JP2017089644A - クロスヘッド型２ストローク・エンジン用シリンダ・ライナ - Google Patents

Abstract

【課題】クロスヘッド型２ストローク・エンジン用シリンダ・ライナを提供すること。【解決手段】内燃エンジン用、特にクロスヘッド型２ストローク・エンジン用のシリンダ・ライナ１。シリンダ・ライナ１は、シリンダ・カバー２２に係合するように構成された第１の端部と、第２の端部に近接するシリンダ・ライナ１の壁２９中の掃気ポート１８と、前記第１の端部に近接するシリンダ・ライナ１の軸方向域の上部におけるシリンダ・ライナ１の壁２９で強制冷却するための冷却液用の少なくとも１つの冷却用凹部又は少なくとも１つの冷却用内径部とを備える。前記シリンダ・ライナ１の残りの軸方向域は、強制冷却手段を有さない。【選択図】図４

Description

本開示は、内燃エンジンのためのシリンダ・ライナ、特に、シリンダ・ライナの壁の掃気ポートがピストン上面より上に露出する下死点と、ピストンがシリンダ・ライナ内の最高位置に来る上死点との間でシリンダ・ライナ内を長手（軸）方向に移動するピストンを有するクロスヘッド型２ストローク・エンジンのためのシリンダ・ライナに関する。

大型のクロスヘッド型圧縮点火式２ストローク内燃エンジンでは、シリンダ・フレームから上方に突出してシリンダ・カバーによってそこに挟持される形をとるのが通例であるシリンダ・ライナの上方部位は、燃焼過程によって生じる熱と圧力によって熱的にも機械的にも非常に大きな負荷にさらされる。シリンダ・ライナのピストンの内部動作面の温度レベルはシリンダ・ライナの寿命期間の面から、したがってエンジンの運転経済性の面からも、決定的な重要性をもつ。動作面の温度が高すぎると、シリンダ・ライナに熱クラックが発生する場合があり、温度が低すぎると、燃焼生成物に由来する硫酸が動作面に凝縮する可能性があり、それがライナ材料の腐食性浸食による損耗の増大につながり、さらに動作面のシリンダ・オイルの潤滑オイル膜の分解をもたらして（高価な）シリンダ・オイルの消費量増大をまねく。

動作面の温度はエンジンの負荷に応じて変化するのが普通であり、エンジンは高負荷でも低負荷でも長時間にわたって動作できなければならないことから、ライナは従来、エンジンに最大の負荷がかかっているときの動作面の温度が許容最高温度に近いものとなるように製作される。温度レベルが高ければ、部分的な負荷でも十分に高い温度を維持することが可能となり、それによって動作面に酸が凝縮するのを防ぐことができる。

シリンダ潤滑オイル及びシリンダ・ライナの材料はエンジンの全負荷時の高温による作用を受け、その温度上昇は潤滑剤の分解や、熱クラックという形でのシリンダ・ライナ材料の永続的な損傷につながる可能性がある。

たとえば直径５０ｃｍ超の内径を有するエンジンなど、内径の大きなエンジンのための既知のシリンダ・ライナには、シリンダ・ライナのシリンダ・カバー直近の軸方向域の部位に、すなわち、大型のクロスヘッド型２ストローク・エンジンのシリンダ・ライナが常に直立位置にあるときの軸方向域の上方部位に、冷却用内径部を含む冷却手段が設けられている。シリンダ・ライナのシリンダ・カバー直近の軸方向域のこの上方部位は、圧縮比が最大であり、燃焼の開始点となる燃焼室の部位を、したがってシリンダ・ライナの上方部位がシリンダ・ライナの軸方向域のその他の部位と比べて最大の温度及び圧力にさらされる燃焼室の部位を取り囲む。そのため、シリンダ・ライナの上方部位が最大の圧力及び温度に対応しなければならない一方で、シリンダ・ライナの軸方向域のそれ以外の下方部位はそれより低い温度及び圧力にしかさらされない。そのため、シリンダ・ライナの上方部位の壁は特に厚く、最も冷却を要する。シリンダ・カバーから軸方向に遠ざかるときの温度及び圧力の下がり方は段階的であるが、実用上の理由から、シリンダ・ライナの壁厚は典型的には大きく２つないし３つのレベルに分割され、掃気ポートに近い方のシリンダ・ライナの軸方向端に最も薄い壁厚が与えられ、シリンダ・カバーとの境界を有するシリンダ・ライナの軸方向端に最も厚い壁厚が与えられる。

