JP2019074500A

JP2019074500A - 圧力計測装置付きバルブ

Info

Publication number: JP2019074500A
Application number: JP2017202853A
Authority: JP
Inventors: 信之坂入; Nobuyuki Sakairi; 大樹村山; Daiki Murayama
Original assignee: Mitsui E&S Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsui E&S Machinery Co Ltd
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2037-10-19
Also published as: JP6667087B2

Abstract

【課題】バルブとしての機能を持たせつつ、シリンダ内の圧力が比較的高い場合であっても、その圧力を正確に計測することのできる圧力計測装置付きバルブを提供する。【解決手段】往復動エンジンのシリンダに連通する貫通孔に備えられるバルブであって、バルブ本体１２を長手方向に貫くガス流通路１４と、ガス流通路１４に対して角度θを設けて交差する弁配置路１６と、を備え、弁配置路１６は、ガス流通路１４よりも大径となるように形成されると共に、ガス流通路１４との交差部に、ガス流通路１４に対する流入側に受け面を有する弁座１８と、交差部よりも下流側となる位置に設けられた雌ネジ１６ｂ１と、を有し、弁配置路１６には、弁座１８に当接する弁部２４と、雌ネジ１６ｂ１に螺合する雄ネジ部２８を有し、前記弁部に圧力センサを備えた弁体２２が設けられ、雄ネジ部２８の螺合状態を変化させることにより、弁座１８と弁部２４との当接状態を変化させることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンシリンダ内の圧力計測を行うための装置であり、特に、ガス圧を開放するバルブ機能を備えつつ、シリンダ内の圧力が高圧となる圧縮比の高いエンジンに好適な圧力計測装置付きバルブに関する。

エンジンの燃焼特性を調べるために、シリンダ内の圧力を測定することがある。こうした場合、シリンダのヘッドなどに設けられた取付部に、圧力計測装置が備えられる。

圧力計測装置の装着形態、および圧力計測装置自体の構成としては、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているようなものが知られている。

特許文献１に開示されている圧力計測装置は、シリンダヘッドに設けられたグロープラグ用の孔を利用して圧力計測装置を取り付けるというものであり、圧力計測装置の当接面にガスケットとシールワッシャを配置すると共に、締め付け用のネジを利用して圧力計測装置をガスケットに押し付けて密閉状態を確保するということが成されている。

近年では特許文献２に開示されているように、圧力計測と共に、バルブとしての機能を持たせ、当該バルブを介して採取したガスの成分を解析することを可能とする装置が求められてきている。特許文献２に開示されている圧力計測装置は、圧力計測と共に、シリンダ内のガスを採取するためのバルブ機能を備えるものであり、弁座に対して所定圧力で弁棒が押し付けられており、シリンダ内の圧力が弁棒の押し付け圧力を超えた場合、あるいはクランク軸のクランク角度が所定の範囲に至った場合にバルブが開放され、ガスの放出（採取）が成される構成とされている。

特開平８−１２２１８７号公報特開２０００−２９８０８０号公報

確かに、特許文献２に開示されている圧力計測装置によれば、シリンダ内の圧力が所定圧力に達したか否かを検出することができると共に、バルブとしても機能させることができる。しかし、特許文献１に開示されている圧力計測装置は、シリンダ内の圧力所定の圧力に達した場合、あるいはクランク角度が所定の範囲に至った場合にバルブが開放されるように構成されている。このため、シリンダ内の圧力が上昇途中にあってもバルブが開放されてしまうなど、正確な圧力計測ができないという課題がある。

そこで本発明では、バルブとしての機能を持たせつつ、シリンダ内の圧力が比較的高い場合であっても、その圧力を正確に計測することのできる圧力計測装置付きバルブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る圧力計測装置付きバルブは、往復動エンジンのシリンダに連通する貫通孔に備えられるバルブであって、バルブ本体を長手方向に貫くガス流通路と、前記ガス流通路に対して角度を設けて交差する弁配置路と、を備え、前記弁配置路は、前記ガス流通路よりも大径となるように形成されると共に、前記ガス流通路との交差部に、前記ガス流通路に対する流入側に受け面を有する弁座と、前記交差部よりも下流側となる位置に設けられた雌ネジと、を有し、前記弁配置路には、前記弁座に当接する弁部と、前記雌ネジに螺合する雄ネジ部を有し、前記弁部に圧力センサを備えた弁体が設けられ、前記雄ネジ部の螺合状態を変化させることにより、前記弁座と前記弁部との当接状態を変化させることを特徴とする。

