JP5713769B2

JP5713769B2 - シリンダジャケット

Info

Publication number: JP5713769B2
Application number: JP2011085567A
Authority: JP
Inventors: 剛門脇; 信幸國弘; 浩二江戸
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2031-04-07
Also published as: KR101464097B1; CN103249937A; WO2012137873A1; JP2012219699A; KR20130083914A; CN103249937B

Description

本発明は、舶用等のユニフロー方式の二サイクル機関を構成するシリンダジャケットに関するものである。

舶用等のユニフロー方式の二サイクル機関を構成するシリンダジャケットとしては、例えば、特許文献１の図１７に開示されたもの、すなわち、仕切板（隔壁）６ａに連通穴（連通路）６ｂが設けられたものが知られている。

特開平５−３０６６４７号公報

さて、図６または図７に示すように、正面視（背面視）円形状を呈する従来の連通穴６１は、その中心が、シリンダジャケット６２の高さ（縦）方向および幅（横）方向における中心Ｃに位置するように、隣り合うシリンダ（気筒）間を仕切る（区画する）仕切板６３の中央部に形成されていた。

そして、シリンダジャケット６２を形成する排気側側板２３には、隣り合う二枚の仕切板６３（または前板（図示せず）と、前板と隣り合う仕切板６３、もしくは後板（図示せず）と、後板と隣り合う仕切板６３）と、排気側側板２３と、燃料ポンプ側側板２４とで形成された空間内と、掃気トランク１４内とを、シリンダ毎に連通する右側面視略矩形状を呈する（第１の）連通穴（連通路）３４が、シリンダ毎に一つずつ、シリンダジャケット６２の長手方向（図６において紙面に垂直な方向）に沿って複数個（七気筒の場合は七個）設けられている。

一方、シリンダジャケット６２を形成する燃料ポンプ側側板２４には、隣り合う二枚の仕切板６３（または前板と、前板と隣り合う仕切板６３、もしくは後板と、後板と隣り合う仕切板６３）と、排気側側板２３と、燃料ポンプ側側板２４とで形成された空間内を点検等する際に用いられる左側面視円形状を呈する（第１の）開口３５が、シリンダ毎に一つずつ、シリンダジャケット６２の長手方向に沿って複数個（七気筒の場合は七個）設けられている。また、開口３５はそれぞれ、燃料ポンプ側側板２４の外側面（表面）に立設されたスタッドボルト（図示せず）、およびスタッドボルトの外周面に設けられた雄ねじ部と螺号する雌ねじ部を備えたナット（図示せず）を介して燃料ポンプ側側板２４の外側面に取り付けられた（点検）蓋３６により閉塞されている。

しかしながら、連通穴３４は、図６に示すように、連通穴３４の高さ方向（図６において上下方向）における内径が、開口３５の内径よりも（３〜５倍程度）大きく、かつ、図７に示すように、連通穴３４の幅方向（図７において上下方向）における内径が、開口３５の内径よりも（１〜２倍程度）大きくなるようにして形成されている。すなわち、排気側側板２３には、開口３５よりも大きな開口面積（流路面積）を有する穴が形成されていることになる。そのため、排気側側板２３の剛性（引張強さ）が、燃料ポンプ側側板２４の剛性（引張強さ）よりも（著しく：大幅に）低下し、シリンダ内の圧力（筒内圧）によるシリンダジャケット６２の変形（図６中に破線で示す上板２１の傾き）が大きくなる。そして、これに伴って、シリンダライナ６、シリンダカバー７、カバーボルト４１が傾き、ピストンリング４３がシリンダライナ６の内周面に対して片当たりしたり、ピストン８の外周面がシリンダライナ６の内周面に対して直接当たったりするおそれがある。

