JP2006342799A

JP2006342799A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2006342799A
Application number: JP2006155059A
Authority: JP
Inventors: Matthias Soengen; ゼンゲンマチアス
Original assignee: MAN Diesel SA
Current assignee: MAN Energy Solutions France SAS
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2026-06-02
Also published as: KR20060128665A; FI123255B; FI20060561A0; FI20060561A; CN1877107A; CN1877107B; JP4550011B2; DE102005026599A1; DE102005026599B4; KR101146837B1

Abstract

【課題】複数のシリンダ装置（２０）を備え、各シリンダ装置（２０）がシリンダヘッド（２１）およびバレル（２２）を有する内燃機関に関し、シリンダ装置への多数の構造部品の設置と別個の配管敷設とを不要として、単純且つコンパクトな構造とする。
【解決手段】本発明に基づいて、各シリンダ装置は冷却水・始動空気案内装置（２３）を有し、この冷却水・始動空気案内装置は、シリンダヘッドおよびバレルを、そのシリンダヘッドとバレルが結合されている区域において取り囲み、冷却水・始動空気案内装置（２３）並びにシリンダヘッドおよびバレルは、各シリンダ装置の始動空気入口通路、冷却水入口通路および冷却水排出通路の通路部分を境界付ける。
【選択図】図１０

Description

本発明は請求項１の前文に記載の内燃機関に関する。

例えば船舶に採用される大形ディーゼルエンジンのような内燃機関は、複数のシリンダ装置を利用している。その各シリンダ装置は、シリンダヘッドとバレルを備える。各シリンダ装置の燃焼室をシリンダヘッドとバレルとの接合個所で密封すべく、シリンダヘッドとバレルとの間にシリンダヘッドシールを形成している。シリンダヘッドには、通常、シリンダ装置に供給すべき燃焼空気に対する入口弁並びにシリンダ装置から排出すべき排気ガスに対する出口弁を一体に組み入れている。各シリンダヘッドには、入口弁並びに出口弁の他に、通常、燃料噴射弁を一体に組み入れている。シリンダ装置を冷却すべく、シリンダ装置に冷却水流を供給し、シリンダ装置の冷却後にそこから冷却水流を排出する必要がある。また、各シリンダ装置の内部で燃料の燃焼を開始させるため、所謂始動空気を内燃機関の各シリンダ装置に供給せねばならない。始動空気を供給しかつ冷却水を供給排出すべく、実際公知の内燃機関の場合、シリンダ装置への多数の構造部品の設置と別個の配管敷設が必要とされている。その結果、内燃機関の構造が高価となっている。

上述の点から出発して、本発明の課題は、単純な構造を持つ新しい内燃機関を提供することにある。

この課題は請求項１に記載の内燃機関によって解決される。本発明に基づき、各シリンダ装置は、シリンダヘッドおよびバレルの他に、冷却水・始動空気案内装置を有し、この装置は、シリンダヘッドとバレルを、両者が結合されている区域で取り囲み、冷却水・始動空気案内装置とシリンダヘッドおよびバレルは、各シリンダ装置の始動空気入口通路、冷却水入口通路および冷却水排出通路の通路部分を境界づけている。

本発明は、各シリンダ装置に、シリンダヘッドとバレルの他に、冷却水・始動空気案内装置を設けることを特徴とする。各シリンダ装置の冷却水・始動空気案内装置は、シリンダヘッドとバレルを、各シリンダ装置のシリンダヘッドとバレルが結合している区域ないし箇所で取り囲む。冷却水・始動空気案内装置と、シリンダヘッドおよびバレルとは、各シリンダ装置の始動空気入口通路、冷却水入口通路および冷却水排出通路の通路部分を、個別に或いは組み合わせて境界付ける。この結果、内燃機関のシリンダ装置の極めて単純且つコンパクトな構造が実現する。

本発明の有利な実施態様を従属請求項および以下の説明から明らかにする。次に図を参照して本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

以下図１〜１０を参照し、本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明による内燃機関の、列を成して配置した３つのシリンダ装置２０の範囲を斜視図で示す。各シリンダ２０は、シリンダヘッド２１と、バレル２２と、冷却水・始動空気案内装置２３とを備える。図示の実施例では、各シリンダ２０のシリンダヘッド２１に、燃焼空気用の２つの入口弁２４と、排気ガス用の２つの出口弁２５を組み入れている。入口弁２４と出口弁２５の間で、シリンダヘッド２１に一体に設けた孔２６（図６参照）の範囲で、燃料噴射弁（図示せず）をシリンダ装置２０に組み入れている。各シリンダ装置２０の冷却水・始動空気案内装置２３は、シリンダヘッド２１がバレル２２に結合している区域において、各シリンダ装置２０のシリンダヘッド２１並びにバレル２２を包囲している。これは特に図７〜図１０の断面図から理解できる。

