JP5350823B2 - Exhaust passage structure of internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気通路構造に関する。 The present invention relates to an exhaust passage structure for an internal combustion engine.
内燃機関、例えば、2サイクルのユニフロー型ディーゼル機関では、排気弁箱に1つの排気弁(以下、主弁という)が組み込まれ、この主弁を開閉させて、排気レシーバ(排気集合部)に燃焼ガス(排気ガス)を排気すると共に、掃気も行っている。この掃気は、シリンダライナ内壁に設けられた掃気口より掃気が導入されることにより行われる。また、この排気弁箱には、主弁とは別の副弁と、この副弁を介して分離される高温室と低温室とが設けられている。 In an internal combustion engine, for example, a two-cycle uniflow type diesel engine, one exhaust valve (hereinafter referred to as a main valve) is incorporated in an exhaust valve box, and the main valve is opened and closed, and combustion is performed in an exhaust receiver (exhaust collecting portion). While exhausting gas (exhaust gas), scavenging is also performed. This scavenging is performed by introducing scavenging from a scavenging port provided on the inner wall of the cylinder liner. Further, the exhaust valve box is provided with a sub valve different from the main valve, and a high temperature chamber and a low temperature chamber separated through the sub valve.
そして、主弁の開弁初期(排気の初期)に、シリンダから高い圧力と高い温度の燃焼ガスが高温室に導入され、当該高温室から高温排気通路を通して排気レシーバ(外部)へ排出される。また、主弁の開弁中期から閉弁するまで(排気の中期から後期)の間に、シリンダ内の残余の燃焼ガスが低温室に導入され、当該低温室から低温排気通路を通して外部に排出される(例えば、特許文献1参照)。 Then, at the initial opening of the main valve (the initial stage of exhaust), high pressure and high temperature combustion gas is introduced from the cylinder into the high temperature chamber, and is discharged from the high temperature chamber to the exhaust receiver (external) through the high temperature exhaust passage. In addition, the remaining combustion gas in the cylinder is introduced into the low temperature chamber during the period from the middle opening to the closing of the main valve (from the middle to the latter), and is discharged from the low temperature chamber through the low temperature exhaust passage. (For example, see Patent Document 1).
内燃機関の排気通路の構造として、整流板に対するマンガン酸化物の付着による堆積をなくして、整流板の目詰りを防止するようにした内燃機関の排気浄化装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。また、大型低圧ターボチャージ付きの内燃機関において、振動を有効に抑制できる排気レシーバを備えた内燃機関が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 As an exhaust passage structure of an internal combustion engine, there has been proposed an exhaust purification device for an internal combustion engine in which accumulation due to adhesion of manganese oxide to the rectifying plate is eliminated and clogging of the rectifying plate is prevented (for example, patent document) 2). An internal combustion engine having an exhaust receiver that can effectively suppress vibration in an internal combustion engine with a large-sized low-pressure turbocharge has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、従来の排気弁箱の排気通路の構造は、例えば、図4に示すような断面形状に形成される。そして、シリンダから排気弁箱5の排気口5aを通して高温室6に導入された燃焼ガスは、排気初期のために特にスワール(旋回流)は伴っておらず、高温排気通路7の出口7aの中心と高温室6の中心とを結ぶ中心線Lに対して、矢印で示すように、ほぼ左右対称の流れとなって排出され、高温排気通路7へと流れる。なお、図4において、燃焼ガスの流れを示す流線の長さが、その位置における流速を示している。
However, the structure of the exhaust passage of the conventional exhaust valve box is formed, for example, in a cross-sectional shape as shown in FIG. The combustion gas introduced into the
ここで、高温室6から排出される燃焼ガスは、高温排気通路7の出口7aと反対側の部位においては高温室6の内壁面6aに当たり、その一部が還流となって滞留して淀み、円滑な流れが阻害される。また、高温室6の高温排気通路7の出口7a側の部位においては、高温室6から排出された燃焼ガスの一部に渦が形成され、やはり円滑な流れが阻害される。
Here, the combustion gas discharged from the
このため、高温室6内および高温室6から高温排気通路7内に流れる燃焼ガスの流れが悪くなる。この結果、高温排気通路7の最小断面積に見合った流量の燃焼ガスを排出させることができず、排気効率が極めて悪いという問題がある。
For this reason, the flow of the combustion gas flowing into the
また、上記各特許文献1及び2においては、排気弁を開閉させて、高温室から高温排気通路を通して1つの排気レシーバ(排気集合部)に燃焼ガスを排出するようにした発明については、何ら開示されていない。
Further, in each of the
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、高温の燃焼ガスを排気レシーバに排出するための排気弁箱内の、高温室及び高温排気通路における燃焼ガスの流れを円滑にし、これにより排気効率を著しく高めるようにした内燃機関の排気通路構造を提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve such problems, and facilitates the flow of the combustion gas in the high temperature chamber and the high temperature exhaust passage in the exhaust valve box for discharging the high temperature combustion gas to the exhaust receiver. Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust passage structure for an internal combustion engine in which exhaust efficiency is remarkably increased.
