JP3313722B2

JP3313722B2 - 大型２ストローク内燃機関

Info

Publication number: JP3313722B2
Application number: JP50119795A
Authority: JP
Inventors: リンキスト，ヘニング
Original assignee: MAN B&W Diesel AS
Current assignee: MAN B&W Diesel AS
Priority date: 1993-06-04
Filing date: 1993-11-09
Publication date: 2002-08-12
Anticipated expiration: 2017-08-12
Also published as: DK170122B1; FI106480B; US5586526A; WO1994029577A1; DK64793A; EP0701652A1; DE69305537T2; FI955832A; DK64793D0; FI955832A0; AU5560594A; KR100287197B1; JPH08512111A; EP0701652B1; KR960702883A; DE69305537D1; CN1093775A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、シリンダー（エンジン・シリンダ）、及び
該シリンダーに取り付けられた、燃料ポンプ又は排気弁
のような液圧で駆動される数個の部材とを具備する、船
舶の主機のような大型の内燃機関関する。ここで、液圧
で駆動される部材の液圧駆動体は、液圧シリンダ内に軸
支された駆動ピストンを備え、該液圧シリンダが流路を
通じてスプール弁と連通する。該スプール弁のスプール
は、流路が液圧油の高圧源と連通する位置と、流路が低
圧ポートと連通するもう一つの位置とを占めることが出
来る。該スプールは、第一のピストンと関連し、該第一
のピストンは、そこから第２のピストンに延びる液圧導
管内の液圧流体により作動される。正常なエンジンの運
転状態のとき、スプールは、エンジンを制御するコンピ
ュータから制御信号を入力する電動位置決め手段により
位置決め可能である。正常なエンジンの制御が失われた
とき、スプールが、この代わりに、エンジンのクランク
軸と共に同期して回転するカムシャフト上のカムに追動
する第２のピストンより、位置決め可能である。

かかる内燃機関は、国際公開第WO89/03939号から公知
であり、ここで、カムシャフトは従来型式であり、その
カムは、スプールに接続されたロッドに直接作用し、又
はスプール・ハウジングに取り付けられた第二のスプー
ルに作用する。この公報には、またカムとスプールに接
続されたロッドとの間には、カムに接触するアイドラー
を有する、横軸方向に可動なロッドを挿入することが出
来、これにより、制御スプールにおけるカム動作のタイ
ミングを変更することが可能となる。

この公知のエンジンにおいて、カムシャフトは、カム
により作動すべきシリンダ部材の真下の位置に配置され
る。カムシャフトは、エンジンの全長手方向に伸長し
て、全てのシリンダのシリンダ部材に作用し得るように
する。その長さのため、カムシャフトは、質量が大き
く、製造に比較的コストがかかり、また、クランク軸の
動きに関与するため、多量のエネルギを消費する。クラ
ンク軸に関するカムシャフトの同期化状の動きを保証す
るため、二本のシャフトは、大型の内燃機関において数
トンの質量ともなるチェーン駆動体により接続される。
カムシャフトの軸受及びカムは、更に潤滑しなければな
らず、このためには、カムシャフトに対する油導路及び
潤滑油ポンプ等を設計する必要がある。

本発明の目的は、カムシャフトにより作動されるシリ
ンダ部材からある距離離れた位置に取り付けることの出
来る小型のカムシャフトを提供することにより、エンジ
ンを単純化することである。

この目的に鑑みて、本発明による内燃機関は、カムシ
ャフトと第二のピストンが、液圧で駆動される部材（シ
リンダ部材）から、クランクシャフトの軸線方向のよう
な、内燃機関の長手方向に離れた状態で、クランクシャ
フトのような、適宜のシャフト駆動体に配置され、また
液圧プッシュロッドとして作動する単一の液圧導管のみ
が、各第１、第２のピストン対の間に延びる。