シリンダ・カバーとの境界の直下方に当たるシリンダ・ライナの軸方向域の上方部位には、厚めのシリンダ・ライナの壁に外側の凹部から複数の冷却用内径部が比較的密な間隔で設けられ、その直線的な冷却用内径部の長手方向軸はライナの長手方向軸に対して傾斜又は偏りのある経路をとる。それぞれの冷却用内径部には、流入する冷却液を凹部から内径部の上死点に至るまで案内するための管又は案内板が挿入され、冷却液はその内径部の上死点から下に流れてチャンバ内に出ると、そこから管を通して上方のシリンダ・カバーへと進む。傾斜した冷却用内径部はシリンダ・ライナの上方部位の周方向域にわたって一様に分布する。ただし、ライナ材料の温度はシリンダ・ライナの上方部位の周方向域にわたって一様に分布するわけではない。これは、冷却用内径部の直近のシリンダ・ライナ材料は２つの冷却用内径部の間の材料と比べて低めの温度となるためである。そのため、シリンダ・ライナの上方部位の材料の温度は、周方向で見たときには変動する。シリンダ・ライナの上方部位のこの一様でない周方向の温度分布は、シリンダ・ライナ材料の一様でない温度膨張によってシリンダ・ライナ材料に応力を生じることになって、シリンダ・ライナの上方部位の動作面が完璧な円でなくなることから、シリンダ・ライナ及びピストン・リングの一様でない損耗をもたらす。シリンダ・ライナは、馴らしが進めば多少は真円に近づくにしても、また新たな負荷を受ければ新たな変形を被ることから、既知のシリンダ・ライナにおいてそれが完璧なものとなることはありえない。

シリンダ・ライナの上方部位直下の部位には、シリンダ・ライナの外側表面を完全に取り囲む１つ又は複数の冷却ジャケットが設けられ、冷却液のための周方向に延びる空間が与えられる。典型的には、冷却ジャケットはシリンダ・ライナの上方部位から下向きに延び、シリンダ・フレームに向けて相当な長さにわたる、時には完全にシリンダ・フレームに至る長さの冷却用内径部を伴う。

上述のようなタイプのシリンダ・ライナはＷＯ９７／４２４０６によって知られている。

ＷＯ９７／４２４０６

発明者らは、シリンダ・ライナの上方部位よりも下のシリンダ・ライナを強制冷却した場合、上方部位直下のシリンダ・ライナの部位の動作面の温度が望ましい温度よりも低くなるという知見を得るに至った。これは酸性燃焼生成物がシリンダ・ライナの当該部位の動作面に凝縮するためである。図１８は、全負荷（最大連続定格の１００％）状態で動作中の９０ｃｍ内径のエンジンの動作面の温度を示したグラフである。温度は、シリンダ・カバーとの合せ面からの軸方向距離との関係でプロットされている。破線は、シリンダ・ライナの上方部位より下に冷却ジャケットを備える従来技術のエンジンの温度分布を示したものである。シリンダ・カバーとの合せ面からおよそ０．３ｍ〜１．３ｍの距離に当たるこのシリンダ・ライナの動作面はおよそ１５０〜１６０℃の温度にあり、試験の結果、動作面のこの区域のこの温度レベルは、ライナ材料の腐食と動作面を保護するシリンダ・オイル層の分解とにより、望ましいレベルよりも高いレベルで酸性燃焼生成物の凝縮を生じることが示された。動作面は、クラック形成のリスクなしに２００℃を大きく超える温度まで持ちこたえることができる。

したがって、本発明の目的は、酸性燃焼生成物の凝縮を回避するために、シリンダ・ライナの上方部分の直下の部分の動作面がより高い温度に維持されるシリンダ・ライナを提供することである。

