JPS6229717A - 掃気管制方法およびその装置 - 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、内燃機関の掃気管制方法およびその装置に関
する・ 従来の技術 たとえば、掃気孔を通してシリンダ内に空気が流入され
、排気孔または排気弁を通してシリンダ内の燃焼ガスが
排出される掃気型機関において。

従来、当該機関の熱効率を向上させる手段として。

排気開始時期を遅くしてシリンダ内の膨張仕事を増大さ
せることが広く知られている。すなわち。

第５図は上記掃気型機関の下死点近傍におけろ指圧線図
を示したものであるが、排気開始時期を通常の場合より
も遅くすることによって、同図において斜線部で示す部
分の増加により、図示平均有効圧が増大されることを説
明している。

ところが、排気開始時期を遅らせると５通常のようにピ
ストン頂部にて掃気孔の開閉を行なうものでは、掃気孔
開時期においてなおシリンダ内のガス圧が高く、燃焼ガ
スがシリンダから掃気室内に逆流して種々の障害が発生
するおそれがある。

このためこのような掃気型機関において、ピストンの動
きによる掃気孔の開閉とは別に、掃気孔を適切な時期に
開閉させる掃気管制装置が種々提案されている。

このような掃気管制装置は、一般にシリンダライナの掃
気孔部分を開閉する掃気管制弁と、この掃気管制弁を作
動させるための駆動装置とで構成されており、これらの
装置に共通して要求される性能は、ピストンの下降行程
において、可能な限り下死点ＣＢＤＣ）付近までピスト
ンが下降しｔ二時点で、瞬時に掃気管制弁が開となるこ
とである。そして、その後、ピストンが上昇行程に転じ
、ピストン自体が掃気孔を閉じて掃気行程が完了したの
ちに掃気管制弁が閉となり１次の掃気の準備にそなえる
必要がある。なお、このような掃気管制装置においては
、掃気の開始が従来の機関よりも遅いクランク角度とな
るため、一般ｌこ掃気孔の高さを従来のそれと比べて高
くすることにより、従来機関と同等の掃気孔開時間面積
を確保する必要が生じてくる。

第６図（ａ）〜（ωおよび第７図は、従来提案された掃
気管制装置の例を示す。

第６図（ａ）　〜（ｄ）は特願昭５７−２６５７９号で
提案すしたものであり、この第６図（ａ）〜（ｄ）にお
いて、（１）はシリンダライナ（２）の周方向に所定数
設けられた掃気孔であり、この掃気孔（１）が設けられ
たシリンダライナ（２）部分外周には、シリンダ軸心方
向下向きに傾斜する複数の平らな弁座（３）が各掃気孔
（１）ごとに形成されている。すなわち、シリンダライ
ナ（２）のこの部分の外周は多角錐状に加工されている
ものである。

（４）は各掃気孔（１）ごとに配設された掃気管制弁で
あり、弁座（３）に当接して掃気孔（１）をおおう弁体
（５）と、この弁体（５）を先端に有する作用ロッド（
６）が機関のシリンダ軸心方向に出退するように機関本
体（７）に固定された油圧シリンダ装置（８）とで構成
されている。各油圧シリンダ装置（８）は、それぞれ同
時に作動するように、油圧配管（９）にて並列に接続さ
レテイル。Ｑｑは作動油、αυはピストン（２）を押し
戻すためのばねである。また、時は作用ロッド（６）を
案内するｔ二めのガイドであり、シリンダライナ（２）
の外周に取り付けられている。側は掃気孔（１）上方に
おけるシリンダライナ（２）外周に固定されたストッパ
である。

上記構成において、シリンダライナ（２）内でガスが膨
張しているときには、油圧シリンダ装置（８）内には作
動油（ト）が充満されており、第６図の（ａ）　、　（
ｂ）および（ｄ）に示すように掃気孔（１）は弁体（５
）にて閉じられている。いま、所定の開時期になったと
きに油圧シリンダ装置（８）から作動油ＱＯを排出させ
れば、第６図（ｃ）に示すように弁体（５）が降下され
て掃気孔（１）は開かれる。所定時期に掃気孔（１）を
閉じる場合には、油圧シリンダ装置（８）内に作動油α
Ｑを供給して弁体（５）を上昇させ、弁座（３）に当接
させるようになっている。