上記の課題を解決するために、本発明が採用する手段は、シリンダ内の燃焼ガスの排気を行う主弁と、排気弁箱内に設けられてシリンダから主弁を介して排出された高温の燃焼ガスを導入する高温室と、排気弁箱内に設けられて高温室内の燃焼ガスを外部へ排出する高温排気通路と、排気弁箱内に設けられてシリンダから主弁を介して排出された低温の燃焼ガスを外部へ排出する低温排気通路と、排気弁箱内に設けられて高温排気通路と低温排気通路への燃焼ガスの流れを切り替える副弁とを備えた内燃機関の排気通路構造において、高温室の内壁面に高温室内に導入された高温の燃焼ガスを高温排気通路に円滑に導く整流板を設けたことにある。 In order to solve the above-mentioned problems, the means employed by the present invention includes a main valve for exhausting combustion gas in the cylinder, and a high-temperature exhaust valve provided in the exhaust valve box and discharged from the cylinder through the main valve. A high-temperature chamber that introduces combustion gas, a high-temperature exhaust passage that is provided in the exhaust valve box and discharges the combustion gas in the high-temperature chamber to the outside, and is provided in the exhaust valve box and is discharged from the cylinder through the main valve. In an exhaust passage structure of an internal combustion engine comprising a low-temperature exhaust passage for discharging low-temperature combustion gas to the outside, and a sub valve provided in the exhaust valve box for switching the flow of combustion gas to the high-temperature exhaust passage and the low-temperature exhaust passage A rectifying plate is provided on the inner wall surface of the high temperature chamber for smoothly guiding the high temperature combustion gas introduced into the high temperature chamber to the high temperature exhaust passage.
本発明において、主弁の開弁初期にシリンダから排出された高温の燃焼ガスは高温室に導入され、高温室から高温排気通路を通して外部へ排出される。ここで、高温室の内壁面に新たに設けた整流板は、シリンダから排出されて高温室に導入された燃焼ガスを、その滞留を無くして高温排気通路に円滑に流す。これにより、高温室及び高温排気通路内における燃焼ガスの流れが一様となり、その結果平均流速が速くなり、高温排気通路の最小断面積に見合った流量の燃焼ガスをスムーズに排出することができるようになる。 In the present invention, the high-temperature combustion gas discharged from the cylinder at the initial stage of opening of the main valve is introduced into the high-temperature chamber and discharged from the high-temperature chamber to the outside through the high-temperature exhaust passage. Here, the rectifying plate newly provided on the inner wall surface of the high temperature chamber smoothly flows the combustion gas discharged from the cylinder and introduced into the high temperature chamber into the high temperature exhaust passage without stagnation. As a result, the flow of the combustion gas in the high temperature chamber and the high temperature exhaust passage becomes uniform, and as a result, the average flow velocity becomes faster, and the combustion gas having a flow rate corresponding to the minimum cross-sectional area of the high temperature exhaust passage can be discharged smoothly. It becomes like this.
上記内燃機関の排気通路構造において、整流板は、高温排気通路の出口側と反対側に、かつ出口側の中心に向けて設けられた第1の整流板からなることが望ましい。 In the exhaust passage structure of the internal combustion engine, the rectifying plate is preferably formed of a first rectifying plate provided on the opposite side to the outlet side of the high temperature exhaust passage and toward the center of the outlet side.