このスプール弁は、液圧で駆動される部材（シリンダ
部材）を作動させるための力が比較的小さくてよく、こ
のため、第一及び第二のピストンを相互に接続する導管
の内径を小さくすることが可能となり、このため、非常
に長い導管であっても、その導管内の液圧油の量が多量
とならない。このために、カムシャフトがシリンダ部材
から大きく離れた位置に配置される場合でも、第二のピ
ストンの動作を第一のピストンに正確に伝達することが
可能となる。第一のピストンの位置と第二のピストンの
位置との間において、垂直方向及び水平方向への距離が
数メートルである場合であっても、ピストンが関係する
液圧導管は、堅固な押しロッドとして機能する。このた
め、各シリンダ部材と関係する二本のピストンの間で液
圧力を伝達する結果、任意の適当なシャフト駆動体にカ
ムシャフトを配置することが可能となる。例えば、クラ
ンク軸と直接噛合させてエンジンの端部にカムシャフト
を配置することを可能となる。このカムシャフトは、ま
た、シリンダの潤滑装置を駆動するシャフトの伸長部と
して配置することも可能である。液圧導管のために、関
係する接続部を有するカムシャフトにより駆動される全
てのピストンは、単一のユニットとして、互いに隣り合
うように近接して配置することが出来、このために、カ
ムシャフトは、長さが極めて短く、従って、質量が小さ
くなる。それ故、カムシャフトを駆動するためのエネル
ギ消費量は、最小となり、エンジンの総エネルギ消費量
に比して極く無視し得る程度であり、その結果、エンジ
ン効率が向上する。また、カムシャフトのために公知の
従来の大型チェーン駆動体及び細長のハウジングを使用
することが完全に不要となり、このため、エンジンの総
重量は顕著に軽減され、エンジンの製造はより経済的な
ものとなる。

関係する液圧押しロッドを有するカムシャフトは、エ
ンジンの電子制御装置が故障したときに使用される唯一
の機械的な緊急制御装置であるから、正常なエンジン運
転中は、第一のピストンは、カムの動きをスプールに伝
達することが出来ず、これにより、正常なエンジン運転
中、スプール及び電子制御装置は、機械的な緊急制御装
置による影響を受けないようにすることが好ましい。

エンジンのエネルギ消費量を少なくすると同時に、機
械的緊急制御装置が直ちに作動し得る状態に保つため、
好適な実施例にあっては、正常なエンジン運転中に、第
二のピストンをカムシャフトから持ち上げて離してお
き、カムと係合させようとするときは、第二のピストン
を下降させて、カムシャフト上のカムに接触させること
を特徴とする。このようにして、正常な運転中、カムシ
ャフトは、各シリンダ部材と関係する第二のピストンに
より影響を受けずに、第一のピストン及び第二のピスト
ンを相互に接続する液圧導管にエネルギは供給されな
い。このように、正常なエンジンの運転中、各シリンダ
部材の第一のピストンは、静止したままであり、カムの
動きをスプールに伝達しない。第二のピストンをカムシ
ャフトから持ち上げて離すと、二つのピストン間の液圧
導管に液圧油を充填することが可能となり、このため、
エンジンの電子制御装置が故障したとき、エンジン・サ
イクルの一部にて緊急制御装置を係合させることが出来
る。しかしながら、第二のピストンを持ち上げて離す代
わりの手段として、液圧導管内の破壊弁（puncture val
ve）を開けてカムシャフトの制御を不作動にすることも
可能であるが、この場合、液圧導管内に空気が混入して
カムシャフトの正確な制御を無駄にしてしまう虞れがあ
る。

電動位置決め手段により、又は代替的に第一のピスト
ンの動きにより、正常な運転中に制御される小型のパイ
ロット・スプールの動きにスプールが従動し得るように
することで、液圧導管内の油量を更に少なくすることが
可能である。パイロット・スプールを作動させるのに必
要な力は、駆動ピストンに供給され、及び駆動ピストン
から排出される油の流れを調節するスプールを作動させ
るのに必要な力よりも著しく少なくなり、このため、パ
イロット・スプールの使用は、第一のピストン及び第二
のピストンを極く小さい寸法とすることを可能にし、液
圧導管の内径は僅か数ミリでもよい。このことは、液圧
導管内の油量を極めて少量とし、液圧押しロッドが極め
て迅速に作動し、また、エネルギ消費量が極めて少量と
なる。また、関係するカムにおける第二のピストンの機
械的な動作も極く僅かとなり、このため、カムシャフト
を極めて小さい寸法で設計することが可能となる。

構造的に特に簡単な実施例は、パイロット・スプール
がスプール内で同軸状に配置され、また、該パイロット
・スプールは、位置決め手段の可動部分に堅固に接続さ
れ、スプールの一側部まで突出するロッドに締結され、
第一のピストンは、スプールの反対側部に配置され、ス
プールと同軸状にパイロット・スプールまで伸長するロ
ッドを支承する。

正常なエンジンの運転中、緊急制御装置とパイロット
・スプールとの接触を防止するため、関係するロッドを
有する第一のピストンは、適宜にばね荷重が加えられて
パイロット・スプールから離れる方向に動く。また、こ
のばね荷重は、カムシャフト制御装置が作動したとき
に、第一のピストンが正確に戻り、第二のピストンは、
下降するカム輪部に従うことを確実にする。

