JP4216978B2 - エンジン給気系のドレーン抜き装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本願発明は、過給機及びインタークーラーを備えたエンジン給気系のドレーン抜き装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、インタークーラーを備えたエンジンにおいて、給気の凝縮水を排出するためのドレーン抜き装置としては、手動コック式のドレーン弁を設けており、通常は機関始動前にエンジン取扱者が手動でコックを開き、凝縮水を排出している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように手動で開閉するコック式ドレーン弁では、始動前にドレーン抜き作業を行なうのを忘れたり、あるいはドレーン弁を開いてドレーン抜き作業を行なっても、ドレーン弁を閉め忘れることにより、ドレーン弁を開いた状態で機関を運転することがある。
【0004】
ドレーン抜きをせずに、給気系通路内に凝縮水が残った状態で機関を始動すると、凝縮水がシリンダに侵入して周知のようにウォーターハンマー現象が生じたり、排気管からドレーンが飛散したりする。特に昨今のエンジンは、過給機による高出力化に伴い、過給温度が上昇し、インタークーラーの容量が大形化しているため、発生する給気凝縮水が増加する傾向にあり、上記ウォーターハンマー現象が生じる可能性が増大している。
【0005】
一方、ドレーン弁を閉じ忘れて機関を運転すると、ドレーン弁から給気圧が漏れることにより、給気圧力が下がり、高出力化が要求されるエンジンの性能に適用できなくなる。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、過給機からの給気を、インタークーラーから給気 マニホールド2に亘る給気系通路を介して気筒内に供給するエンジン給気系のドレーン抜き装置において、前記ドレーン抜き装置は、給気マニホールド2の下壁2aに形成された継手用めねじ孔31と、該めねじ孔31に下方から挿入され着脱自在に螺着されるドレーン弁組立体32と、から構成され、前記ドレーン弁組立体32は、前記給気マニホールド2とは別体に形成されると共に前記めねじ孔31に螺合する外周おねじ34及び前記給気系通路に開口するドレーン通路22を有する弁本体33と、該弁本体33の弁孔21内に摺動自在に配置されて前記ドレーン通路22の下端を開閉する弁体23と、前記弁本体33の前記弁孔21内に配置されて前記弁体23を開弁側に付勢するばね27と、前記ばね27及び前記弁体23を前記弁孔21内に保持すると共に前記弁本体33に螺着された管ボルト26と、を備え、機関停止時は前記ばね27により開状態を保ち、機関運転中は、給気系通路の給気圧力により前記ばね27に抗して閉じている。
【0007】
これにより、機関停止時に自動的に給気系通路内の凝縮水を抜き、機関始動時のウォーターハンマー現象を無くすことができると共に、運転中は自動的にドレーン弁を閉じて、所定の給気圧力を維持し、高出力化を保つことができる。
【0008】
また、給気マニホールド2等の加工は、従来の給気マニホールド2等に簡単なめねじ孔を施すだけでよく、給気マニホールド等の構造が複雑化しない。しかも、ドレーン弁組立体32全体を給気マニホールド等に着脱できることにより、ドレーン弁組立体の点検、清掃及び取り替え等の作業を簡単に行なうことができる。
【0009】
[参考例]
まず、本願の特許請求の範囲の範囲には含まれないが、給気マニホールドのドレーン装置の参考例を説明する。図1は多気筒ディーゼル機関の全体平面略図であり、排気ターボ式過給機5及び給気冷却用のインタークーラー6を備えている。機関本体1の給気ポート8側には給気マニホールド2が取り付けられ、排気ポート9側には排気マニホールド3が取り付けられている。各気筒の給気ポート8は給気マニホールド2に集合し、給気マニホールド2の給気入口は給気連絡管11を介してインタークーラー6に接続している。インタークーラー6の給気入口は、過給機5のコンプレッサー部5aを介してエアクリーナ等の空気取入装置に連通している。各気筒の排気ポート9は、排気マニホールド3に集合し、過給機5のタービン部5bを介して排気装置に連通している。インタークーラー6の冷却水入口は、水ポンプ14を介して熱交換器15に連通し、冷却水出口は、たとえば戻り管17を介して熱交換器15に戻ったり、あるいは図示しないが他の冷却装置に供給され、冷却媒体として利用される。
【0010】