以下に詳細に説明する如く、各シリンダ装置２０の冷却水・始動空気案内装置２３と、シリンダヘッド２１およびバレル２２とは、各々別個に又は互いに組み合わせて、各シリンダ装置２０の始動空気入口通路、冷却水入口通路および冷却水排出通路の通路部分を境界づけている。これに伴い、前記通路は、シリンダヘッド２１および／又はバレル２２および／又は冷却水・始動空気案内装置２３の一体構造部分となっている。この結果、本発明に基づく内燃機関のシリンダ装置２０の、特に単純且つコンパクトな構造が実現する。

図１から解る如く、各シリンダ装置２０の各冷却水・始動空気案内装置２３は連結要素２７を利用している。その際、互いに隣接するシリンダ装置２０、即ち互いに隣接するシリンダ装置２０の始動空気入口通路、冷却水入口通路および冷却水排出通路を、連結要素２７と、該要素２７と協働する配管２８、２９、３０とを介して連結ないし接続する。図１に示す実施例では、配管２８を始動空気入口通路の連結、配管２９を冷却水入口通路の連結、そして配管３０をシリンダ装置２０の冷却水排出通路の連結に用いる。これら配管２８、２９、３０は、そのために連結要素２７の対応した凹所にはまり込んでいる。

次に図７〜１０を参照し、シリンダ装置２０の始動空気入口通路、冷却水入口通路および冷却水排出通路の形成、並びにそれら通路部分のシリンダヘッド２１、バレル２２および冷却水・始動空気案内装置２３への組入れによる構造的形成について詳細に説明する。なお図７〜１０では、矢印３１により始動空気の流れ、矢印３２により冷却水の供給、矢印３３により冷却水の排出を各々表示している。

各シリンダ装置２０の始動空気入口通路は、シリンダ装置２０の周りを延びる環状通路部分３４を有し、該通路部分３４を一方ではバレル２２、他方では冷却水・始動空気案内装置２３により境界づけている。バレル２２の環状通路部分３４の領域を波形に形成し、バレル２２の波形で環状通路部分３４の容積に対する表面積の比を増大し、もって冷却リブ機能を与えている。この様式で、環状通路部分３４内に火炎が生じた際に、その火炎を効果的に消す働きをする火炎防止装置を、特に単純な手段で、シリンダ装置２０に一体に組み入れ得る。始動空気入口通路の環状通路部分３４に、冷却水・始動空気案内装置２３に組み入れた上り通路部分３５が続いている。図示の実施例では、始動空気入口通路の上り通路部分３５は、３つの出口通路部分３６に開口し、該出口通路部分３６は始動空気弁（図示せず）によって開閉される。始動空気入口通路の出口通路部分３６は、シリンダヘッド２１と一体に形成している。始動空気弁（図示せず）はシリンダヘッド２１の内部の孔３７内に設け、該空気弁は電磁弁３８により制御する。電磁弁３８と、電磁弁３８用の制御空気通路３９とは、各シリンダ装置２０のシリンダヘッド２１に一体に形成し、電磁弁３８の制御空気配管３９を、排出空気入口通路の昇り通路部分３５に接続している。その結果、始動空気通路と電磁弁３８用の制御空気通路３９とに同じ圧力がかかる。

各シリンダ装置２０の冷却水入口通路は、図１０から解る如く、２つの環状通路部分４０、４１を備える。第１の環状通路部分４０はバレル２２と冷却水・始動空気案内装置２３で境界づけ、これに対し第２の環状通路部分４１はシリンダヘッド２１と冷却水・始動空気案内装置２３で境界づけている。第１環状通路部分４０は、環状隙間４２を形成した状態で第２環状通路部分４１に移行している。環状隙間４２の適宜の寸法づけにより、環状通路部分４０から環状通路部分４１への冷却水転流を調整又は測定できる。シリンダヘッド２１と冷却水・始動空気案内装置２３で境界づけた環状通路部分４１は、シリンダヘッド２１の底の底側通路部分４３に移行し、該ヘッド２１の底側通路部分４３は、シリンダヘッド２１で規定された水室ないし空洞４４に開口している。空洞４は、特にシリンダヘッド２１の入口弁２４又は出口弁２５で操作される入口通路４５又は出口通路４６を取り囲み、その際、特に高温排気ガス流を案内する出口通路４６を冷却水で冷却する。