位置決め手段の関係するロッドを有する可動部分は、
第一のピストンに向けて動くようにばね荷重が加えら
れ、正常なエンジンの運転中、この位置決め手段は、ば
ね荷重を上廻る。エンジンの電子制御装置が故障したと
き、この位置決め手段の可動部分にばね荷重が加わる結
果、パイロット・スプールは、直ちに押し出されて、第
一のピストンと接続されたロッドに当接し、このため、
カムシャフトは、直ちに連続的なエンジン制御機能を果
たす。電子制御装置が故障する前に、第二のピストンが
カムシャフトに当接するならば、エンジンは、この故障
によって実質的に影響を受けない。第二のピストンが最
初に、関係するカムに当接しなければならない場合に
は、緊急制御装置の係合は、ピストンが係合する時間だ
け遅れる。

カムシャフトの長さが短いため、異なるシリンダのシ
リンダ部材に対する液圧導管の長さは異なる。液圧導管
内の油は、導管内の油量に依存して一定の絶体的な圧縮
性を持つ。導管が保持する油量が異なるならば、このカ
ムシャフトの動きは非常に迅速に、油量が最も少ない導
管、即ち短い導管の第一のピストンに伝達される。この
短い導管に関係するカムをカムシャフト上で少し後方に
回転させることでこれを補償することも可能であるが、
同一型式のシリンダ部材に達する、液圧導管を接続した
ピストンの少なくとも一部分が、液圧導管が略等しい量
の液圧油を保持するようにする、それぞれの大きさの補
償容積に連通するように設計する方がより簡単である。

カムシャフトは、前進運転及び後進運転の双方時にエ
ンジンを制御しなければならない。ピストンが正にその
上死点にあるとき、燃料の噴射及び排気弁の開放は、通
常、開始されず、この上死点から数度の位置に変位され
るから、前進運転用のタイミングとしたカムは、逆進運
転時には、正確なタイミングとはならない。上述の国際
特許出願から、このタイミングは、横軸方向に可動なロ
ッド上に取り付けたアイドラーのカムに関して変位させ
ることで変更が可能であることが公知である。この従来
技術の便宜の更なる改良点は、その作動位置にあると
き、第二のピストンは、関係するカムに接触するアイド
ラーをその下端部にて支承するロッドの上端部と当接
し、また、正常な運転方向に回転する間に使用する限界
位置と、エンジンが反対方向に回転するときに使用する
もう一つの限界位置との間にて、ロッドがカムシャフト
の長手方向に関して可動である点を特徴とする。

前進運転及び後進運転のそれぞれにて使用するため，
二つの限界位置の間でロッドを移動可能とすることによ
り、該ロッドは、例えば、一方の限界位置又は他方の限
界位置の何れかに付勢する圧縮空気シリンダにより極め
て簡単な方法でロッドを制御することが出来る。このた
め、燃料ポンプ及び排気弁のタイミングを正確にするた
めには、空気圧シリンダに対する単一の制御弁を移動さ
せるだけでよい。

ロッドの二つの限界位置は、適宜に調節可能であり、
このため、実際のエンジン負荷に関してタイミングを調
節することが可能である。これらの限界位置は、例え
ば、手動で調節可能な二つの機械的ストッパにより固定
することが出来る。特定のエンジン負荷にて長時間、運
転するとき、運転員は、エンジン負荷とストッパに対す
る最適な位置との間の関係を示す説明書によってそのス
トッパを調節することが出来る。

本発明の一つの実施例について極く概略図を参照しつ
つ、以下に説明する。添付図面において、図１は、内燃機関の外形図、図２は、エンジンの緊急制御装置への液圧接続の線
図、図３は、図１のエンジンに対するクランクシャフトの
側面図、図４は、タイミングを調節する関係する装置と共に、
図３に示したカムシャフトを示す僅かに拡大した端面
図、図５は、シリンダ部材のスプール弁の縦断面図、図６は、図５のスプール弁の一部分のより大きい縮尺
の図である。

図１には、船の主機又は固定発電エンジンとして使用
することの出来るクロスヘッド型の大型の２ストローク
ディーゼルエンジンが、全体として符号１で示してあ
る。このディーゼルエンジンの燃焼室２は、シリンダ・
ライナー３及びシリンダ・カバー４と、シリンダ・ライ
ナー内に軸支されたピストン５とにより画成されてい
る。