第７図は他の従来例を示し、これは特開昭５５−１２５
８１８　号公報にて提案されているものである。

以下、第７図における構成と作動を説明する。掃気孔（
１）を開閉しうるようにシリンダライナ（２）の外側に
上下に摺動自在に掃気管制弁（４）を嵌装し、ピストン
（ト）の下面により往復駆動されるプランジャαＱを有
する油圧ポンプＱカを設け、同油圧ポンプ（財）により
吐出される圧油により往復動して前記掃気管制弁（４）
を駆動させる油圧ピストン（ト）が設けられている。そ
して前記油圧ポンプａηには、外部油圧供給源四から逆
止弁（イ）を介して、給油孔２υに低圧油が常に供給さ
れている。また、油圧ポンプＯηのプランジャσ０に摺
動自在に嵌合するバレル（イ）の吐出孔−から前記油圧
ピストン（７）に向かう圧油の流動のみを許容するよう
に、前記吐出孔（至）と油圧ピストン叫との間の高圧管
■の油路内に逆止弁（イ）を介装している。前記油圧ポ
ンプ０ηのバレル（支）には。

前記ピストン（至）の下降行程の最後に前記油圧ポンプ
αηのプランジャ（ＩＱにより閉塞される排油孔翰を設
けている。

したがって、前記バレル四ゐ吐出孔Ｑから前記逆止弁（
イ）を介して前記油圧ピストン（至）に供給される高圧
の圧油によって前記掃気管制弁（４）が開かれ。

次に前記ピストンα３が上昇して前記掃気孔（１）を閉
塞り、　ｆニー　後、ピストン（ト）下面で駆動されて
いた油圧ポンプαηのプランジャαＱが戻り、前記バレ
ル四に形成された戻り孔勿が開かれる。すなわち、前記
ヒストン（至）の上面が前記掃気孔（１）を閉塞したの
ち。

油圧ピストン（ト）への圧油が逆止弁−を介して戻り孔
（財）よりバレル（イ）内１ζ排出され、そののち掃気
管制弁（４）が掃気孔（１）を閉塞するようになってい
る。

このため、排気弁開き始めを遅らせても、筒内圧力が掃
気圧力以下に下がるに必要な高圧排気期間を十分に取っ
て、掃気孔開き始めを遅らせることができる。

一般に、掃気管制弁の開閉動作と駆動力との関係につい
ては１次のように説明することができろ。

掃気管制弁の開弁動作時は全閉から全開まで超高速動作
を必要とするのに対し、全開から全閉への閉弁動作時に
は比較的に低速動作でよく、開弁期間の許容クランク軸
回転角度を１１６ｐとし、閉弁期間の許容クランク軸回
転角度をθｃｓとすると。

θｏｐとθＣ３との比は一般に１対５〜１０程度になる
。

いま、物体が水平移動し、摩擦力を無視すると物体を駆
動するのに必要とされる力Ｆ（ｋｇｆ）は、で表わされ
ろ。

ここにＷ：移動物体の重量（ｋｇ） ｇ：重力加速度（９８０ｃｍ／秒２） Ｓ：加速距離（ｃｍン Ｖ：加速後の速度（ｃｍ／秒） このため、油圧よりも高速動作に有利な空気圧駆動につ
いて、通常考えられる方法に関し、第８図〜＠９図をも
とに考えてみる。第８図のように。