このように、高温室の内壁面の高温排気通路の出口側と反対側に、かつ出口側の中心に向けて第1の整流板を設けることにより、シリンダから高温室に導入された燃焼ガスを第1の整流板の両側に略均等に分けて、かつ高温室の内壁面に沿って流すことができ、当該部位における燃焼ガスの干渉や滞留が有効に防止される。これにより、燃焼ガスの流れが極めて円滑になる。 Thus, by providing the first rectifying plate on the inner wall surface of the high temperature chamber opposite to the outlet side of the high temperature exhaust passage and toward the center of the outlet side, the combustion gas introduced from the cylinder into the high temperature chamber can be reduced. It can be divided substantially equally on both sides of the first rectifying plate and flow along the inner wall surface of the high temperature chamber, and the interference and stagnation of the combustion gas at the portion can be effectively prevented. Thereby, the flow of combustion gas becomes very smooth.
上記内燃機関の排気通路構造において、整流板は、高温排気通路の出口側に、かつ出口側の中心に向けて設けられた第2の整流板からなることが望ましい。 In the exhaust passage structure of the internal combustion engine, the rectifying plate is preferably composed of a second rectifying plate provided on the outlet side of the high-temperature exhaust passage and toward the center of the outlet side.
このように、高温室の内壁面の高温排気通路の出口側に、かつ出口側の中心に向けて第2の整流板を設けることにより、シリンダから導入された燃焼ガスを第2の整流板の両側に略均等に分けて高温排気通路に流すことができ、当該部位における燃焼ガスの干渉や滞留が有効に防止される。これにより、燃焼ガスの流れが極めて円滑になる。 Thus, by providing the second rectifying plate on the outlet side of the high-temperature exhaust passage on the inner wall surface of the high-temperature chamber and toward the center of the outlet side, the combustion gas introduced from the cylinder is allowed to flow out of the second rectifying plate. It is possible to divide the gas into the high-temperature exhaust passage approximately equally on both sides, and effectively prevent the combustion gas from interfering with or staying at that portion. Thereby, the flow of combustion gas becomes very smooth.
上記内燃機関の排気通路構造において、第1の整流板は、両側面が高温排気通路の出口側の中心に向う先端から高温室の内壁面に向って、円弧状の凹曲面をなすように広がっていることが望ましい。 In the exhaust passage structure of the internal combustion engine, the first rectifying plate spreads so as to form an arc-shaped concave curved surface from the tip of both side surfaces toward the center of the outlet side of the high temperature exhaust passage toward the inner wall surface of the high temperature chamber. It is desirable that
このように、高温室に設けた第1の整流板の両側面を、高温排気通路の出口側の中心に向う先端から高温室の内壁面に向って、円弧状の凹曲面をなすように広げて形成すること
により、高温室に導入された燃焼ガスを凹曲面に沿って両側に略均等に、高温室の内壁面に向けて滑らかに流すことでき、燃焼ガスの流れをさらに円滑にすることができる。
In this way, both side surfaces of the first rectifying plate provided in the high temperature chamber are widened so as to form an arc-shaped concave curved surface from the tip toward the center of the outlet side of the high temperature exhaust passage toward the inner wall surface of the high temperature chamber. The combustion gas introduced into the high temperature chamber can be made to flow smoothly toward the inner wall surface of the high temperature chamber substantially evenly on both sides along the concave curved surface, thereby further smoothing the flow of the combustion gas. Can do.
上記内燃機関の排気通路構造において、上記第2の整流板は、両側面が高温排気通路の出口側の中心に向う先端から高温室の内壁面に向って、円弧状の凹曲面をなすように広がっていることことが望ましい。 In the exhaust passage structure of the internal combustion engine, the second rectifying plate has an arc-shaped concave curved surface from a tip facing both sides to the center of the outlet side of the high temperature exhaust passage toward the inner wall surface of the high temperature chamber. It is desirable to spread.
このように、高温室に設けた第2の整流板の両側面を、高温排気通路の出口側の中心に向う先端から高温室の内壁面に向って、円弧状の凹曲面をなすように広げて形成することにより、高温室から排出される燃焼ガスを凹曲面に沿って両側に略均等に流して、高温排気通路に滑らかに流れるようにする。これにより、燃焼ガスの流れをさらに円滑にすることができる。 In this way, both side surfaces of the second rectifying plate provided in the high temperature chamber are widened so as to form an arc-shaped concave curved surface from the tip toward the center of the outlet side of the high temperature exhaust passage toward the inner wall surface of the high temperature chamber. Thus, the combustion gas discharged from the high temperature chamber is made to flow substantially evenly on both sides along the concave curved surface so that it flows smoothly into the high temperature exhaust passage. Thereby, the flow of combustion gas can be made smoother.