ピストンは、ピストンロッド６を介して、クロスヘッ
ド７に直接、接続される一方、該クロスヘッドは、接続
ロッド８を介してクランクシャフト11のスロー10の接続
ロッドピン９に直接、接続されている。関係するハウジ
ング13と共に、排気弁12の形態をしたシリンダ部材は、
カバー４に取り付けられている。該排気弁は、コンピュ
ータ16から線15を通じて伝達された制御信号により作動
される電気機械弁により制御される液圧駆動体14により
作動される。

カバー４に取り付けられた燃料弁17は、噴霧した燃料
を燃焼室２に供給することが出来る。燃料ポンプ18の形
態をした別のシリンダ部材が電気機械式弁により制御さ
れ、線20を通じてコンピュータ16から入力した制御信号
と独立的に、圧力導管19を通じて燃料を燃料弁に供給す
ることが出来る。信号伝達線21を通じて、コンピュータ
16には、エンジンの現在の１分間当たりの回転数（rp
m）に関する情報が提供される。この回転数は、エンジ
ンの回転計から得ることが出来、又はエンジンの主軸に
取り付けられた角度検出器及びインジケータから得て、
シャフトが360゜回転するエンジン・サイクルの一部分
を構成する間隔について、エンジンの現在の角度位置及
び回転速度を設定する。コンピュータが燃料の噴射時
点、及びそれと関係する燃料の量、排気弁の開放及び閉
時点を設定したならば、シリンダに対して正確なエンジ
ン・サイクルの時点にて、燃料弁18及び駆動装置14がこ
れに応じて作動される。エンジンは、上述の方法で全て
具備された幾つかのシリンダを有し、コンピュータ16
は、全てのシリンダの正常な作動を制御することが可能
である。

以下に説明するように、シリンダ部材の液圧駆動体に
対する油の供給及び排出は、スプール弁（又はシャトル
弁又はスライド弁）により制御され、スプール弁は、エ
ンジンの正常な運転中、コンピュータ16からの制御信号
に応答する電動位置決め手段により調整される。何らか
の理由のため、電子制御装置が故障したならば、スプー
ル（又は、シャトル弁又はスライド弁）の調整は、カム
シャフトの制御装置に引き継がれる。この制御装置は、
例えば、２つのはめば歯車24、25を通じて相互に係合す
る２本のシャフトによりエンジンのクランクシャフト11
と同期して回転するカムシャフト23を有するカムシャフ
ト・ユニット22を備えている。カムシャフト・ユニット
は、エンジンの端部に設けることが出来るが、また、上
述のように、エンジン内の適当な位置に配置してもよ
い。カムシャフト・ユニットがクランク軸に極く近接す
る位置にあることが望ましくない場合、この代わりに、
チェーン又はベルト駆動体を介してカムシャフトの同期
を行ってもよい。

次に、カムシャフト・ユニットは、図２乃至図４を参
照して、以下に更に詳細に説明する。図示したカムシャ
フト・ユニットは、その各々が液圧で駆動されるシリン
ダ部材が２つある、４つのシリンダを備えるエンジンに
使用することを目的としている。このため、カムシャフ
トは互いに近接する８つのカム26を有し、このため、シ
ャフトの長さは短い。カムシャフトの寸法が小さい結
果、カム軸ハウジング28により支承された２つの軸受27
で該シャフトを軸支すれば十分である。ベルト・プーリ
ー29及び歯付きベルト30により、カムシャフトは、クラ
ンク軸と同期して駆動される。このカムシャフトは、保
護ケーシング31により包み込まれている。カムシャフト
に作用する力は、非常に小さく、このため、軸受27は、
グリースで潤滑するだけでよく、シャフトに設けたカム
は、潤滑せずに作用可能である。従来から公知のカムシ
ャフトの潤滑装置は、完全に省略することが可能であ
る。

アイドラー34を介してカムの外周に当接するロッド33
によりエンジン・サイクルに関する各カム26のタイミン
グ設定が為される。シャフトから離れた端部において、
ロッド33は、頂部を掛けた直立の中間ロッド35上に軸支
され、このロッドは、その上方の軸支点から離れた位置
にて、空気圧シリンダ37内のピストンロッド36に接続さ
れている。シリンダ37は、止めねじ38の形態の２つのス
トッパ及び偏心状に軸支したディスク39により設定され
た２つの限界位置の間にて、中間ロッド35、従って、ロ
ッド33を動かすことが出来る。これらの限界位置は、止
めねじ38を回し及びディスク39を支点40を中心として回
すことにより設定可能である。これらの限界位置を調節
すれば、カム26上におけるアイドラー34の接触点が変化
し、これにより、カムにより行われるロッド33の上下動
がカムシャフトの回転動作に関して相変位される。中間
ロッド35が止めねじ38に当接する、図示した限界位置に
おいて、カムシャフト・ユニットは、前進運転に設定さ
れ、一方、中間ロッド35がディスク39に当接するカムシ
ャフト・ユニットは、逆進運転を目的としている。

