JPH0192588A

JPH0192588A - 急速圧縮燃焼実験装置

Info

Publication number: JPH0192588A
Application number: JP3706887A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Todoroki; 淳轟
Original assignee: TECH RES ASSOC HIGHLY RELIAB MARINE PROPUL PLANT
Current assignee: TECH RES ASSOC HIGHLY RELIAB MARINE PROPUL PLANT
Priority date: 1987-02-20
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1989-04-11
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPH0731182B2

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】［産業上の利用分野］この発明は、燃焼シリンダ内の空気を急速に圧縮して、
噴射された燃料を燃焼させる急速圧縮燃焼実験装置に関
するものである。

［従来の技術］従来の急速圧縮燃焼実験装置は、第４図に示す構成にな
っている。圧縮ピストン１を備えた燃焼シリンダ２に、
作動ピストン６を備えた作動シリンダ７を接続して構成
され、ピストン１とピストン６とは圧縮ロッド５により
連結されている。燃焼シリンダ２の燃焼室４には空気供
給装置２３により所定圧に加圧された空気が充填される
ようになついている。燃焼シリンダ２のシリンダヘッド
３に燃料噴射弁２４が設けられている。また燃焼シリン
ダ２内に燃焼状態を観測するための光学ガラス２５及び
反射鏡２６が設けられ、カメラ２７により撮影できるよ
うになっている。一方、作動シリンダ７内は、作動ピス
トン６により駆動室８と制動室１３とに区画されている
。そして、駆動室８はガス容器９と連通していて、高圧
ガス供給装置（図示せず）により所定圧の窒素ガスが充
填されるようになっている。一方、制動室１３内には油
圧ユニット１９から管路２０を経て供給された作動油が
満たされるようになっている。

本装置を作動させるに際し、燃焼室４に加圧空気を充填
すると共に、駆動室８に窒素ガスを充填し、制動室１３
に作動油を満たしておく。そして、油圧ユニット１９か
ら管路２１を経てパイロット弁１５にパイロット油圧を
送ると、このパイロット弁が開いて制動室１３内の作動
油が吐出され、作動ピストン６が充填ガスにより加速さ
れる。同時に、圧縮ピストン１も加速され、燃焼室４内
の空気が急速に圧縮される。圧縮ピストン１が上死点に
達したとき、燃料が噴射され燃焼する。そして、この燃
焼状態をカメラ２７により撮影する。

しかし、この場合、観測用の光学系等の振動を防止する
ために、減速、停止時のショックを緩和することが必要
となる。そのために、作動シリンダ７内の先端部に内側
が円錐形に加工された制動用スペーサ３５．３６を装着
しである。こうして、作動ピストン６が前進し、ピスト
ンの肩部がスペーサ３５の中に入ると、ピストン前方の
油圧が上昇して、ピストンは次第に減速される。ピスト
ンの前面が作動シリンダに衝突して、停止するようにな
っている。そして、実験終了後、パイロット油圧を抜い
てパイロット弁１５を閉じ、管路２０から作動油を供給
してピストン６及び１をスタート位置に戻す。

［発明の解決しようとする問題点］しかし、圧縮行程の後半でピストンを減速させる手段と
して、制動用スペーサによる絞り効果を利用している従
来技術には、次のような問題点がある。

■、スペーサの形状により制動特性が大きく変化するた
め、形状を決定するには一般に多数回の実験を試行錯誤
的に行なう必要がある。

■、燃焼室に充填する空気圧力及び駆動室に充填する窒
素ガス圧力等によって最適なスペーサの形状が異なるた
め、実験条件を大きく変える場合にはスペーサの交換が
必要となる。

■、ピストンが上死点に到達して停止する際に作動ピス
トンが作動シリンダに衝突するため、停止直前のピスト
ン速度がかなり低くても大きな衝撃力が発生する。

この発明は、上記のような問題点を解消できるようにし
た急速圧縮燃焼実験装置を提供することを目的とするも
のである。

［問題点を解決するための手段コこの発明の急速圧縮燃焼実験装置は、燃焼シリンダに設
けられた圧縮ピストンを高圧のガスで駆動すると共に、
上記圧縮ピストンの速度を油圧により制動する制動シリ
ンダを設けた急速圧縮燃焼実験装置において、上記制動
シリンダに上記圧縮ピストンが上死点位置まで前進した
ときに開口部が全閉となる作動油吐出用のポートを設け
ると共に、このポートからの作動油吐出系統に圧縮動作
指令を受けて開口するパイロット弁と上記圧縮ピストン
が前進するに従い開口面積が減少する制御弁を設けてな
り、この制御弁には上記圧縮ピストンのストロークと弁
の開口面積との関係を連続的に変える機構が組込まれて
いることを特徴とするものである。