第１の態様によれば、この目的は、クロスヘッド型２ストローク内燃エンジン用のシリンダ・ライナを提供することによって達成される。前記シリンダ・ライナは、シリンダ・カバーに係合するように構成された第１の端部を備え、シリンダ・ライナの軸方向域の中位周辺におけるシリンダ・ライナの壁の厚さの急激な遷移部は前記クロスヘッド型２ストローク・エンジンのシリンダ・フレームに前記シリンダ・ライナを載せることができるショルダ部として働き、さらに、前記第１の端部に近接するシリンダ・ライナの軸方向域の部分におけるシリンダ・ライナの壁で強制冷却するための冷却液用の少なくとも１つの冷却用凹部又は少なくとも１つの冷却用内径部とを備え、前記シリンダ・ライナの残りの軸方向域は、強制冷却手段を有さない。

シリンダ・ライナの上方部分に強制冷却を与え、シリンダ・ライナの残りの部分における強制冷却を回避することにより、シリンダ・ライナの軸方向における動作面の温度分布の最適化が達成される。この温度分布により、シリンダ・ライナの軸方向域の上方部分の直下の温度低下が回避され、したがってこの動作面の部分上における酸性燃焼生成物の凝縮が軽減される。

第１の態様の第１の可能な実装形態では、少なくとも１つの冷却用内径部又は凹部は、前記第１の端部の直近のシリンダ・ライナの軸方向域の約１０％に位置する。

第１の態様の第１の可能な実装形態では、シリンダ・ライナはいかなる冷却ジャケットも備えない。

第１の態様の第１の可能な実装形態では、シリンダ・ライナは、シリンダ・ライナの外周部の周囲に好ましくは実質的に均等なレベルにて分布した複数のシリンダ潤滑供給穴をシリンダ・ライナの壁中にさらに備える。

上述の目的は、第２の態様として、第１の態様に基づき、その何れかの実施によるシリンダ・ライナを少なくとも１つ備えるクロスヘッド型２ストローク・エンジンを提供することによっても果たされる。

本発明のこれらの態様及びその他の態様は以下に記載する詳細な説明及び実施形態から明らかとなろう。

本開示の以下の詳述部分では、図面に示した例示的な実施形態を参照しながら本発明についてさらに詳しく説明する。

一実施例による大型２ストローク・ディーゼル・エンジンの前面図である。 図１の大型２ストローク・エンジンの側面図である。 図１の大型２ストローク・エンジンのブロック図である。 一実施例によるシリンダ・フレーム及びシリンダ・ライナの断面図であって、シリンダ・カバー及び排気弁を取り付けた状態の図である。 一実施例によるシリンダ・ライナの側面図である。 図５のシリンダ・ライナの部分断面図である。 図５のシリンダ・ライナの上方部位の詳細の断面図であって、周方向冷却用凹部を示した図である。 図７の詳細図であって、外周の冷却用凹部に軸方向支持部材を挿入した状態の図である。 図８の詳細図であって、シリンダ・ライナの上方部位を取り囲む周方向支持部材を伴った図である。 軸方向支持部材の詳細図である。 図９の詳細図であって、周方向冷却用凹部に冷却材を供給するための配管を伴った図である。 図９の詳細図であって、周方向冷却用凹部から冷却材を排出するための配管を伴った図である。 周方向支持部材の断面図である。 図５のシリンダ・ライナの分解立体図であって、周方向支持部材を除いた図である。 図５のシリンダ・ライナの立体図であって、周方向支持部材を除いた図である。 軸方向支持部材の図である。 図５のシリンダ・ライナの頂部の断面図である。 図６のシリンダ・ライナ及び従来技術のシリンダ・ライナの動作面の温度を示したグラフである。

以下の詳細説明では、ある内燃エンジンについて、幾つかの実施例におけるターボチャージャ付きクロスヘッド型圧縮点火式大型低速２ストローク内燃エンジンを参照しながら説明する。図１、２及び３は、クランクシャフト８及びクロスヘッド９を備えるターボチャージャ付き大型低速２ストローク・ディーゼル・エンジンを示している。図３は、ターボチャージャ付き大型低速２ストローク・ディーゼル・エンジンをその吸気及び排気システムとともにブロック図で表したものである。この実施例では、エンジンは直列に並んだ４つのシリンダを有している。ターボチャージャ付き大型低速２ストローク・ディーゼル・エンジンは典型的には４ないし１４のシリンダを直列に有しており、それらがエンジンフレーム１１によって支えられている。エンジンは、たとえば船舶における主機関として、または発電所で発電機を動かすための固定機関として使用することができる。エンジンの全体出力はたとえば１０００から１１万ｋＷの範囲であることができる。