上記内燃機関の排気通路構造において、高温室の入口近傍の内壁面を凸状の曲面をなして膨出させてなる膨出部を高温室内に設けることが望ましい。 In the exhaust passage structure of the internal combustion engine, it is desirable to provide a bulging portion in which the inner wall surface in the vicinity of the inlet of the high temperature chamber bulges in a convex curved surface in the high temperature chamber.
高温室の入口近傍では、内壁面に沿ってシリンダから高温室内へ導入される燃焼ガスに渦が形成されやすい。しかし、このように、高温室の入口近傍の内壁面を凸状の曲面をなして膨出させてなる膨出部を高温室内に設けることにより、シリンダからの燃焼ガスが高温室の入口近傍で高温室の内壁面に沿って流れるようになり、シリンダから導入される燃焼ガスが高温室内へ、そして高温排気通路へと滑らかに流れるようになる。 In the vicinity of the entrance of the high greenhouse, vortices are easily formed in the combustion gas introduced from the cylinder into the high temperature chamber along the inner wall surface. However, in this way, by providing a bulging portion in the high temperature chamber in which the inner wall surface in the vicinity of the inlet of the high temperature chamber forms a convex curved surface, the combustion gas from the cylinder is near the inlet of the high temperature chamber. The gas flows along the inner wall of the high greenhouse, and the combustion gas introduced from the cylinder flows smoothly into the high temperature chamber and into the high temperature exhaust passage.
上記内燃機関の排気通路構造において、膨出部は、高温室の入口を取り巻くように環状に形成されることが望ましい。このように、膨出部を高温室の入口を取り巻くように環状に形成することにより、この膨出部による燃焼ガスの流れの円滑化を一段と高めることができる。 In the exhaust passage structure of the internal combustion engine, it is desirable that the bulging portion is formed in an annular shape so as to surround the inlet of the high temperature chamber. In this way, by forming the bulging portion in an annular shape so as to surround the inlet of the high temperature chamber, the smoothening of the flow of combustion gas by the bulging portion can be further enhanced.
上記内燃機関の排気通路構造において、副弁の弁ステムを支持する支持部材に取り付けられた略逆円錐形状をなす整流部材の先端部を、円弧状の凹曲面をなすように縮径させて主弁側へ延出させることが望ましい。 In the exhaust passage structure of the internal combustion engine, the tip of the rectifying member having a substantially inverted conical shape attached to the support member that supports the valve stem of the subvalve is reduced in diameter so as to form an arcuate concave curved surface. It is desirable to extend to the valve side.
このように、副弁の弁ステムを支持する支持部材に取り付けられた整流部材の先端部を円弧状の凹曲面をなして主弁側へ延出形成することにより、シリンダからの燃焼ガスを高温室内へ、そして高温排気通路へ円滑に導くことが可能となり、燃焼ガスの流れを一段と円滑にすることができる。 In this way, the tip of the rectifying member attached to the support member that supports the valve stem of the auxiliary valve is formed to extend toward the main valve side by forming an arcuate concave curved surface, so that the combustion gas from the cylinder is heated to a high temperature. It is possible to smoothly guide into the room and into the high-temperature exhaust passage, and the flow of the combustion gas can be further smoothed.
上記内燃機関の排気通路構造において、副弁の弁ステムを支持する支持部材に取り付けられた略逆円錐形状をなす整流部材の先端部を上記膨出部の凸状曲面と対応する円弧状の凹曲面をなすように縮径させて主弁側へ延出させて、整流部材の先端部と高温室の膨出部とが共働するようにすることが望ましい。 In the exhaust passage structure of the internal combustion engine, the arcuate concave portion corresponding to the convex curved surface of the bulging portion is formed at the tip of the rectifying member having a substantially inverted conical shape attached to the support member that supports the valve stem of the sub valve. It is desirable to reduce the diameter so as to form a curved surface and to extend to the main valve side so that the tip portion of the rectifying member and the bulging portion of the high temperature chamber cooperate.