そこで、従来の対策としては、排気側側板２３の板厚（肉厚）を、燃料ポンプ側側板２４の板厚（肉厚）よりも厚く（大きく）し、シリンダ内の圧力（筒内圧）によるシリンダジャケット６２の変形が小さくなるようにしていた。
しかしながら、排気側側板２３の板厚を厚くすると、シリンダジャケット６２全体の重量、および二サイクル機関全体の重量が増加し、好ましくないといった問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、シリンダ内の圧力（筒内圧）による上板の変形を低減させることができて、重量を低減させることができるシリンダジャケットを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係るシリンダジャケットは、ユニフロー方式の二サイクル機関を構成するとともに、上面視矩形状を呈する上板と、下面視矩形状を呈する下板と、正面視矩形状を呈する前板と、背面視矩形状を呈する後板と、右側面視矩形状を呈する排気側側板と、左側面視矩形状を呈する燃料ポンプ側側板と、隣り合うシリンダ間を仕切る仕切板と、を備えたシリンダジャケットであって、隣り合う二枚の仕切板、または前記前板と、前記前板と隣り合う仕切板、もしくは前記後板と、前記後板と隣り合う仕切板と、前記排気側側板と、前記燃料ポンプ側側板とで形成された、隣り合う空間内同士を連通する連通穴が、シリンダ内の圧力による前記排気側側板の伸び量と、シリンダ内の圧力による前記燃料ポンプ側側板の伸び量との差が、最小となる位置、正面視形状、大きさで、前記仕切板に形成されている。

本発明に係るシリンダジャケットによれば、シリンダ内の圧力（筒内圧）による排気側側板の伸び量と、シリンダ内の圧力による燃料ポンプ側側板の伸び量との差が最小となり、当該シリンダジャケットの変形（例えば、図２中に破線で示す上板２１の傾き）が最小となる。
これにより、シリンダ内の圧力（筒内圧）による上板の変形を低減させることができて、重量を低減させることができる。

上記シリンダジャケットにおいて、前記連通穴は、その正面視形状が円形状とされるとともに、当該シリンダジャケットの高さ方向および幅方向における中心よりも前記燃料ポンプ側側板の側で、かつ、前記下板の側に、その中心が位置するようにして形成されているとさらに好適である。

このようなシリンダジャケットによれば、例えば、図２から図４に示すように、連通穴３７は、当該シリンダジャケット４の高さ（縦）方向および幅（横）方向における中心Ｃ（図２参照）よりも燃料ポンプ側（燃料ポンプ側側板２４の側）で、かつ、下側（下板２２の側：カバーボルト穴４５から遠い側）に、その中心が位置するようにして形成されている。
これにより、シリンダ内の圧力（筒内圧）による上板の変形を低減させることができて、重量を低減させることができる。

上記シリンダジャケットにおいて、前記連通穴は、その正面視形状が三角形状とされ、かつ、当該シリンダジャケットの高さ方向および幅方向における中心に、その中心が位置するようにして形成されているとさらに好適である。

このようなシリンダジャケットによれば、例えば、図５に示すように、連通穴５１は、当該シリンダジャケット５２の高さ（縦）方向および幅（横）方向における中心Ｃ（図２参照）に、その中心（中点）が位置するようにして形成されている。
これにより、シリンダ内の圧力（筒内圧）による上板の変形を低減させることができて、重量を低減させることができる。

本発明に係るユニフロー方式の二サイクル機関は、上記いずれかのシリンダジャケットを具備している。

本発明に係るユニフロー方式の二サイクル機関によれば、シリンダ内の圧力（筒内圧）による上板の変形を低減させることができるシリンダジャケットを具備しているので、ピストンリングがシリンダライナの内周面に対して片当たりしたり、ピストンの外周面がシリンダライナの内周面に対して直接当たったりするのを防止することができ、当該二サイクル機関の信頼性を向上させることができる。

本発明に係るシリンダジャケットによれば、シリンダ内の圧力（筒内圧）による上板の変形を低減させることができて、重量を低減させることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るシリンダジャケットを具備した大型ディーゼルエンジンの構造例を示す断面図であって、正面側から見た図である。図１に示すシリンダジャケット、シリンダライナ、シリンダカバー、ピストン、ピストン棒を拡大して示す断面図であって、背面側から見た図である。本発明の一実施形態に係るシリンダジャケットの一部を排気側から見た斜視図である。図３に示すシリンダジャケットを背面側から見た概略図である。本発明の他の実施形態に係るシリンダジャケットを背面側から見た概略図であって、図４と同様の図である。従来のシリンダジャケットを説明するための図であって、図２と同様の図である。従来のシリンダジャケットを説明するための図であって、図６に示すシリンダジャケットを図６において上方から見た概略図である。