この実施例では、エンジンは、シリンダ・ライナ１の下方領域に掃気ポート１８を、シリンダ・ライナ１の頂部に中央排気弁４をそれぞれ有する２ストローク・ユニフロー型の圧縮点火エンジンである。掃気は、掃気レシーバ２からそれぞれのシリンダ１の掃気ポート１８へと通り抜ける。ピストン１０がシリンダ・ライナ１内で掃気を圧縮すると、シリンダ・カバー２２内の燃料噴射弁から燃料が噴射され、続いて燃焼が起こって排気が発生する。

排気弁４が開くと、排気はシリンダ１に付属する排気ダクトを通して排気レシーバ３へと流れ、さらに第１の排気管路１９を通してターボチャージャ５のタービン６に至り、そこから排気は第２の排気管路を通ってエコノマイザ２０経由で出口２１に向かい、そして大気中に出る。タービン６は、空気取入れ口１２を通して外気の供給を受けるコンプレッサ７をシャフトを介して駆動する。コンプレッサ７は、掃気レシーバ２へとつながる掃気管路１３に圧縮された掃気を送り込む。管路１３の掃気は、掃気（コンプレッサを出るときは約２００℃）を３６〜８０℃の温度まで冷却するインタークーラ１４を通る。

冷却された掃気は、ターボチャージャ５のコンプレッサ７が掃気レシーバ２に対して十分な圧力を供給できないとき、すなわちエンジンが低負荷又は部分的な負荷状態のときに電気モータ１７によって駆動されて掃気流に圧力を加える補助ブロワ１６を通る。エンジンの負荷が大きければ、ターボチャージャのコンプレッサ７は十分に圧縮された掃気を供給し、その場合、補助ブロワ１６は逆止弁１５経由でバイパスされる。

図４、５及び６は、大型２ストローク・クロスヘッド型エンジンのシリンダ・ライナであって、その全体について１の符号が与えられるシリンダ・ライナを示している。エンジンの大きさによっては、シリンダ・ライナ１は、典型的には２５０ｍｍから１０００ｍｍの範囲のシリンダ内径とそれに対応する１０００ｍｍから４５００ｍｍの典型的な長さで、様々な寸法で製作することができる。シリンダ・ライナ１は通常は鋳鉄製で、一体である場合もあれば、端部どうしを組み立てる２つ以上の部品に分割されている場合もある。分割式ライナの場合は、上方の部品を鋼製とすることも可能である。クロスヘッド型大型２ストローク・エンジンは、１：１６から１：２０などという非常に高い有効圧縮比となるように開発されており、そのため、シリンダ・ライナ１、ピストン１０、ピストン・リング（図示せず）など、燃焼室内の圧力に耐えなければならない要素に対しては大きな負荷がかかることになる。

図４では、シリンダ・ライナ１がシリンダ・フレーム２３内に組み込まれた状態で示されており、そのシリンダ・ライナ１の頂部に気密性の境界面を挟んでシリンダ・カバー２２が取り付けられている。図４にはピストン１０は図示していないが、これは、シリンダ・ライナ１がそのシリンダ潤滑穴２５及びシリンダ潤滑ライン２４とともによく見えるようにするためで、シリンダ潤滑穴２５及びシリンダ潤滑ライン２４は、ピストン１０が潤滑ライン２４を通過するときにシリンダ潤滑オイルを供給できるようにするためのもので、その通過後、ピストン・リングがシリンダ・ライナの動作面全体にシリンダ潤滑オイルを分配する。