インタークーラー6から給気連絡管11を介して給気マニホールド2に亘る給気系通路内に、本願発明に係るドレーン弁20を設けている。図2はたとえば給気マニホールド2にドレーン弁20を設けた例である。
【0011】
図2において、給気マニホールド2の下壁2aに上下方向に貫通する弁孔21を形成しており、該弁孔21は段付き形状となっており、上側から小径部21a、中径部21b及び大径めねじ部21cが段面29等を介して形成されている。大径めねじ部21cは給気マニホールド下壁2aから下方へ突出するボス部24内に形成されている。
【0012】
中径部21bの下半部には、給気マニホールド下壁2aに形成されたドレーン通路22の下端部が開口しており、該ドレーン通路22は弁孔中心線O2に対し概ね45°の角度で斜め上方に延び、下壁2aの上面で給気マニホールド2内に開口している。ドレーン通路22の上端開口部分は、給気マニホールド2の底面2cの最も低い位置に形成され、給気マニホールド2内の凝縮水が速やかにドレーン通路22の上端開口に集まるようになっている。
【0013】
弁孔21の中径部21bには有底筒形の弁体23が上下方向摺動可能に嵌合し、弁体23の上下方向の摺動によりドレーン通路22の下端開口を開閉するようになっている。
【0014】
大径めねじ部21cには管ボルト26が螺着され、管ボルト26の頭部26aとボス部24の下端面の間にはシール25が挟持されている。上記管ボルト26の上半部にはばねガイド凹部26cが形成されており、該ガイド凹部26cの底面と弁体23の間にコイルばね27を縮設し、該コイルばね27により弁体23を上方に付勢し、上側段面29に当接させることにより、ドレーン通路22を開いている。
【0015】
コイルばね27の設定荷重は、たとえば機関のアイドリング状態で発生する給気マニホールド2内の給気圧により、弁体23が下降してドレーン通路22を閉じることができる程度の値に設定されている。
【0016】
[作用]
図2において、機関停止時は、給気マニホールド2内に給気圧は発生しておらず、したがってコイルばね27により弁体23は上昇し、ドレーン通路22を開いている。これにより、給気マニホールド2内の給気凝縮水はドレーン通路22及び管ボルト26内の通路26bを通って外部に排出される。
【0017】
図3において、機関を始動すると、給気マニホールド2内に給気圧が発生し、該給気圧が小径部21a内を介して弁体23の上面に作用し、給気圧が一定値以上になるとコイルばね27の弾性力に抗して弁体23を押し下げ、ドレーン通路22を閉じる。機関運転中は、一定値以上の給気圧が維持されていることにより、閉状態が保たれる。これにより、運転中における給気の漏れを防ぎ、給気圧力の低下を防ぐ。機関を停止すると、給気圧が低下し、コイルばね27の弾性力により弁体23は自動的に上昇し、図2の開状態に自動的に戻る。
【0018】
【本発明の実施の形態】
図4及び図5は本発明に係るドレーン装置に一例を示しており、給気マニホールド2には継手部として継手用めねじ孔31のみを形成し、給気マニホールド2とは別体に形成されたドレーン弁組立体32を、上記継手用めねじ孔31に着脱可能に螺着している。ドレーン弁組立体32は、給気マニホールド2とは別部材により製作された弁本体33内に、段付きの弁孔21及びドレーン通路22を有しており、弁本体33の外周にはおねじ34及び頭部35が形成されている。弁孔21の中径部21bの下半部には環状溝36が形成され、該環状溝36にドレーン通路22の下端が連通している。ドレーン通路22の上端は、弁本体33の上端面において、給気マニホールド2内に開口している。弁本体33の頭部35は、給気マニホールド2の下面にシール39を介して圧接している。
【0019】
その他の構造は図2の参考例の構造と同様であり、同じ部品には同じ符号を付している。
【0020】
【作用】
基本的な作動は図2及び図3の場合と同様であり、機関停止時は図4に示すようにコイルばね27のばね力により弁体23は上昇し、ドレーン通路22を開いている。機関運転中は、図5に示すように給気マニホールド2内の給気圧力により、コイルばね27に抗して弁体23を押し下げ、ドレーン通路22を閉じている。
【0021】
機関組立時には、給気マニホールド2とは別途に、ドレーン弁組立体32を組み立てておき、給気マニホールド2のめねじ孔31に螺着する。したがって、点検、清掃あるいは取り替え時には、ドレーン弁組立体32全体を簡単に給気マニホールド2から取り外すことができる。
【0022】
【その他の実施の形態】