以下に、本発明の一実施形態に係るシリンダジャケットについて、図１から図４を参照して説明する。
図１は本実施形態に係るシリンダジャケットを具備した大型ディーゼルエンジンの構造例を示す断面図であって、正面側から見た図、図２は図１に示すシリンダジャケット、シリンダライナ、シリンダカバー、ピストン、ピストン棒を拡大して示す断面図であって、背面側から見た図（図１において紙面奥側から見た図）、図３は本実施形態に係るシリンダジャケットの一部を排気側（図１において左側：図２において右側）から見た斜視図、図４は図３に示すシリンダジャケットを背面側から見た図（図１において紙面奥側から見た図）である。

図１に示す大型ディーゼルエンジン１は、典型的には船舶推進用の主機として用いられるユニフロー方式の二サイクル機関であり、下方に位置する台板２と、台板２上に設けられた架構（本体）３と、架構３上に設けられたシリンダジャケット４とを備えている。これら台板２、架構３、およびシリンダジャケット４は、上下方向に延在する複数のタイボルト５によって一体的に締め付けられて固定されている。

シリンダジャケット４にはシリンダライナ６が設けられており、このシリンダライナ６の上端にはシリンダカバー７が設けられている。そして、シリンダライナ６およびシリンダカバー７によって形成された空間内にピストン８が往復動可能に設けられている。また、ピストン８の下端には、ピストン棒９の上端が回動可能に取り付けられている。

台板２はクランクケースとされており、クランク軸１０が設けられている。また、クランク軸１０の上端には、連接棒１１の下端が回動可能に接続されている。

架構３には、ピストン棒９と連接棒１１とを回動可能に接続するクロスヘッド１２が設けられている。すなわち、ピストン棒９の下端および連接棒１１の上端がクロスヘッド１２に接続されている。クロスヘッド１２の両側（図１において左側および右側）には、上下方向に延在する一対の摺動板１３が架構３の側に固定された状態で設けられている。
なお、図１中の符号１４は、シリンダジャケット４の排気側に隣接して配置された掃気トランクを示している。

図２から図４の少なくとも一図に示すように、シリンダジャケット４は、上面視（平面視）矩形状を呈する一枚の上板（天板）２１と、下面視（底面視）矩形状を呈する一枚の下板（底板）２２と、正面視（前面視）矩形状を呈する一枚の前板（図示せず）と、背面視（後面視）矩形状を呈する一枚の後板（図示せず）と、右側面視矩形状を呈する一枚の排気側側板２３と、左側面視矩形状を呈する一枚の燃料ポンプ側（カム側）側板２４と、隣り合うシリンダ（気筒）間を仕切る（区画する）複数枚（七気筒の場合は六枚）の仕切板（隔壁）２５と、を備えるとともに、全体として直方体形状を呈するブロック状の部材であり、大型ディーゼルエンジン１の長手方向（クランク軸１０の軸方向：図１および図２において紙面に垂直な方向）に沿って配置されている。

上板２１には、シリンダ毎に配置されたシリンダライナ６が挿通される（第１の）貫通穴（シリンダライナ６の長手方向における中央部を受け入れて支持する上面視円形状を呈する穴）３１が、シリンダジャケット４の長手方向（クランク軸１０の軸方向：図１および図２において紙面に垂直な方向）に沿って複数個（七気筒の場合は七個）設けられている。

下板２２には、シリンダ毎に配置されて上下方向（シリンダジャケット４の長手方向と直交する方向：図１および図２において上下方向）に沿って往復動するピストン棒９を摺動可能に支持するピストン棒グランドパッキン箱３２が挿通される（第２の）貫通穴（ピストン棒グランドパッキン箱３２を受け入れて支持する下面視円形状を呈する穴）３３が、シリンダジャケット４の長手方向に沿って複数個（七気筒の場合は七個）設けられている。