配管２６は、シリンダ・ライナ１の上方部位にある冷却・補強機構３０に水などの冷却液を供給する働きをする。配管２８は、冷却液を冷却・補強機構３０からシリンダ・カバー２２に輸送する働きをする。配管２７は、冷却液をシリンダ・カバー２２から冷却システムに排出する働きをする。冷却・補強機構３０に供給される冷却液は、供給温度が制御された冷却液を提供するものとしてよく知られた冷却システム（図示せず）によって提供され、シリンダ・カバー２２から排出される冷却材は再調整のために冷却システムに戻される。シリンダ・ライナ１の壁２９はシリンダ・ライナ１の軸方向域において厚さが変化する。図示した実施形態では、壁２９の最も薄い部位はシリンダ・ライナ１の底部、すなわち掃気ポート１８よりも下の部位にある。シリンダ・ライナ１の壁２９の最も厚い部位はシリンダ・ライナ１の軸方向域における上方部位にある。シリンダ・ライナ１の軸方向域の中位周辺におけるシリンダ・ライナ１の厚さの急激な遷移はシリンダ・フレーム２３にシリンダを載せることができるショルダ部として働く。シリンダ・カバー２２は、ボルトを締め付けることによって与えられる大きな力によってシリンダ・ライナ１の上面に押さえ付けられる。

図５及び６はシリンダ・ライナ１をさらに詳しく示したもので、その軸方向の軸Ｘと、図６の点線の長方形で囲んだ冷却・支持機構３０がわかる。シリンダ・ライナ１の最上部位、すなわちシリンダ・カバー２２との境界を形成するシリンダ・ライナの長手方向端の直近のシリンダ・ライナ１の部位は、シリンダ・ライナ１の頂部から矢印Ｕによって示された距離にわたって延びる。シリンダ・ライナ１の上端に最も近いこの区域は、シリンダ・ライナのうち、燃焼過程による最大の圧力及び最高の温度にさらされる区域である。そのため、この区域は、シリンダ・ライナ１のそれ以外の範囲と比べて最も効果的な冷却と最も堅牢な構造を有していなければならない。

最上部位Ｕは、シリンダ・ライナ本体の直径が広がった区間によって形成されるショルダ部８９からシリンダ・ライナ１の上端の方に上向きに延びる。

図７は冷却・支持機構３０をさらに詳しく示したものである。冷却・支持機構３０は、シリンダ・カバー２２との境界を形成するシリンダ・ライナ１の軸方向端の直近のシリンダ・ライナ１の部位Ｕに設けられる。この部位Ｕは、シリンダ・ライナのうち、燃焼過程による最大の圧力及び最高の温度にさらされる部位でもある。そのため、この部位のシリンダ・ライナ１におけるシリンダ・ライナの壁２９の厚さは比較的厚い。

しかし、シリンダ・ライナ１のこの部位の動作面の温度を許容可能なレベルに保つためには強制冷却が必要であり、強制冷却はシリンダ・ライナ１のこの部位の動作面に比較的近接して設けなければならない（シリンダ・ライナ１の材料の種類に応じて、動作面の最高温度はたとえばおよそ３００℃未満、場合によってはおよそ２８０℃未満でなければならない）。ここに、冷却液を受ける空間を提供するための周方向凹部３１がシリンダ・ライナ１の上方部位Ｕに設けられる。凹所３１はシリンダ・ライナ１の外側面に向かって開き、一実施形態では、そこに上葉部３２及び下葉部３３が設けられる。凹部の開口は、下向きの支持面３４と上向きの支持面３５の間に軸方向域Ｈを有する。

凹部３１は、フライス削りによっても、またはライナが鋳造品の場合には鋳造工程の一部としても作り出すことができる。後者の場合は、凹部は、鋳造の後、精密に定められた形状に機械加工される。