上記のような特徴を有する圧力計測装置付きバルブによれば、バルブとしての機能を持たせつつ、シリンダ内の圧力が比較的高い場合であっても、その圧力を正確に計測することが可能となる。

実施形態に係る圧力計測装置付きバルブの構成を示す部分断面図である。実施形態に係る圧力計測装置付きバルブの構成を示す部分断面図であり、弁を開放した状態を示す図である。実施形態に係る圧力計測装置付きバルブの構成を示す部分分解断面図である。シリンダヘッドに対する圧力計測装置付きバルブの取り付け形態の一例を示す図である。

以下、本発明の圧力計測装置付きバルブに係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお図面において、図１は、本実施形態に係る圧力計測装置付きバルブの構成を示す部分断面図である。図２は、本実施形態に係る圧力計測装置付きバルブにおいて、バルブを開放している状態を示す部分断面図である。また、図３は、本実施形態に係る圧力計測装置付きバルブの部分分解断面を示す図である。

本実施形態に係る圧力計測装置付きバルブ１０は、往復動エンジンのシリンダ（不図示）に連通する貫通孔に備えられるバルブであり、バルブ本体１２と、弁体２２を基本として構成されている。バルブ本体１２は、バルブとしての機能を奏するための基部であり、少なくともガス流通路１４と、弁配置路１６を備える。ガス流通路１４は、バルブ本体１２を長手方向に貫通する通路である。バルブ本体１２における長手方向両端部には、それぞれ、他の配管類との係合のための螺合部１２ａ，１２ｂが設けられており、ガス流通路１４は、当該両端部に位置する螺合部を連通する構成とされている。

弁配置路１６は、詳細を後述する弁体２２を配置するための空隙である。弁配置路１６は、上述したガス流通路１４に対して、所定の交差角度θを持つように構成することもできるが、ストレート構造とすることもできる。ここで、弁配置路１６をガス流通路１４の上流側（図１から図３ではガス流通路の下半部）に対してストレート構造とした場合、ガス流通路１４の下流側流路が、弁配置路１６に対して交差角度θを持つように構成されることとなる。また、ガス流通路１４の上流側と弁配置路１６との間には、弁座１８が設けられている。弁座１８は、詳細を後述する弁体２２の弁部２４により閉塞された際、ガス流通路１４の下流側（図１から図３ではガス流通路１４の上半部）における開口部１４ａがガス流通路１４の上流側から閉塞されるように設けられている。

弁配置路１６は、弁座側開口部１６ａと弁体配置側開口部とから成る貫通孔とされている。また、弁座側開口部１６ａは、弁体配置側開口部１６ｂよりも大径となるように構成されており、各開口部の開口側には、雌ネジ１６ａ１，１６ｂ１が形成されている。弁座側開口部１６ａに形成されている雌ネジ１６ａ１には、ガス流通路１４に閉塞空間を構成するためのプラグ２０が螺合する。一方、弁体配置側開口部１６ｂに形成されている雌ネジ１６ｂ１には、詳細を後述する弁体２２が螺合する。

弁体２２は、弁配置路１６に配置される弁であり、弁部２４と、くびれ部２６、雄ネジ部２８、および操作部３０を有する。弁部２４は、上述した弁配置路１６に形成された弁座１８に当接し、ガス流通路１４を上流側から閉塞する役割を担う部位である。また、本実施形態では、弁体２２の弁部２４に、圧力センサ４０が備えられている。圧力センサ４０は、ガス流通路１４を閉塞した際、ガス流通路１４の下流側経路および閉塞空間に晒される部位に備える。本実施形態では、弁座側開口部１６ａを封止しているプラグ２０と対向する、弁体２２における弁部側端部に備える構成としている。圧力センサ４０をこのような配置構成とすることで、ガス流通路１４が閉塞された際、確実に閉塞空間の圧力を検知することができるからである。なお図示しないが、圧力センサ４０の配線は、弁体２２の内部に貫通孔を設け、ここに通すようにすれば良い。

