JPS5865921A - 内燃機関用排気弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はニサイクルディーゼル機関のような往復動内
燃機関用排気弁に関し、該弁は、機関シリンダの燃焼室
から、該燃焼室を離反するように移動することによって
ガスの流出を許すために開き、かつ燃焼室内のガス圧力
によって開き方向に、および反対向きの液体圧力によっ
て閉じ方向に偏倚される弁部材を含む。

定期刊行誌［Ｍａｒｉｎｅ　Ｐｒｏｐｕｌ、５ｉｏｎ　
Ｊ　、１９８０年版第１３ページの表題（Ａｎｏｖｅｌ
　ａ、ｐｐｒｏａｃｈｂｕｎｉｆｌｏｗ　ｓｃａｖｓｎ
ｇｉｎ）７　ｊ　には、この棟の排気弁が記載され、こ
の弁部材は公知の対向式ピストン機関の排気ピストンに
類似するが機械的でなく液圧式に作動さノ１．るピスト
ンスライＰとして形成された弁部相である。このスライ
ドに結合されたピストンを収容する液体作動シリンダ内
の作用室は制御弁を介して蓄圧器と連通し、該制御弁は
機関シリンダにおける圧縮および作用行程中に閉じ状態
に保たれ、これによって作用室内に成る量の液体を収納
し、これによってスライドを閉じ状態に保つのに必要な
背圧を提供する。この制御弁が開かれると、ガス圧力が
スライｒを外方へ駆動し、これによって圧力液体が作用
室から蓄圧器に移送される。スライドの運動は制御弁を
絞り位置に切換えることによって引き込１れ、これに従
って弁は完全に閉じられるから、制御弁が掃気期間の終
りにおいて再び開かれるまでその開き位置に留まり、こ
れによって蓄圧器の圧力はスライドをその閉じ位置に移
動する。制御弁は、スライドを圧縮および点火圧力に抗
して保持するために次に閉じられる。

この発明によれば当初に述べた種知の排出弁が提供され
、該弁は、その弁部材が実質的に異るピストン面積の２
つのピストンと剛接され、各ピストンは燃焼室から遠い
方の各ピストンの面とともに作用室を形成する組み合わ
された液圧ンリンダ内を可動であり、かつ個別の個々に
作動される弁が、各作用室へ、および組室から液圧流体
の流入、および流出を提供するために提供され、これに
よって前記ピストンのうちの小さい方のピストンが弁を
閉じるために用いられ、かつ大きい方のピストンが燃焼
室内のガス圧力に抗してその閉じ位置に弁部拐を保持す
るのに用いられることを特徴とする。２つの個々に制御
される液圧シリンダに閉じおよび保持機能それぞれを分
担させることによって、若干の利点が得られる。弁部材
の閉じはシリンダ圧力に抗して起り、かつこのシリンダ
圧力は最大圧力よりもはるかに低いから、閉鎖ピストン
の面積は保持ピストンの面積よシも対応して小さく、従
って高圧流体の所望量、従って弁を閉じるのに要する動
力消費が減ぜられる。保持シリンダの作用室は、排気弁
が閉じられる全期間中、その個別の制御弁を経由して高
い液圧部に接続され続けるから、作動シリンダの封納さ
れた作用室の圧力上昇は弁部材の付随する外向き運動に
よって液圧流体を圧縮させるから上記の従来型弁におい
て必須なスライドとしてではなく着座弁として排気弁を
設計することが可能である１、スライドは着座弁よりも
その開き位置と閉じ位置との間において可成り大きい行
程を必要とし、前記着座弁は、各作用サイクル中に液圧
シリンダへ、および該シリンダから液体量を流入、およ
び流出させ、かつ関連する動力消費もこれに応じて、こ
の発明によるよりも大きい。さらに、ピストンスライド
に依るよりも着座弁の案内表面に沿って信頼性のある密
閉作用を提供することの方が容易である。

この発明の１つの特色は、２つの制御弁が１ず閉鎖シリ
ンダの作用室内に液体圧力をつくり、次いで保持シリン
ダの作用室内に液体圧力な生ぜしめることにおる。弁の
閉じ運動中に、保持シリンダの作用室は低い液圧、例え
ば少なくとも１つの制御される弁を含む流量経路を経由
して保持シリンダの作用室に接続された液圧流体用の貯
留室からのような、で満たされる。

貯留室は弁部材に取り付けられた第３ビアトンによって
形成された円筒状空所によって構ＪｊＭされ、かつその
容積は保持シリンダの作用室の容積とは逆方向に変化す
る。この実施例は弁本体の仕切り壁の両側に保持シリン
ダの貯留室と作用室を位置づけられ、これによって、各
作用サイクル中に、貯留室と保持室との間で交換される
多量の液圧流体ではなく極めて短い流量経路を得ること
ができ、これによって液体の移送による動力損失が少く
できる。

