JPS62258165A - 内燃機関用起動弁 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関のシリンダ室内に圧搾空気を供給して
ピストンをしてｙｊＡ動力を生ゼしぬ内燃機関を強制的
に起動あるいは逆転させて所定の回転方向で燃料投入可
能状１怠とする内燃機関の起動弁に関する。

〔従来技術〕

この種の従来の起動弁は、第５図に示されるように、内
燃機関のシリンダ室１の上端部に開口する弁ケーシング
２が設けられ、弁ケーシング２には圧搾空気供給ポート
２Ａが形成され、外部に設けられた起動空気槽（図示せ
ず）から圧搾空気供給路２Ｂを介して弁ケーシング２内
に圧搾空気が導かれるようになっている。弁ケーシング
２開口端には弁体３が圧縮ばね５によって閉弁方向に付
勢されており、弁体３の頓部３Ａ上端部にはピストン体
４が固着されてピストン体４の上方にコントロールエア
供給シリンダ室６が形成されており、エア供給ポート６
Ａからこのエア供給シリンダ室６に所定のタイミングで
圧搾空気が供給され、これによって弁体３が第５図下方
に摺動してシリンダ室１内に圧搾空気供給ポート２Ａを
介して圧搾空気が供給されるようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

最近では資源の有効利用という観点から省エネルギー化
あるいは高効率化が叫ばれている。従来のこの種の起動
弁では、ピストンの下降行程においてシリンダ室１内に
導かれた圧搾空気がシリンダ室１内のピストンをして駆
動力を生ぜしめた後は、シリンダ室内の上昇行程におい
てシリンダ内の空気が圧縮されるためピストンの動きを
妨げる抵抗として作用するという問題点があった。

本発明は前記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、
内燃機関の起動、停止あるいはクララシュアスターン（
緊急逆転操作）などにおいて高効率に作用する起動弁を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

次に本発明の構成を本発明の一実施例を示す図面（第１
図）を参照して説明すると、本発明に係る内燃機関用起
動弁は、内燃機関のシリンダ室１に開口し圧搾空気供給
ボート２Ａから圧搾空気が導かれる弁ケーシング２と、
前記弁ケーシング２に沿って摺動動作可能にして弁ケー
シング２のシリンダ室１への開口部を開閉する弁体３と
を備え、前記弁体３を所定のタイミングで開弁動作させ
てシリンダ室１内に導いた圧搾空気をシリンダ室１内の
ピストンに作用させる内燃機関用起動弁において、前記
弁ケーシング２に大気に連通ずる大気ボート１２を設け
るとともに、前記弁体３に、弁体摺動方向相対摺動可能
にして前記圧搾空気供給ボート２Ａを閉塞しかつ前記大
気ボート１２と弁ケーシング２内を連通させる連通路１
８の穿設されたピストン体１６を組み付けたことを特徴
とするものである。

〔作用〕

内燃機関の起動時には、ピストンの下降行程時に弁体３
が開かれてシリンダ室１内に供給された圧搾空気により
シリンダ室１内のピストンが駆動される。一方ピストン
の上昇行程時に、弁体３を開弁させるとともに弁体３に
組み付けられているピストン体１６を下方へ摺動させる
ことによって圧搾空気供給ボート２Ａを閉塞するととも
に、連通路１８がシリンダ室１に開口する弁ケーシング
２内と大気ボート１２とを連通させる。このためピスト
ン上昇行程においてシリンダ室１内の空気は連通路１８
、大気ボート１２を介して大気に放出され、圧縮作用が
行なわれないためピストンの動きに対し負荷として作用
しない。

また内燃機関のクララシュアスターン時または停止時に
は、シリンダ室１内のピストン下降行程時に、弁体３を
開弁するとともに弁体３に組み付けられているピストン
体１６を下方に摺動させて圧搾空気供給ポート２Ａを閉
塞するとともに、弁ケーシング２内を連通路１８を介し
て大気ポート１２と連通させるにれによってシリンダ室
１内のピストン下降動作を促進させるべく作用しようと
しているシリンダ室１内の高圧空気が大気に放出され、
その分だけシリンダ室１内のピストンに作用する駆動力
が小さくなり、停止もしくは逆転に要する時間を短くす
ることができる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は内燃機関用起動弁の縦断面図を示すものである
。