［作用コ制動シリンダからの作動油吐出系統に、ビストンストロ
ークと弁の開口面積の関係を連続的に変えられる制御弁
が設けられているので、運転条件の変化に対して常に最
適な制動状態を容易に実現することができる。

また、制動シリンダには、ピストンが上死点位置まで前
進したときに開口部が全閉となる作動油吐出ポートが設
けられているから、ピストンは油圧を介して停止される
ので、停止時の振動及び部材の応力を緩和できる。

［実施例］本発明の１実施例を第１図、第２図及び第３図により説
明する。従来の構造では２つのピストンで燃焼室、駆動
室及び制動室を構成していたのに対し、本実施例では３
つのピストンを同一軸線上に配して、それぞれの機能を
分けた構造としている。即ち、圧縮ピストン１は燃焼シ
リンダ２及びシリンダカバー３と共に燃焼室４を構成し
、駆動ピストン６は駆動シリンダ７と制動シリンダ１２
の端部と共に駆動ｖ８を構成し、また制動ピストン１１
は制動シリンダ１２と共に制動室１３を構成している。

３つのピストンは圧縮ロッド５と引張りロッド１０によ
り、それぞれ結合されている。

そして、従来と同様に、燃焼室４内には空気が、駆動室
８には窒素ガスが充填されるようになっており、また制
動室１３には作動油が満たされるようになっている。こ
の場合、制動シリンダ１２と制動ピストン１１とのクリ
アランスは摺動機能を維持するのに必要な最小限に設定
されている。また制動シリンダ１２の先端に管路２２に
より微少の作動油が供給されるようになっている。

制動シリンダ１２の上死点寄りに作動油の吐出ポート１
４が対称位置に２側設けられ、それぞれの出口にパイロ
ット弁１５が設置されている。また、制動ピストン１１
の後端に円錐状のカム１８が固定され、制動シリンダ１
２に固定された２個の２方向制御弁１７の駆動用ローラ
がカム１８に接するようになっている。そして、パイロ
ット弁１５の作動油出口と２方向制御弁１７の作動油入
口とは管路１６で接続されている。

２方向制御弁１７の構造を第２図により説明する。弁体
２８内にスプール２９が嵌装されている。

スプール２９は下端の円筒部２９ａに続いて円錐部２９
ｂが形成され、スプールの上方移動に伴い、作動油流路
の開口面積を比例的に減少するようになっている。３０
は調整棒で、上端に角面取り部３０ａが、下方につば３
０ｂが形成され、また下端部は雄ネジ３０ｃとなってい
る。そして、スプール２９は調整棒のつば３０Ｃに接し
、バネ３１によりローラ側に押えられている。３２は、
下端にロー５３３を取り付けたローラ脚で、上端に雄ネ
ジ３０ｃに螺合する雌ネジ３２ａが設けられている。そ
して、調整棒３０にネジ係合した状態で、ストッパ３４
により廻り止めされている。こうして、調整棒３０を回
転し、ロー５３３とスプール２９との距離を変えること
により、ローラ位置と開口面積との関係を所定の範囲内
で任意に設定できるようになっている。

本実施例の作動状況を以下に説明する。

作動に際し、従来と同様に、燃焼室４に空気を、駆動室
８に窒素ガスを充填すると共に、制動室１３に作動油を
満たしておく。

油圧ユニット１９から油圧管路２１を経てパイロット油
圧を送るとパイロット弁１５が開き、制動室１３内の作
動油がポート１４から吐出され各ピストンが加速される
。ピストン１７がストロークの後半になると、円錐状カ
ム１８に接した０　−ラ３３が移動し始め、２方向！＋
１ｉ［弁１７のスプール開口面積が徐々に減少してピス
トンを減速させる。ピストンが更に前進して制動ピスト
ン１１の肩部が吐出ポート１４を塞ぐ位置に達すると、
そこで制動室１３内の作動油の流出が止まるため、ピス
トンは停止する。この間に於ける、パイロット弁１５と
２方向制卸弁１７及び吐出ポート１４のピストン１１の
ストロークに対する開口面積の変化経過を第３図に概念
的に示す。ビストンストロークの約５０％まではパイロ
ット弁の開口面積の増大によりピストンを加速させ、約
５０％を過ぎると２方向制御弁の開口面積の減少により
ビストンを減速させ、上死点間近では吐出ポートの開口
面積の減少で減速、停止させる。