保持ピストンおよび第３ピストンは、この場合各作用サ
イクル中に外部からの高圧流体の供給は単に最小量に過
ぎないから、同一サイズであることが好適である。さら
に、この実施例は液圧流体が排気弁の開口部においてそ
れに移送されるとき貯留室内には過剰な圧力が発生しな
いことを保証する。

貯留室は絞り導管を通って低い流体圧力源と常時連通さ
れる。前記導管を通って、保持室と貯留室との客積間の
差を、排気弁が開かれているとき、保持室から貯留室に
流動する液体量の膨張から起る液体の「余分量」を含む
ことによって均等化される。さらに、この導管は貯留室
から、電体から解放される空気の除去に用いることがで
きる。

この弁部材は開き方向に作用する小さい補助作用力を常
時受ける。この力を提供するために、閉鎖シリンダの作
用室から遠い方の閉鎖ピストンの面は閉鎖室の断面積よ
りも小さい断面積の環状補助室を有し、この補助室は常
時高圧部と接続される。これとは別に、保持シリンダの
作用室から遠い方の保持ピストンの面は、正の空気圧が
常時維持される補助室を有する。この補助力は、シリン
ダ圧力が全負荷におけるよりも低いとき弁が低い機関負
荷においても十分に速かに開くことを保証し、これに加
えて開き運動の最終部分中でかつ弁全開状態において外
向きのガス圧力を補足する。

図面を参照しつつ、以下にこの発明の詳細な説明する。

第１図において、排気弁はユニフロー掃気式二サイクル
ディーゼル機関（詳細説明は省略）のシリンダ力・Ｓ−
１に取り付けられている。第１図は弁の弁部材２が閉じ
位置にあって、弁部材はシリンダの燃焼室４から排出口
３を取り囲む環状弁座上に着座している１、 弁部材２は、排出ノｆス用の排出導路５を有するシリン
ダ力・ζ−１内で軸方向に運動するように案内される。

中間ブロック６がシリンダ力・ζ−１の頂部上に取り付
けられ、かつ第２中間ブロック７がブロック６の頂部上
に取り付けられる。頂部カバー９を有するハウジング８
がブロック７の頂部上に取り付けられる。

弁部材２は部分６，７および８を上方へ延びる心棒１０
に取り付けられる。保持用ピストン１１が心棒１０に固
定され、このピストンはシリンダカバー１の円筒形内孔
とブロック６の下面とで以下の説明で保持室と称する液
圧作用室１２を形成する。ピストン１１と同一直径を有
する別のピストン１３が心棒１０に取り伺けられかつブ
ロック７内の円筒形内孔内を可動である。ブロック６の
上面とブロック７のその内孔とで、ビ′ストン１３は液
圧油側の貯留室１４を形成する。ピストン１３の上方の
室１５はハウジング８の内孔】６を通して周囲大気に通
気される。心棒】０の上端に、以下閉鎖ピストンと称す
るピストン１７が取り伺けられ、該ピストンはハウジン
グ８の内孔内を可動でかつ前記内孔および頂部力・′？
−９とともに所謂閉鎖室と称する作用室１８を形成する
。第１図は、弁部材２、ピストン１．１　、１３　、１
７および各包囲シリンダ壁間と同時に、心棒１０とブロ
ック８の包囲内孔との間の密閉装置を略示する。

排出弁の開、閉運動の制御は第２図に示す弁および導管
配置によって実施され、これは液圧高圧ポンプから供給
される高圧部、および大気圧よりも幾分高い圧力が維持
される低圧部を含む液圧システム（詳細は図示せず）の
部分を形成する。第２図において、高圧部は参照数字１
９で示１７該部に接続される高圧ラインをあられ１２、
同様に低圧部は２０で示される。シリンダの最高圧力が
約ＩＱ　Ｑ　１）ｑｒである内燃機関において、高圧部
における圧力は約２００　ｂａｒであり、かつ低圧部に
おける圧力は約１．５ｂ＋＋−＋ｒである。

この液圧システムは外部の３個の２位置制御弁２１．２
２および２３と、４個の互いに同一の弁２４を含み、前
記弁２４はブロック６に取り付けられかつ弁２２によっ
てｆｌｉ制御され、いっぽう弁２４は保持室１２と貯留
室１４との間の前後への液圧６Ｍ体の流量を制御する。

さらに、保持室１２は逆止め弁２５を介して低圧部２０
に接続され、該逆止め弁は室の方向に開口し、この弁を
通って液圧流体がこの室に流入して漏洩に対する補償を
行う。