この図において、１はシリンダ室で、このシリンダ室１
上端部に円筒形状の弁ケーシング２が組み付けられ、弁
ケーシング２には圧搾空気供給ボート２Δが穿設され、
外部の空気槽などの圧搾空気供給源から圧搾空気供給路
２Ｂを介して圧搾空気が導かれるようになっている。弁
ケーシング２のシリンダ室１開口端には弁体３が圧縮ば
ね５によって閉弁方向に付勢されて取り付けられており
。

弁体３のシリンダ室２内を貫通して延びる軸部３Ａ上端
部に固着されたピストン体４上部に形成されるコントロ
ールエア供給シリンダ室６にエア供給ボート６Ａを介し
てコントロールエアが供給される。これによって弁ケー
シング２のシリンダ室１開口端が開口されてシリンダ室
１内に圧搾空気供給ポート２Ａを介して導かれる圧搾空
気が供給されるようになっている。

弁ケーシング２の圧搾空気供給ボート２人の上方所定位
置に大気ポート１２が設けられ、この大気ボート１２は
大気連通路１４を介して大気と連通状態となっている。

弁体３の軸部３Ａは軸支部７で支持されて弁ケーシング
２内を貫通して弁ケーシング内周面に沿って摺動可能と
なっており。

軸部３Ａには軸方向に相対摺動可能なピストン体１６が
組み付けられ、このピストン体１６は圧縮ばね１７によ
って第１図上方向に付勢された状態となっている。ピス
トン体１６には逆り字形状に延びる連通路１８が形成さ
れており、ピストン体１６と軸支部７との間にはエア供
給ボート２ＯＡを介してコントロールエアの供給される
第２のコントロールエア供給シリンダ室２０が形成され
ている。そしてこのコントロールエア供給シリンダ室２
０内にコン１−ロールエアが供給されるとピストン体１
６は圧縮ばね１７の付勢力に抗して下方に摺動し、圧搾
空気供給ボート２Ａを閉塞するとともに、連通路１８に
よって大気ボート１２と弁ケーシング２内とを連通状態
とする。そのため弁体３が開弁状態にある場合にはシリ
ンダ１内の高圧空気が弁ケーシング２、連通路１８、大
気ボー１−１２、大気連通路１４を介して放気される。

第２図は前記第１図に示す実施例に係る起動弁を備えた
内燃機関の起動装置の全体構成を示す図である。この図
において符号Ｖは起動弁であり、図示しない空気槽から
の圧搾空気は管路２２゜２１を介して圧搾空気供給ボー
ト２Ａに導かれるようになっている。管路２２は途中で
分岐して分岐管路２３が延びており、管路２３はさらに
分岐して管路２４　Ａと２４Ｂに分岐し、それぞれ電磁
バルブ３４．３６を介して管制器３０を通って管路２５
Ａ、２５Ｂを経て管路切換弁４０（管路２５Ａに設けら
れている切換弁を４０Ａ、管路２５Ｂに設けられている
切換弁を４０Ｂとする）に延びている。管路２５Ａ、２
５Ｂの延長位置には管路２６Ａ、２６Ｂが延びて合流し
、管路２７としてコン１−ロールエア供給ボート２０Ａ
に接続されている。一方切換弁４ＯＡ、４０Ｂにはもう
一つの管路２８Ａ、２８Ｂが延びており、これらは途中
で合流して管路２９としてコントロールエア供給ボート
６Ａに接続されている。

管制器３０はクランク軸と対応するカム軸３９を有し、
カム軸３９に固着されているカム３９Ｇに押圧される摺
動子をもったコントロールバルブ３８Ａ、３８Ｂで構成
されている。コントロールバルブ３８Ａ、３８Ｂ内には
管路を開閉可能なバルブ機構が設けられており、摺動子
がカム３９Ｃ上を摺動することによりクランク軸の所定
角度範囲内においてのみ管路を連通状態とするようにな
っている。管路２３Ａは管路２３から分岐してコントロ
ールバルブ３８Ａ、３８Ｂに延びており、管路途中に設
けられた起動用電磁バルブ３２をオン状態とすると圧搾
空気が管路２３Ａを介してコントロールバルブ３８Ａ、
３８Ｂに作用し、これによってコントロールバルブ３８
Ａ、３８Ｂの摺動子がカム３９Ｃに当接し倣い動作をす
るようになっている。

