JP3857081B2 - Method of operating an exhaust valve for an internal combustion engine and the exhaust valve - Google Patents

Method of operating an exhaust valve for an internal combustion engine and the exhaust valve Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧ポートをアクチュエータ内の第一の圧力チャンバと接続し得るように長手方向に変位される制御弁のスプールによって排気弁が開放され、アクチュエータピストンが排気弁のスピンドルと共に、排気弁の開放位置に向けて変位され、排気弁を閉じるべきとき、低圧ポートを第一の圧力チャンバと接続し得るように制御弁スプールが長手方向に変位される、内燃機関用の排気弁の作動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
かかる排気弁は、制御弁がカム軸上のカムにより作動され又はソレノイド弁により電子的に作動される、米国特許第3,209,737号から既知である。この制御弁は、排気弁が開放動作する間、第一の圧力チャンバを、連続的に高圧ポートと接続し、その閉じ動作中、第一の圧力チャンバを、連続的に低圧ポートと接続する。このように、排気弁の動きは、液圧レベルにより及び圧力が作動ピストン(開放面積及び閉じ面積双方を有する)に作用する時間により制御される。実際には、制御弁は、排気弁を開放する1つの位置と、排気弁を閉じる1つの位置とのみを有し、アクチュエータピストン上に作用する液圧力がスピンドルの動きを開始させるとき、開放及び閉じ動作の開始時に制御が行われ、これにより、制御弁が開放位置に止まっている間に動作は続行される。作動中、液圧圧力が変化して、スピンドルの動作速度が変動する可能性がある。排気弁は、全負荷のような、特定のエンジン負荷のときに最適に動くように制御され、その開放速度はエンジンの回転速度に従って変化せず、従って、この排気弁は、その他のエンジン負荷のとき最適なタイミングで開放しない。閉じ動作の最終的部分間のスピンドルのブレーキ作用は、静止ハウジングの穴内に押し込まれるスピンドル上のピンによって形成される空隙を通る液圧流体を絞ることで行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、その動作中の制御を含む、排気弁をより正確に制御するための方法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
このことに鑑みて、本発明は、排気弁のスピンドルが、制御弁スプールの長手方向への変位と共に、1:1の比のような比にて、長手方向に比例的に変位されることと、スピンドルを、完全に開放した位置と完全に閉じた位置との間の選んだ位置に配置することができることと、排気弁のスピンドルが、制御弁スプールと実質的に同時に、排気弁の開放位置と閉じ位置との間を動くこととを特徴としている。
【0005】
スピンドルが、スプールと共に、比例的に長手方向に変位する結果、スプールの如何なる調節も排気弁の相応する動きに伝達される。このため、スプールの現在の位置と弁スピンドルの現在の位置との間に、直接的な相関関係が存在し、このため、排気弁の調節動作は、スプールの調節にのみ依存し、液圧圧力の変化又はスプールが特定の位置に留まる間の期間の変化による影響を受けない。スプールは、スピンドルを中間位置に配置し、スピンドルが限界位置の間にある間に、スピンドルの動作を直接的に制御することを可能にする。スピンドルが、スプールと共に実質的に同時に更に移動すると、排気弁は、エンジンの現在の回転速度とは独立的に、エンジンサイクル中、所望通りに動くことができる。
【0006】
好ましくは、排気弁の閉じ動作の終点は、絞り作用がエネルギ損失につながるので、絞り作用によってスピンドルにブレーキを加える代わりに、制御弁によって能動的に制御される。制御弁が閉じ動作の最終部分、従って、スピンドルのブレーキ作用を制御するならば、高圧の液圧流体から排気弁のアクチュエータへ流れるエネルギの量は減少する。スロットルの空隙を形成するために精度良く形成されたポートを関連付ける必要性を不要にすることにより、アクチュエータの設計は簡略化したものとなる。
【0007】
更に、1つのエンジンサイクルから次のサイクルへの動作経路の所定の部分にて排気スピンドルの速度を変化させることが可能である。例えば、排気弁の速度は、開放動作の開始時に速くすることができ、このことは、弁の開放速度を加速することになる。急加速されてスピンドルが閉じた位置から離れて開放位置まで移動する結果、好ましいほどに大きい流出面積が迅速に実現されるから、弁ディスク及び固定弁座の加熱程度が少なくなる。エンジンの作動中に排気弁の速度を変化させることが可能であることは、現在の作動状態を連続的に調節することを許容する。
【0008】
本発明による方法は、完全に開放した位置に達する前の中間的な開放位置において排気弁の開放動作を停止させることができるから、スピンドルが開放した状態を保つ位置を、所望通りに変化させるという好ましい可能性をもたらす。このことは、液圧流体の消費量及び該液圧流体を加圧するエネルギの消費量を少なくすることになる。エンジンが部分的負荷にて作動しているとき、排ガスの量は、エンジンサイクル当たりより少なくなり、エンジンの型式によってエンジンの回転速度はより遅くすることができ、排ガスを排出するためのより多くの時間を提供することになる。その双方の状況は流出面積を少なくすることを許容する。
【0009】
スピンドルの動作を正確に制御する可能性を適宜に使用することができ、閉じ動作の最終部分の間、待機時間だけ、スピンドルを換気位置に保持することができる。この換気位置において、排気弁の弁座表面の間に換気空隙が存在し、これにより、スピンドルは、その完全に閉じた位置まで動かされる。排気弁をある時間(待機時間と称する)だけ、その完全に閉じた位置付近で開放状態に保つことにより、比較的低温の空気が弁座の表面を流れ、弁座が実質的に冷却される。その結果、弁材料の平均温度が降下するから、排気弁の寿命が延び、このことは、より低廉なその他の弁座材料を使用することを許容する。弁座の耐久性は、全ての粒子の残物を換気空気の強力な流れにより吹き飛ばすことができることにより更に向上し、このことはへこみ傷(デントマーク)の発生を少なくすることになる。
【0010】
待機時間は、4ms乃至50msの範囲内で適宜に設定することができる。この範囲は、大きいボアを有する低速度又は中速度エンジンに適している。待機時間が4ms以下になると、望ましい冷却は極めて不良となり、また、待機時間が50ms以上になると、冷却のための空気の消費量が過度に多量になる。
【0011】
好ましくは、換気位置におけるスピンドルは、弁座が0.02mm乃至0.50mmの範囲内の相互距離に保持され、音速の空気流が換気空隙を通って、好ましくは、0.05mm乃至0.2mmの範囲にて流れ、このことは、流出する空気量を少なくし、このため、圧縮空気が実質的に影響を受けないままであるようにする。
【0012】
閉じ動作の最終部分にて最初にスピンドルを実質的に閉じた位置まで動かし、その後、直ちに、短時間だけ開放方向に動かし、次に、その完全に閉じた位置まで動かすことにより、へこみ傷(デントマーク)の発生を更に少なくすることができる。最初に略完全に閉じた状態にすることで、弁座の表面の間に存在する全ての粒子は、塵状の材料に粉砕され、また、その後、スピンドルを短時間、開放したとき、強力な換気の流れが生じ、その粉砕された塵状材料を排ガスと共に吹き飛ばす。その後に、弁が完全に閉じられると、弁座の面には粒子が存在しなくなり、へこみ傷(デントマーク)の形成が防止される。
【0013】
充填空気の排出量を制限するため、開放方向への短時間の動き及び完全に閉じた位置への動きが、排気弁が開放する時間の十分の一よりも短い時間内に行われるように、弁座表面の冷却及び洗浄効果の組み合わせを時間の点にて制限することができる。
【0014】
本発明は更に排気弁に関するもので、該排気弁は、少なくとも第一の圧力チャンバと関連したアクチュエータピストンとを備えた固定型シリンダを持つ液圧アクチュエータを有する弁スピンドルと、前記第一の圧力チャンバを制御弁ハウジングの高圧ポート又は低圧ポートと少なくとも接続することのできる制御弁とを備える。
【0015】
高圧ポート及び低圧ポートを有する制御弁ハウジングが長手方向に変位可能であり、制御弁ハウジングの長手方向への変位が排気弁スピンドルの開放位置と閉じ位置との間の長手方向への変位に比例するように排気弁の構造を設定することにより、より正確な制御が実現可能である。スプールの現在の位置により決定される所望の位置にスピンドル、従ってハウジングがあるとき、ハウジングをスピンドルと共に変位させることにより、制御弁を簡単な仕方にて液圧的に不作動とすることができる。
【0016】
好ましくは、制御弁ハウジングを排気弁スピンドルに対して長手方向に動かないようにし、その結果、ハウジング及びスピンドルが同一の動作にて、すなわち1:1の比にて比例的に変位されるようにすることが出来る。これと代替的に、スピンドルの変位を制御弁ハウジングの変位に対して増大させ、その結果、例えば、その変位が1:2に又は1:3のような所定の比にて比例的に行われ、制御弁スプールが比較的短い行程距離を有するようにすることも出来る。
【0017】
特に簡単な1つの設計において、アクチュエータピストンが、制御弁ハウジングを形成する。別の簡単な設計において、弁スピンドルの上方部分が、制御弁ハウジングを構成する。アクチュエータが何ら中間的な接続部材が存在せずに制御弁スプールによりそれ自体、直接的に制御されるようにすることにより、排気弁の制御は、直接的で且つ遅延要素が無く行われる。制御部品の数が最小であることは、極めて高い信頼性を提供する。