排気側側板２３には、隣り合う二枚の仕切板２５（または前板と、前板と隣り合う仕切板２５、もしくは後板と、後板と隣り合う仕切板２５）と、排気側側板２３と、燃料ポンプ側側板２４とで形成された空間内と、掃気トランク１４（図１参照）内とを、シリンダ毎に連通する右側面視略矩形状を呈する（第１の）連通穴（連通路）３４が、シリンダ毎に一つずつ、シリンダジャケット４の長手方向（クランク軸１０の軸方向：図１および図２において紙面に垂直な方向）に沿って複数個（七気筒の場合は七個）設けられている。

燃料ポンプ側側板２４には、隣り合う二枚の仕切板２５（または前板と、前板と隣り合う仕切板２５、もしくは後板と、後板と隣り合う仕切板２５）と、排気側側板２３と、燃料ポンプ側側板２４とで形成された空間内を点検等する際に用いられる左側面視円形状を呈する（第１の）開口３５が、シリンダ毎に一つずつ、シリンダジャケット４の長手方向（クランク軸１０の軸方向：図１および図２において紙面に垂直な方向）に沿って複数個（七気筒の場合は七個）設けられている。また、開口３５はそれぞれ、燃料ポンプ側側板２４の外側面（表面）に立設されたスタッドボルト（図示せず）、およびスタッドボルトの外周面に設けられた雄ねじ部と螺号する雌ねじ部を備えたナット（図示せず）を介して燃料ポンプ側側板２４の外側面に取り付けられた（点検）蓋３６（図７参照）により閉塞されている。

仕切板２５にはそれぞれ、隣り合う二枚の仕切板２５（または前板と、前板と隣り合う仕切板２５、もしくは後板と、後板と隣り合う仕切板２５）と、排気側側板２３と、燃料ポンプ側側板２４とで形成された、隣り合う空間内同士を連通する正面視（背面視）円形状を呈する（第２の）連通穴（連通路）３７が設けられている。連通穴３７は、シリンダジャケット４の高さ（縦）方向および幅（横）方向における中心Ｃよりも燃料ポンプ側（燃料ポンプ側側板２４の側）で、かつ、下側（下板２２の側）に、その中心が位置するとともに、シリンダ内の圧力（筒内圧）によるシリンダジャケット４の変形（図２中に破線で示す上板２１の傾き）を、従来のものよりも低減させることができる内径を有するようにして形成されている。

そして、掃気トランク１４内から連通穴３４を介して、あるいは隣り合う二枚の仕切板２５（または前板と、前板と隣り合う仕切板２５、もしくは後板と、後板と隣り合う仕切板２５）と、排気側側板２３と、燃料ポンプ側側板２４とで形成された、隣の空間内から連通穴３７を介して、隣り合う二枚の仕切板２５（または前板と、前板と隣り合う仕切板２５、もしくは後板と、後板と隣り合う仕切板２５）と、排気側側板２３と、燃料ポンプ側側板２４とで形成された空間内に流入した掃気（新気）は、図７に示す従来のものと同様にして、シリンダライナ６の下端部に周方向に沿って設けられた掃気ポート（孔）３８を介してシリンダ内（筒内：シリンダライナ６と、シリンダカバー７と、ピストン８とで形成された空間内）に流入する（取り込まれる）ようになっている。

なお、図２中の符号４１はカバーボルト、符号４２はナット、符号４３はピストンリングであり、また、図３および図４中の符号４４はタイボルト５が挿通されるタイボルト穴、符号４５はカバーボルト４１の下端部（一端部）がねじ込まれる（埋め込まれる）カバーボルト穴である。

本実施形態に係るシリンダジャケット４によれば、図２から図４に示すように、連通穴３７は、当該シリンダジャケット４の高さ（縦）方向および幅（横）方向における中心Ｃよりも燃料ポンプ側（燃料ポンプ側側板２４の側）で、かつ、下側（下板２２の側：カバーボルト穴４５から遠い側）に、その中心が位置するようにして形成されている。
これにより、シリンダ内の圧力（筒内圧）による上板２１の変形を低減させることができて、シリンダジャケット４の重量を低減させることができる。