カムシャフトが作動しているとき、第一のピストン41
は、関係するシリンダ部材のスプール弁のスプールに作
用する。該ピストン41は、スプール弁ハウジング43の端
部に取り付けられた小型の液圧シリンダ42に軸支されて
いる。

第一のピストンの動作は、カムシャフト・ユニット内
の小型の液圧シリンダ45内に軸支された第二のピストン
44により制御される。第一のピストンの端面46、及び第
二のピストンの端面47は、液圧導管48内の油と直接、接
触しており、そのピストンの両端は、それぞれ第一及び
第二のピストンのシリンダに接続されている。液圧ホー
ス又は液圧導管48は、曲げ可能で且つ可撓性があり、こ
のため、その取り付けが極めて容易である。この液圧導
管48の可撓性は、図１に破線48で概略図で示すように、
液圧で駆動されるシリンダ部材から水平方向及び垂直方
向の双方に大きく離れた位置に、クランクシャフト・ユ
ニット22を配置することを可能にする。第二のピストン
の動作を第一のピストンに正確に且つ均一に伝達するた
め、液圧導管48内の油量が一定であり、また、導管は、
常に充填されているようにすることが重要である。

カムシャフトの制御装置に対する油は、高圧の液圧を
シリンダ部材の液圧駆動体に供給する圧力導管49から適
当に得ることが出来る。この導管の圧力は、約300バー
ルであるため、この圧力は、可調節型減圧弁50により、
ピストンの動きを正確に伝達するために全く十分であ
る、約10−50バールに減圧される。圧力導管51を介して
減圧弁の油ドレーンは、二つの位置を占める弁52と連通
している。この図２に示した作動位置において、導管51
は、チャンバ54の底部にて下方に押し付けられる上昇ピ
ストン55の上方側にて圧力チャンバ54に達する導管53に
接続され、このため、ピストン44上の突出するカラー
は、ピストン55の上方側から離れた位置に位置決めされ
ている。この導管48内の圧力は、第二のピストン44、及
び該ピストンに堅固に接続された圧力ロッド56を下方に
押圧して、ロッド33の上方側と当接させ、このため、第
二のピストンは付勢されて、カムの輪郭に正確に従動す
る。これと同時に、弁52は、上昇するピストン55の下側
部に設けた圧力チャンバ57を導管59、59aを介してドレ
ーン58に接続された状態に保つ。ピストン44及び圧力ロ
ッド56は、チャンバ54の圧力がピストン44の突出するカ
ラー上に何らかの力も加えないように同一の径とするこ
とが適当である。

カムシャフト・ユニットは、弁52を切り替えすること
により不作動にすることが出来、このため、圧力チャン
バ54は、ドレーン58と連通され、圧力チャンバ57は、圧
力導管51と連通され、その結果、関係する圧力ロッド56
を有する第二のピストンは、持ち上げられてカム26から
離れる。何故なら、上昇ピストン55は、チャンバ54内を
上昇して、ピストン44上のカラーの下側に当たるからで
ある。これにより、ピストンは、上昇するピストンの上
昇動作に関与する。ピストン44の上方で拡がる分枝導管
62は、弁を切り替えるときに圧力チャンバ57と連通し、
このため、第二のピストン44の上昇動作は、第一のピス
トン41の位置に影響しない。この上昇と同時に、ロッド
33は、ばね60により持ち上げられてカムから離れる。チ
ャンバ54が加圧されると、圧力ロッド56に加わる下方へ
の力は、ロッド33に加わるばね荷重よりも遥かに大きく
なる。

弁52は、ばね61により、カムシャフトの制御が解除さ
れる位置まで予荷重が加えられ、長時間の停止後に、第
二のピストン44がカムと係合することはない。非戻し弁
63は、関係する導管、及び圧力チャンバ54、57を有する
液圧導管48が常に油で充填された状態に保たれることを
確実にする。