【0018】
1つの実施の形態において、制御弁スプールは、リニアモータの可動磁石部分(その静止型コイル部品が排気弁スピンドルの伸長部分内に同軸状に取り付けられる)上で長手方向に動き得ないように取り付けられる。リニアモータは、可動部品の現在の位置及びその速度の双方に関して関係なく、制御装置からの電子的信号に基づいて制御可能であるから、制御弁スプールの調節のためにリニアモータを使用することは、機械的部材の設計が有利な程度に簡略化される。これと代替的に、スプールはカム軸のカムにより駆動可能であるが、このためには、エンジンのカム軸とクランク軸とを機械的に同期化することを必要とし、従って、作動中、エンジンサイクル中に排気弁の動作パターンを自由に変更する可能性が制限される。
【0019】
リニアモータが使用されるとき、リニアモータの可動部品は、閉じ位置と完全な開放位置との間における排気弁の最大行程距離よりも長い行程距離を有することが好ましい。このことは、磨耗、温度変化等に起因する排気弁の長さの変化を補償することを可能とし、またリニアモータの特性が限界位置付近の領域内で変化する可能性があるから、より正確に制御することも可能にする。
【0020】
【発明の実施の形態】
極く概略図な添付図面を参照しつつ、本図面を以下により詳細に説明する。
図1には、少なくとも200mmのボア、典型的に240mm乃至1200mmの範囲のボアのような、大きいシリンダボアを有する2行程又は4行程エンジンとすることのできる内燃機関内のシリンダ1の上方部分が図示されている。該エンジンは、例えば、船の推進用又は据付型発電装置用の過給型・定圧力・2行程クロスヘッドエンジンとすることができる。排気弁2がシリンダカバー3内でシリンダの最上方部分に取り付けられている。このシリンダは、ユニフロー掃気により掃気される。すなわち、掃気ポートがシリンダの下方部分に形成されている。また、排気弁は、シリンダカバーの中央以外の箇所、例えば、シリンダの側壁に形成することができ、又は同一のカバーに幾つかの排気弁を取り付けることができる。
【0021】
排気弁は、密封する仕方にて、カバー3の下方の固定弁座弁と当接することができる上方環状弁座弁を有する弁ディスクを持つ、スピンドル4を備えている。閉じた位置にあるとき、排気弁は、燃焼チャンバ5と排気通路6との間の接続を遮断し、開放位置にあるとき、スピンドル4は、長手方向に向けて下方に変位される。
【0022】
例えば、10MPa(100バール)乃至50MPa(500バール)、典型的には、15MPa(150バール)乃至30MPa(300バール)の範囲のような、高圧の液圧流体を有する高圧導管7は、図示した実施の形態において、スピンドル4と一体の制御弁ハウジングの高圧ポート8に達している(図5の例を参照)。低圧導管10は、制御弁ハウジングの低圧ポート11を、ドレー管、すなわち使用済みの液圧流体に対する戻し管に接続している。外側弁ハウジング12の底部におけるカバー3の上側部のドレーン口は、すべての漏洩流体を除去し得るように低圧導管10に接続することができる。低圧導管は、高圧導管の周りに同軸状に配置することができ、このことは、排気弁ハウジングからエンジンに平行に伸びる高圧導管まで下方に伸びる通路の長さが数mであり、高圧導管が液圧流体と共に燃料を噴射すべく液圧駆動力をも供給することができる、大型のエンジンに対して特に有益なことである。低圧導管及び高圧導管を同軸状に配置することにより、より広いスペースを実現することに加えて、低圧導管は、高圧導管が破損した場合、この高圧導管の周りの保護遮蔽体としても機能する。
【0023】
図示した実施の形態において、空圧ばねピストン13は、スピンドル4に固定されて、空圧ばねシリンダ15内で変位可能に配置され、そして空圧ばねチャンバ14は、該ピストンの下方に配置されて、空圧導管15aから圧縮空気が供給される。空圧ばねは、閉じ位置に向けて、上方への力にてスピンドル4に連続的に作用する。
【0024】
関連するシリンダに接続された電子的制御装置16は、排気弁を開けるべきとき及び閉じるべきときに関するデータを信号装置17から受け取る。このデータは、エンジン全体の中央に配置することができる別の制御装置により決定される作動信号とし、又は別の信号発生源18から受け取った信号に基づいて制御装置16内で開放及び閉じ時間を作動させることを目的とする、クランク軸の現在の角度位置に基づくデータとすることができる。これらのデータは、エンジンの現在の負荷に関するデータとし、また、例えば、標準的な作動モードから逸脱する特定の仕方にて排気弁を作動させることを要求する幾つかの所定の作動モード中の1つのモードでエンジンが作動する可能性についての情報に関するデータとすることができる。
【0025】
信号線19を通じて、制御装置16は、スピンドルが閉じ位置と開放位置との間を動く間に、必要とされる、排気弁に対する設定信号を発生し、また、線20を通じて、制御装置は、スピンドル自体にて、又は制御弁内でスプール21に接続された1つの部材にてスピンドルの現在の位置を測定するセンサから位置信号を受け取ることができる。
【0026】
電磁変換器22は、制御装置からの電気信号を制御弁内でスプールの直線変位量に変換する。図示しない実施の形態において、制御弁はスピンドル4と別個に配置され、その結果、以下に説明するアクチュエータ内の制御弁ポートとの圧力チャンバとの間に比較的長い接続通路が存在することになる。しかし、この分離は、制御弁の長手方向軸線をスピンドルの長手方向軸線と同軸状の方向以外の方向(水平方向)に方向決めすることを可能にする。更に、この分離のため、変換器22は、スピンドルと同一の仕方にて移動しないが、その代わり、短い距離だけ移動し、その移動が増幅装置内でスピンドル4の所望の変位量と同一の寸法の直線動作に変換される装置とすることができる。例えば、スプールの変位は増幅装置内でスピンドルの4倍の変位量に変換することができる、すなわち、スプール及びスピンドルは、1:4の比にて長手方向に向けて比例的に変位される。
【0027】
スピンドル4を、スプールの変位量と比例的に長手方向に変位させることにより、スプール、従ってスピンドルを選択した中間位置に配置することができるから、制御装置16は、その動作の任意の所定の時点にて電磁変換器22を介してスピンドルにブレーキをかけ又は加速することができる。選択された位置は、所定の中間位置とするか、又はエンジンの現在の作動モードに基づいて及び/又は排気弁の実際の動作順序の測定値に基づいて制御装置により規則的に計算された複数の位置とすることができる。図2を参照すると、動作順序の一例が図示されており、ここで、このグラフは時間tの関数としてスピンドルの下方への変位を示す。点aにて、排気弁は完全に閉じられて、制御弁スプールの長手方向への変位はちょうど開始され、このため、アクチュエータはスピンドル動作を開始させる開放力にてスピンドルに作用し、これは、点bまでも続行し、この点bにて、スプールの速度は十分に遅く減速され、このため、空圧弁の閉じ力は、スピンドル4を、点cにおける完全に開放した位置1max中の停止位置に運ぶのに実質的に十分となる。次に、点dにて閉じ動作が開始する迄、スピンドルは停止したままである。それは、変換器22がスプールを開始位置の方向に向けて戻るように変位させ始めるからである。スピンドルが閉じ位置に接近すると、制御装置16は、弁座の弁の間に、例えば0.3mmという換気空隙が存在するように、スピンドルが、閉じ位置から短い距離の点eにおける停止位置に運ばれる迄、スプールの速度を遅くすることができる。この狭い空隙内で、流出する空気は強力な冷却効果を発生させる音速を有するが、この空隙は極めて狭いため、空気の流動量は極めて少ない。この冷却効果は、ピストン23の上方の燃焼チャンバ内の圧縮圧力を目立つ程に損失させることなく行うことができる。排気弁は、待機時間の後の時点fにて完全に閉じ、これは、現在の作動モードと冷却の必要性との間の相関関係に対する経験的な値に関して制御装置により自由に調節可能であり、又は固定弁座内に配置された温度センサにより適宜に測定される、弁座材料の実際の温度の測定値に基づいて調節することができる。
【0028】
特定の作動状態にて、シリンダをより迅速に排気し又は掃気空気にてより強力に掃気することが望まれるならば、制御装置16は、スピンドル4を減速する前により長時間、待機することができ、その代わり、破線で示すように点b´からより強力に減速させる。相応する仕方にて、破線は、例えば、点f´にて弁が閉じる迄、スプールを開始位置の方向に向けてより迅速に動かすことにより、作動状態を一時的に変化させることで、閉じ動作を所望に応じて加速することが可能であることを示す。
【0029】
図3には、スピンドルが最初に短時間、点f´´にて閉じ位置に運ばれ、直ちに、点eにて標識した換気位置まで再開放する、閉じ順序が示してある。上述したように、これにより閉じる弁座の間に取り込まれた全ての粒子は粉砕されて、吹き飛ばされる。弁座は、燃焼圧力が弁ディスクに作用し始める迄、強力な力にさらされることはなく、このため、弁が一時的に閉じることは、へこみ傷を形成するような大きい衝撃力を弁座材料に加えるとはない。適宜の待機時間の後、スピンドル4は点f´´´にて示した完全な閉じ位置まで変位される。
【0030】
エンジンが部分負荷にて作動するとき、エンジンが1回転する毎に排気しなければならないガス容積は僅かな量である。このため、スピンドルは完全な開放位置まで動く必要はない。図4に図示するように、制御装置16によりスプールを停止位置までより迅速に減速させることにより、スピンドル4は下方に僅かな距離だけ移動され、これにより液圧流体の消費量を少なくする。また、制御装置が導管7内の異常に少量の液圧流体に関する警報信号を受け取るならば、より短い開放動作を選ぶこともできる。