複動式空気圧シリンダ（至）にて土工往復運動にて掃気
管制弁（財）を駆動する場合に（１）式をあてはめろと
。

開弁に要する駆動力をＦｏ、（ｋｇｆ）　、閉弁に要す
る駆動力をＦｃｓ（ｋｇｆ）として。

Ｆａｌ　＝　Ｆ□ｐ　＋　Ｆｒ　−Ｗｔ　（ｋｇｆ　）
　　　　−（Ｉｔ）Ｆａｘ　＝　Ｆｅ２　＋　Ｆｒ　＋
　Ｗｔ　（ｋｇｆ　）　　　　−（Ｉｌｌ）ここに Ｆａｌ・・・開弁時の複動式空気圧シリンダ（至）によ
る駆動力（ｋｇｆ） Ｆａｇ・・・閉弁時の複動式空気圧シリンダ（７）によ
る駆動力（ｋｇｆ） Ｆｒ　　・・・摩擦力（ｋｇｆ） Ｗｔ　　・・・掃気管制弁（至）と複動式空気圧シリン
ダに）の可動部の合計重量（ｋｇ）（（＋）式のＷに相
当】 なお、第８図の場合、（１）式におけろＳは複動式管制
弁−の開弁と閉弁の許容クランク軸回転角度θｏｐとθ
Ｃ５は定まつｔこ値であり、速度Ｖは機関回転数に比例
する。このことは、掃気管制弁鏝の開閉動作に必要な駆
動力は機関回転数の２乗に比例して急増することを意味
する。

いま、θｏｐとθＣＳの比と１対５とし１機関の常用回
転数域について考えると、Ｕ式と（ｉ１０式における掃
気管制弁（至）の各駆動力の関係は次のようになる。

ｐａ１舛Ｆ。ｐ（ＦｒとＷｔの値はＦ。、とくらべて十
分に）′１−さいため） なお、掃気管制弁（至）をθｃｓ以内に全開から全閉に
するためには１次の関係が成立すればよいことになろ。

Ｆ　ａ２　＞　２　ｓ　・Ｆ□　ｐ　”　Ｆ　ｒ　＋　
Ｗ　を以上のことから、掃気管制弁の駆動に要求される
性能と注意点を整理すると次の通りとなる。

＾掃気管制弁の關弁時には非常に高速動作を要求される
ため、　（１１）式で求められる必要な駆動力を、開弁
行程が完了するまで継続して与えねばならない。

■空気圧シリンダは一般に空気圧クッション機構を装備
しており、この空気圧クッションは、空気の圧縮性を利
用してピストンが保有している運動エネルギを吸収し、
ストロークの末端で空気圧ピストンと空気圧ピストンカ
バーが衝撃的にぶつからないようにしている。しかしな
がら、一般に採用されている空気圧クッション機構では
、掃気管制弁の開弁時の運動エネルギを吸収しきれない
ため、掃気管制弁が全開となったときに直ちに全開位置
付近で空気圧ピストンを停止させ得るに十分な緩衝制動
機能が必要となる。

（Ｃ）掃気管制弁の採用による機関の燃料消費量の低減
の益を相殺することのないように、掃気管制弁の駆動の
ための消費動力を極力少なくする必要がある。

なお、第８図には、複動式空気圧シリンダ（至）に通常
用いられる駆動回路が示されており、川は掃気弁開用電
磁弁、旬は掃気弁閉用電磁弁、田は減圧弁である。また
第９図は、第８図の動作説明図である。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記第６図に示す従来例の場合には、次
のような問題点がある。

（６）弁体（５）の開弁速度を速くするためには、ばね
回の復元力を増す必要があるが、この場合は閉弁に要す
る作動油の圧力を上げねばならない。

（ロ）開弁速度は作動油ＯＱの排出速度によっても制約
される。

？）故障や配管にゆるみが生じた場合に、作動油が掃気
室内に飛散することになり、掃気室内の火災など重大な
傷損事故をひきおこす。

また、第７図の従来例では次のような問題点がある。

（ａ）ピストン（イ）の往復動による圧油の強制吐出方
式のため、掃気管制弁駆動装置などが万一固着した場合
、駆動油が非圧縮性であるため。

駆動油圧管路内の油圧の異常上昇による油圧管系の破損
などの事故に至る。

（ｂ）　上記（ａ）の事故や配管にゆるみが生じた場合
に・駆動油が掃気室内に飛散することになり、掃気室内
の火災など重大な傷損事故をひきおこす。

さらに、第８図に示す従来例では１次のような不都合が
生じる。すなわち、第９図における３点にて電磁弁−が
無励磁になると同時に電磁弁ｍが励磁されると、空気圧
ピストン（７）の引込側空気室（７）側の発生力が押出
側空気室（ロ）側の発生力よりも大となったに点にて空
気圧ピストン（至）は掃気管制弁■の開弁方向に動き始
める。これにともない。

