JP2642833B2 - 油圧式吸排気弁駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の油圧式吸排
気弁駆動装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】４サイクル機関における吸排気弁の駆動
方式としては、機械式の動弁装置が採用されている。こ
れは、カム軸に設けられたカムで押棒を昇降させ、揺れ
腕を介して弁を開閉させる機構であって、弁の閉止には
ばねの弾性力を用いている。

【０００３】２サイクル機関においては、近年、シリン
ダの頂部に排気弁が設けられたいわゆるユニフロー式機
関が主流となっている。このユニフロー式機関では、排
気弁の動弁装置として、前述した機械式の機構のほか、
油圧式の機構が用いられるようになっている。これは、
カム軸に設けられたカムでプランジャ室内のプランジャ
を昇降させ、プランジャ室内の作動油を吐出させる。そ
して、プランジャ室から吐出した高圧の作動油を排気弁
の油圧式動弁機構に直接送り込んで該排気弁を駆動する
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】２サイクル機関で用い
られていた従来の油圧式弁駆動装置によれば、プランジ
ャ室から吐出した高圧の作動油を直接動弁機構に送り込
んでいるだけであり、作動油吐出のタイミングを調整す
る手段をもたなかった。このため、機関の負荷率に応じ
て弁の開閉タイミングを変化させ、燃焼を改善したり、
低質油でも使用できるようにするということができなか
った。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の油圧式吸排気弁
駆動装置は、内燃機関のクランク軸に連動するカムと、
頂部に作動油の吐出孔を有し側部に作動油の供給孔を有
するプランジャ室と、前記プランジャ室の供給孔と作動
油の供給源とを接続する通路と、前記プランジャ室の吐
出孔と吸排気弁の油圧動弁機構を接続する通路と、前記
カムに従動して前記プランジャ室内で移動することによ
り前記プランジャ室の吐出孔から吸排気弁の油圧動弁機
構に作動油を送り出して前記内燃機関の吸排気弁を駆動
するプランジャと、常態で入口側から出口側への作動油
の流れを許容し、その反対側への作動油の流れを阻止す
る第１の逆止弁と、前記第１の逆止弁の弁体を出口側に
移動させてシート面を開放する第１の制御ピストンと、
前記作動油の供給源と前記第１の逆止弁の入口側を接続
する通路と、前記プランジャの移動方向に沿って前記プ
ランジャ室の頂部と前記供給孔の間に位置するように前
記プランジャ室の側部に形成された排出孔と、前記第１
の逆止弁の出口側と前記排出孔とを接続する通路と、常
態で入口側から出口側への作動油の流れを許容し、その
反対側への作動油の流れを阻止する第２の逆止弁と、前
記第２の逆止弁の弁体を出口側に移動させてシート面を
開放する第２の制御ピストンと、前記作動油の供給源と
前記第２の逆止弁の入口側を接続する通路と、前記プラ
ンジャ室の吐出孔と前記第２の逆止弁の出口側とを接続
する通路とを有している。

【０００６】

【作用】通常運転時には、供給源からプランジャ室内に
供給された作動油は、カムの駆動で上昇するプランジャ
に圧縮されて吐出孔から吐出され、吸排気弁の油圧動弁
機構に送られる。低負荷運転時には、第１の制御ピスト
ンを作動させて第１の逆止弁のシート面を開放する。プ
ランジャの上昇に伴い、プランジャ室内の作動油は排出
孔から逃げ、第１の逆止弁のシート面を経て供給源側に
逆流する。さらにプランジャが上昇して排出孔を塞ぐ
と、プランジャ室内の作動油は圧力が上昇し始め、通常
運転よりも遅れたタイミングで吸排気弁の油圧動弁機構
に送られる。また、作動油に油圧を発生させたくない場
合には、第２の制御ピストンを作動させて第２の逆止弁
のシート面を開放する。プランジャが上昇してプランジ
ャ室から押出された作動油は、第２の逆止弁の出口側に
導かれ、その開放されたシート面を経て作動油の供給源
に逆流する。従ってプランジャ室内の作動油には油圧が
発生しない。