【0031】
本発明の他の実施の形態の以下の説明において、上述したものと同一の参照番号は同一の機能を果たす特徴部分に当て嵌まる。
図5には、アクチュエータのピストン部分及び制御弁の双方と一体的なスピンドル4の頂部が図示される。図面の左半分は、排気弁が閉じられる位置である、開始位置にある制御弁及びアクチュエータを示し、右半分は開放位置を示す。スピンドル4は、圧力密封状態にてアクチュエータハウジング24の中央ボアの下方部分25内まで上方に進む。該アクチュエータハウジングは、頂部に端部カバー26を保持し、また、スピンドル4と同軸状に取り付けられた、変換器22に対する下方の管状遮蔽体27を有している。図示した変換器は、例えば、スイスのスルザー・エレクトロニクス(Sulzer Electronics)AGが生産する、リニアモータ型式リンモット(LinMot)(商標名)による、最大行程が140mm以内のモデルP01−23×160とすることができる。この変換器は、静止型コイル部分と、ロッド上の磁石の形態をした変位可能な、可動の磁石部分31とを備えており、該ロッドの下端には、制御弁内のスプールが部分31に対し長手方向に変位し得ないように配置されている。
【0032】
アクチュエータハウジング内にて、第一の圧力チャンバ29に対する下端部28が固定され、スピンドル4の頂部における環状壁30は、遮蔽体27上にて下端の円筒状内面37と円筒状外面との間にて圧力密封状態にて上方に突き出す。アクチュエータピストンは、環状のピストン部分の内径及び外径により画成された上方の第一の開口部領域33を有する第一のピストン部分32と、上方の開口部領域35を有する第二のピストン部分34とを備えている。第一のピストン部分が第二のピストン部分の環状の上面と当接する、開始位置において、全開口部領域は環状部分の面積に相応する。この環状部分は、圧力密封状態にてチャンバの内面に沿って摺動するピストン部分32の外面と、下端の円筒状内面37に沿って圧力密封状態にて摺動する壁30の外面とにより画成される。
【0033】
アクチュエータピストンが下方に動く間、第一のピストン部分32は、アクチュエータシリンダの内面における肩部38上に着座して停止し、それにより第二のピストン部分のみが動きを続ける。開放動作の残りの部分の間、開放面積は、シリンダの内面36に沿って圧力密封状態にて摺動するピストン部分34の外面と、壁30の外面とにより画成された環状部分の面積まで縮小する。
【0034】
アクチュエータピストンは、環状部分の面積に相応する閉じ領域39を有している。この環状部分は、アクチュエータハウジングの下方部分25に沿って圧力密封状態にて摺動するスピンドル4の外面と、内面36に沿って摺動するピストン部分34の外面とにより画成される。閉じ領域は、第二の圧力チャンバ40内に配置されている。
【0035】
高圧導管7は、第二の圧力チャンバ40にてアクチュエータハウジングに接続され、通路41は、高圧力ポート8に達している。低圧導管10は、下端28の上方にてアクチュエータハウジングのキャビティに接続され、通路42は低圧ポート11を該キャビティと接続する。制御弁スプール21は、より小径の中間部分と、制御弁ハウジング45の円筒状穴の内面に対して圧力密封状態に当接する2つの円筒状端部分とを有しており、この円筒状穴は、図示した実施の形態において、スピンドル4の上方部分に直接、形成されている。短い通路43を介して制御ポートは第一の圧力チャンバと連続的に連通する。制御スプールの中立位置において、スプールの2つの端部分は、高圧及び低圧ポートをただ遮断するだけである。スプール21がアクチュエータピストンに対し下方に変位されると、高圧ポートは、露出され、このため流体は第一の圧力チャンバ内に流れ、これにより、高圧ポートが再度、閉じられる迄、アクチュエータピストンをスピンドル4と共に変位させることになる。スプール21がアクチュエータピストンに対して上方に変位されると、低圧ポートは露出され、このため、流体は第一の圧力チャンバ外に流れ出て、これにより、低圧ポートが再度、閉じられる迄、アクチュエータピストンをスピンドル4と共に、上方に変位させることになる。このように、アクチュエータピストンは、スプール21の変位動作に正確に従うように制御される。
【0036】
かかる制御のため、アクチュエータピストンの閉じ領域及び開放領域は、比較的大きくすることができ、スピンドル4を調節するための余剰な力を提供し、これにより迅速で且つ正確な調節動作を確実にすることになる。余剰な力が許容されると、ピストン面積の寸法は、高圧導管7内の調節可能な最低圧力に基づいて計算することができ、このため、導管内の圧力が変化しても余剰な力が増大するのみである。
【0037】
アクチュエータが調節動作を行うとき、流体はアクチュエータを通って流れて該アクチュエータを冷却する。制御弁をアクチュエータピストンと一体化した、図5に示した実施の形態において、制御ポートからチャンバ29への通路43の長さは最小であり、このため、スプールの調節とアクチュエータピストンの動作との間の制御接続部は、直接的でかつ非弾性的となり、出力の損失も最小となるという利点をもたらす。
【0038】
ドレーン通路44は、第一のピストン部分32の下方のスペースに漏洩流体が存在しない状態に保つことができる。図5の実施の形態は、スピンドル4において空圧ばねと共に使用する必要はない。空圧ばねを使用するならば、第一の閉じ領域39は省略することができ、さもなければ、この領域の寸法を設定するとき、空気ばねが閉じ力を有することも考慮に入れなければならない。
【0039】
排気弁を最終段階に保ち、換気位置を冷却し、全ての粒子を粉砕して吹き飛ばす上記の方法は、カム制御式アクチュエータのような、その他のアクチュエータと共に使用することもできるが、上述した実施の形態はその機能の正確さの故、この方法を使用するのに特に適している。
【0040】
図5に図示した実施の形態は改変も可能である。アクチュエータピストンは、例えば、スピンドル4と別個に製造し且つ分離することができ、また、ボルト式継手、ねじ継手又はその双方の部品を貫通する止め具を横断穴内に挿入し、又は軸方向へのその他の機械的な固定手段によりその伸長部内に配置することができる。アクチュエータピストン自体において、制御弁ハウジングは、アクチュエータピストンの穴内に挿入し且つ固定された別個の部材として更に形成することができる。例えば、円錐形のハウジングの外面及びハウジングが当接するように押される相応する円錐形面を有するピストンの穴によってかかる固定を行うことができ又はこれら部品は共に収縮嵌めし又はねじ止めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による排気弁の図である。
【図2】図1の排気弁にて実施される動作順序の例を示す図である。
【図3】図1の排気弁にて実施される動作順序の例を示す図である。
【図4】図1の排気弁にて実施される動作順序の例を示す図である。
【図5】図示した実施の形態の一部分のより詳細な図である。
【符号の説明】
1 シリンダ 2 排気弁
3 シリンダカバー 4 スピンドル
5 燃焼チャンバ/空圧ばねシリンダ
6 排気通路 7 高圧導管
8 高圧ポート 10 低圧導管
11 低圧ポート 12 外側ハウジング
13 空圧ばねピストン 14 空圧ばねチャンバ
15 空圧導管 16 電子的制御装置
17 信号装置 18 信号発生源
19 信号線 20 線
21 制御弁スプール 22 電磁変換器
23 ピストン 24 アクチュエータハウジング
25 アクチュエータハウジングの下方部分
26 端部カバー 27 管状遮蔽体
28 アクチュエータハウジングの下端部
29 第一の圧力チャンバ 30 環状壁
31 磁石部分 32 第一のピストン部分
33 第一の開口部領域 34 第二のピストン部分
35 開口部領域 36 シリンダの内面
37 円筒状内面 38 肩部
39 第一の閉じ領域 40 第二の圧力チャンバ
41、42 通路 43 短い通路
44 ドレーン通路 45 制御弁ハウジング
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides that the exhaust valve is opened by a spool of a control valve that is longitudinally displaced so that the high pressure port can be connected to a first pressure chamber in the actuator, and the actuator piston, together with the exhaust valve spindle, A method for operating an exhaust valve for an internal combustion engine, wherein the control valve spool is displaced longitudinally so as to connect the low pressure port with a first pressure chamber when displaced toward an open position and the exhaust valve is to be closed .
[0002]
[Prior art]