また、上記内燃機関の排気通路構造において、副弁の弁ステムを支持する支持部材に取り付けられた略逆円錐形状をなす整流部材の先端部を、円弧状の凹曲面をなすように縮径させて主弁側へ延出させると共に、副弁が高温室を開弁するように作動したときに高温室の膨出部と対向するように形成することが望ましい。 Further, in the exhaust passage structure of the internal combustion engine, the tip of the rectifying member having a substantially inverted conical shape attached to the support member that supports the valve stem of the subvalve is reduced in diameter so as to form an arcuate concave curved surface. It is desirable to form the main valve so as to face the bulging portion of the high temperature chamber when the sub valve is operated to open the high temperature chamber.
このように、副弁の弁ステムを支持する支持部材に取り付けられた整流部材の先端部を高温排気通路に設けた膨出部の凸状の曲面と対応する凹曲面として高温室の膨出部とが共働するようにすることにより、また、副弁が高温室を開弁するように作動したときに高温室の膨出部と対向するように形成することにより、排気通路の形状が一段と滑らかになり
、シリンダからの燃焼ガスを高温室及び高温排気通路へさらに円滑に導くことができる。
In this way, the bulging part of the high temperature chamber is formed as a concave curved surface corresponding to the convex curved surface of the bulging part provided in the high temperature exhaust passage with the tip of the rectifying member attached to the support member supporting the valve stem of the sub valve. And the auxiliary valve is formed so as to face the bulging portion of the high temperature chamber when the auxiliary valve is operated to open the high temperature chamber, thereby further increasing the shape of the exhaust passage. It becomes smooth and the combustion gas from the cylinder can be more smoothly guided to the high temperature chamber and the high temperature exhaust passage.
以上詳細に説明したように、本発明の内燃機関の排気通路構造は、シリンダ内の燃焼ガスの排気を行う主弁と、排気弁箱内に設けられてシリンダから主弁を介して排出された高温の燃焼ガスを導入する高温室と、排気弁箱内に設けられて高温室内の燃焼ガスを外部へ排出する高温排気通路と、排気弁箱内に設けられてシリンダから主弁を介して排出された低温の燃焼ガスを外部へ排出する低温排気通路と、排気弁箱内に設けられて高温排気通路と低温排気通路への燃焼ガスの流れを切り替える副弁とを備えた内燃機関の排気通路構造において、高温室の内壁面に高温室内に導入された高温の燃焼ガスを高温排気通路に円滑に導く整流板を設ける。 As described above in detail, the exhaust passage structure of the internal combustion engine of the present invention is provided with a main valve for exhausting the combustion gas in the cylinder and the exhaust valve box, and is discharged from the cylinder through the main valve. A high-temperature chamber for introducing high-temperature combustion gas, a high-temperature exhaust passage that is provided in the exhaust valve box and discharges the combustion gas in the high-temperature chamber to the outside, and is provided in the exhaust valve box and discharged from the cylinder through the main valve An exhaust passage for an internal combustion engine comprising a low-temperature exhaust passage for discharging the generated low-temperature combustion gas to the outside, and a sub valve provided in the exhaust valve box for switching the flow of the combustion gas to the high-temperature exhaust passage and the low-temperature exhaust passage In the structure, a rectifying plate for smoothly guiding the high-temperature combustion gas introduced into the high-temperature chamber to the high-temperature exhaust passage is provided on the inner wall surface of the high-temperature chamber.
したがって、高温の燃焼ガスを外部へ排出するための高温室と高温排気通路における燃焼ガスの流れが一様となり、その結果平均流速が速くなり、高温排気通路の最小断面積に見合った流量の燃焼ガスをスムーズに排出することができる。すなわち、高温室と高温排気通路における燃焼ガスの流れが極めて円滑になり、内燃機関の排気効率を著しく高めることができる、という優れた効果を奏する。 Therefore, the flow of combustion gas in the high-temperature chamber and high-temperature exhaust passage for discharging high-temperature combustion gas to the outside becomes uniform, resulting in a faster average flow velocity, and combustion at a flow rate commensurate with the minimum cross-sectional area of the high-temperature exhaust passage. Gas can be discharged smoothly. That is, there is an excellent effect that the flow of the combustion gas in the high temperature chamber and the high temperature exhaust passage becomes extremely smooth, and the exhaust efficiency of the internal combustion engine can be remarkably increased.