くびれ部２６は、弁部２４に連接される部位であり、弁部２４と弁座１８を離間させ、ガス流通路１４を開放した際、ガスの流路面積を確保するための形態である。雄ネジ部２８は、弁配置路１６を構成する弁体配置側開口部１６ｂに形成されている雌ネジ１６ｂ１に螺合する要素である。当該雌ネジ１６ｂ１に対する雄ネジ部２８の螺合具合により、弁部２４と弁座１８との隙間、当接具合が変化する。操作部３０は、弁部２４と弁座１８との隙間、当接具合を調節するためのツマミであり、バルブ本体１２から突出し、バルブ本体１２の外部から、雌ネジ１６ｂ１に対する雄ネジ部２８の螺合状態を調節することを可能としている。

なお、操作部３０には、その外形が弁体配置側開口部１６ｂの直径よりも大径となるソケット３２を備えるようにすることができる。このような構成とすることで、弁体２２を軸心周りに回動させる際のトルクが小さなものとなる。また、ソケット３２が抜け止めとなり、弁座１８に対する弁部２４の開放限界を定めることも可能となる。

このような構成の圧力計測装置付きバルブ１０は、弁座１８に対して弁部２４がガス流通路１４の上流側から当接する構成が採られており、弁部２４の先端に設けられた圧力センサ４０により圧力の計測を可能としている。このため、ガス流通路１４の上流側の圧力が上昇した場合には、その圧力により弁部２４が弁座１８に押し付けられることとなる。よって、バルブとしての機能を持たせつつ、シリンダ（不図示）内の圧力が比較的高い場合であっても、バルブが開放されてしまうことなく、その圧力を正確に計測することができる。

このような構成の圧力計測装置付きバルブ１０をエンジンのシリンダヘッド５０に備える場合には、図４に示すように、圧力計測装置付きバルブ１０を係合させる取付ブロック５２とシリンダヘッド５０とを接続する流路を構成する配管５４に、安全バルブ５６を設けるようにすると良い。

このような配置構成とすることで、シリンダ内の圧力が異常加圧状態となった際、安全バルブ５６から異常加圧分のガスを放出し、爆発等の危険を回避することができるからである。

１０………圧力計測装置付きバルブ、１２………バルブ本体、１２ａ，１２ｂ………螺合部、１４………ガス流通路、１４ａ………開口部、１６………弁配置路、１６ａ………弁座側開口部、１６ａ１………雌ネジ、１６ｂ………弁体配置側開口部、１６ｂ１………雌ネジ、１８………弁座、２０………プラグ、２２………弁体、２４………弁部、２６………くびれ部、２８………雄ネジ部、３０………操作部、３２………ソケット、４０………圧力センサ、５０………シリンダヘッド、５２………取付ブロック、５４………配管、５６………安全バルブ。

Claims

往復動エンジンのシリンダに連通する貫通孔に備えられるバルブであって、
バルブ本体を長手方向に貫くガス流通路と、
前記ガス流通路に対して角度を設けて交差する弁配置路と、を備え、
前記弁配置路は、前記ガス流通路よりも大径となるように形成されると共に、前記ガス流通路との交差部に、前記ガス流通路に対する流入側に受け面を有する弁座と、前記交差部よりも下流側となる位置に設けられた雌ネジと、を有し、
前記弁配置路には、前記弁座に当接する弁部と、前記雌ネジに螺合する雄ネジ部を有し、前記弁部に圧力センサを備えた弁体が設けられ、
前記雄ネジ部の螺合状態を変化させることにより、前記弁座と前記弁部との当接状態を変化させることを特徴とする圧力計測装置付きバルブ。