Such an exhaust valve is known from U.S. Pat. No. 3,209,737, in which the control valve is actuated by a cam on a camshaft or electronically by a solenoid valve. The control valve continuously connects the first pressure chamber with the high pressure port during the opening operation of the exhaust valve, and continuously connects the first pressure chamber with the low pressure port during its closing operation. Thus, the movement of the exhaust valve is controlled by the hydraulic pressure level and by the time that the pressure is applied to the working piston (having both open and closed areas). In practice, the control valve has only one position for opening the exhaust valve and one position for closing the exhaust valve, and when the hydraulic pressure acting on the actuator piston initiates movement of the spindle, the control valve opens and closes. Control is performed at the start of the closing operation, whereby the operation continues while the control valve remains in the open position. During operation, the hydraulic pressure can change and the operating speed of the spindle can fluctuate. The exhaust valve is controlled to operate optimally at a particular engine load, such as full load, and its opening speed does not change according to the engine speed, so this exhaust valve is not subject to other engine loads. Sometimes do not open at the optimal timing. The braking action of the spindle during the final part of the closing action is achieved by squeezing hydraulic fluid through the gap formed by the pin on the spindle that is pushed into the hole in the stationary housing.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to provide a method for more accurately controlling an exhaust valve, including control during its operation.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In view of this, the present invention is that the exhaust valve spindle is proportionally displaced in the longitudinal direction at a ratio such as a ratio of 1: 1 with the longitudinal displacement of the control valve spool. The spindle can be placed in a selected position between a fully open position and a fully closed position, and the exhaust valve spindle is substantially simultaneously with the control valve spool. And moving between the closed position.
[0005]
As a result of the proportional displacement of the spindle with the spool in the longitudinal direction, any adjustment of the spool is transferred to the corresponding movement of the exhaust valve. For this reason, there is a direct correlation between the current position of the spool and the current position of the valve spindle, so that the adjustment operation of the exhaust valve depends only on the adjustment of the spool and the hydraulic pressure Unaffected by changes in the period or changes in the period during which the spool remains in a particular position. The spool places the spindle in an intermediate position and allows direct operation of the spindle while the spindle is between the limit positions. As the spindle further moves substantially simultaneously with the spool, the exhaust valve can move as desired during the engine cycle, independent of the current rotational speed of the engine.
[0006]
Preferably, the end point of the closing operation of the exhaust valve is actively controlled by the control valve instead of braking the spindle by the throttling action because the throttling action leads to energy loss. If the control valve controls the final part of the closing operation, and thus the braking action of the spindle, the amount of energy flowing from the high pressure hydraulic fluid to the exhaust valve actuator is reduced. By eliminating the need to associate precisely formed ports to form the throttle gap, the actuator design is simplified.
[0007]
Furthermore, it is possible to change the speed of the exhaust spindle in a predetermined part of the operating path from one engine cycle to the next. For example, the speed of the exhaust valve can be increased at the beginning of the opening operation, which accelerates the opening speed of the valve. As a result of the rapid acceleration and the spindle moving away from the closed position to the open position, the desired large outflow area is quickly realized, so the degree of heating of the valve disc and the fixed valve seat is reduced. The ability to vary the speed of the exhaust valve during engine operation allows the current operating conditions to be continuously adjusted.