管路切換弁４０の管路の切り換えはシリンダ・１２を作
動させておこなうようになっており、管路２７，２９へ
の圧搾空気の供給および停止を切り換えることができる
ようになっている。なお第２図において符号４３はボー
ル弁、符号４４は逆止弁、符号４５は複式逆止弁である
。

次に内燃機関の起動時および停止時、さらにはクララシ
ュアスターン時における起動弁の動きについて説明する
。

まず第３図（ａ）は第２図に示す起動装置によって内燃
機関を起動させて定常運転とし、その後停止状態に至る
までの内燃機関の回転数と時間との関係を示す図である
。

この図において、まずｔｌの時点で起動指令を出すと、
第２図に示す起動用電磁バルブ３２がオンされて管路２
３Ａが連通状態となり、管制器３０が作動可能状態とな
る。さらにＡＨｆ＆磁バルブ３４がオン状態となって管
路２４Ａを介してコン１−ロールバルブ３８Ａに圧搾空
気が導かれる。

そしてカム３９Ｃに倣い動作するコントロールバルブ：
３８Ａの摺動子はクランク軸の上死点位置から１０″〜
１００＠の範囲において流路を開弁じ管路２５Ａに圧搾
空気を供給する。切換弁４０　Ａは第２図に示されるよ
うな位置となっており、このため管路２５Ａと２８Ａが
連通して管路２９を介してエアボート６Ａに圧搾空気が
導かれる。これによって弁体３は下降し弁ケーシング２
内に導かれていた圧搾空気がシリンダ室１内に供給され
る。こうして駆動力が発生する。また起動指令によりＡ
　Ｈ’＋’ｌｆ磁バルブ３４のオン動作と同時にＡＳ電
磁バルブ３６もオンとなり、管路２４Ｂからコントロー
ルバルブ３８Ｂ内に圧搾空気が送られる。

カム３９Ｃに倣うコントロールバルブ３８Ｂの摺動子は
クランク軸が上死点位置から２６０″〜３５０°の範囲
内で流路を連通状態とし、管路２５Ｂに圧搾空気が導か
れる。切換弁４０Ｂは第２図に示される状態にされてお
り、圧搾空気は管路２８Ｂ、２９を介してエアポート６
Ａに供給されて弁体３を下降させ、シリンダ室１と弁ケ
ーシング２とを連通状態とする。同時に管路２６Ｂ。

２７を介してエアポート２０Ａに圧搾空気が導かれ、こ
れによってピストン体１６が下降し、ボート２Ａが閉塞
されるとともに弁ケーシング２内と大気ボート１２とが
連通路１８によって連通される。このためシリンダ室１
内の高圧空気が大気ボート１２を介して放気される。こ
の状態は第３図（ａ）のし工〜ｔ２に示される範囲であ
り、燃料を投入することができる所定の回転数となる（
その時期をｔ２とする）と、燃料投入指令が出力され。

１ｊ時点で燃料が投入される。ｔ２〜ｔ３なる時点では
、Ａ　５２Ｂ磁バルブ３６はオフ状態とされ、シリンダ
室１内の放気はおこなわれない。これはシリンダ室１内
に燃料を投入するためにシリンダ室１内圧力を充分に高
め燃料の着火可能温度を得る必要があるため放気をおこ
なわないのである。そしてｔｌにおいて燃料が投入され
ると同時に、ＡＨ電磁バルブ３４および起動用電磁バル
ブ３２がオフされ、回転数はｔ３〜ｔ４に示されるよう
に徐々に立ち上がって定常運転に至る。

一方定常運転から内燃機関の停止指令がでると起動用電
磁バルブ３２がオンされて管制器３０が作動状態となる
。同時に燃料カットされるとともにＡ　Ｈｆｉ磁バルブ
３４がオン状態となる。それによって管路２４Ａを介し
てコントロールバルブ３８Ａに圧搾空気が供給される。