冷却水は、シリンダヘッド２１が規定する空洞４４の貫流後、冷却水排出通路を経てシリンダ装置２０から流出する。該排出通路は、一方で取り出し通路部分４７、他方で環状通路部分４８により規定されている。取り出し通路部分４７は空洞４４の最高個所で空洞４４に接続している。これは図１０から明らかである。冷却水を取り出し通路部分４７を経て空洞４４から取り出し、冷却水排出通路の環状通路部分４８に導く。冷却水排出通路の環状通路部分４８は、一方でシリンダヘッド２１、他方で冷却水・始動空気案内装置２３により規定され、シリンダ装置２０を取り囲んでいる。シリンダヘッド２１の空洞４４を環状通路部分４８に接続する取り出し通路部分４７は、シリンダヘッド２１に一体に形成している。

それに応じて、冷却水・始動空気案内装置２３は、一方ではバレル２２と共に、他方ではシリンダヘッド２１と共に、それぞれ環状通路部分を境界づけている。

即ち、冷却水・始動空気案内装置２３は、バレル２２と共に、始動空気入口通路の環状通路部分３４と冷却水入口通路の第１環状通路部分４０を境界づけている。冷却水・始動空気案内装置２３は、シリンダヘッド２１と共に、冷却水入口通路の第２環状通路部分４１と冷却水排出通路の環状通路部分４８を境界づけている。これら環状通路部分３４、４０、４１、４８は全てそれぞれのシリンダ装置２０の周りを互いに軸方向間隔を隔てて配置され、環状通路部分３４、４０並びに環状通路部分４１、４８は互いに隣接し、相互に密封されている。互いに隣接する環状通路部分４０、４１間には環状隙間４２が形成されている。特に図１０から解るように、始動空気を各シリンダ装置２０に送り、かつ冷却水を各シリンダ装置２０に送りそこから排出すべく、始動空気入口通路、冷却水入口通路および冷却水排出通路の環状通路部分３４、４０、４１、４８を、孔を経て連結要素２７の対応した通路部分に接続している。

本発明に基づく内燃機関は、実際に公知の内燃機関に比べ多数の利点を有している。即ち、内燃機関の各シリンダ装置２０の冷却水・始動空気案内装置２３により、そして始動空気入口通路と冷却水入口通路と冷却水排出通路の一体組入れによって、明らかにコンパクトな構造となる。隣接するシリンダ装置２０の始動空気入口通路、冷却水入口通路並びに冷却水排出通路は、連結要素２７並びに配管２８、２９、３０を介して簡単に接続できる。また、シリンダ装置２０に、火炎防止装置、電磁弁並びに環状隙間が一体に組み込まれ、その場合、各シリンダ装置２０の冷却水入口通路の環状通路部分４０、４１間の環状隙間４２を介して、バレル２２とシリンダヘッド２１との間の規定された冷却水転流、従って一様な温度分布が設定される。シリンダ装置２０への火炎防止装置と電磁弁の一体化により、内燃機関の構造が一層単純化される。空洞４４の最高個所から冷却水を取り出すことで、空洞４４の空気抜きが行え、その結果空洞４４に対する別個の空気抜き装置は不要となる。

シリンダヘッド２１の出口通路４６は、この出口通路４６の範囲で僅かなエネルギ損失しか生じないように、できるだけ短く形成している。この結果、排気駆動過給式内燃機関の燃料消費を減少できる。

本発明に基づく内燃機関の列を成して置かれた３つのシリンダ装置の範囲の斜視図。図１の内燃機関のシリンダ装置の斜視図。図２のシリンダ装置のシリンダヘッドの斜視図。図２のシリンダ装置のバレルの斜視図。図２のシリンダ装置の冷却水・始動空気装置の斜視図。図２のシリンダ装置の平面図。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿ったシリンダ装置の断面図。図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った図２のシリンダ装置の断面図。図６のＩＸ−ＩＸ線に沿った図２のシリンダ装置の断面図。図６のＸ−Ｘ線に沿った図２のシリンダ装置の断面図。

符号の説明

２０シリンダ装置、２１シリンダヘッド、２２バレル、２３冷却水・始動空気案内装置、２４入口弁、２５出口弁、２６孔、２７連結要素、２８〜３０配管、３１始動空気の流れ、３２冷却水流入、３３冷却水排出、３４環状通路部分、３５昇り通路部分、３６出口通路部分、３７孔、３８電磁弁、３９制御空気通路、４０、４１環状通路部分、４２環状隙間、４３通路部分、４４空洞、４５入口通路、４６出口通路、４７取り出し通路部分、４８環状通路部分

