JP4550011B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は請求項1の前文に記載の内燃機関に関する。 The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
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。 For example, an internal combustion engine such as a large diesel engine employed in a ship uses a plurality of cylinder devices. Each cylinder device includes a cylinder head and a barrel. A cylinder head seal is formed between the cylinder head and the barrel in order to seal the combustion chamber of each cylinder device at the junction between the cylinder head and the barrel. The cylinder head normally incorporates an inlet valve for combustion air to be supplied to the cylinder device and an outlet valve for exhaust gas to be discharged from the cylinder device. In addition to the inlet valve and the outlet valve, each cylinder head usually incorporates a fuel injection valve integrally. In order to cool the cylinder device, it is necessary to supply a cooling water flow to the cylinder device and to discharge the cooling water flow from the cylinder device after cooling. In addition, in order to start combustion of fuel inside each cylinder device, so-called starting air must be supplied to each cylinder device of the internal combustion engine. In order to supply start-up air and supply and discharge cooling water, in the case of an actually known internal combustion engine, it is necessary to install a large number of structural parts in the cylinder device and to install separate pipes. As a result, the structure of the internal combustion engine is expensive.
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。 Starting from the above points, the object of the present invention is to provide a new internal combustion engine having a simple structure.
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。 This problem is solved by the internal combustion engine according to claim 1. In accordance with the present invention, each cylinder device has a cooling water / starting air guide device in addition to the cylinder head and the barrel, which surrounds the cylinder head and the barrel in an area where they are coupled, and cools them. The water / starting air guide device, the cylinder head, and the barrel bound the passage portions of the starting air inlet passage, the cooling water inlet passage, and the cooling water discharge passage of each cylinder device.
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。 The present invention is characterized in that each cylinder device is provided with a cooling water / starting air guide device in addition to the cylinder head and the barrel. The cooling water / starting air guide device of each cylinder device surrounds the cylinder head and the barrel in an area or a place where the cylinder head and the barrel of each cylinder device are coupled. The cooling water / starting air guide device, the cylinder head, and the barrel delimit the starting air inlet passage, the cooling water inlet passage, and the cooling water discharge passage of each cylinder device individually or in combination. As a result, a very simple and compact structure of the cylinder device of the internal combustion engine is realized.
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。 Advantageous embodiments of the invention emerge from the dependent claims and the following description. Next, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these.
以下図1〜10を参照し、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
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。
FIG. 1 shows a perspective view of the range of three
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。
As will be described in detail below, the cooling water / starting
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。
As can be seen from FIG. 1, each coolant / starting
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。
Next, referring to FIGS. 7 to 10, formation of the start air inlet passage, the cooling water inlet passage and the cooling water discharge passage of the
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。
The starting air inlet passage of each
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。
The cooling water inlet passage of each
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。
The cooling water flows out of the
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。
Accordingly, the cooling water / starting
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。
That is, the coolant / starting
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。
The internal combustion engine according to the invention has a number of advantages over known internal combustion engines. In other words, the cooling water / starting
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。
The
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
20 Cylinder Device, 21 Cylinder Head, 22 Barrel, 23 Cooling Water / Starting Air Guide Device, 24 Inlet Valve, 25 Outlet Valve, 26 Hole, 27 Connecting Element, 28-30 Piping, 31 Start Air Flow, 32 Cooling Water Inflow , 33 Cooling water discharge, 34 Annular passage part, 35 Ascending passage part, 36 Outlet passage part, 37 hole, 38 Solenoid valve, 39 Control air passage, 40, 41 Annular passage part, 42 Annular gap, 43 passage part, 44
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