【０００７】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図６によって説明
する。本実施例は、４サイクルディーゼル機関におい
て、吸排気弁の油圧動弁機構を駆動する油圧式吸排気弁
駆動装置１（以下、本装置１と呼ぶ。）に関するもので
ある。

【０００８】図２に示すように、本装置１が適用される
４サイクルディーゼル機関は自己逆転機関であり、クラ
ンク軸と連動するカム軸２には、吸気弁用及び排気弁用
のダブルカム３，４がそれぞれ設けられている。５は燃
料カムである。なお、排気弁側の機構と吸気弁側の機構
は全く同じ構成である。

【０００９】ダブルカム３に接しているローラ６は、ピ
ン７を介してローラガイド８に取付けられている。この
ローラガイド８は中空であり、ダブルカム３の回転に連
動し、ブシュ９の内面に沿って上下に摺動できる。

【００１０】カム軸２を収納しているケース１０の開口
部１０ａには、内部に作動油の径路等が形成されたブロ
ック１１が取付けられている。このブロック１１の下面
には、プランジャ室ｃが開口して形成されている。そし
て、前記ローラガイド８を案内している前記ブシュ９
は、プランジャ室ｃが開口した該ブロック１１の下面に
取付けられている。

【００１１】前記プランジャ室ｃの内部には、下端面が
開放された円筒形のライナ１３が設けられている。この
ライナ１３の内部には、プランジャ１４が上下摺動自在
に設けられている。該プランジャ１４の下面には押棒１
５が設けられている。押棒１５は前記ローラガイド８の
内部に挿入され、ローラガイド８の内部に設けられた受
金１６にばね１７の弾性力をもって当接している。

【００１２】次に、前記ブロック１１内に形成された作
動油の通路等について説明する。図２及び図３に示すよ
うにブロック１１に設けられた供給口ａには、図１に示
すように作動油の供給源が接続されている。図１〜図３
に示すように、供給口ａから供給された作動油は、通路
ｂ、ニードル弁１８を介して、プランジャ室ｃのライナ
１３に形成された供給孔ｓｈからプランジャ室ｃ内に入
るようになっている。

【００１３】プランジャ室ｃ内でプランジャ１４に圧縮
された作動油は、プランジャ室ｃの頂部に形成された吐
出孔ｓｅから吐出され、図１〜図３に示すように通路ｄ
を経て図示しない吸排気弁の油圧動弁機構へと送られる
ようになっている。

【００１４】図３に示すように、前記ブロック１１内に
は、第１の逆止弁である低負荷切替弁Ａと、第２の逆止
弁である前後進切替弁Ｂとが設けられている。両弁Ａ，
Ｂとも基本的な構成は次の通りである。即ち、ブロック
１１に形成された孔１９の片側には、プラグ２０を介し
て略円筒形の弁ケース２１が固定されている。弁ケース
２１の内部には、弁体２２が摺動自在に設けられてい
る。弁体２２と前記プラグ２０の間には付勢手段として
のばね２３が設けられており、付勢された弁体２２が弁
ケース２１とシート面２４で接触し、切替弁Ａ，Ｂの入
口ｈ側と出口ｇ側とが常時連通しないようになってい
る。また、この切替弁Ａ，Ｂの弁ケース２１及び弁体２
２には、出口ｇ側に連通する通路ｆが設けられている。

【００１５】図１〜図３に示すように、前記切替弁Ａ，
Ｂが片側に設けられている前記ブロック１１の孔１９の
他方側には、第１及び第２の切替弁Ａ，Ｂを開放する開
放手段として、第１及び第２の制御ピストン３０，３０
がそれぞれ設けられている。制御ピストン３０の一端に
設けられた棒体３１は前記切替弁Ａ，Ｂの弁体２２を出
口ｇ方向に押せるようになっている。制御ピストン３０
と弁ケース２１の間にはばね３２が設けられており、前
記棒体３１が弁体２２から離れるように制御ピストン３
０を付勢している。