第１図および第２図は弁部材２および弁部材２１乃至２
４が、機関シリンダ内のピストン（図示せず）が上死点
（’ｒｌ：）Ｃ）にあるときこれらの弁がとる位置を示
す。第３図には横軸に一完全作用サイクル中のピストン
位１ゴをゾロットし、縦軸には前記制御弁２１乃至２４
それぞり、の最上方位置および弁部材２の最下方位置を
示す。第３図においてＴＤＣにおける制御弁の位置をＩ
で、かつそれらの対向位置を■で示す。

ＴｒｌＣにおいて、との液圧システムの高圧部１９は縞
１図に見るように弁２１および導路２６を介して保持室
１２内に作用する。ピストン１１の面積は排出口３の面
積に等しいか僅かに大きく、いっぽう同時に室１２内の
圧力は最大シリンダ圧力よりも可成り高く、従って弁部
材２は弁部材２は図示のその閉じ位置に維持される。貯
留室Ｉ４は、弁２４が閉が閉じているから室１２からし
ゃ断され、かつ貯留室は常時絞り導管２７を介して低圧
部２０に連通しているから、貯留室圧力は低い。

また第１図に示すように、弁２３および導路２８を介し
て作用室（８が低圧部に接続され、いっぽう閉鎖ピスト
ン１７の下側の小さい環状補助室２９は常時導路３０を
介して高圧部に接続される。室２９の有効面積は非常に
小さいから、室２９内の圧力による閉鎖ビ′ストン１７
への上向きの力は、室１２内で保持ピストン１１に作用
する下向きの力に比（−で対抗できない大きさである。

機関ピストンの作用サイクル中に、弁２１乃至２４は、
制御弁２２が、例えば機関クランク軸と同期回転するカ
ム軸士のカムからの指令信号などに応答して摺動される
までは図示の位置に留まる。

これはブロック６の導路３］を通り高圧部１９から外部
の段階弁２４の土向きの環状面３２への高圧流体の供給
のために開く。この運動は第３図の横軸上も、で示す。

しかし、弁２４力１そｉｒらの下側が保持室１２内の高
圧およびそれらの閉じばね３３の力を受けると閉じ位置
に留まる。

短時間の後、時間ｔ２において、弁２１はその他端位置
て摺動し、ここにおいて弁は導路２６を高圧部１９から
しゃ断し、その代りに導路３４に接続し、この導路は貯
留室１４に開［コする。これによって保持室１２と貯留
室１４との間の圧力差をなくし、従って弁２４に作用す
る圧力差をなくす。

弁の作動面３２に作用する力はばね３３の力を超え、こ
れによって升は下方へ移動して、弁軸線と平行に室１２
と貯留室１４との間に延びる絹み合わされた４個の通路
３５．３６を開く。保持室と貯留室ととの間の圧が均衡
されると、保持ピストン１１に作用する下向きの力を消
滅させ、燃焼室４内にあられれるゾｆス圧力は、従って
弁部材２を第３図の下部において示すように、その開き
位置に持ち上げることができる。弁部材の移動中、室１
２内に存在する流体量は開いた通路３５．３６を通って
貯留室１４に移送される。閉鎖室１８内に存在した少量
の液体が導路２８と弁２３を介して低圧部２０に押動さ
れる。

機関ピストンがその下死点（ＢＤＣ）を通過し、てその
上向き行程にあるとき、弁２３は時間ｔ３における状態
をとり、閉鎖室１８はこれによって弁２３を通って高液
圧部１９に接続され、かつこれによって生じた閉鎖ピス
トン１７への下向きの力が心棒１０を動かし始めこれに
よって弁部材２４を下向きに動かす。この閉鎖運動中、
弁２４は開いた状態を続けるから液体は通路３５．３６
から支障なくかつ実質的な流動抵抗を伴わずに貯留室１
４から保持室１２に移送される。

第３図では排出口３が閉じられた時間と一致するように
示される時間ｔ４において、弁２２は第２図で示すその
位置に移動されるから、弁２４の環状面３２への作用圧
力は解放される。これらの弁は今や第３図にも示すよう
にそれらの閉鎖ばね３３の作用を受けて閉じ始まる。