図５には、関連するシリンダ42を有する第一のピスト
ン41の取り付けが示してあり、このピストンは、中央片
及び二つの端部カバーという幾つかの要素を共にボルト
止めして形成された、スプール弁のハウジング43の端部
に装備される。この場合、第一のピストンは、一端のカ
バーに取り付けられ、一方、電動位置決め手段64は他端
のカバーに取り付けられる。

ハウジングの中央片は、高圧導管49と連通する流体入
口導管65と、低圧ポートに連通する２つの流体ドレーン
導管66と、シリンダ部材を駆動する液圧駆動体の液圧シ
リンダ69内の圧力チャンバ68に達する２つの出口導管67
とを有する。駆動体内の液圧ピストン70は、チャンバ68
が入口導管65に接続されたとき、該チャンバ68内の油圧
により上方に駆動される。該チャンバ68がドレーン導管
66に接続されたとき、ピストン70は、図示しないピスト
ン面に作用する液圧又は空気圧により開始位置に戻るこ
とが出来る。

導管65は、その後に加圧される周溝70内に開放する。
同様に、ドレーン導管66は、それぞれの周溝72と連通
し、出口導管67は、それぞれの周溝73と連通している。
ハウジングの中央に配置されたスプール74は、その中立
位置にて示してあり、この位置にて、スプールに設けら
れた周フランジ75は、溝73を正確に塞いで、これによ
り、図面の最も高い箇所にある出口導管67をドレーン導
管66及び入口導管65の双方から遮断している。同様に、
底部の出口導管67は、スプールに設けたもう一つの周フ
ランジ76により入口導管65から遮断されており、スプー
ル上の第三の周フランジ77によりドレーン導管66からも
遮断されている。

スプールをその中立位置から位置決め手段64に向けて
動かしたとき、入口導管65は、２つの出口導管67に接続
され、また、スプールがその開始位置から第一のピスト
ン41に向けて動いたとき、ドレーン導管66は、２つの出
口導管67に接続される。

その一方のみを図示した二つのピストン部材78は、第
一のピストン部材を収容する端部カバーに当接し、該ピ
ストン部材は、軸方向に伸長するそれぞれの穴79内に突
出し、該穴79は圧力導管80を介して入口導管65と連続的
に連通している。これら二つのピストン部材81は、他端
のカバーに当接し、スプールの他端に形成された、軸方
向に伸長する穴82内に突出する。ピストン部材81及び関
係する穴82は、ピストン部材78及びその関係する穴79よ
りも著しく大きい径である。

図６には、各穴82からの横軸方向の導管83がスプール
に形成された長手方向の中央穴84内に開放する状態が示
してある。該穴84は、スプールの全長に亙って貫通して
おり、この穴には、小型のパイロット・スプール85が挿
入されている。二つの周溝86、87がパイロット・スプー
ルの周面に形成されており、これらの溝の間の中間に配
置されたフランジ88は、横軸方向の導管83の幅に正確に
対応する幅を有する。溝86は、圧力導管89を通じて第一
の導管65と常に連通している。溝87は、ドレーン導管90
を通じてドレーン導管66と常に連通している。図示した
位置にあるとき、パイロット・スプールは、その中立位
置にあり、この位置にて、中央フランジ88は、圧力導管
89及びドレーン導管90の双方の接続部から横軸方向の導
管83を遮断する。

電気制御の位置決め手段64は、リニアモータの原理に
より設計されており、この場合、可動片91は、曲げ自在
の２本の線92に接続された多数の巻線を支承している。
これらの巻線は、鉄系のコア材料93と円筒状の強力な磁
石94との間に配置されている。線92を介して巻線に電流
が流れると、可動片91は、直ちに作動して、この場合、
その動作の方向及び速度は、電流の方向及び強さに依存
する。可動片は、位置センサ32に関係付けられており、
該位置センサは、可動片の作動位置に関する信号をコン
ピュータに送る。該可動片91は、スプール74と同軸状に
配置されたロッド95を介して、パイロット・スプール85
に堅固に接続されている。ロッド95の周りで同軸状に配
置された比較的弱い圧縮ばね96がパイロット・スプール
の端面、及び端部カバー43とコア材料93との間に配置さ
れた中央片97の反対方向を向いた面に圧接している。