[0008]
The method according to the present invention can stop the opening operation of the exhaust valve at an intermediate opening position before reaching the fully opened position, so that the position where the spindle is kept open is changed as desired. It offers a favorable possibility. This reduces the consumption of hydraulic fluid and the energy consumption of pressurizing the hydraulic fluid. When the engine is operating at partial load, the amount of exhaust gas is less than per engine cycle, the engine type can make the engine speed slower and more to exhaust the exhaust. Will provide time. Both of these situations allow for a reduced spill area.
[0009]
The possibility of precisely controlling the operation of the spindle can be used as appropriate, and the spindle can be held in the ventilation position for the waiting time during the final part of the closing operation. In this ventilation position, there is a ventilation gap between the valve seat surfaces of the exhaust valve, which moves the spindle to its fully closed position. By keeping the exhaust valve open for a period of time (referred to as standby time) near its fully closed position, relatively cool air will flow over the surface of the valve seat and the valve seat will be substantially cooled. . As a result, the average temperature of the valve material decreases, thus extending the life of the exhaust valve, which allows the use of other less expensive valve seat materials. The durability of the valve seat is further improved by being able to blow off all the particle residues with a strong flow of ventilation air, which reduces the occurrence of dent marks.
[0010]
The standby time can be appropriately set within a range of 4 ms to 50 ms. This range is suitable for low or medium speed engines with large bores. When the waiting time is 4 ms or less, the desired cooling becomes extremely poor, and when the waiting time is 50 ms or more, the amount of air consumed for cooling becomes excessively large.
[0011]
Preferably, the spindles in the ventilation position are held at a mutual distance in which the valve seats are in the range of 0.02 mm to 0.50 mm, and the sonic air flow through the ventilation gap, preferably 0.05 mm to 0.2 mm. This reduces the amount of air that flows out, so that the compressed air remains substantially unaffected.
[0012]
In the final part of the closing motion, the spindle is first moved to the substantially closed position, then immediately moved in the opening direction for a short time, and then moved to its fully closed position. The occurrence of marks) can be further reduced. In the first, almost completely closed state, all particles present between the valve seat surfaces are crushed into dusty material, and afterwards, when the spindle is opened for a short time, it becomes powerful. A flow of ventilation occurs, and the pulverized dust material is blown off with the exhaust gas. After that, when the valve is completely closed, no particles are present on the face of the valve seat and the formation of dent marks is prevented.
[0013]
In order to limit the amount of charge air discharged, a short movement in the opening direction and a movement to the fully closed position take place within a time shorter than one tenth of the time the exhaust valve opens. The combination of the cooling and cleaning effects on the valve seat surface can be limited in terms of time.
[0014]
The invention further relates to an exhaust valve, said exhaust valve comprising a valve spindle having a hydraulic actuator with a fixed cylinder with at least an actuator piston associated with the first pressure chamber, and said first pressure chamber. And a control valve that can be connected at least to a high pressure port or a low pressure port of the control valve housing.
[0015]
A control valve housing having a high pressure port and a low pressure port is longitudinally displaceable, the longitudinal displacement of the control valve housing being proportional to the longitudinal displacement between the open and closed positions of the exhaust valve spindle By setting the structure of the exhaust valve as described above, more accurate control can be realized. When the spindle, and thus the housing, is in the desired position determined by the current position of the spool, the control valve can be hydraulically deactivated in a simple manner by displacing the housing with the spindle.
[0016]
Preferably, the control valve housing is not moved longitudinally with respect to the exhaust valve spindle so that the housing and the spindle are displaced proportionally in the same operation, i.e. in a ratio of 1: 1. I can do it. Alternatively, the displacement of the spindle is increased relative to the displacement of the control valve housing so that the displacement is proportionally performed at a predetermined ratio, for example 1: 2 or 1: 3. It is also possible for the control valve spool to have a relatively short stroke distance.
[0017]
In one particularly simple design, the actuator piston forms the control valve housing. In another simple design, the upper part of the valve spindle constitutes the control valve housing. By allowing the actuator to be directly controlled by the control valve spool itself without any intermediate connecting members, the exhaust valve is controlled directly and without a delay element. The minimal number of control components provides extremely high reliability.
[0018]
In one embodiment, the control valve spool is mounted so that it cannot move longitudinally on the moving magnet portion of the linear motor (its stationary coil component is mounted coaxially within the extended portion of the exhaust valve spindle). It is done. Since linear motors can be controlled based on electronic signals from the controller regardless of both the current position of the moving parts and their speed, it is not possible to use a linear motor to adjust the control valve spool. The design of the mechanical members is simplified to an advantageous degree. Alternatively, the spool can be driven by a camshaft cam, but this requires mechanical synchronization of the engine camshaft and crankshaft, and therefore during operation the engine The possibility of freely changing the exhaust valve operating pattern during the cycle is limited.
[0019]
When a linear motor is used, the moving parts of the linear motor preferably have a stroke distance that is longer than the maximum stroke distance of the exhaust valve between the closed position and the fully open position. This makes it possible to compensate for changes in the length of the exhaust valve due to wear, temperature changes, etc., and the characteristics of the linear motor can change in the region near the limit position, making it more accurate. It is also possible to control.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The drawings are described in more detail below with reference to the accompanying drawings, which are very schematic.
FIG. 1 shows the upper part of a cylinder 1 in an internal combustion engine which can be a two-stroke or four-stroke engine with a large cylinder bore, such as a bore of at least 200 mm, typically in the range of 240 mm to 1200 mm. Has been. The engine can be, for example, a supercharged, constant pressure, two stroke crosshead engine for ship propulsion or stationary power generation equipment. An exhaust valve 2 is attached to the uppermost part of the cylinder in the cylinder cover 3. This cylinder is scavenged by uniflow scavenging. That is, the scavenging port is formed in the lower part of the cylinder. Further, the exhaust valve can be formed at a location other than the center of the cylinder cover, for example, on the side wall of the cylinder, or several exhaust valves can be attached to the same cover.
[0021]
The exhaust valve comprises a spindle 4 with a valve disc having an upper annular valve seat valve which can abut a fixed valve seat valve below the cover 3 in a sealing manner. When in the closed position, the exhaust valve disconnects the connection between the combustion chamber 5 and the exhaust passage 6 and when in the open position, the spindle 4 is displaced downward in the longitudinal direction.
[0022]
For example, a high pressure conduit 7 having a high pressure hydraulic fluid, such as in the range of 10 MPa (100 bar) to 50 MPa (500 bar), typically 15 MPa (150 bar) to 30 MPa (300 bar) is illustrated. In the embodiment, the high pressure port 8 of the control valve housing integrated with the spindle 4 is reached (see the example of FIG. 5). The low pressure conduit 10 connects the low pressure port 11 of the control valve housing to a drain pipe, i.e., a return pipe for spent hydraulic fluid. The drain port on the upper side of the cover 3 at the bottom of the outer valve housing 12 can be connected to the low pressure conduit 10 so that all leakage fluid can be removed. The low pressure conduit can be coaxially arranged around the high pressure conduit, which means that the length of the passage extending downward from the exhaust valve housing to the high pressure conduit extending parallel to the engine is a few meters long, This is particularly beneficial for large engines that can also supply hydraulic driving force to inject fuel along with hydraulic fluid. In addition to providing a larger space by arranging the low-pressure conduit and the high-pressure conduit coaxially, the low-pressure conduit also functions as a protective shield around the high-pressure conduit if the high-pressure conduit breaks.
[0023]
In the illustrated embodiment, the pneumatic spring piston 13 is fixed to the spindle 4 and is displaceable in the pneumatic spring cylinder 15 and the pneumatic spring chamber 14 is arranged below the piston. , Compressed air is supplied from the pneumatic conduit 15a. The pneumatic spring continuously acts on the spindle 4 with upward force toward the closed position.