この過程で、２方向制御弁のローラとスプールとの距離
を長く設定したときの２方向制御弁の開口面積の変化経
過は第３図中の（ａ）で示す通りとなり、ローラとスプ
ールの距離を短く設定したときは図中の（ｂ）又は（Ｃ
）で示す通りとなる。

（ａ）の場合は、２方向制御弁で速度が零になるまで減
速させるために停止時には殆んどショックは生じないが
、圧縮作動が完了するまでの時間は長くなる。逆に（Ｃ
）の場合は、吐出ポートで減速を開始する直前のピスト
ン速度が高い状態から吐出ポートで急激に減速させるた
めに、停止直前で大きな減加速度が発生する。しかし、
圧縮作動時間は短縮できる。

実際の装置では、燃焼室に充填する空気圧力や圧縮比、
駆動室に充填する窒素ガス圧力、制動室の作動油の粘土
等によってピストン速度の経過は異なるため、それぞれ
の条件に応じて停止時のショックが許容できる範囲内で
圧縮作動時間が最も短くなるように２方向制御弁の開口
面積経過を上記（ａ）から（Ｃ）の間で調整する。

尚、ピストンが上死点到達後、制動シリンダ１２と制動
ピストン１１とのクリアランスから微量の作動油が漏洩
するが、油圧管路２２によりこの漏洩量と同等又は若干
多めの作動油をシリンダ先端部に供給してやることによ
りピストンを上死点位置で静止状態に維持することがで
きる。

そして、実験終了後はパイロット弁１５を閉じ、油圧管
路２０から作動油を供給してピストンをスタート位置に
戻す。

［発明の効果］この発明は上記のようなもので、次の如き効果を奏する
。

（１）比較的流量特性のはつきりした弁の開口面積変化
によりピストンの速度制御を行うために、制動部機能の
設計が容易になる。従って、従来のような試行錯誤的改
造を省略することができる。

（２）ピストンやシリンダを分解することなく制動特性
を調節できる。

（３）ビストンストロークと弁の開口面積との関係を任
意に設定できるため、運転条件の変化に対して常に最適
な制動状態を容易に実現できる。

（４）ピストンが上死点に達した際に油圧を介して停止
させ、ピストンとシリンダとを衝突させないために、停
止時の振動及び部材の応力を緩和できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の１実施例を示す縦断面図、第２図
は２方向制御弁の縦断面図、第３図はビストンストロー
クに対するパイロット弁、２方向制御弁及びシリンダ吐
出ポートの開口面積の変化状況を示す説明図、第４図は
従来の急速圧縮燃焼実験装置の縦断面図である。１・・・圧縮ピストン　２・・・圧縮シリンダ　６・・
・駆動ピストン　７・・・駆動シリンダ　１１・・・制
動ピストン　１２・・・制動シリンダ　１４・・・作動
油吐出ポート　１７・・・２方向制卸弁　１８・・・円
錐状カム出願人代理人　弁理士　鈴江武彦（下死点）　　　　　　ヒ・訃アよ、０−り。、。　　
　　　（−辷、死点、）第３図１１ｓＺ　　凶

Claims

【特許請求の範囲】

燃焼シリンダに設けられた圧縮ピストンを高圧のガスで
駆動すると共に、上記圧縮ピストンの速度を油圧により
制動する制動シリンダを設けた急速圧縮燃焼実験装置に
おいて、上記制動シリンダに上記圧縮ピストンが上死点
位置まで前進したときに開口部が全閉となる作動油吐出
用のポートを設けると共に、このポートからの作動油吐
出系統に圧縮動作指令を受けて開口するパイロット弁と
上記圧縮ピストンが前進するに従い開口面積が減少する
制御弁を設けてなり、この制御弁には上記圧縮ピストン
のストロークと弁の開口面積との関係を連続的に変える
機構が組込まれていることを特徴とする急速圧縮燃焼実
験装置。