上葉部３２及び下葉部３３の曲面は、シリンダ・ライナ１の材料中の応力が最小化されるように計算された形状に従う。

図７の矢印Ｆは、シリンダ・カバー２２によってシリンダ・ライナ１の上面に対して加えられる力を表している。力Ｆの大きさは、下向きの支持面３４と上向きの支持面３５の間のギャップに軸方向の支えがなければシリンダ・ライナ１が変形するほどに大きい。この軸方向の支持体を図８に示す。環状凹部３１に軸方向支持部材３６を挿入して、下向きの支持面３４と上向きの支持面３５の間のＨのスパンを有するギャップを実質的に埋める。図８に示すように、軸方向支持部材３６はシリンダ・ライナ壁の構造を支え、力Ｆの相当部分を伝達し、それによって、垂直の矢印で示すようにシリンダ・ライナ１の上方部位の変形を防ぐ。図１０に軸方向支持部材３６の詳細を示す。軸方向支持部材は、２つ以上の部分からなる割りリングなどのリングの形のものであることができる（図示したのは２つの部分からなる割りリングであるが、当業者の目には、軸方向支持部材は２つ超の複数の部材によって形成されるものであることが可能であり、その複数の部材は必ずしも連続的なリングを形成するものでなくてもよく、環状凹部３１に軸方向の支持を与えるのに適した複数の柱体又はそれに類するものであっても何ら差し支えないことは明らかである）。軸方向支持部材３６は、上向きの支持面３９と下向きの支持面４０の間に軸方向の範囲ｈを有する。軸方向支持部材３６の軸方向の範囲ｈは、シリンダ・カバー２２によって力Ｆが加えられていないときには軸方向支持部材とギャップとの間にすきまができるように、周方向凹部３１の開口におけるギャップの軸方向域Ｈよりもわずかに小さいことが好ましい。このすきまは、下向きの支持面３４及び上向きの支持面３５がそれぞれ軸方向支持部材３６の上向きの支持面３９及び下向きの支持面４０と当接するまで、シリンダ・ライナ１がわずかに変形することを可能にする。シリンダ・ライナ１の上方部位の材料のこのわずかな変形は上葉部３２周り及び下葉部３３周りでライナの材料にプレテンションを与え、それによってそれぞれの葉部３２、３３におけるクラック形成のリスクを減殺する。

別の形で緊張力をコントロールするためにすきまゼロ又はマイナスのすきまを用いることも可能である。

図１４、１５及び１６は周方向支持部材３６及びその組立てをさらに詳しく示したものである。この実施例では、軸方向支持部材３６は、それぞれを合わせることで１つのリングを形成する２つの半体４８、４９を備える。２つの半体４８、４９は周方向凹部３１に緩挿され、互いに連結されない。図１４は、組立て時の２つの半体４８、４９を示しており、図１５は組立て後の２つの半体４８、４９を示している。

それぞれの半体４８、４９には冷却材入口開口部４３をなすスロットと冷却材出口開口部４２をなすスロットとが設けられる。冷却材出口開口部４２をなすスロットは、材料中の応力によるクラックを防ぐために端部に丸みが与えられたＴ字形である。

図９に示すように、シリンダ・ライナ１の上方部位の周囲に周方向支持部材３７が設けられる。周方向支持部材３７の下向き面は、シリンダ・ライナ１の上方部位Ｕの上向きショルダ部３８の上に載置される。周方向支持部材３７は、図９の水平矢印で示すように、シリンダ・ライナ１の上方部位Ｕに対して径方向支持を与える。一実施例では、周方向支持部材３７は高強度鋼の一体環状体である。周方向支持部材３７による径方向支持の能力を向上させるため、周方向支持部材３７はシリンダ・ライナ１の上方部位の周りに焼きばめされ、それによってシリンダ・ライナ材料及び周方向支持部材３７の材料にプレテンションが生じるようにする。図９の対向する上の１対の矢印で示すように、周方向支持部材３７は、シリンダの周方向冷却用凹部３１より上の軸方向域の周りでプレテンションを与えられ、さらに図９の対向する下の１対の矢印で示すように、周方向支持部材３７は、シリンダ・ライナ１の周方向冷却用凹部３１より下の前記軸方向域の周りでプレテンションを与えられる。

別の実施形態では、周方向支持部材３７（ストロングバック）の緩嵌が用いられる。シリンダ・ライナの熱膨張によって周方向支持部材（ストロングバック）との接触がもたらされる。

一実施形態では、周方向支持部材３７はかなりの壁厚を有しており、それ自体をストロングバックと見なすことができる。

シリンダ・ライナ１と周方向支持部材３７の間では、図９の上の１対の水平な矢印で示すように周方向支持部材３７の上方部位で、また図９の下の１対の水平な矢印で示すように周方向支持部材３７の下方部位で、径方向の力が伝達される。周方向支持部材３７の中間セクションに顕著な径方向の力がかかることはなく、軸方向支持部材３６と周方向支持部材３７の間にも顕著な大きさの径方向の力は存在しない。