本発明の内燃機関の排気通路構造の発明を実施するための形態を、図1及び2を参照して詳細に説明する。 A mode for carrying out the invention of an exhaust passage structure for an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1は、本発明に係る内燃機関の排気通路構造を適用した排気弁箱の要部断面図である。図1に示すように排気弁箱11は、シリンダブロック1の弁座2に装着されており、主弁21と、排気弁箱11の高温室12と、高温室12に連通する高温排気通路13と、低温室14(低温排気通路)と、低温室14と連通する低温排気通路15とを備え、さらに、高温室12及び高温排気通路13の側と、低温室14及び低温排気通路15の側との燃焼ガスの流れを切り替える副弁25を備えている。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part of an exhaust valve box to which an exhaust passage structure for an internal combustion engine according to the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the
また、主弁21の開弁動作を行わせる図示しない油圧シリンダと、油圧シリンダブロック30に設けられて副弁25の切り替え動作を行なう複数の、例えば3本の油圧シリンダ31と、主弁21の弁ステム22の上部に固定されて主弁21の復旧動作を行わせる図示しない空気ピストンと、副弁25の弁ステム26の上部に固定されて副弁25の復旧動作を行わせる空気ピストン29と、主弁21の空気ピストンと副弁25の空気ピストン29を収容して空気圧を付与するための空気ばね室36を形成するケーシング35とを備えた構成とされる。
Further, a hydraulic cylinder (not shown) that opens the
この排気弁箱11は、一例として、2サイクルのユニフロー型ディーゼル機関に適用した場合を示している。この2サイクルのユニフロー型ディーゼル機関においては、シリンダライナ側壁に掃気口があり、主弁21は排気及び掃気を行なう。
As an example, the
主弁21の開弁動作は、高圧の油圧によって動作する前記油圧シリンダが弁ステム22を図中下方に押動することにより行われる。また、その閉弁動作(復旧動作)は、弁ステム22に取り付けられた前記空気ピストンが、弁ステム22を図中上方に引き上げることにより行われる。即ち、前記空気ピストンの下方に形成された空気ばね室36内の空気圧が、主弁21の閉弁動作の作動源となっている。
The valve opening operation of the
副弁25の切り替え動作は、油圧シリンダブロック30に設けられた複数の油圧シリンダ31が高圧の油圧によって動作して、空気ピストン29を図中上方に押動することにより行われる。また、その復旧動作は、油圧シリンダ31の油圧を逃がし、空気ピストン29により弁ステム26を図中下方に押動することにより行われる。即ち、空気ピストン29の上方に形成された空気ばね室36内の空気圧が、副弁25の復旧動作の作動源となっている。
The switching operation of the
副弁25は、直円筒形状をなし、その外径が排気弁箱11の排気口11aよりも僅かに小径とされ、その内径が弁座2の排気口2aと略同径とされている。尚、排気弁箱11の排気口11aは、弁座2の排気口2aよりも大径とされている。この副弁25は、その内周面が弁ステム26の外周面に複数の板状の輻(スポーク)25aにより連設されている。そして、シリンダ3から排出された燃焼ガスは、これらの輻25aの間を通して高温室12内に排出される。
The sub-valve 25 has a right cylindrical shape, and its outer diameter is slightly smaller than the
また、副弁25は、その先端にスカート部25bが形成されている。このスカート部25bは、後端の外径が先端の外径よりも大径の截頭円錐筒体形状(円錐台形状)をなしている。先端の外径は排気弁箱11の排気口11aよりも僅かに小径とされ、後端の外周面は排気弁箱11の排気口11aの内周面に摺接可能とされる。そして、直円筒形状をなす副弁25の先端が、スカート部25bの内周面の略中央部に連設されている。
The
副弁25は、空気ピストン29により復旧動作されて図示の位置に切り替えられたときに、スカート部25bが排気弁箱11の排気口11a内に挿入され、後端の外周面が排気口11aの内周面に摺接して、弁座2の排気口2aを通してシリンダ3と連通する。そして、副弁25がシリンダ3と高温室12とを連通させると共に、低温室14を閉塞する。
When the
副弁25は、主弁21が開弁し始めた初期(排気の初期)に図示の位置に保持され、シリンダ3内の高温高圧の燃焼ガスを高温室12に排出させ、高温室12から高温排気通路13に排出させ、開弁の中期以降に低温室14側に切り替えられて、シリンダ3内の残余の燃焼ガス(掃気)が、低温室14及び低温排気通路15に排出させる。