【００１６】そして、孔１９の他方の開口には、図示し
ない空気供給手段に接続されるフランジ３３が取付けら
れている。このフランジ３３の孔に空気を供給すれば、
ピストン３０が作動して棒体３１が弁体２２を出口ｇ側
に押し、切替弁Ａ，Ｂのシート面２４が開放される。

【００１７】図１，図３に示すように、前記ブロック１
１には、前記供給口ａに連通して通路ｍが形成されてい
る。この通路ｍは、前記各制御ピストン３０，３０の近
傍において、ブロック１１の各孔１９にそれぞれ連通し
ており、従って前記各切替弁Ａ，Ｂの入口ｈ側にそれぞ
れ接続連通されている。

【００１８】図１，図２に示すように、前記通路ｄから
は通路ｅが分岐している。この通路ｅは、前後進切替弁
Ｂの通路ｆを介して前後進切替弁Ｂの出口ｇ側に接続連
通している。

【００１９】図４に示すように、前記プランジャ室ｃの
ライナ１３には、前記供給孔ｓｈよりもやや上方の適宜
位置に作動油の排出孔ｓｌが形成されている。

【００２０】図１〜図４に示すように、この排出孔Ｓｌ
は、ブロック１１内に形成された通路ｊ，ｋ，ｌを介し
て、前記低負荷切替弁Ａの通路ｆに接続されており、従
って低負荷切替弁Ａの出口ｇ側に接続連通されている。

【００２１】次に、以上の構成における作用を、（１）
通常運転時、（２）低負荷運転時、（３）前後進切替時
の３つの場合に分けて説明する。

【００２２】（１）通常運転時 イ）スタンバイ時 供給口ａから入った作動油は通路ｂからニードル弁１８
を経てプランジャ室ｃ内に供給される。この際、ニード
ル弁１８によって作動油の流量を調節することにより、
吸排気弁の開閉タイミング調整をすることができる。

【００２３】ロ）通常作動時（吸排気カム上昇時） 吸排気用のダブルカム３，４がプランジャ１４を押上げ
ると、プランジャ室ｃ内の作動油が圧縮され、高圧の作
動油が吐出孔Ｓｅから通路ｄに吐出する。この時、高圧
の作動油は通路ｅを通って前後進切替弁Ｂの通路ｆから
出口ｇ側にも供給される。これによって前後進切替弁Ｂ
のシート面２４は確実に閉止される。

【００２４】ハ）通常作動時（吸排気カム下降時） 吸排気用のダブルカム３，４が下降してプランジャ１４
がばね１７の力で下降すると、作動油は通路ｄからプラ
ンジャ室ｃへと逆流し、プランジャ室ｃ内及びプランジ
ャ室ｃに連通する高圧側の作動油の圧力が下がる。これ
によってプランジャ室ｃ内の圧力は作動油の供給圧力よ
りも低下し、前記前後進切替弁Ｂのシート面２４が開放
される。このため、供給口ａから供給された作動油は、
前後進切替弁Ｂの入口ｈ、同切替弁Ｂのシート面２４を
流れ、同切替弁Ｂの通路ｆ、通路ｅを経てプランジャ室
ｃ内に入り、油漏分のみが補給される。

【００２５】ニ）このように本装置によれば一回の動作
ごとに油漏分を確実に補給することができるので、次の
動作時には、作動油に高圧を発生させて吸排気弁を確実
に駆動することができる。

【００２６】（２）低負荷運転時 イ）一般に４サイクルディーゼル機関で低負荷運転をす
ると、不完全燃焼傾向となる。そこで、低負荷運転時に
は、燃料噴射目盛の指示、機関回転数、給気圧力等のピ
ックアップ信号を用いて図示しない制御空気系の電磁弁
を作動させ、前記低負荷切替弁Ａ側の制御ピストン３０
に制御空気を送る。