[0024]
An electronic control device 16 connected to the relevant cylinder receives data from the signal device 17 regarding when the exhaust valve should be opened and when it should be closed. This data can be an actuation signal determined by another controller that can be centrally located throughout the engine, or the opening and closing times within the controller 16 based on signals received from another signal source 18. It can be data based on the current angular position of the crankshaft intended to be actuated. These data are data relating to the current load of the engine and, for example, one of several predetermined operating modes that require the exhaust valve to be operated in a particular way that deviates from the standard operating mode. The data can be information about the possibility of the engine operating in one mode.
[0025]
Through the signal line 19, the control device 16 generates the required setting signal for the exhaust valve while the spindle moves between the closed position and the open position, and through the line 20, the control device The position signal can be received from the sensor that measures the current position of the spindle by itself or in one member connected to the spool 21 in the control valve.
[0026]
The electromagnetic converter 22 converts an electrical signal from the control device into a linear displacement amount of the spool in the control valve. In an embodiment not shown, the control valve is arranged separately from the spindle 4, so that there is a relatively long connection path between the pressure chamber and the control valve port in the actuator described below. . However, this separation makes it possible to orient the longitudinal axis of the control valve in a direction (horizontal direction) other than the direction coaxial with the longitudinal axis of the spindle. Furthermore, because of this separation, the transducer 22 does not move in the same way as the spindle, but instead moves a short distance, the movement of which is the same size as the desired displacement of the spindle 4 in the amplifier. It can be set as the apparatus converted into a linear motion. For example, the displacement of the spool can be converted into a displacement amount four times that of the spindle in the amplifying device, i.e., the spool and spindle are proportionally displaced in the longitudinal direction at a ratio of 1: 4.
[0027]
By displacing the spindle 4 in the longitudinal direction in proportion to the amount of displacement of the spool, the control device 16 is able to place the spool and thus the spindle in a selected intermediate position so that the controller 16 can operate at any given point in its operation. The spindle can be braked or accelerated via the electromagnetic transducer 22. The selected position may be a predetermined intermediate position, or a plurality calculated regularly by the controller based on the current operating mode of the engine and / or based on measurements of the actual operating sequence of the exhaust valves. Position. Referring to FIG. 2, an example operation sequence is illustrated, where the graph shows the downward displacement of the spindle as a function of time t. At point a, the exhaust valve is completely closed and the longitudinal displacement of the control valve spool is just started, so that the actuator acts on the spindle with an opening force that initiates the spindle movement, which is Continue to point b, at which point the speed of the spool is slowed down sufficiently, so that the closing force of the pneumatic valve causes the spindle 4 to stop at the fully open position 1max at point c. Practically enough to carry on. Next, the spindle remains stopped until the closing operation starts at point d. This is because the transducer 22 begins to displace the spool back toward the start position. When the spindle approaches the closed position, the control device 16 brings the spindle to the stop position at a short distance e from the closed position so that there is a ventilation gap of, for example, 0.3 mm between the valves in the valve seat. The spool speed can be reduced until In this narrow gap, the air that flows out has a sound velocity that generates a powerful cooling effect, but since this gap is very narrow, the amount of air flow is very small. This cooling effect can be achieved without appreciably losing the compression pressure in the combustion chamber above the piston 23. The exhaust valve is completely closed at time f after the waiting time, which is freely adjustable by the controller with respect to empirical values for the correlation between the current operating mode and the need for cooling. Or can be adjusted based on a measurement of the actual temperature of the valve seat material, as measured appropriately by a temperature sensor located in the fixed valve seat.
[0028]
In certain operating conditions, if it is desired to exhaust the cylinder more quickly or to scavenge more strongly with scavenging air, the controller 16 may wait longer before decelerating the spindle 4. Instead, it decelerates more strongly from the point b ′ as shown by the broken line. In a corresponding manner, the dashed line indicates a closing action by temporarily changing the operating state, for example by moving the spool more rapidly towards the starting position until the valve is closed at the point f ′. It can be accelerated as desired.
[0029]
FIG. 3 shows a closing sequence in which the spindle is first brought to the closing position at a point f ″ for a short time and immediately reopens to the ventilation position marked at point e. As described above, all particles trapped between the valve seats closed thereby are crushed and blown away. The valve seat is not exposed to strong forces until the combustion pressure begins to act on the valve disc, so that the temporary closing of the valve creates a large impact force that creates dents. There is no addition to the material. After a suitable waiting time, the spindle 4 is displaced to the fully closed position indicated by the point f ′ ″.
[0030]
When the engine is operating at partial load, the gas volume that must be exhausted every revolution of the engine is insignificant. For this reason, the spindle need not move to the fully open position. As illustrated in FIG. 4, the spindle 16 is moved downward a small distance by the control device 16 decelerating the spool more quickly to the stop position, thereby reducing hydraulic fluid consumption. A shorter opening action can also be chosen if the controller receives an alarm signal for an abnormally small amount of hydraulic fluid in the conduit 7.
[0031]
In the following description of other embodiments of the present invention, the same reference numerals as those described above apply to features that serve the same function.
FIG. 5 illustrates the top of the spindle 4 integral with both the piston portion of the actuator and the control valve. The left half of the drawing shows the control valve and actuator in the starting position, the position where the exhaust valve is closed, and the right half shows the open position. The spindle 4 advances upward into the lower portion 25 of the central bore of the actuator housing 24 in a pressure-sealed state. The actuator housing holds an end cover 26 at the top and has a tubular shield 27 below the transducer 22 mounted coaxially with the spindle 4. The converter shown in the figure is, for example, a model P01-23 × 160 with a maximum stroke of 140 mm or less by a linear motor type LinMot (trade name) produced by Sulzer Electronics AG of Switzerland. Can do. This transducer comprises a stationary coil part and a displaceable, movable magnet part 31 in the form of a magnet on a rod, with a spool in the control valve at the part 31 at the lower end of the rod. On the other hand, it is arranged so that it cannot be displaced in the longitudinal direction.
[0032]
Within the actuator housing, a lower end 28 is fixed to the first pressure chamber 29, and the annular wall 30 at the top of the spindle 4 is located on the shield 27 between the cylindrical inner surface 37 and the cylindrical outer surface at the lower end. And protrude upwards in a pressure-sealed state. The actuator piston includes a first piston portion 32 having an upper first opening region 33 defined by an inner diameter and an outer diameter of an annular piston portion, and a second piston portion having an upper opening region 35. 34. In the starting position, where the first piston part abuts the annular upper surface of the second piston part, the total opening area corresponds to the area of the annular part. This annular portion is defined by the outer surface of the piston portion 32 that slides along the inner surface of the chamber in a pressure-sealed state and the outer surface of the wall 30 that slides in a pressure-sealed state along the cylindrical inner surface 37 at the lower end. Made.
[0033]
While the actuator piston moves downward, the first piston portion 32 sits on the shoulder 38 on the inner surface of the actuator cylinder and stops, so that only the second piston portion continues to move. During the remainder of the opening operation, the open area is up to the area of the annular portion defined by the outer surface of the piston portion 34 sliding in a pressure-sealed manner along the inner surface 36 of the cylinder and the outer surface of the wall 30. to shrink.
[0034]
The actuator piston has a closed area 39 corresponding to the area of the annular part. This annular portion is defined by the outer surface of the spindle 4 sliding in a pressure sealed manner along the lower portion 25 of the actuator housing and the outer surface of the piston portion 34 sliding along the inner surface 36. The closed area is located in the second pressure chamber 40.