これより少時経った時間ｔ５において、弁２１および２
３は、これらの弁をその反対端位置に移動させる指令信
号を受け、これによって保持室１２は阿び高圧で加圧さ
れ、この高圧は機関シリンダ内での圧縮行程の残余の部
分中および後続する作用行程中において弁部材２がその
閉鎖位置に維持されることを保証する。これと同時に、
閉鎖室１８内の圧力は低圧部２０へ該室を接続すること
によって解放される。もし望むならば、弁２３は弁２１
よりも遅れて移動される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による排気弁の１実施例の軸方向断面
図でニサイクルディーゼル機関のシリンダに増り付けら
れた状態を示し、第２図は排気弁の油圧系構成要素の系
統図、第３図は第２図の油圧制御弁のタイミングを示す
線図で特に排気弁のみに関するものである。 図中の符号 ■・・シリンダカッ々−１２・・・弁部材、３・・・排
出口、４・・・燃焼室、５・・・排出導路、６，７．・
・ブロック、８・・・ハウジング、９・・・頂部力・々
−１１０・・・心棒、１１．１３．１７・・・ピストン
、１２・・・保持室、１４・・・貯留室、１５・・・室
、１６・・・内孔、１８・・・作用室、１９・・・高圧
部、２０・・・低圧部、２１．２２．２３・・・制御弁
、２４・・・弁、２５・・・逆止め弁、２６　、２７　
。 ２８．２９．３０．３１・・・導路、３２・・・環状面
、３３・・・ばね、３４・・・導管、３５．３６・・・
通路、を示す。 （ｆまズン為ｊるノー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ニナイクルディーゼル機関のような往復動内燃機関
   用排気弁において、機関シリンダの燃焼室（４）から該
   燃焼室から離隔する方向に運動することによってガスを
   流出させるように開き、かつ燃焼室内のガス圧力によっ
   て開き方向に偏倚されかつ反対方向への液圧によって閉
   じ方向に偏倚さね７る弁部材（２）を含み、弁部材（２
   ）が実質的に異るピストン面積を有する２つのピストン
   と剛接され、各ピストンが燃焼室（イ）から遠い方の各
   ピストンの而と共に作用室（１８，１：２）を形成する
   組み合わされた液圧シリンダ内で可動であること、およ
   び 別個の個々に作動される弁（２３，２１）が各作用室（
   １８，１２）へ、および該作用室から液圧油の流入およ
   び流出を制御するために配設され、これによって前記ピ
   ストンのうちの小さい方のピストン（１７’）が排気弁
   を閉［：るのに用いられ、かつ大きい方の１ｆｉストン
   （１１）が燃焼家内のガス圧力に抗（２て弁部相（２）
   をその閉じ位置に保持するのに用いらハることを特徴と
   する往復動内燃機関用わ］ヴ弁。 ２）２つの制御弁（２３，２］　）が、閉鎖シリンダの
   作用ｑ＜（１８）内に液圧を先づ生ぜしめ、次いで保持
   シリンダの作用室（１２）内に液圧を生せしめるように
   配置されることを特徴とする特￥［解■求の範囲第１項
   記載の往復動内燃機関用排気弁。 ３）少なくとも１つの制御される弁（２４）を含む流路
   （３５，３６”ｌを経由し７て保持シリンダの作用室（
   １２）に接糾・された液圧油相の貯留室（１４）を含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項或は第２項記載
   の往復動内炉機関用排気弁。 ４）貯留室（１４）が弁部材（２）にｉり付けられた第
   ３ピストン（１３）によって形成される円筒形空間によ
   って構成され、かつその容積が保持シリンダの作用室（
   １２）の容積と反対向きに変化することを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載の往復動内燃機関用排気弁。 ５）保持ピストン（１１）および第３ピストン（１３）
   が同一サイズであることを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項記載の往復動内燃機関用排気弁。 ６）貯留室（１４）が絞り導管（２７）を経由して低圧
   液圧流体源（２０）と恒久的に連通されることを特徴と
   する特許請求の範囲第３項乃至第５項のいずれか１項記
   載の往復動内燃機関用排気弁。 ７）保持シリンダの作用室（１２）と貯留室（１４）と
   の間の流路（３５，３６）内に制御弁（２４）が保持シ
   リンダの作用室（１２）内の圧力が解放されるときと実
   質的に同時に開かれるように構成されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項乃至第６項のいずれか１項記載
   の往復動内燃機関用排気弁。 ８）閉鎖シリンダの作用室（１８）から遠い方の閉鎖ピ
   ストンの面が作用室（１８）の断面積よりも小さい断面
   積の環状補助室（２９）を形成１７、かつ前記補助室が
   高い液圧部に常時接続されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第７珀のいずれか１項記載の往復動内
   燃機関用排気弁。 ９）保持シリンダの作用室から遠い方の保持ピストンの
   面が、正の空気圧が常時維持されている補助室を形成す
   ることを特徴とする特許請求の恥囲第１項乃至第７項の
   いずれか１項記載の往復動内燃機関用排気弁。