引込側空気室（７）の容積が増加するため、引込側空気
室（至）の空気圧ｐ１は十分に上昇することなくＬ点に
て掃気管制弁（２）が全開位置となる。したがって、前
述の（Ａの条件が満足されないため、掃気管制弁■自の
全閉から全開に至る時間Ｔｏｐｔを十分に短くすること
ができない。さらに前述の０３）の空気圧クッション効
里を十分に得ることができず、また簗９図に示すように
引込側空気室（至）および押出側空気室（ロ）に供給さ
れた圧縮空気が毎回排気される。

そこで本発明は、上記問題点を解決し、さらに前述の（
Ｃ）の駆動動力の点でも不利になることなく、所望の時
期に迅速かつ的確に掃気孔を開閉させ。

しかも機関の熱効率を大幅に向上させることを目的とす
るものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため本発明方法は、内燃機関のシ
リンダライナの掃気孔を開閉可能な掃気管制弁に、この
掃気管制弁を開閉動作可能な複動式空気圧シリンダを連
動連結し、掃気管制弁が閉弁しているときの前記複動式
空気圧シリンダの第１および第２の空気室を互いに連通
させて１両空気室に等圧の圧縮空気を供給した後に、 前記連通を遮断し、かつ一方の空気室を排気するととも
に他方の空気室内にさらに圧縮空気を供給して、掃気管
制弁の開動方向に複動式空気圧シリンダを動作させるも
のである。

また、本発明装置は。

内燃機関のシリンダライナの掃気孔を開閉可能な掃気管
制弁と、 前記掃気管制弁に連動連結された複動式空気圧シリンダ
と。

前記複動式空気圧シリンダの第１および第２の空気室へ
それぞれ圧縮空気を供給、排出、遮断して、前記複動式
空気圧シリンダにより掃気管制弁を開閉動作させろ第１
および第２の電磁弁と。

前記第１の電磁弁から第１の空気室への配管と。

前記第２の電磁弁から第２の空気室への配管とを互い辺
接続するバイパス管と、 前記バイパス管の途中に設けられてこのバイパス管を連
通、遮断させるバイパス用電磁弁と。

を有する構成としたものである。

作用 本発明方法によると、掃気管制弁が閉の状態において、
掃気管制弁の計画開弁速度を得るために必要な空気圧を
第１および第２の空気室に作用させ、その後、一方の空
気室内を一気辺排気するとともに他方の空気室内にさら
に圧縮空気を排出するものであるｔこめ、高速でしかも
安定して掃気管制弁を開弁させることができる。のみな
らず、両空気室に等圧の圧縮空気を供給するものである
ため、これら両空気室間に圧力差が生じて掃気管制弁が
必要時期以前に開動するのが防止される。

また１本発明装置によると、バイパス管およびバイパス
用ｗｌｂＢ弁により、掃気管制弁の閉弁時に両空気室に
等圧の圧縮空気を供給できるため、前記本発明方法の実
施に使用することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図にもとづいて
説明する。

０ηは掃気孔（至）を備えたシリンダライナで、同シリ
ンダライナ６υにピストン（至）が上下に摺動自在に嵌
装され、同シリンダライナ０ηの頂部に、排気カム（図
示されず）によって開閉される排気弁（図示されず）が
配設さｎている。掃気孔（２）の下端は営下死点ＣＢＤ
Ｃ）でのピストン（至）の上面と一致するように形成さ
れている。また前記シリンダライナ（ロ）の外側に掃気
管制弁（財）がと下に摺動自在に配置され、同掃気管制
弁■は複動式空気圧シリンダ（２）の空気圧ピストンＯ
１１こ連結されている。複動式空気圧シリンダ（至）は
、空気圧ピストン（至）と掃気管制弁（財）との接続ロ
ッド旬が挿通される引込側空気室（至）の方が、押出側
空気室（ロ）よりも空気圧ピストン（至）の受圧面積が
小さくなるように構成されている。