The
図2に示すように、高温室12は、高温排気通路13の出口13aの中心と、排気口11a及び高温室12の中心Oとを結ぶ中心線Lに対して略対称形状に形成されており、高温室12には、シリンダ3から主弁21を介して排出された燃焼ガスの流れを円滑にするための整流板17,18が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、整流板17,18は、高温室12の軸方向(図中上下方向)に沿って、即ち、シリンダ3から排出される燃焼ガスの排出方向に沿って、かつ高温排気通路13の中心線L上に、高温排気通路13の出口13aの方向に向けて形成されている。
As shown in FIG. 1, the rectifying
整流板17は、第1の整流板とされ、高温室12の内壁面12aに、かつ高温排気通路13の出口13aと反対側に配置されており、図1に示すように、高温室12の略全高に亘り形成されている。整流板18は、第2の整流板とされ、高温室12の高温排気通路13の出口13a側に、図1に示すように、高温室12の上壁面から高温室12の略中央高さ近傍まで、垂下して形成されている。
The rectifying
図2に示すように、高温室12の内壁面12aの高温排気通路13の出口13a側と反対側は、出口13a側に比べて、シリンダ3の内径、より具体的には排気弁箱11の排気口11aとの間の間隔が狭く、従って、整流板17の高さ(高温排気通路13の中心線L方向の長さ)を高く(長く)することができない。
As shown in FIG. 2, the
このため、整流板17は、整流板18よりも低く(高温排気通路13の中心線L方向の長さを短く)形成され、整流板18の略半分程度とされている。整流板18は、高温排気通路13の出口13a側に向けて、整流板17よりも高く(中心線Lに沿って出口13a方向に長く)形成されている。
For this reason, the rectifying
整流板17は、両側面17aが先端から高温室12の内壁面12aに向って、例えば、曲率半径R1 の円弧状の凹曲面をなすように広がって形成されている。同様に整流板18は、両側面18aが先端から高温室12の内壁面12aに向って、例えば、曲率半径R2 の円弧状の凹曲面をなすように広がって形成されている。
The rectifying
このように整流板17,18の両側面17a,18aを、先端から高温室12の内壁面12aに向って円弧状の凹曲面をなして広がるように形成することにより、シリンダ3から高温室12に排出された燃焼ガスの流れを円滑にすることが可能となる。また、高温室12の内径は、高温排気通路13の内径よりも大径であり、高温室12と高温排気通路13の入口との連設部13c,13dは、滑らかな曲面とされている。
Thus, by forming the both
例えば、高温排気通路13の出口13aの内径をD0 、図1に示す主弁21のバルブフェース(弁当り面)21aの直径をDv 、副弁25の通路内径をD1 とした場合、整流板17の側面17aの曲率半径R1 は、通路出口直径D0 の約0.2〜0.5倍、整流板18の側面18aの曲率半径R2 は、通路出口直径D0 の約0.3〜1.0倍程度とされる。また、副弁25の通路内径D1 と主弁21のバルブフェース(弁当り面)21aの直径Dvとの比D1 /Dv は、約0.9〜1.2程度とされる。
For example, when the inner diameter of the
図1に示すように、高温室12の入口12c近傍の図示下側の内壁面12aを図示上方に向けて凸状の曲面をなして膨出し、高温室12内に膨出部12bを形成する。膨出部12bは、高温室12の入口12cを取り巻くように環状に形成することが望ましい。ただし、膨出部12bは、必ずしも入口12cの全体を取り巻くように環状とする必要はなく、例えば高温排気通路13側の図示下側の内壁面12aにのみ形成してもよい。
As shown in FIG. 1, the lower
また、副弁25の弁ステム26を貫通させて支持する油圧シリンダブロック30の下端部に、略逆円錐形状をなす整流部材27が設けられており、この整流部材27の先端部27aは、高温室12の膨出部12bと対向する外面が、膨出部12bの凸状曲面と対応する円弧状の凹曲面をなす凹曲面部27bとされ、副弁25に向って縮径しながら主弁21の側へ延出している。
Further, a rectifying
高温室12の入口12c近傍の図示下側の内壁面12aに凸状曲面からなる膨出部12bを設け、これと対向する整流部材27の先端部27aに、この膨出部12bの凸状曲面と対応する凹曲面部27bを設けることにより、高温室12の膨出部12bと整流部材27の先端部27aとが共働して、それらの相互作用により、燃焼ガスをシリンダ3から高温室12内へ、そして高温排気通路13へと円滑に排出する。
A bulging
図3は、図2に示す高温室12及び高温排気通路13内における燃焼ガスの流れの一例を示すものである。シリンダ3から排気弁箱11の排出口11aを通して高温室12内へ排出された燃焼ガスは、整流板17の凹曲面をなす両側面17aに沿って左右に略均等に