同時にシリンダ４２が作動して切換弁４０Ａが第２同筒
号Ａに示す方向（反時計方向）に９０°回動し、管路２
５Ａと２６Ａと２８Ａをそれぞれ連通状態にする。

そしてコントロールバルブ３８Ａの摺動子はカム゛３９
Ｃに倣い動作してクランク軸が上死点から１０°〜１０
０”の範囲内において圧搾空気を管路２５Ａに供給する
。そのためこの所定のクランク角範囲内においてエアポ
ート６Ａ、２ＯＡに圧搾空気が供給され、弁体３および
ピストン体１６が下降する。これによってクランク角１
０″′〜１００’の範囲においてシリンダ室１内が大気
に連通しシリンダ室１内の圧力を低下させるようになっ
ている。このためシリンダ室１内のピストンに作用して
クランク軸を回転させるように作用するシリンダ室１内
の高圧空気が除去されてしまうためそれだけ停止指令後
の機関停止時間が短かくなる。

第３図（ｂ）は従来の起動装置によって機関を起動から
定常運転状態とし、そして停止させるまでに至る内燃機
関の回転数と時間との関係を示す図であり、第３図（ａ
）に対応する図で、ｔ１〜ｔ６に対応する時間はｔ□′
〜ｔ６′で示しである。

この従来の装置ではクランク角が上死点位置から１０°
〜１００ｍの範囲であるときにシリンダ室１内に圧搾空
気を供給して駆動力を与えるようになっているが、第３
図（ａ）に示す本実施例の特性図と比べると起動時の立
ち上がり曲線および燃料投入後の立ち上がり曲線の傾斜
が穏やかであり、停止指令後の特性曲線においてもしか
りである。

このように本実施例に係る装置では起動指令から燃料投
入可能な所定回転数域に至るまでの時間が従来のものに
比べて著しく短かくなっている。

さらに定常運転から機関が停止するまでに至る時間も従
来のものに比べて著しく短かくなっている。

第４図（ａ）は本実施例に係る起動装置をしてタラソシ
ュアスターンさせる場合の機関の回転数と時間との関係
を示す図である。

この図において定常運転をおこなっているときにｔ工□
時点でクララシュアスターン指令（燃料カッｌ−指令）
を出し、所定の回転数領域に落ちたとき（ｔ、２時点）
に機関の回転を妨げる方向の圧擦空気の投入を開始する
。これはまず起動用電磁バルブ３２をオン状態とする。

そしてＡＨ世磁バルブ３４をオン状態とするとともに、
切換弁４０Ａを第２図の状態から矢印Ａ方向（反時計方
向）に９０″回転し、管路２５Ａ、２６Ａ、２８Ａを連
通状態とする。カム３９Ｃに倣い動作するコントロール
バルブ３８Ａの摺動子はクランク角１０゜〜１００°の
範囲において流路を連通状態とするのでクランク角１０
°〜１００’の範囲においてエアポート６Ａ、２０Ａ内
にコントロールエアが供給され、このクランク角範囲内
においてシリンダ室１内の高圧空気が弁ケーシング２内
、連通路１８、エアポート１２を介して大気に放気され
る。

これは第４図（ａ）　ｔ−ｘｉ〜ｔｉｔの範囲で示され
ており、回転数の低下が早目られる。そして内燃機関の
回転数が機関の回転を妨げる方向に作用する圧搾空気投
入可能な回転数となったとき（ｔ１□時点）に圧搾空気
が導入される。これは第２図においてＡ　ＨｆＱ磁バル
ブ３４をオン状態に保つとともにＡＳ電磁バルブ３６も
オン状態とされ、さらに切換弁４０Ｂが第２図Ｂ方向（
反時計方向）に９０°回動され、管路２５Ｂと２８Ｂが
連通状態とされる。カム３９Ｃに倣い動作させるコン１
−ロールバルブ３８Ｂの摺動子はクランク角２６０’〜
３５０°の範囲で流路を連通させる。そのためこの角度
範囲内で管路２８Ｂ、２９、を介して圧搾空気がエアポ
ート６Ａに供給される。これによって弁体３は下降して
シリンダ室１内に圧搾空気が供給され、上死点位置に向
かおうとするシリンダ室内のピストンに抵抗として作用
する。一方向時にコントロールバルブ３８Ａの摺動子の
作用によりクランク角１０°〜１００’の範囲ではシリ
ンダ室１内の大気放気がおこなわれており、この結果内
燃機関の回転数の低下はさらに早目られ０となるととも
に、逆方向に回転し始める。これは第４図（ａ）ｔｘｚ
〜ｔ工、の範囲に示されている。