複動式空気圧シリンダ（７）は、第１の電磁弁としての
掃気弁閉用電磁弁（ＳＯＬＩ）　　Ｈ１＠２の電磁弁と
しての掃気弁開用ＷＬ！弁（ＳＯＬ２）１４Ｉ１９．ハ
イハス用電磁弁（ＳＯＬＤ）（ト）および掃気弁開時期
制御用電磁弁（ＳＯＬ４）　＠によって制御されている
。なお、本実施例では、一体型の３位置切換電磁弁■に
て５ＱＬＩ　Ｎおよび５ＯＬ２■を共用しているが、各
々の独立したｔｉ弁としても同様の働きを得ることがで
きる。ここで釦は圧縮空気源で％Ｗａ弁（財）に接続さ
れている。も旧よ電磁弁（財）と引込側空気室（至）と
を接続させる配管、閏は電磁弁（ト）と押出側空気室（
ロ）とを接続させる配管である。両配管５＋３　ｆｉｇ
どうしはバイパス管用にて接続されており、このバイパ
ス管−の途中に５ＯＬ８−が設けられている。また５Ｑ
Ｌ４　＠は、バイパス管−の接続部と電磁弁榊との間に
おける配管一部分に設けられている。−は排気ブロー配
管である。

各電磁弁の作動組合せと掃気管制弁［有］の状態との関
係を次表に示す。

（以下余白） （注）：　２部の組合せは成立しないように制御回路−
を構成している。

こＣら各電磁弁は制御回路−によって制御されており、
この制御回路に）には、クランク軸角度信号発信器（Ｃ
５Ｉ、　ＣＳ２．　Ｃ５８，Ｃ５４）　ｆ４１　、掃気
管制弁閉位［検出リミットスイッチ（ＬＳ−５ＣＣ）　
　（ロ）、掃気管制弁開位置検出リミットスイッチ（Ｌ
Ｓ−５ＣＯ）　Ｕ、主機回転数検出タコ信号発信器■お
よび電源−が接続されている。

クランク軸角度信号発信器（６）は、各電磁弁を励磁ま
たは無励磁とすべき基準となるクランク軸角度を検出す
るもので、第４図のＣ５Ｉ、　Ｃ５２，Ｃ９８およびＣ
３４は各々電磁弁５ＯＬＩ　（→、　５ＱＬ２１Ｍ、　
５ＯＬ８−および５ＯＬ４＠に対応する接点信号を示す
。

掃気管制弁（財）は定められたクランク軸角度（θ２５
）において全開となり、掃気孔に）がピストン（至）に
よって閉じられるクランク軸角度（θ２２）以降、すみ
やかに閉となる必要がある。

しかしながら各電磁弁には固有の作動時間遅れがある。

このため、機関回転数に関係なく掃気管　゛側弁−の開
、閉を一定のクランク軸角度の範囲にて行なわせるには
１機関回転数に応じて各電磁弁の励磁、無励磁時期を変
更させる必要がある。このため前記のクランク軸角度信
号発信器に）の各接点Ｃ３Ｉ〜Ｃ５４は１本来各電磁弁
が励磁されるクランク軸角度より各々（ΔθＩＢ）、（
Δθ２Ｂ）、（Δθ３Ｂ）、（Δθ４Ｂ）、（Δθ５Ｂ
）だけ先行して、すなわちクランク軸角度（θ２）、（
θ６）、（θ５）、（θ４）、（θ１０）の位置で、接
点が閉となるようにされている。また各ｗＬｓ弁が本来
無励磁となるクランク軸角度よりも各々（ΔθＩＡ）。

（Δθ８Ａ）、（Δθ４Ａ）、（Δθ５Ａ）　　だけ先
行して、すなわちクランク軸角度（θ８）ハθ７）、（
θ８）、（θ１）の位置で接点が開となるように配置し
ている。

すなわち、各電磁弁５ＱＬＩ　ｎ、　５ＱＬ２（ト）、
　５ＯＬａ−９ＳＱＬ　４（ロ）が実際１こ励磁される
時点は、各接点Ｃ６Ｉ。

Ｃ３２，Ｃ５８，Ｃ５４が閉となってからの一定設定時
間後であり、各電磁弁５ＯＬＩ　（４４，５ＯＬ８に）
、ＳＯＬ＠が無励磁となるのは、各接点Ｃ５Ｉ、　Ｃ８
８，Ｃ５４が開となってからの他の一定設定時間後とな
るようにしている。たすごし５ＱＬ２に）については、
第４図に示すように掃気管制弁（ロ）が開となり、リミ
ットスイッチＬＳ−８ＣＯｉ４ａの接点が開となった時
点（θ２５）で直ちに無励磁にしている。なお、これら
各設定時間は機関回転数に連動して自動的に変化するよ
うにしている。これら一連の制御は、制御回路（至）に
より行なわれる。