分けられて流れることにより干渉が阻止され、さらに高温室12の内壁面12aに沿って高温排気通路13方向に向って流れる。
FIG. 3 shows an example of the flow of combustion gas in the
整流板17と整流板18との間から排出された燃焼ガスは、高温室12の内壁面12aに沿って高温排気通路13に向って流れる。また、高温室12の整流板18近傍から排出された燃焼ガスは、整流板18の凹状曲面をなす両側面18aに沿うようにして、高温排気通路13に向かって流れる。しかも、両側面18aの中心線L方向の長さが長い(高い)ために、中心線Lの両側に長い距離に亘り略均等に分けられることにより、相互に干渉することが阻止されて円滑に流れる。
The combustion gas discharged from between the rectifying
尚、図3において、流線の長さがその位置における燃焼ガスの流速を表している。これにより、高温室12及び高温排気通路13の通路抵抗を大幅に改善することが可能となり、高温室12内における燃焼ガスの円還流による滞留や、高温排気通路13の入口近傍における燃焼ガスの滞留が解消されて、高温排気通路13の最小断面積に見合った流量の燃焼ガスを排気することが可能となり、排気効率が著しく向上する。
In FIG. 3, the length of the streamline represents the flow velocity of the combustion gas at that position. As a result, the passage resistance of the
また、高温室の形状を高温排気通路の出口に対して対称形状、即ち、高温排気通路の中心線に対して対称形状としたことにより、シリンダから導入された燃焼ガスを、中心線Lに対して両側に略均等に分けて、高温排気通路に排出することが可能となり、整流板と相俟って、高温室内における燃焼ガスの滞留を少なくすることが可能となる。 Further, the shape of the high-temperature chamber is symmetrical with respect to the outlet of the high-temperature exhaust passage, that is, symmetrical with respect to the center line of the high-temperature exhaust passage. Thus, it can be divided into substantially equal sides and discharged into the high-temperature exhaust passage, and together with the rectifying plate, the residence of combustion gas in the high-temperature chamber can be reduced.
本発明は、上述の一実施の形態に係る2サイクルのユニフロー型ディーゼル機関の排気通路に限定されるものではなく、主弁と高温室と高温排気通路と低温排気通路と副弁とを備えた他の型式の内燃機関においても、同様に実施することができる。 The present invention is not limited to the exhaust passage of the two-cycle uniflow type diesel engine according to the above-described embodiment, and includes a main valve, a high temperature chamber, a high temperature exhaust passage, a low temperature exhaust passage, and a sub valve. The same applies to other types of internal combustion engines.
1 シリンダブロック
2 弁座
2a 排気口
3 シリンダ
5 排気弁箱
5a 排気口
6 高温室
6a 内壁面
7 高温排気通路
7a 出口
11 排気弁箱
11a 排気口
12 高温室
12a 内壁面
12b 膨出部
12c 入口
13 高温排気通路
13a 出口
13c,13d 高温室と高温排気通路入口の連設部
14 低温室(低温排気通路)
15 低温排気通路
17 整流板(第1の整流板)
17a 側面
18 整流板(第2の整流板)
18a 側面
21 主弁
21a バルブフェース
22 弁ステム
25 副弁
25a 輻(スポーク)
25b スカート部
26 弁ステム
27 整流部材
27a 先端部
27b 凹曲面部
29 空気ピストン
30 油圧シリンダブロック
31 油圧シリンダ
35 ケーシング
36 空気ばね室
L 高温排気通路の中心線
R1 第1の整流板の側面の曲率半径
R2 第2の整流板の側面の曲率半径
D0 高温排気通路の出口の内径
D1 副弁の通路内径
Dv 主弁のバルブフェースの直径
O 中心
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