そして燃料投入可能な所定の回転数域に達すると（この
時点をシ１．とする）と燃料投入指令が出力され、ＡＨ
？！！磁バルブ３４がオフされてシリンダ室１内の大気
放出が止むとともに圧搾空気による駆動だけとなる。こ
れは第４図（ａ）ｔｘｉ〜ｔ１４の範囲に示されている
。そしてｔ１４に至って圧搾空気の投入が中止されると
ともに燃料が投入され回転数が上昇してｔ、ｓ時点より
定常運転に移行する。

一方、第４図（ｂ）は従来の装置のクララシュアスター
ン指令から後進方向の定常運転に至るまでの回転数と時
間とを示す特性図で、ｔ１□〜ｔｘｓに対応する時間は
ｔ１１′〜ｔ１．′で示しである。

この従来の装置ではクララシュアスターン指令後、圧搾
空気投入開始可能な所定の回転数域に達したときに圧搾
空気が投入されてシリンダ室内において上死点に向かう
ピストンに圧搾空気を負荷として作用させ、徐々に回転
を逆方向に替えるように構成されているに過ぎない、そ
のためクララシュアスターン指令によって燃料投入が中
止されてから逆回転方向での燃料投入までの特性曲線の
傾斜が本実施例の場合に比べて穏やかである。

このように本実施例では、クララシュアスターン時のク
ラッ′シュアスターン指令による燃料投入中止から逆方
向回転させて燃料投入可能な所定の回転数領域に至るま
での時間が従来のものに比べて著しく短い。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば極めて
効率よく内燃機関の駆動および停止をおこなうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る起動弁の縦断面図、第２図は第１
図に示す起動弁を用いた内燃機関の起動装置の全体構成
図、第３図（ａ）は第２図に示す起動装置を用いて内燃
機関を起動させさらに停止させるまでの内燃機関の回転
数と時間との関係を示す特性図、第３図（ｂ）は従来の
起動装置を用いて内燃機関を起動させて定常運転としさ
らに停止状態に至るまでの内燃機関の回転数と時間との
関係を示す特性図、第４図（，１）は第２図に示す起動
装置を用いて内燃機関をクラッシュアスターンする場合
の回転数と時間との関係を示す特性図。 第４図（ｂ）は従来の起動装置を用いて内燃機関をクラ
ラシュアスターンさせた場合の内燃機関の回転数と時間
との関係を示す特性図、第５図は従来の起動弁の縦断面
図である。 １・・・内燃機関のシリンダ室、 ２・・・弁ケーシング、　　　　３・・・弁体、４・・
・ピストン、　　　　　　５，１７・・・圧縮ばね、６
・・・コントロールエア供給シリンダ、６Ａ・・・エア
供給ポート、　　１２・・・大気ポート。 １６・・・ピストン体、　　　　１８・・・連通路。 ２０・・・第２のコントロールエア供給シリンダ、２０
Ａ・・・エア供給ポート。 ３０・・・管制器、 ３２．３４．３６・・・電磁バルブ、 ４０　（４０Ａ、４０Ｂ）・・・管路切換弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関のシリンダ室に開口し圧搾空気供給ポー
   トから圧搾空気が導かれる弁ケーシングと、前記弁ケー
   シングに沿って摺動動作可能にして弁ケーシングのシリ
   ンダ室への開口部を開閉する弁体とを備え、前記弁体を
   所定のタイミングで開弁動作させてシリンダ室内に導い
   た圧搾空気をシリンダピストンに作用させる内燃機関用
   起動弁において、前記弁ケーシングに大気に連通する大
   気ポートを設けるとともに、前記弁体に、弁体摺動方向
   相対摺動可能にして、前記圧搾空気供給ポートを閉塞し
   かつ前記大気ポートと弁ケーシング内を連通させる連通
   路の穿設されたピストン体を組み付けたことを特徴とす
   る内燃機関用起動弁。