次に、第１図〜第４図を用いて、掃気管制弁（至）の制
御動作の詳細説明を行なう。

掃気管制弁（至）がすてに全閉位置に達していた状態か
ら、クランク角度が（θ４）になった時点で、クランク
軸角度信号接点Ｃ５４が閉となると、電磁弁５ＱＬ４　
＠が第８図におけるＡ点〔θ１４）にて励磁され、（璽
）位置に切換り、第２図（ａ）に示すように全閉位置を
保持する。次にクランク軸角度が（θ５〕になった時点
でクランク軸角度信号接点Ｃ８８が閉となると、電磁弁
５ＯＩＪ　ＩＩも（θ１５）にて励磁され、（Ｉ）位置
に切換るため、配管向と配管−が接続される。

次に（θ６）でＣ８２が閉となると、電磁弁５ＯＬＲ−
もＢ点（０１６）にて励磁され、（１）位置に切換るた
め、第２図（ｂ）のように圧縮空気が複動式空気圧シリ
ンダ（７）の引込側空気室（至）と押出側空気室（至）
の両方に供給され、空気の充填が完了する。そして（０
７）においてＣ９８が開となり％　（θ１７］において
５ＯＬ３（ト）が無励磁となって（１）位置に復帰する
。

次に（θ８）でＣ５４が開となると、電磁弁５ＱＬ４（
ロ）が０点（θ１８）で（１）位置に切換るため、第２
図Ｃｃ）に示すように押出側空気室（ロ）に充填されて
いた圧縮空気が一気に３位置切換電磁弁（至）の（１）
位置より排気される。この結果、空気圧ピストン（至）
は高速度で掃気管制弁開位置側に移動する。

次に掃気管制弁■が全開になると、掃気管制弁開位置検
出リミットスイッチＬＳ−５ＣＯ（６）の接点がＤ点（
θ２５）において開となり、　５ＱＬ２　ｍへの通電を
強制的にオフとするため、＠２図（ｄＪのように開方向
への圧縮空気の供給は遮断される。これにより押出側空
気室（ロ）の空気が急激に圧縮される結果、空気圧クッ
ションによる緩衝制動が行なわれ、掃気管制弁［有］は
全開位置付近で停止する。”このため、第４図における
（θ２１］でピストン（至）の下降によって掃気孔（至
）が開となり始めても、掃気管制弁−はまだ閉であり、
　ＢＤＣ付近で掃気管制弁（財）は開き始め、（θ２５
）にて全開となる。さらにピストン（ト）が上昇行程に
転じても、掃気管制弁（ハ）は引き続き全開位置を保っ
ているが、（θ２２］でピストン（至）が掃気孔（至）
を閉じるため、シリンダへの掃除空気の流入は遮断され
る。

次に（０１０）においてＣ８３が再び閉となり％Ｅ点（
θ２０）において５ＱＬ８４！Ｉが励磁され、（１）位
置に切換るため、配管（５１＋と配管−が接続され、押
出側空気室（ロ）と引込側空気室（至）の空気圧は同圧
となる。

しかし、空気圧ピストン（至）の押出側空気室（ロ）側
の受圧面積の方が引込側空気室（至）側の受圧面積より
も大きいため、この受圧面積差による発生力によって、
空気圧ピストン（７）は第２図（ｅ）に示すように掃気
管制弁（財）の閉方向に移動を開始する。そして（θ１
）において接点Ｃ８８が開となり電磁弁５ＯＬ３は（θ
１１）で無励磁となる。その後、クランク角度θ２に達
した時点で掃気管制弁−がすでに全閉位置に腹部してい
れば、掃気管制弁閉位置検出リミットスイッチＬＳ−Ｓ
ＣＣＵの作動によって、（θ２）において接点Ｃ３Ｉが
閉となってもＳＱＬ　１■は励磁されず、すべての１！
母弁は一旦無励磁状態となり掃気管制弁（至）は全閉位
置を保持する。

