JP4364463B2 - ウォータハンマを防止する機構を備えた内燃機関 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアランにより機関を始動するタイプの内燃機関におけるエアラン実行時のウォータハンマを防止する機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エアラン実行時には始動弁を開き、燃焼室内に圧縮空気を流入させる。燃焼室内に圧縮空気を流入させることで、各気筒のピストンが押し下げられ、機関が回転する。吸気弁と排気弁は、機関の回転と連動するように、カム，ギヤトレンなどの機構を介して開閉するようになっている。燃焼室内の空気圧の変動により自動的に開閉するようになっている。この状態で燃焼室内に混合気又は燃料のみを供給し、着火することにより機関は始動する。
【０００３】
ところで、給気通路内に水が溜まっていると、この水はエアラン実行時に圧縮空気に押されて一気に燃焼室内に入り込み、いわゆるウォータハンマ現象が起こる。エアラン開始からこのウォータハンマ現象が現れるまで数秒程度かかるため、給気通路内に水が溜まっているか否かは予め認識することはできず、ウォータハンマ現象が生じて初めて認識することができる。しかし、ウォータハンマは機関の故障につながり、給気通路内に水が溜まっていることを予知できなければ回避することは困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明では、給気通路内に水（溜まり水）が存在していても、ウォータハンマを回避することができる機構を備えた内燃機関を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１の発明では、圧縮空気を燃焼室に供給する圧縮空気供給管に設けた空気バルブを開くことによってエアランを実行する内燃機関において、給気通路に接続される水抜通路と、前記水抜通路の途中に配置される水抜バルブと、前記給気通路内に水が溜まったことを検出できる、水検出センサと、前記水抜バルブ及び前記空気バルブの開閉を制御する、バルブ開閉手段と、を備えており、前記バルブ開閉手段は、前記内燃機関の始動時に、前記水抜バルブからの信号に基づいて、前記給気通路内の溜まり水が確認できる間は前記水抜バルブを開放し、前記溜まり水が確認できなくなると前記水抜バルブを閉鎖し、その後、前記空気バルブを開放することによってエアランを実行する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるウォータハンマを防止する機構を備えた内燃機関１００の部分系統図である。内燃機関１００のシリンダヘッド１には、給気管８と燃焼室３とを連通させる給気連絡管２０が設けてあり、また、排気管１０と燃焼室３とを連通させる排気連絡管２１が設けてある。
【０００７】
給気管８は、図示しない過給機で圧縮された空気を図示しないインタクーラまで導く。内燃機関１００は複数気筒（例えば６気筒）であり、図１はそのうちの１つの気筒について着目したものである。
【０００８】
給気管８と給気連絡管２０とで給気通路９が形成されており、排気管１０と排気連絡管２１とで排気通路１１が形成されている。給気通路９と燃焼室３とは吸気弁５が開閉することにより連通又は遮断されるようになっており、また、排気通路１１と燃焼室３とは排気弁６が開閉することにより連通又は遮断されるようになっている。
【０００９】
燃焼室３には、さらに始動弁７が設けてある。この始動弁７が開閉することにより、内燃機関１００の外部に設置した空気槽１８から圧縮空気供給通路２４を介して供給される圧縮空気を燃焼室３内へ流入させたり、流入を阻止することができる。内燃機関１００は、圧縮空気始動式のエンジンである。
【００１０】
給気管８には途中に水抜バルブ１３を備えた水抜通路１２が設けてある。水抜バルブ１３は、信号線１５を介してＣＰＵ１７から制御信号を受け、ＣＰＵ１７により開閉が制御される。
【００１１】