そして、本実施形態に係るシリンダジャケット４を具備した大型ディーゼルエンジン１によれば、シリンダ内の圧力（筒内圧）による上板２１の変形を低減させることができるシリンダジャケット４を具備しているので、ピストンリング４３がシリンダライナ６の内周面に対して片当たりしたり、ピストン８の外周面がシリンダライナ６の内周面に対して直接当たったりするのを防止することができ、当該大型ディーゼルエンジン１の信頼性を向上させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更・変形が可能である。
例えば、上述した実施形態では、連通穴３７を、シリンダジャケット４の高さ（縦）方向および幅（横）方向における中心Ｃよりも燃料ポンプ側（燃料ポンプ側側板２４の側）で、かつ、下側（下板２２の側：カバーボルト穴４５から遠い側）に、その中心が位置するようにして形成させた。しかし、本発明はこのような形態に限定されるものではなく、例えば、図５に示すように、正面視形状を三角形状とし、かつ、シリンダジャケット５２の高さ方向および幅方向における中心に、その中心が位置するような連通穴５１としてもよい。

また、連通穴の位置、正面視形状、大きさは、シリンダ内の圧力による排気側側板２３の伸び量と、シリンダ内の圧力による燃料ポンプ側側板２４の伸び量との差を最小とする（最小に近づける）ことができるものであれば、いかなる位置、正面視形状、大きさであってもよい。

１大型ディーゼルエンジン
４シリンダジャケット
２１上板
２２下板
２３排気側側板
２４燃料ポンプ側側板
２５仕切板
３７連通穴
５１連通穴
５２シリンダジャケット

Claims

ユニフロー方式の二サイクル機関を構成するとともに、上面視矩形状を呈する上板と、下面視矩形状を呈する下板と、正面視矩形状を呈する前板と、背面視矩形状を呈する後板と、右側面視矩形状を呈する排気側側板と、左側面視矩形状を呈する燃料ポンプ側側板と、隣り合うシリンダ間を仕切る仕切板と、を備えたシリンダジャケットであって、
前記排気側側板と前記燃料ポンプ側側板の少なくともいずれか一方に開口が形成され、
隣り合う二枚の仕切板、または前記前板と、前記前板と隣り合う仕切板、もしくは前記後板と、前記後板と隣り合う仕切板と、前記排気側側板と、前記燃料ポンプ側側板とで形成された、隣り合う空間内同士を連通する連通穴が、前記仕切板に形成され、
前記連通穴は、シリンダ内の圧力による前記排気側側板の伸び量と、シリンダ内の圧力による前記燃料ポンプ側側板の伸び量との差が、最小となるように、その正面視形状が円形状とされるとともに、当該シリンダジャケットの高さ方向および幅方向における中心よりも前記排気側側板と前記燃料ポンプ側側板のいずれかに設けられた前記開口の側とは反対側、または、前記排気側側板と前記燃料ポンプ側側板に設けられた前記開口のうちより大きな開口面積を有する前記開口の側とは反対側で、かつ、前記下板の側に、前記連通穴の中心が位置するようにして前記仕切板に形成されていることを特徴とするシリンダジャケット。
ユニフロー方式の二サイクル機関を構成するとともに、上面視矩形状を呈する上板と、下面視矩形状を呈する下板と、正面視矩形状を呈する前板と、背面視矩形状を呈する後板と、右側面視矩形状を呈する排気側側板と、左側面視矩形状を呈する燃料ポンプ側側板と、隣り合うシリンダ間を仕切る仕切板と、を備えたシリンダジャケットであって、
前記排気側側板と前記燃料ポンプ側側板の少なくともいずれか一方に開口が形成され、
隣り合う二枚の仕切板、または前記前板と、前記前板と隣り合う仕切板、もしくは前記後板と、前記後板と隣り合う仕切板と、前記排気側側板と、前記燃料ポンプ側側板とで形成された、隣り合う空間内同士を連通する連通穴が、前記仕切板に形成され、
前記連通穴は、シリンダ内の圧力による前記排気側側板の伸び量と、シリンダ内の圧力による前記燃料ポンプ側側板の伸び量との差が、最小となるように、その正面視形状が三角形状とされ、かつ、当該シリンダジャケットの高さ方向および幅方向における中心に、前記連通穴の中心が位置するようにして前記仕切板に形成されていることを特徴とするシリンダジャケット。
請求項１または２に記載のシリンダジャケットを具備していることを特徴とするユニフロー方式の二サイクル機関。