第一のピストン41は、スプール74と同軸状にスプール
の中央穴84内まで伸長するロッド98と堅固に接続されて
おり、該中央穴内にて、ロッドは三裂案内部材（trilob
ate guide member）99により中心決めされている。カム
シャフト制御装置が不作動のとき、ロッド98の端部は、
パイロット・スプール上の対応する当接面100から適当
に離れた位置に配置され、このため、パイロット・スプ
ールがロッド98の存在により影響を受けることはない。
コンピュータ16は、運転の監視及び可動片91の精密な設
定を行い、これにより、ばね96からの圧力に対抗する。
電子制御装置が故障したならば、ばね96は、パイロット
・スプールをロッド98に当接するまで押し付け、これと
同時に、弁52が切り替えられ、このため、第二のピスト
ン44、液圧導管48、第一のピストン41及びロッド98を通
じてカム動作が伝達され、次で、パイロット・スプール
85を正確に位置決めする。圧縮ばね101がロッド98に取
り付けられたカラー102を通じて第一のピストン部材に
作用し、液圧導管48に向けて動かす。これにより、アイ
ドラー34がカムの下り側に従動するとき、第一のピスト
ン部材41が他方のピストン部材44の下降動作に迅速に従
動することが一層確実となる。

次に、スプール弁の機能について説明する。上述のよ
うに、穴79には、常に圧力が作用しており、そのため、
スプール74には、図面の上方向に向けて恒久的な力が作
用している。パイロット・スプールが停止したとき、こ
の上方への力がスプールを上方向に変位させることが可
能となる。この場合、横軸方向の導管83は圧力導管89と
連通し、このため、加圧油は穴82内に流動する。その結
果、ピストン部材81の正面にてチャンバ内の上昇する圧
力は、下向きの力にてスプールに作用し、このため、ス
プールは付勢されて、パイロット・スプールの中央フラ
ンジ88が横軸方向の導管83に正確に当接する位置とな
る。穴82内の圧力が過大になると、スプールは、僅かに
下方に動いて、これにより、横軸方向の導管83をドレー
ン導管90と連通させ、このため、穴82内の過剰圧力は釣
り合う程度まで逃がされて、スプールに作用する上昇力
及び下降力が等しい程度となる。

このことから、スプール74は、中央フランジが横軸方
向の導管83を塞ぐ位置に常にそれ自体を迅速に配置する
ことが理解される。穴82の径は、穴79よりも大きいた
め、スプールがパイロット・スプールに関して上記の中
立位置に位置しないならば、スプールには、常に力が作
用している。パイロット・スプールがロッド95又はロッ
ド98の何れかの作用によりスプールの軸方向に変位され
たとき、スプール74は、直ちにこの動作に関与する。パ
イロット・スプール及び関係付けられたロッドの質量が
小さいため、スプールに作用する駆動力は極めて小さ
く、このため、スプールが極めて迅速に作動することが
可能となる。

勿論、第一のピストン46をスプール74に直接、作用さ
せることも可能であるが、このためには、作動速度がよ
り遅く、より大きい制御力が必要となり、その結果、液
圧導管48により大きいエネルギが付与される装置とな
る。