【００２７】制御ピストン３０は、低負荷切替弁Ａの弁
体２２を出口ｇ側に移動させて同切替弁Ａのシート面２
４を開放する。

【００２８】プランジャ１４の上昇に伴って、プランジ
ャ室ｃ内の作動油は排出孔ｓｌから通路ｊ，ｋ，ｌに流
れ、低負荷切替弁Ａの通路ｆ及びシート面２４を通り、
同切替弁の入口ｈから通路ｍを経て供給孔ａに逆流す
る。従って、この間、プランジャ室ｃ内の作動油は高圧
にならない。

【００２９】プランジャ１４が上昇して排出孔ｓｌが閉
止されると、プランジャ室ｃ内の油圧が上昇して（１）
で説明した通常運転時と同一の作動行程となる。

【００３０】このように、低負荷運転時に低負荷切替弁
Ａを作動させると、作動油が高圧となって吐出されてい
くタイミングが変化する。即ち、プランジャ室ｃの供給
孔ｓｈを排出孔ｓｌの間隔を適宜に設定しておくことに
より、低負荷運転時に吸排気のタイミングを任意に変更
することができる。

【００３１】図５に示すように、吸排気弁の作動にはオ
ーバラップ部分があるが、同図中破線で示すように両弁
の作動タイミングを変えれば、そのオーバラップ量を通
常運転時に比べて減少させることができる。

【００３２】また、弁の作動タイミングの変更のほか、
作動油の油圧を調整することにより吸排気弁のリフトを
変更することができるので、吸排気弁のリフト及びタイ
ミングの双方を変更すれば、図６に示すような吸排気弁
の作動を得ることができ、低負荷時の完全燃焼化改善が
可能となる。

【００３３】（３）前後進切替時 イ）前述したように、本実施例は自己逆転仕様の４サイ
クル機関であり、ダブルカム３，４を設けたカム軸２を
油圧で軸方向に移動させ、カムとプランジャ１４による
油圧発生のタイミングをクランク軸の回転方向に応じて
変えられるようになっている。

【００３４】ロ）機関の前後進切換信号によって図示し
ない制御空気系の電磁弁を作動させ、前記前後進切替弁
Ｂの制御ピストン３０に制御空気を供給する。

【００３５】ハ）制御ピストン３０の棒体３１は前後進
切替弁Ｂの弁体２２を出口ｇ方向に押し、シート面２４
を開放する。

【００３６】プランジャ１４の上昇によってプランジャ
室ｃから吐出された作動油は、通路ｅ，前後進切替弁Ｂ
の通路ｆ、同切替弁Ｂのシート面２４及び入口ｈを介し
て供給口ａに逆流していく。

【００３７】従って、プランジャ室ｃ内の作動油は供給
圧力以上には上昇しない。従ってカム軸２に大きな負荷
をかけずにカムの切換えができ、ダブルカムの損傷を防
止し、かつカムの切換えが確実になる。

【００３８】プロペラ直結機関においては、機関停止後
も船速によりプロペラが遊転して機関を逆に駆動させる
状態となる。この時、前後進切替弁Ｂにエアを供給すれ
ば、吸排気弁が閉じたままの状態となり、強力なエンジ
ンブレーキとなって速やかに停船することができる。大
型船の停船時間を短くする有効な手段が今までなかった
が、本装置によりこれを短縮することが可能となる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の油圧式吸排気弁駆動装置は、プ
ランジャ室に作動油を逃がすための排出孔が設けてあ
り、該排出孔と第１の逆止弁の出口側を通路で結び、低
負荷運転時には第１の制御ピストンで第１の逆止弁を開
放できるようにしている。従って、機関の負荷率が低下
した時には第１の制御ピストンで第１の逆止弁を開き、
プランジャ室内の作動油を逃がして高圧の作動油が吐出
されるタイミンをずらすことができる。