しかし、何らかの理由で、クランク軸角度が（θ２）に
達して接点Ｃ５Ｉが閉となった時点でも一掃気管制弁（
至）がまだ全閉位置・に復帰していなければ、下点（θ
１２）において電磁弁５ＱＬＩ　Ｍが励磁され第２図（
ｆ）に示すように引込側空気室（至）側の空気圧は排気
され、押出側空気室（ロ）側にのみ圧縮空気が供給され
るため、掃気管制弁（至）はすみやかに全閉位置に復帰
する。そしてその後（θ８）にて接点Ｃ５Ｉは開となり
（０１８）にて５ＯＬＩ　（４４は無励磁となる。この
ようしこして、全ての電磁弁が一旦無励磁状態となって
、掃気管制弁（ロ）が全閉位置を保持した状態で、−作
動行程を完了し１次の作動にそなえられる。

なお、上記においては、まず空気圧ピストン曽の受圧面
積差にもとづく作動力により掃気管制弁−を閉方向に動
作させ、その後に押出側空気室（ロ）に圧縮空気を供給
するものを示したが、最初から押出空気室−（ロ）に圧
縮空気を供給するだけの操作によっても、掃気管制弁（
財）を閉動させることができる。

このように本発明の実施例では、＠１図、第８図、第４
図および第５図に図示されるように、従来機関よりも遅
いクランク角度（θ１８）において掃気孔（至）が開き
始めるが、掃気孔高さ〔Ｈ２〕を従来機関の掃気孔高さ
くＨｌ）よりも高くすることにより、下死点（ＢＤＣ）
における全開時の掃気孔開口面積が大きくなり、またピ
ストン（至）の上昇による掃気孔（至）の閉じ終わりク
ランク角度（θ２２）も遅くなるため、従来機関と同等
の掃気孔開口時間面積を得ることができる。そして、掃
気孔開口時間面積を従来機関のものと同程度確保したま
ま、掃気孔開き始めのクランク角度（０１８）を遅くで
き、ピストン（２）の有効ストロークが長くなり、燃料
消費率が大巾に改善されろ。

さらに本発明は、従来提案されてきたものと比較して次
のような数多くの利点を有している。

（ａ）掃気管制弁を駆動する圧縮空気源として機関の起
動用として船内に装備されている起動空気タンクより減
圧して用いることができるので第６図や第７図の従来例
のような専用油圧ポンプなどの抽残を新たに追加する必
要がない。

（ｂ）油圧駆動の場合、事故が発生すれば掃気室内で駆
動油が飛散することになり、掃気室内の火災など重大な
傷損事故をひきおこすが、空気圧駆動のためこのような
事故の可能性は皆無である。

（ｃ）第７図のような従来の油圧駆動方式では掃気管制
弁駆動装置などが万一固着した場合、駆動油が非圧縮性
であるため、駆動油圧管路内の油圧の異常上昇による油
圧管系の破損といった事故に至るが１本発明では圧縮性
の空気圧駆動のため、このような場合でも駆動空気系統
の空気圧のいくぶんの上昇にとどまり破損に至る可能性
は非常に少ない。

（ｄ）流体圧シリンダによって掃気管制弁を駆動する場
合１通常複数個の流体圧シリンダが必要となるが、この
場合に油圧など非圧縮性の液体を用いたとすると、各々
の流体圧シリンダへの配管容積や管路抵抗の少しの差に
よって各流体圧シリンダへの油圧の伝達に不均衡を生じ
、しかも掃気管制弁の開閉速度の上昇に伴いますますこ
の不均衡が大きくなり、高速での開閉が困難となってく
る。しかしながら。

本発明の空気圧式のものでは圧縮、膨張性があるため、
各流体圧シリンダへの圧力伝達の不均衡の程度が油圧と
比べて少なく、このため掃気管制弁の開閉動作が油圧式
のものと比べて円滑となる。