カムシャフトの制御装置は、電子制御装置の故障の種
類に関係なく、個々のシリンダを作動させ、又は全ての
シリンダに同時に作動させることが出来る。

また、本発明は、ソレノイド及びステップ・モータの
ようなその他の型式の電動位置決め手段と関係して使用
することが可能である。

液圧導管48との接続部付近に、又は上記接続部内に
て、第二のピストンに対するシリンダ45、又は第一のピ
ストンに対するシリンダ42は、同一型式のシリンダ部材
に達する液圧導管が略等量の液圧油を保持するようにし
た寸法の補償容積を有する。例えば、液圧導管に対する
接続分枝管に、より大径の穴を穿孔するか、又はシリン
ダ内への横軸方向の導管に穿孔して、二つのピストンの
間の油の全体量が接続された対のピストンについて等し
くなるようにシリンダの中央出口導管からの位置にて導
管に栓をすることにより、この補償容積を提供すること
が可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭49−125905（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−59540（ＪＰ，Ａ) 特開平１−69707（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−10409（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−78935（ＪＰ，Ａ) 国際公開91／3630（ＷＯ，Ａ１) 欧州特許出願公開134744（ＥＰ，Ａ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 9/02 F02D 1/08 F02D 1/12 F02M 59/10 F02M 59/20 F02M 59/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】船舶の主機のような大型の内燃機関であっ
て、シリンダー、及び該シリンダーに取り付けられた、
燃料ポンプ（18）又は排気弁（12）のような液圧で駆動
される数個の部材とを具備し、該部材の液圧駆動体が、
液圧シリンダ（69）内に軸支された駆動ピストン（70）
を備え、該液圧シリンダが流路（67）を通じてスプール
弁と連通し、該スプール弁のスプール（74）は、流路
（67）が液圧油の高圧源（65）と連通する位置と、流路
が低圧ポート（66）と連通するもう一つの位置とを占め
ることが出来、該スプール（74）は、第一のピストン
（41）と関連し、該第一のピストンは、そこから第二の
ピストン（44）に延びる液圧導管（48）内の液圧流体に
より作動され、正常なエンジンの運転状態のとき、スプ
ールは、エンジンを制御するコンピュータ（16）から制
御信号を入力する電動位置決め手段（64）により位置決
め可能であり、正常なエンジンの制御が失われたとき、
スプールが、この代わりに、エンジンのクランク軸（1
1）と共に同期して回転するカムシャフト（23）上のカ
ム（26）に追動する第二のピストンより、位置決め可能
である、内燃機関において、前記カムシャフト（23）と前記第二のピストンが、前記
液圧で駆動される部材（12、18）からクランクシャフト
の軸線方向のような、内燃機関の長手方向に離れた状態
で、クランクシャフト（11）のような、適宜のシャフト
駆動体に配置され、液圧プッシュロッドとして作動す
る、単一の液圧導管（48）のみが、各第一、第二のピス
トン（41、44）対の間に延びることを特徴とする大型の
２ストローク内燃機関。
【請求項２】請求の範囲第一項に記載の内燃機関にし
て、正常なエンジンの運転中、前記第一のピストン（4
1）が、カム動作をスプール（74）に伝達し得ないよう
にされることを特徴とする内燃機関。
【請求項３】請求の範囲第２項に記載の内燃機関にし
て、前記エンジンの制御が正常であるとき、前記第二の
ピストン（44）が持ち上げられて、前記カムシャフト
（23）から離れ、正常なエンジン制御が失われたとき、
前記第二のピストンがカムシャフトに設けられた前記カ
ム（26）に接触するようにしたことを特徴とする内燃機
関。
【請求項４】請求の範囲第一項乃至第３項の何れかの項
に記載の内燃機関にして、前記スプール（74）が、正常
な運転状態のときに、電動の位置決め手段（64）によっ
て制御され、正常なエンジン制御が失われたときに、第
一のピストン（41）の動きにより制御される、小型のパ
イロット・スプール（85）の動きに従動し得るようにさ
れることを特徴とする内燃機関。
【請求項５】請求の範囲第４項に記載の内燃機関にし
て、前記パイロット・スプール（85）が、前記スプール
（74）内で同軸状に配置され且つロッド（95）に締結さ
れる一方、該ロッドは位置決め手段の可動片（91）に堅
固に接続されて、スプールの一側部まで突出し、前記第一のピストン（41）が、スプールの反対側部に対
して位置決めされ且つロッド（98）を支承し、該ロッド
が前記スプールに対して同軸状でパイロット・スプール
（85）まで伸長することを特徴とする内燃機関。
【請求項６】請求の範囲第５項に記載の内燃機関にし
て、関係するロッド（98）を有する前記第一のピストン
（41）が、前記パイロット・スプール（85）から離れる
方向に動くようにばね荷重が加えられることを特徴とす
る内燃機関。
【請求項７】請求の範囲第５項又は第６項に記載の内燃
機関にして、関係するロッド（95）を有する位置決め手
段の前記可動片（91）が、第一のピストン（41）に向け
て動き得るようにばね荷重が加えられ、正常なエンジンの運転中、前記位置決め手段（64）が該
ばね荷重に打ち勝つようにしたことを特徴とする内燃機
関。
【請求項８】請求の範囲第７項に記載の内燃機関にし
て、前記液圧導管（48）を複数備え、これらの複数の液
圧導管（48）の少なくとも一部が略等量の液圧油を保持
することを特徴とする内燃機関。
【請求項９】請求の範囲第１項乃至第８項の何れかの項
に記載の内燃機関にして、前記第二のピストン（44）
が、その作動位置にあるとき、ロッド（33）の上側部と
当接し、該ロッドは、その下側部で関係するカム（26）
に接触するアイドラー（34）を支承し、該ロッド（33）が、エンジンが通常の回転方向に回転す
る間に使用する限界位置と、エンジンが反対の回転方向
に回転する間に使用するもう一つの限界位置との間に
て、前記カムシャフトの長手方向に対して横切る方向に
可動であるようにしたことを特徴とする内燃機関。
【請求項１０】請求の範囲第９項に記載の内燃機関にし
て、前記ロッド（33）の前記二つの限界位置が調節可能
であることを特徴とする内燃機関。