【００４０】このため、本発明によれば、機関の負荷率
に応じて吸排気弁の開閉タイミングを変更し、各負荷に
適した吸排気弁の作動調整ができる。特に、低負荷時の
燃焼が改善され、低質油を使用できるようになる。ま
た、本発明の油圧式吸排気弁駆動装置は、プランジャの
上昇時にはプランジャ室から高圧で吐出した作動油はそ
のまま動弁機構に供給され、プランジャが下降して作動
油圧が下がった時には第２の逆止弁が開いて作動油供給
源からプランジャ室内に作動油が必要量だけ補給される
ため、油圧機構による吸排気弁の駆動が円滑、確実に行
われるという効果がある。さらに、必要に応じて第２の
制御ピストンによってシート面を開放できる第２の逆止
弁を備えており、かつプランジャ室から吐出される高圧
の作動油を該第２の逆止弁の出口側に導く通路を設け、
同入口側と作動油の供給源を接続している。 従って、例
えばカムの切替等のように、カムやカム軸に負荷をかけ
たくない場合などには、第２の逆止弁を開放してプラン
ジャ室内の作動油を供給源に逆流させれば、油圧は発生
しなくなる。また、船のエンジンブレーキとしての効果
が大きい。即ち本発明によれば、簡単な構成で油圧式吸
排気弁駆動装置の油圧をゼロにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示す模式図であ
る。

【図２】同実施例の縦断面図である。

【図３】同実施例の横断面図である。

【図４】同実施例におけるプランジャ室付近の拡大断面
図である。

【図５】同実施例における吸排気弁のリフトとクランク
角度の関係を示すグラフである。

【図６】同実施例における吸排気弁のリフトとクランク
角度の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 吸排気弁駆動装置 ３ ダブルカム １４ プランジャ ２４ シート面 ３０ 開放手段としての制御ピストン ｃ プランジャ室 ｍ，ｊ，ｋ，ｌ 通路 ｓｈ 供給孔 ｓｅ 吐出孔 ｓｌ 排出孔 Ａ 逆止弁としての低負荷切替弁 ｈ 入口 ｇ 出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大川内 潔 東京都中央区八重洲二丁目７番２号 日 鍛バルブ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−169614（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランク軸に連動するカム
   と、頂部に作動油の吐出孔を有し側部に作動油の供給孔を有
   するプランジャ室と、 前記プランジャ室の供給孔と作動油の供給源とを接続す
   る通路と、 前記プランジャ室の吐出孔と吸排気弁の油圧動弁機構を
   接続する通路と、 前記カムに従動して前記プランジャ室内で移動すること
   により前記プランジャ室の吐出孔から吸排気弁の油圧動
   弁機構に作動油を送り出して前記内燃機関の吸排気弁を
   駆動するプランジャと、 常態で入口側から出口側への作動油の流れを許容し、そ
   の反対側への作動油の流れを阻止する第１の逆止弁と、 前記第１の逆止弁の弁体を出口側に移動させてシート面
   を開放する第１の制御ピストンと、 前記作動油の供給源と前記第１の逆止弁の入口側を接続
   する通路と、 前記プランジャの移動方向に沿って前記プランジャ室の
   頂部と前記供給孔の間に位置するように前記プランジャ
   室の側部に形成された排出孔と、 前記第１の逆止弁の出口側と前記排出孔とを接続する通
   路と、 常態で入口側から出口側への作動油の流れを許容し、そ
   の反対側への作動油の流れを阻止する第２の逆止弁と、 前記第２の逆止弁の弁体を出口側に移動させてシート面
   を開放する第２の制御ピストンと、 前記作動油の供給源と前記第２の逆止弁の入口側を接続
   する通路と、 前記プランジャ室の吐出孔と前記第２の逆止弁の出口側
   とを接続する通路と、を有する 油圧式吸排気弁駆動装
   置。