Claims

複数のシリンダ装置（２０）を備え、各シリンダ装置（２０）がシリンダヘッド（２１）およびバレル（２２）を有する内燃機関において、各シリンダ装置（２０）が冷却水・始動空気案内装置（２３）を有し、該案内装置（２３）が、シリンダヘッド（２１）およびバレル（２２）を、シリンダヘッド（２１）とバレル（２２）が結合された区域で取り囲み、冷却水・始動空気案内装置（２３）並びにシリンダヘッド（２１）およびバレル（２２）が、各シリンダ装置（２０）の始動空気入口通路、冷却水入口通路および冷却水排出通路の通路部分を境界付けることを特徴とする内燃機関。
各シリンダ装置（２０）の冷却水・始動空気案内装置（２３）が連結要素（２７）を有し、互いに隣接するシリンダ装置（２０）の始動空気入口通路、冷却水入口通路および冷却水排出通路が、前記連結要素（２７）を介して相互に連結されたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
各シリンダ装置（２０）の始動空気入口通路が、冷却水・始動空気案内装置（２３）とバレル（２２）で境界づけられ、かつシリンダ装置（２０）の周りに延びる環状通路部分（３４）を有し、該環状通路部分（３４）に火炎防止装置が一体に組み入れられたことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関。
火炎防止装置がバレル（２２）の波形形成部によって形成されたことを特徴とする請求項３記載の内燃機関。
各シリンダ装置（２０）の始動空気入口通路の環状通路部分（３４）に、始動空気入口通路の上り通路部分（３５）が続き、該上り通路部分（３５）が冷却水・始動空気案内装置（２３）に組み入れられ、始動空気入口通路の少なくとも１つの出口通路部分（３６）に移行し、該出口通路部分（３６）が、シリンダ装置（２０）のシリンダヘッド（２１）に一体に形成され、始動空気弁で開閉されることを特徴とする請求項３又は４記載の内燃機関。
始動空気弁を制御する電磁弁（３８）と、始動空気弁用の制御空気通路（３９）とが、各シリンダ装置（２０）のシリンダヘッド（２１）内で一体に形成されたことを特徴とする請求項１から５の１つに記載の内燃機関。
各シリンダ装置（２０）の冷却水入口通路が、冷却水・始動空気案内装置（２３）とバレル（２２）で境界づけられてシリンダ装置（２０）の周りを延びる環状通路部分（４０）を有し、該通路部分（４０）が、冷却水・始動空気案内装置（２３）とシリンダヘッド（２１）で境界づけられシリンダ装置（２０）の周りを延びる環状通路部分（４１）に移行し、冷却水入口通路の両環状通路部分（４０、４１）間に環状隙間（４２）が形成され、この環状隙間（４２）により冷却水転流が調整されることを特徴とする請求項１から６の１つに記載の内燃機関。
冷却水・始動空気案内装置（２３）とシリンダヘッド（２１）で境界づけられた冷却水入口通路の環状通路部分（４１）が、シリンダヘッド（２１）の少なくとも１つの底側通路部分（４３）に移行し、シリンダヘッド（２１）の底側通路部分（４３）が、シリンダヘッド（２１）で規定されシリンダ装置（２０）の排気ガス通路（４６）を取り囲む空洞（４４）に開口していることを特徴とする請求項７記載の内燃機関。
各シリンダ装置（２０）の冷却水排出通路が、冷却水・始動空気案内装置（２３）とシリンダヘッド（２１）で境界づけられシリンダ装置（２０）の周りに延びる環状通路部分（４８）を有し、該通路部分（４８）が、シリンダヘッド（２１）に一体形成された取り出し通路部分（４７）を介して、シリンダヘッド（２１）で規定されかつシリンダ装置（２０）の排気ガス通路（４６）を取り囲む空洞（４４）に接続され、各シリンダ装置（２０）の空洞（４４）から冷却水が前記取り出し通路部分（４７）を介して排出されることを特徴とする請求項１から８の１つに記載の内燃機関。
空洞（４４）の最高個所から冷却水を取り出し、冷却水排出通路を介して各シリンダ装置（２０）から排出するために、取り出し通路部分（４７）が空洞（４４）の最高個所でその空洞（４４）に接続されたことを特徴とする請求項９記載の内燃機関。