JP2854461B2 - 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、前後進の
切替え時にカム軸を移動すると、前後進カムの切替え斜
面によりプランジャ室内に油圧が発生するため、カム軸
移動用に大きなサーボシリンダが必要であり、かつカム
切替え斜面を損傷させる等の問題があった。

【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、クランク軸に連動するカム軸と前記カム軸
に設けられたカムがケース内に収納された内燃機関に適
用される油圧式吸排気弁駆動装置において、プランジャ
室と、前記プランジャ室に設けた作動油の供給孔と作動
油の供給源を接続する通路と、前記プランジャ室と吸排
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一対の逆止弁と、
前記各逆止弁にそれぞれ対応して設けた一対の開放手段
と、前記作動油の供給源と前記各逆止弁の入口側を接続
する通路と、前記プランジャ室の側部に設けた排出孔と
頂部に設けた吐出孔とから送り出される作動油を前記各
逆止弁の出口側にそれぞれ供給する一対の通路とが、前
記カムの近傍において前記ケースに形成された開口部に
取り外し可能に固定されたブロック内に設けられ、さら
に前記一対の逆止弁と一対の開放手段は、前記プランジ
ャ室の上方において、前記プランジャ室と油圧動弁機構
を接続する通路を挟んで、その両側に前記プランジャ室
の軸方向に略直交して形成された一対の孔に設けられて
いることを特徴とする。

【０００６】

【作用】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
され、吸排気弁の油圧動弁機構に送られる。前後進切替
え時、作動油に油圧を発生させたくない場合には、開放
手段を作動させて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、
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、逆止弁である低負荷切替弁Ａと、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２２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、各切替弁Ａ，Ｂを開放する開放手段とし
て、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３０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
て供給孔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、必
要に応じてシート面を開放できる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。

【００４０】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、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。また、本装置は、ケースの開口部に取り外
し可能に固定された一つのブロック内に組み込まれてい
るので、小型化することができるとともに組み立て・保
守・点検・整備を容易に行うことができるという効果が
ある。さらに、本装置は、一対の逆止弁と一対の開放手
段を組み合わせたユニットが、プランジャ室の上方にお
いて該プランジャ室の軸方向に略直交した状態で配置さ
れているので、これらのユニットを前記ケース上のブロ
ック内に直立させた状態で設けた場合に比べ、ブロック
の高さを極めて低くすることができ、この点からも装置
の小型化を図ることができ、同時に取り扱いが容易にな
る利点がある。

【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 Ｂ 逆止弁としての前後進切替弁、 ｅ 通路

───────────────────────────────────────────────────── 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) 特開 平３−233116（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−40712（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−219304（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−78417（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01L 9/02 F01L 13/00 301 F01L 13/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランク軸に連動するカム軸と前記カム
   軸に設けられたカムがケース内に収納された内燃機関に
   適用される油圧式吸排気弁駆動装置において、 プランジャ室と、 前記プランジャ室に設けた作動油の供給孔と作動油の供
   給源を接続する通路と、 前記プランジャ室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一対の逆止弁と、 前記各逆止弁にそれぞれ対応して設けた一対の開放手段
   と、 前記作動油の供給源と前記各逆止弁の入口側を接続する
   通路と、 前記プランジャ室の側部に設けた排出孔と頂部に設けた
   吐出孔とから送り出される作動油を前記各逆止弁の出口
   側にそれぞれ供給する一対の通路とが、 前記カムの近傍において前記ケースに形成された開口部
   に取り外し可能に固定されたブロック内に設けられ、さ
   らに前記一対の逆止弁と一対の開放手段は、前記プラン
   ジャ室の上方において、前記プランジャ室と油圧動弁機
   構を接続する通路を挟んで、その両側に前記プランジャ
   室の軸方向に略直交して形成された一対の孔に設けられ
   ていることを特徴とする油圧式吸排気弁駆動装置。