周方向支持部材３７には、冷却液が通る空間を提供するための環状凹部４７が設けられる。シリンダ・ライナ１と周方向支持部材３７の間の遷移部を密封するためのガスケット（図示せず）が用意されて液密シールが確保される。図１３は周方向支持部材３７を断面図でさらに詳しく示したものである。

図１１に示すように、周方向支持部材３７には流入開口部４６が設けられる。流入開口部４６は、周方向支持部材の応力レベルの低い区域（中間高さなど）、すなわち、周方向支持部材３７のうち、顕著な径方向の力がかかることのない部位におおむね配置される。流入開口部４６は、周方向支持部材３７の内向きの周方向凹部４７に接続する。複数の流入開口部４６があってもよいが、そのことが必要であるとも有利であるとも思われない。流入開口部４６は、冷却システムから冷却液を供給する冷却液供給管路２６に接続される。冷却液は、軸方向支持部材３６の流入開口部４３を通して周方向凹部３１に流入することができる。流入開口部４３を通して冷却液は下葉部３３に直接入り込むことができ、さらに冷却液は軸方向支持部材３６の内向きの径方向凹部４１を通して上葉部３２の方へ流れることができる。図１１の矢印は冷却液の流れの方向を概略的に示すものである。

図１２に示すように、上葉部３２から周方向支持部材３７外側の接続ブロック５０に向かって傾斜流出管４４が延びる。傾斜流出管４４は軸方向支持部材３６の出口開口部４２を通り、さらに周方向支持部材３７の実質的に中間高さに設けられた傾斜内径部４５を通って延びる。流出管４４の傾斜した構成は、流出管４４への入口が周方向凹部３１の最上部位、すなわち上葉部３２内の位置となるようにするものであり、さらに流出管４４の傾斜方向は、周方向支持部材３７の中間高さ、すなわち、顕著な径方向の力がかかることのない周方向支持部材３７の部位への傾斜内径部４５の配設を可能にするものである。傾斜流出管４４の出口は、流出管４４の端部の溶接フランジを介するなどして接続ブロック５０に接続される。

接続ブロック５０は周方向支持部材３７の外周面に固定される。接続ブロック５０は角付けされた内径部を備え、接続ブロック５０上側には上向きに延びる冷却水輸送管路２８が接続される。冷却水輸送管路２８は、シリンダ・カバー２２の冷却のために冷却液をシリンダ・カバー２２の方へ導く働きをする。図１２の矢印は冷却液の流れの方向を概略的に示している。

図１７は、冷却・支持機構３０の入側、出側両方の機構を示したシリンダ・ライナ１の上方部位Ｕの断面図である。冷却・支持機構３０の構造は、従来技術の設計によるシリンダ・ライナの上方部位におけるシリンダ・ライナ材料の温度が大きく変動するのとは対照的に、シリンダ・ライナ１上方部位Ｕのシリンダ壁材料の実質的に一様な周方向の温度分布をもたらす。

図１８は、シリンダ・ライナ１の動作面の温度をシリンダ・カバー２２の合せ面（最上面）までの距離と対照させて示したグラフである。実線は、本設計、すなわち本明細書で説明する実施形態によるシリンダ・カバーの温度曲線を示している。破線の曲線は、特許文献１によって周知の例などの従来技術のシリンダ・ライナの温度曲線を示している。シリンダ・ライナ１の上方部位Ｕでは、本設計及び従来技術の設計の温度曲線は事実上重なっており、すなわち同一である。シリンダ・ライナ１の上方部位Ｕは本設計でも従来技術の設計でも強制冷却されることから、これは予想されたところである。異なるのは、本設計は、周方向冷却用凹部を用いて周方向に全面的に一様な冷却をもたらす一方、従来技術の設計における複数の傾斜内径部は周方向に一様な冷却を与えることができず、その結果、シリンダ・ライナ１の上方部位の周方向域に沿って温度の変動を生じる点である。しかし、図１８ではこの様子を見ることはできない。これは、周方向ではなく、軸方向との関係で温度がプロットされているためである。２つの曲線は、シリンダ・ライナ１の軸方向域の上方部位Ｕの直下方の部位で著しく異なっている（グラフでは、上方部位は０から約０．３ｍまでの範囲であり、温度が著しく異なるその下の部位は約０．３ｍから１．３ｍまでの範囲であるが、これらの数字が有効なのは特定の形状及び寸法のシリンダ・ライナ１の場合に限られ、別の設計ではかなり異なるものとなる可能性があることを留意する必要がある）。