また、給気管８内にはセンサ１４が設けてある。このセンサ１４は、給気通路９内に水が溜まったことを検出し、信号線１６を介して検出信号をＣＰＵ１７へ伝送するようになっている。
【００１２】
空気槽１８には圧縮機１９で生成された圧縮空気が貯蔵されている。この圧縮空気は、圧縮空気供給管２４の途中に設けたバルブ２２を開き、始動弁７を開くことにより燃焼室３内へ供給することができる。バルブ２２は、ＣＰＵ１７と信号線２３で接続されており、ＣＰＵ１７により開閉制御される。
【００１３】
次に動作の説明をする。内燃機関１００を始動させる際、まずＣＰＵ１７はセンサ１４からの信号により、給気通路９内の溜まり水３０の有無を確認する。もし、溜まり水３０が給気通路９内になければＣＰＵ１７は信号線２３を介してバルブ２２へ制御信号を送ってバルブ２２を開き、空気槽１８内の圧縮空気を燃焼室３内へ流入させる。
【００１４】
圧縮空気が供給された燃焼室３は、ピストン４が下降し、機関を回転させ始める。機関の吸気行程で吸気弁５が開き、給気通路９内の空気が燃焼室３内に流入する。排気行程においてピストン４が上昇を始めると排気弁６が開き、燃焼室３内の空気は排気通路２１を経て外部へ排出される。このピストン４の往復運動及び吸気弁５と排気弁６の開閉が始まると、燃料又は混合気を燃焼室内へ供給することにより、機関が運転状態となる。機関が運転状態になれば、例えば人手でバルブ２２と始動弁７を閉じ、燃焼室３内への空気槽１８内の圧縮空気の供給を停止させる。
【００１５】
給気通路９内に溜まり水３０があることがセンサ１４により検出されると、ＣＰＵ１７は信号線１５を介して水抜バルブ１３へ制御信号を送り、水抜バルブ１３を開いて水抜通路１２から溜まり水３０を抜く。センサ１４が給気通路９内の水を確認できなくなるとＣＰＵ１７は水抜バルブ１３を閉じ、バルブ２２を開き、空気槽１８内の圧縮空気を燃焼室３内へ流入させエアランを開始する。その後の内燃機関１００の始動までの動作は上述した動作と同じである。
【００１６】
給気通路９内に溜まり水３０がなくなるとエアランを実行し、内燃機関１００を空運転させ、内燃機関１００の始動準備は完了し、エアランを終了してから内燃機関１００を始動させる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１の発明では、給気通路９内に溜まり水３０がない状態でエアランを実行し、エアラン終了後に内燃機関１００を始動させるようにしたので、ウォータハンマを起こすことなく安全に始動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のウォータハンマを防止する機構を備えた内燃機関の部分系統図である。
【符号の説明】
１ シリンダヘッド
２ シリンダライナ
３ 燃焼室
４ ピストン
５ 吸気弁
６ 排気弁
７ 始動弁
８ 給気管
９ 吸気通路
１０ 排気管
１１ 排気通路
１２ 水抜通路
１３ 水抜バルブ
１４ センサ（水検出センサ）
１７ ＣＰＵ（バルブ開閉手段）
１８ 空気槽
１９ 圧縮空気
３０ 溜まり水
１００ 内燃機関
Claims (1)
- 圧縮空気を燃焼室に供給する圧縮空気供給管に設けた空気バルブを開くことによってエアランを実行する内燃機関において、
給気通路に接続される水抜通路と、
前記水抜通路の途中に配置される水抜バルブと、
前記給気通路内に水が溜まったことを検出できる、水検出センサと、
前記水抜バルブ及び前記空気バルブの開閉を制御する、バルブ開閉手段と、
を備えており、
前記バルブ開閉手段は、前記内燃機関の始動時に、
前記水抜バルブからの信号に基づいて、前記給気通路内の溜まり水が確認できる間は前記水抜バルブを開放し、
前記溜まり水が確認できなくなると前記水抜バルブを閉鎖し、
その後、前記空気バルブを開放することによってエアランを実行する、
ことを特徴とするウォータハンマを防止する機構を備えた内燃機関。
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Publications (2)
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