始動装置４０から送られた圧縮空気を燃焼室１２に送入する弁である。始動弁６０は、スリーブ７０に嵌通されてシリンダヘッド２０においてシリンダ１１の軸と平行に配置されている。始動弁６０は、弁体６１と、ケース６２と、パイロット弁６３と、戻しバネ６４と、を備えている。

ケース６２は、円筒形状に形成され、中途部に供給孔６２Ａが形成されている。ケース６２の内部には、弁体６１、戻しバネ６４及びパイロット弁６３が収納されている。弁体６１は、戻しバネ６４によって上方に付勢され、ケース６２の内部を軸方向に摺動可能に構成されている。

パイロット弁６３は、支持部材７２内部に送り込まれた制御空気の圧力によって弁体６１を下方に押し下げる弁である。戻しバネ６４は、ケース６２に対し弁体６１を上方に付勢している。

このような構成とすることで、始動弁６０では、始動空気通路２７から送り込まれた始動空気（圧縮空気）がケース６２の供給孔６２Ａを通過して、ケース６２内部に送り込まれる。そして、制御空気の圧力によってパイロット弁６３が弁体６１を下方に押し下げられ、ケース６２内部の圧縮空気が燃焼室１２に送り込まれる。

スリーブ７０は、略円筒形状に形成され、始動弁６０に嵌通されている。より具体的には、スリーブ７０は、始動弁差込孔２８に対し隙間なく嵌合されて差し込まれている。スリーブ７０について、詳しくは後述する。

支持部材７２は、略円筒形状に形成され、始動弁差込孔２８において始動弁６０と蓋部材７３との間に配置されている。支持部材７２には、制御空気通路から供給される制御空気を支持部材７２内部に送り込む供給孔７２Ａが形成されている。

蓋部材７３は、略円柱形状に形成され、始動弁差込孔２８において支持部材７２の上方に配置されている。より具体的には、蓋部材７３は、始動弁差込孔２８に対し隙間なく嵌合して差し込まれている。

図３を用いて、スリーブ７０の構成について説明する。
なお、図３では、スリーブ７０の構成を断面視にて模式的に表している。

スリーブ７０は、上述したように、略円筒形状に形成され、外周側面７０Ａと、先端側端面７０Ｂとから形成されている。また、スリーブ７０の外周側面７０Ａには、段部７０Ｃが形成されている。

ここで、始動弁６０をスリーブ７０に嵌通させ、始動弁６０が嵌通したスリーブ７０を始動弁差込孔２８に嵌通させた状態では、スリーブ７０の外周側面７０Ａがスリーブ７０周囲に形成される冷却水通路２６の壁面の一部とされている。

言い換えれば、スリーブ７０周囲に形成される冷却水通路２６の壁面の一部は、スリーブ７０の外周側面７０Ａによって構成されている。

また、始動弁６０をスリーブ７０に嵌通させ、始動弁６０が嵌通したスリーブ７０を始動弁差込孔２８に嵌通させた状態では、スリーブ７０の先端側端面７０Ｂが始動空気通路２７の壁面の一部とされている。言い換えれば、始動空気通路２７の壁面の一部は、スリーブ７０の先端側端面７０Ｂによって構成されている。

さらに、始動弁６０をスリーブ７０に嵌通させ、始動弁６０が嵌通したスリーブ７０を始動弁差込孔２８に嵌通させた状態では、スリーブ７０の段部７０Ｃが始動弁差込孔２８に形成される段部２８Ｃと係合している。

エンジン１００の効果について説明する。
エンジン１００の効果によれば、省スペースで始動弁６０を配置することができる。

従来、始動弁は、シリンダの軸方向に対して平行又は直交して配置されていた。しかし、始動弁をシリンダの軸方向と直交して配置する構成では、燃焼室内に余分な空間（無駄容積）が生じていた。

一方、始動弁をシリンダの軸方向と平行に配置する構成では、始動弁と冷却水通路とを隔離する肉厚が必要となり、シリンダヘッドにおいて始動弁を配置するスペースが多大に必要であった。

本実施形態のエンジン１００では、始動弁６０をシリンダ１１の軸方向と平行に配置するとともに始動弁６０をスリーブ７０に嵌通して始動弁差込孔２８に嵌挿して、スリーブ７０の外周側面７０Ａをスリーブ７０周囲に形成される冷却水通路２６の壁面の一部とすることによって、省スペースで始動弁を配置することができる。

デュアルフュエールエンジンでは、ガス用装置とディーゼル用装置をシリンダヘッド２０に配置するため、シリンダヘッド２０を小型化する必要がある。そこで、本実施形態のエンジン１００では、省スペースで始動弁６０を配置し、エンジン１００を小形化することができる。

また、例えば、始動弁６０をスリーブ７０に嵌通した構成では、スリーブ７０の始動空気通路２７に対応する位置に孔を形成し、組み付け時に始動弁差込孔２８にスリーブ７０を差し込む際に孔を始動空気通路２７に対応する位置に合わせる作業が必要となる。

本実施形態のエンジン１００では、始動弁６０をスリーブ７０に嵌通し、スリーブ７０の先端側端面７０Ｂを始動空気通路２７の壁面の一部とすることによって、特に始動弁差込孔２８にスリーブ７０を挿し込む際に、始動弁差込孔２８に対するスリーブ７０の周方向の位置決めをする必要がない。そのため、組み付け時の作業効率を向上できる。

さらに、本実施形態のエンジン１００では、組み付け時にスリーブ７０を始動弁差込孔２８に挿し込む際に、スリーブをスリーブ７０の段部７０Ｃが始動弁差込孔２８に形成される段部２８Ｃと係合するため、始動弁差込孔２８に対するスリーブ７０の軸方向の位置決めをする必要がない。そのため、組み付け時の作業効率を向上できる。

１０シリンダブロック
１１シリンダ
１２燃焼室
２０シリンダヘッド
２６冷却水通路
２７始動空気通路（空気通路）
２８始動弁差込孔
４０空気始動装置
５０冷却装置
６０始動弁
７０スリーブ
７０Ａ外周側面
７０Ｂ先端側端面
７０Ｃ段部
１００エンジン

Claims

燃焼室に圧縮空気を送入する始動弁が設けられ、冷却水通路が形成されるシリンダヘッドを備えるエンジンであって、
前記始動弁は、スリーブに嵌通した状態でシリンダの軸方向と平行に配置され、
前記冷却水通路の壁面の一部は、前記スリーブの外周側面によって形成される、
エンジン。
請求項１に記載のエンジンであって、
前記スリーブは、前記シリンダヘッドに形成される始動弁差込孔に嵌通され、
前記シリンダヘッドには、前記始動弁差込孔の軸方向と直交する空気通路が形成され、
前記空気通路の壁面の一部は、前記スリーブの一側の端面によって形成される、
エンジン。
請求項２に記載のエンジンであって、
前記スリーブの外周には、前記始動弁差込孔の段部に係合する段部が形成される、
エンジン。