（ｅ）機関のシリンダライナや掃気室など主要構造を変
更することなく駆動空気機構および制御機器を装備する
ことができ、現状機関への装備が容易である。

（ｆ）本発明によれば、掃気管制弁が閉の状態において
、掃気管制弁の計画開弁速度を得るために必要な規定空
気圧が複動式空気圧シリンダの引込側空気室と押出側空
気室の両方に充填されたのち、押出側空気室に充填され
ていた圧縮空気を一気に排気する方式であるため、第６
図の従来例のような油圧排出時の排出抵抗による開弁速
度の制約もなく、安定した高速での開弁速度を容易に得
ることができる。

（ｇ）掃気管制弁の開弁速度は、圧縮空気の圧力を調整
することにより容易に制御することができ、かつ機関回
転数の変化に対応して基準となるクランク軸角度信号に
対し各電磁弁を励磁および無励磁とする時期を電気的に
制御することにより、掃気管制弁の開度および閉弁時期
を最適な状態に容易に制御することができる。

（Ｗ掃気管制弁の閉弁時には、開弁時に引込側空気室に
供給された圧縮空気が開弁時に排気された押出側空気室
にも分配されろことにより閉弁動作が行なわれる。この
ため、掃気管制弁開閉動作１行程あたりの圧縮空気の消
費量は掃気管制弁の開弁時の押出側空気室の排気分程度
となり、第６図や第７図の従来例とくらべて無駄な駆動
動力損失分が少なく、省エネルギが計れる。

以上、本発明を実施例にもとづいて説明したが。

本発明は上記実施例だけに局限されるものでなく。

本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施しつ
るものである。特に本実施例においては。

説明の便宜上掃気管制弁および掃気管制弁駆動用の空気
圧シリンダを上下往復動作式としているが、上下の往復
動作に限定されるものでなく、これらの部分は、掃気孔
を開閉する掃気管制弁と、掃気管制弁駆動装置として本
発明の作動原理を用いた装置とのあらゆる組合せに適用
することができるものである。

発明の効果 以上述べｔこように本発明によると、高速動作を要求さ
れる掃気管制弁の開弁時の駆動方式として。

圧縮空気を一旦掃気管制弁の駆動機器に蓄圧したのち瞬
時に閉弁側への保持空気を排気するものであるので、容
易に高速開弁動作が得られるとともに、他の従来例と比
べてより少ない駆動力で作動し、しかも機関内部に配設
される掃気管制弁の駆動機器の動力としてすべて空気圧
を利用するものであるため、火災等の事故や管路の破損
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図はその動作
説明図、第８図はその作動タイムチャートを基準とした
動作説明図、第４図はそのクランク角度を基準とした動
作説明図、第５図は掃気型機関の下死点近傍における指
圧線図を例示する図、第６図（ａ）〜（ｄ）は第１の従
来例を示す図、第７図は第２の従来例を示す図、第８図
は従来の複動式空気圧シリンダの駆動回路を例示する図
、第９図はその動作説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関のシリンダライナの掃気孔を開閉可能な掃
   気管制弁に、この掃気管制弁を開閉動作可能な複動式空
   気圧シリンダを連動連結し、 掃気管制弁が閉弁しているときの前記複動 式空気圧シリンダの第１および第２の空気室を互いに連
   通させて、両空気室に等圧の圧縮空気を供給した後に、 前記連通を遮断し、かつ一方の空気室を排 気するとともに他方の空気室内にさらに圧縮空気を供給
   して、掃気管制弁の開動方向に複動式空気圧シリンダを
   動作させることを特徴とする掃気管制方法。 ２、内燃機関のシリンダライナの掃気孔を開閉可能な掃
   気管制弁と、 前記掃気管制弁に連動連結された複動式空 気圧シリンダと、 前記複動式空気圧シリンダの第１および第 ２の空気室へそれぞれ圧縮空気を供給、排出、遮断して
   、前記複動式空気圧シリンダにより掃気管制弁を開閉動
   作させる第１および第２の電磁弁と、 前記第１の電磁弁から第１の空気室への配 管と、前記第２の電磁弁から第２の空気室への配管とを
   互いに接続するバイパス管と、 前記バイパス管の途中に設けられてこのバ イパス管を連通、遮断させるバイパス用電磁弁と、 を有することを特徴とする掃気管制装置。