[0035]
The high pressure conduit 7 is connected to the actuator housing at the second pressure chamber 40, and the passage 41 reaches the high pressure port 8. The low pressure conduit 10 is connected to the cavity of the actuator housing above the lower end 28 and the passage 42 connects the low pressure port 11 to the cavity. The control valve spool 21 has a smaller-diameter intermediate portion and two cylindrical end portions that abut against the inner surface of the cylindrical hole of the control valve housing 45 in a pressure-sealed state. In the illustrated embodiment, it is formed directly on the upper part of the spindle 4. Via a short passage 43 the control port is in continuous communication with the first pressure chamber. In the neutral position of the control spool, the two end portions of the spool only block the high and low pressure ports. When the spool 21 is displaced downward with respect to the actuator piston, the high pressure port is exposed, so that fluid flows into the first pressure chamber, which causes the actuator piston to be spindled until the high pressure port is closed again. 4 is displaced together. When the spool 21 is displaced upwards relative to the actuator piston, the low pressure port is exposed, so that fluid flows out of the first pressure chamber, thereby the actuator piston until the low pressure port is closed again. Is moved upward together with the spindle 4. Thus, the actuator piston is controlled so as to accurately follow the displacement operation of the spool 21.
[0036]
Due to such control, the closing and opening areas of the actuator piston can be made relatively large, providing an extra force for adjusting the spindle 4 and thereby ensuring a quick and accurate adjusting action. It will be. If surplus force is allowed, the dimensions of the piston area can be calculated based on the adjustable minimum pressure in the high pressure conduit 7, so that the surplus force remains even if the pressure in the conduit changes. It only increases.
[0037]
As the actuator performs an adjustment action, fluid flows through the actuator to cool the actuator. In the embodiment shown in FIG. 5 in which the control valve is integrated with the actuator piston, the length of the passage 43 from the control port to the chamber 29 is minimal, so that the adjustment of the spool and the operation of the actuator piston The control connection in between is advantageous in that it is direct and inelastic, with minimal power loss.
[0038]
The drain passage 44 can be kept free of leaking fluid in the space below the first piston portion 32. The embodiment of FIG. 5 need not be used with a pneumatic spring in the spindle 4. If a pneumatic spring is used, the first closing area 39 can be omitted, otherwise it must be taken into account that the air spring has a closing force when setting the dimensions of this area. .
[0039]
The above method of keeping the exhaust valve in the final stage, cooling the ventilation position, crushing and blowing all particles can also be used with other actuators, such as cam-controlled actuators, The form is particularly suitable for using this method because of its functional accuracy.
[0040]
The embodiment shown in FIG. 5 can be modified. The actuator piston can be manufactured and separated, for example, separately from the spindle 4, and a stop penetrating a bolted joint, a threaded joint or both parts is inserted into the transverse hole or in the axial direction. It can be placed in the extension by other mechanical fastening means. In the actuator piston itself, the control valve housing can be further formed as a separate member that is inserted and secured in the bore of the actuator piston. For example, such a fixation can be effected by a hole in a piston having a conical housing outer surface and a corresponding conical surface pressed against the housing, or these parts can be shrink fit or screwed together. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an illustration of an exhaust valve according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an operation sequence performed by the exhaust valve of FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an operation sequence performed by the exhaust valve of FIG. 1;
4 is a diagram showing an example of an operation sequence performed by the exhaust valve of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a more detailed view of a portion of the illustrated embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Cylinder 2 Exhaust valve
3 Cylinder cover 4 Spindle
5 Combustion chamber / Pneumatic spring cylinder
6 Exhaust passage 7 High pressure conduit
8 High pressure port 10 Low pressure conduit
11 Low pressure port 12 Outer housing
13 Pneumatic spring piston 14 Pneumatic spring chamber
15 Pneumatic conduit 16 Electronic control unit
17 Signaling device 18 Signal generation source
19 signal lines 20 lines
21 Control valve spool 22 Electromagnetic transducer
23 Piston 24 Actuator housing
25 Lower part of actuator housing
26 End cover 27 Tubular shield
28 Lower end of actuator housing
29 first pressure chamber 30 annular wall
31 Magnet part 32 First piston part
33 First opening region 34 Second piston portion
35 Opening area 36 Cylinder inner surface
37 Cylindrical inner surface 38 Shoulder
39 First closed region 40 Second pressure chamber
41, 42 passage 43 short passage
44 Drain passage 45 Control valve housing

Claims (12)

高圧ポート(8)をアクチュエータ内の第一の圧力チャンバ(29)と接続し得るように長手方向に変位される制御弁のスプール(21)により排気弁が開放され、アクチュエータピストン(32、34)が、排気弁のスピンドル(4)と共に、排気弁の開放位置に向けて変位され、排気弁を閉じるべきとき、低圧ポート(11)を第一の圧力チャンバ(29)と接続し得るように制御弁スプール(21)が長手方向に変位される、内燃機関用の排気弁(2)の作動方法において、排気弁のスピンドル(4)が、制御弁スプール(21)の長手方向への変位に比例して長手方向に変位され、スピンドルが完全に開放した位置と完全に閉じた位置との間の選択した位置に配置され、前記アクチュエータピストン(32,34)は、前記排気弁が閉じ位置と開放位置との間を動かされるときに前記制御弁スプール(21)の変位動作に従うように動かされることを特徴とする作動方法。The exhaust valve is opened by the spool (21) of the control valve which is displaced longitudinally so that the high pressure port (8) can be connected to the first pressure chamber (29) in the actuator, and the actuator pistons (32, 34). Is displaced along with the exhaust valve spindle (4) towards the open position of the exhaust valve, and when the exhaust valve is to be closed, the low pressure port (11) is controlled to connect with the first pressure chamber (29). In the method of operating the exhaust valve (2) for an internal combustion engine, in which the valve spool (21) is displaced in the longitudinal direction, the spindle (4) of the exhaust valve is proportional to the longitudinal displacement of the control valve spool (21). are displaced longitudinally by the spindle is disposed in a selected position between the fully open position and fully closed position, said actuator piston (32, 34), the exhaust valve Operation wherein the move is that to follow the displacement operation of the control valve spool (21) when the Flip is moved between a position and an open position. 請求項1による方法において、排気弁のスピンドル(4)が前記閉じた位置に近づいたときに、当該スピンドル(4)の閉じ動作を制動するために、前記制御弁スプール(21)の速度が低下せしめられることを特徴とする方法。2. The method according to claim 1, wherein when the exhaust valve spindle (4) approaches the closed position, the speed of the control valve spool (21) decreases in order to brake the closing action of the spindle (4). A method characterized by being squeezed . 