本設計のシリンダ・ライナ１の上方部位Ｕの直下方の軸方向域の部位では、強制冷却がないために動作面の温度は著しく高くなり、温度差は５０℃にも達する。シリンダ・ライナ１の上方部位Ｕの直下方の区域の動作面の温度が高いことにより、酸性燃焼生成物の凝縮が減少し、それによってシリンダ・ライナ１の腐食も少なくなり、シリンダ・オイルの消費も減る（シリンダ・オイルは燃焼生成物の酸性度を埋め合わせる塩基性成分を含む）。動作面のさらに下方、すなわちシリンダ・カバーからおよそ１．３ｍ以上のところでは、本設計でも従来技術の設計でも動作面の温度は同じであり、そこでは温度が高い必要はない。これは、燃焼室の膨張によってシリンダ・ライナの動作面のこの部分まで高濃度の酸性燃焼生成物が到達することはないためである。シリンダ・ライナの上方部位Ｕを除いてシリンダ・ライナの強制冷却がないことによる利点は最大連続定格１００％未満のエンジン負荷でも同様に顕著である。シリンダ・ライナの上方部位Ｕの直下方の軸方向のシリンダ・ライナ１における動作面の温度が結果的に高めになるということは、エンジン負荷が比較的低い場合であっても当てはまる。

本発明について、ここに掲げた様々な実施形態と関連付けて説明した。しかし、当業者であれば、請求対象の特許を実施するに当たり、図面、開示内容及び添付の請求項を検討することによって、開示された実施形態のその他の変形形態を理解し、実施することができる。クレームにおいて、「を含む」という語はそれ以外の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞の「ａ」又は「ａｎ」は複数であることを排除するものではない。幾つかの措置が互いに異なる従属クレームで記されていても、そのことだけをもって、それらの措置の組合せを有利に用いることができないということを示すものではない。クレームで使用されている符号は範囲を制限するものと解釈されてはならない。

Claims (5)

1. クロスヘッド型２ストローク内燃エンジンのためのシリンダ・ライナ（１）であって、
   シリンダ・カバー（２２）に係合するように構成された第１の端部を備え、
   前記シリンダ・ライナ（１）の軸方向域の中位周辺における前記シリンダ・ライナ（１）の壁の厚さの急激な遷移は前記クロスヘッド型２ストローク・エンジンのシリンダ・フレーム（２３）に前記シリンダ・ライナ（１）を載せることができるショルダ部として働き、
   さらに、
   掃気ポート（１９）と、
   前記第１の端部直近の前記シリンダ・ライナ（１）の前記軸方向域の部分（Ｕ）における前記シリンダ・ライナ（１）の壁（２９）で強制冷却するための冷却液用のたとえば周方向冷却用凹部又は周方向冷却用内径部などの少なくとも１つの冷却用凹部（３１）又は少なくとも１つの冷却用内径部と
   を備え、
   前記シリンダ・ライナ（１）の残りの軸方向域が、強制冷却手段を有さない、シリンダ・ライナ（１）。
2. 前記少なくとも１つの冷却用内径部又は凹部（３１）は、前記第１の端部の直近の前記シリンダ・ライナ（１）の前記軸方向域の約１０％に位置する、請求項１記載のシリンダ・ライナ（１）。
3. いかなる冷却ジャケットも備えない、請求項１又は２記載のシリンダ・ライナ（１）。
4. 前記シリンダ・ライナ（１）の外周部の周囲に好ましくは実質的に均等なレベルにて分布した複数のシリンダ潤滑供給穴（２５）を前記シリンダ・ライナ（１）の壁中にさらに備える、請求項１〜３の何れかに記載のシリンダ・ライナ（１）。
5. 往復ピストン（１０）を受け入れる請求項１〜４の何れかに記載のシリンダ・ライナ（１）を複数備える、クロスヘッド型自己点火２ストローク内燃エンジン。