(1)前記実施の形態では、給気マニホールド2にドレーン弁組立体32を取り付けた例で説明したが、図1に示すようにインタークーラー6の給気通路の下端部に取り付けることもでき、また、給気マニホールド2とインタークーラー6の両方に取り付けることもできる。さらに、給気マニホールド2とインタークーラー6の間の給気連絡管11に取り付けることも可能である。
【0023】
(2)付勢手段は、コイルばね27に限定されるものではなく、板ばね等の各種ばねあるいはゴム状弾性体を利用することもできる。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように本願発明によると、
(1)機関停止時は、ばね27等の付勢手段によりドレーン通路22を開くように構成しているので、機関停止時に給気系通路内の凝縮水を自動的に抜くことができ、従来のような手動によるドレーン抜き作業を省くことができる。
【0025】
(2)機関停止時に自動的に給気系通路内の凝縮水を抜くことができるので、ウォーターハンマー現象を防止できると共に排気管からの凝縮水の飛散を防止できる。
【0026】
(3)機関運転中は、給気系通路内に発生する給気圧によって自動的にドレーン通路22を閉じるので、運転中における給気圧の低下を防ぎ、過給機による高出力、高速化等に対応した機関性能を維持することができる。
【0027】
(4)ドレーン弁組立体32を、インタークーラー6から給気マニホールド2に亘る給気系通路内に設け、給気系通路内の給気圧を利用してドレーン弁20を閉じるようにしているので、たとえば運転状態を検知するための特別の検知機構や弁体を作動させるための油圧アクチュエータ等を備える必要はなく、構造が簡素で小形のドレーン弁20提供することができる。これにより、製作コストの低減を図ることもできる。
【0028】
(5)給気マニホールド2あるいはインタークーラー6等、給気系通路の構成部材とは別体にドレーン弁組立体32を形成し、該ドレーン弁組立体32を、給気マニホールド2等に形成しためねじ孔31等の継手部に着脱自在に取り付けるようにしているので、給気マニホールド2等の加工は、従来の給気マニホールド2等に簡単なめねじ孔を施すだけでよく、給気マニホールド等の構造が複雑化しない。しかも、ドレーン弁組立体32全体を給気マニホールド等に着脱できることにより、ドレーン弁組立体の点検、清掃及び取り替え等の作業を簡単に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考例を示すディーゼル機関全体の平面略図である。
【図2】 機関停止時の状態を示す図1のドレーン抜き装置の縦断面拡大図である。
【図3】 機関運転時の状態を示す図1のドレーン抜き装置の縦断面拡大図である。
【図4】 本発明に係るドレーン抜き装置であって、機関停止時の状態を示す縦断面拡大図である。
【図5】 本発明に係るドレーン抜き装置であって、機関運転時の状態を示す縦断面拡大図である。
【符号の説明】
1 機関本体
2 給気マニホールド
3 排気マニホールド
5 過給機
6 インタークーラー
8 給気ポート
21 弁孔
22 ドレーン通路
23 弁体
27 コイルばね(付勢手段の一例)
31 めねじ孔(継手部の一例)
32 ドレーン弁組立体
33 弁本体
Claims (1)
- 過給機からの給気を、インタークーラーから給気マニホールド(2)に亘る給気系通路を介して気筒内に供給するエンジン給気系のドレーン抜き装置において、
前記ドレーン抜き装置は、
給気マニホールド(2)の下壁(2a)に形成された継手用めねじ孔(31)と、
該めねじ孔(31)に下方から挿入され着脱自在に螺着されるドレーン弁組立体(32)と、から構成され、
前記ドレーン弁組立体(32)は、
前記給気マニホールド(2)とは別体に形成されると共に前記めねじ孔(31)に螺合する外周おねじ(34)及び前記給気系通路に開口するドレーン通路(22)を有する弁本体(33)と、
該弁本体(33)の弁孔(21)内に摺動自在に配置されて前記ドレーン通路(22)の下端を開閉する弁体(23)と、
前記弁本体(33)の前記弁孔(21)内に配置されて前記弁体(23)を開弁側に付勢するばね(27)と、
前記ばね(27)及び前記弁体(23)を前記弁孔(21)内に保持すると共に前記弁本体(33)に螺着された管ボルト(26)と、を備え、
機関停止時は前記ばね(27)により開状態を保ち、機関運転中は、給気系通路の給気圧力により前記ばね(27)に抗して閉じていることを特徴とするエンジン給気系のドレーン抜き装置。
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