請求項1又は2による方法において、前記排気弁のスピンドル(4)の開放動作が、前記スピンドル(4)が前記閉じ位置と開放位置との間の距離(lmax)よりも小さい距離だけ前記閉じ位置から離れるように変位せしめられた中間的な開放位置にて停止されることを特徴とする方法。3. The method according to claim 1 or 2, wherein the opening action of the spindle (4) of the exhaust valve is such that the spindle (4) is less than the distance (lmax) between the closed position and the open position. And stopping at an intermediate open position displaced away from the head . 請求項2又は3による方法において、前記閉じ動作の最終段階において、前記排気弁の座面間の距離が0.02mm乃至0.5mmの範囲内であり且つこれらの座面間に換気空隙が存在する換気位置に前記排気弁のスピンドル(4)があるように、前記制御弁スプール(21)の速度が低下せしめられ、前記スピンドル(4)は、4ms乃至50msの範囲の待機時間だけ換気位置に保持された後に完全に閉じられる位置へと動かされることを特徴とする方法。4. The method according to claim 2 or 3, wherein in the final stage of the closing operation, the distance between the seat surfaces of the exhaust valve is in the range of 0.02 mm to 0.5 mm and there is a ventilation gap between these seat surfaces. The speed of the control valve spool (21) is reduced so that the exhaust valve spindle (4) is in the ventilation position where the spindle (4) is in the ventilation position for a waiting time in the range of 4 ms to 50 ms. A method characterized by being moved to a fully closed position after being held. 請求項4による方法において、換気位置における前記排気弁の前記座面間の距離が0.05mm乃至0.2mmの範囲内であることを特徴とする方法。5. The method according to claim 4, wherein the distance between the seating surfaces of the exhaust valve in the ventilation position is in the range of 0.05 mm to 0.2 mm. 請求項4又は5による方法において、前記排気弁の閉じ動作の最終段階において、スピンドル(4)は、最初に前記弁の座面間に存在する粒子を破砕するために実質的に閉じた位置まで動かされ、その後、直ちに、流出する空気によって前記破砕された粒子を吹き飛ばすために短時間だけ開放方向に動かされ、次に、その完全な閉じ位置まで動かされることを特徴とする方法。6. The method according to claim 4 or 5, wherein in the final stage of the closing operation of the exhaust valve, the spindle (4) is first brought to a substantially closed position in order to break up particles present between the seating surfaces of the valve. Moved and then immediately moved in the opening direction for a short time to blow away the crushed particles by the outflowing air and then moved to its fully closed position. 請求項6による方法において、開放方向への短時間の動き及び完全に閉じた位置への動きが、排気弁が開放する時間の十分の一よりも短い時間内に行われることを特徴とする方法。7. A method according to claim 6, characterized in that the short time movement in the opening direction and the movement to the fully closed position occur within a time shorter than one tenth of the time for the exhaust valve to open. . 少なくとも第一の圧力チャンバ(29)とこれに関連したアクチュエータピストン(32、34)とを備えた静止型シリンダを有する液圧アクチュエータを備えた弁スピンドル(4)と制御弁とを含む内燃機関のための排気弁であって、
前記制御弁は、
高圧ポート(8)と低圧ポート(11)とを備えた制御弁ハウジングと、
前記アクチュエータピストン(32,34)が前記弁スピンドル(4)の開放方向へと動かされるときに前記高圧ポート(8)を前記第一の圧力チャンバ(29)に接続し、前記アクチュエータピストン(32,34)が前記弁スピンドル(4)の閉じ方向へと動かされるときに前記低圧ポート(11)を前記第一の圧力チャンバ(29)と接続するために前記制御弁ハウジング内で長手方向に変位可能である制御弁スプール(21)とを含み、
前記制御弁ハウジングは、長手方向に移動可能であり、前記制御弁ハウジングの長手方向の変位が、前記排気弁スピンドル(4)の開放位置と閉じ位置との間の長手方向の変位に比例していることを特徴とする排気弁。
An internal combustion engine comprising a valve spindle (4) with a hydraulic actuator having a static cylinder with at least a first pressure chamber (29) and an associated actuator piston (32, 34) and a control valve. An exhaust valve for
The control valve is
A control valve housing with a high pressure port (8) and a low pressure port (11);
When the actuator piston (32, 34) is moved in the opening direction of the valve spindle (4), the high pressure port (8) is connected to the first pressure chamber (29), and the actuator piston (32, 34) 34) displaceable longitudinally in the control valve housing to connect the low pressure port (11) with the first pressure chamber (29) when moved in the closing direction of the valve spindle (4) A control valve spool (21),
The control valve housing is movable in the longitudinal direction, the longitudinal displacement of the control valve housing being proportional to the longitudinal displacement between the open and closed positions of the exhaust valve spindle (4). An exhaust valve characterized by having
請求項8による排気弁において、前記制御弁ハウジング(45)が、  The exhaust valve according to claim 8, wherein the control valve housing (45) comprises: 前記排気弁スピンドルに対して長手方向に動かないことを特徴とする排気弁。An exhaust valve which does not move in a longitudinal direction with respect to the exhaust valve spindle. 請求項8による排気弁において、アクチュエータピストン又は弁スピンドルの上方部分が前記制御弁ハウジング(45)を形成していることを特徴とする、排気弁。  9. Exhaust valve according to claim 8, characterized in that the upper part of the actuator piston or valve spindle forms the control valve housing (45). 請求項8乃至10のうちの何れか一項による排気弁において、制御スプール(21)が、その静止型コイル部品が排気弁スピンドル(4)の伸長部分内に同軸状に取り付けられるリニアモータの可動磁石部分(31)上で長手方向に動き得ないように取り付けられることを特徴とする排気弁。  11. Exhaust valve according to any one of claims 8 to 10, wherein the control spool (21) is a movable linear motor whose stationary coil part is coaxially mounted in the extension of the exhaust valve spindle (4). The exhaust valve is mounted so as not to move in the longitudinal direction on the magnet part (31). 請求項11による排気弁において、前記リニアモータの可動磁石部分(31)が、閉じ位置と完全な開放位置との間で排気弁の最大行程距離よりも長い行程距離を有することを特徴とする排気弁。  12. Exhaust valve according to claim 11, characterized in that the movable magnet part (31) of the linear motor has a stroke distance longer than the maximum stroke distance of the exhaust valve between the closed position and the fully open position. valve.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004084670A (en) * 2002-08-28 2004-03-18 Man B & W Diesel As Valve operated with hydraulic pressure
DE102008027650A1 (en) * 2008-06-10 2009-12-17 Man Diesel Se Valve control for a gas exchange valve in an internal combustion engine
US8171900B2 (en) * 2010-01-11 2012-05-08 GM Global Technology Operations LLC Engine including hydraulically actuated valvetrain and method of valve overlap control
CN103953413B (en) * 2014-03-21 2016-05-04 哈尔滨工程大学 Multi-stage booster valve exhaust gear
CN103953412B (en) * 2014-03-21 2016-08-03 哈尔滨工程大学 Classification booster-type air bleeding valve
US9506382B2 (en) * 2015-03-30 2016-11-29 Caterpillar Inc. Variable valve actuator
CN105822377B (en) * 2016-05-04 2018-05-18 哈尔滨工程大学 Electromagnetic Control booster-type air distribution system
CN106194445B (en) * 2016-08-16 2019-12-13 上海交通大学 Exhaust valve self-rotating mechanism for low-speed diesel engine
CN106678426B (en) * 2017-03-25 2022-11-04 潍坊力创电子科技有限公司 Hydraulically actuated gas injection valve
EP3683479B1 (en) * 2019-01-15 2021-02-24 Contelec AG Positioning system for a valve

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3209737A (en) * 1962-06-27 1965-10-05 Mitsubishi Shipbuilding & Eng Valve operating device for internal combustion engine
DK148757C (en) * 1981-09-22 1986-02-17 B & W Diesel As EXHAUST VALVE FOR A Piston Incinerator
EP0191376B1 (en) * 1985-02-11 1988-06-01 INTERATOM Gesellschaft mit beschränkter Haftung Valve drive with hydraulic transmission
DK157145C (en) * 1987-11-05 1990-05-14 Man B & W Diesel Gmbh PROCEDURE FOR CONTROLING THE CLUTCH MOVEMENT OF A HYDRAULIC ACTIVATED EXHAUST VALVE IN A MARINE DIESEL ENGINE AND EXHAUST VALVE FOR USE IN EXERCISING THE PROCEDURE
JPH01134013A (en) * 1987-11-19 1989-05-26 Honda Motor Co Ltd Valve system control method and device for internal combustion engine
JP2570766Y2 (en) * 1991-08-23 1998-05-13 株式会社ユニシアジェックス Valve timing control device for internal combustion engine

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