JPH08504493A - エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ９０ｃｍまでの直径のシリンダを備えたクロスヘッド型式の大型エンジンは、Ｖ字状に２列となって配置されたシリンダを有する。エンジンの固定の主構造体は、フレームボックス（１４）を備えたベッドプレート（１２）、及び、シリンダ区分（１３）の形をした別個の素子に分割され、これらの素子は控えボルト（２６）により一緒にクランプされ、これら控えボルトのうちの少なくとも２つはエンジンの中央面に関して傾斜した状態で延びる。上記の別個の素子間の仕切り面は、これら素子間の接合面により幾何学的に決定される係止手段又はその他の（即ち実質的な）係止手段により相互係止される。

Description

【発明の詳細な説明】 エンジン 本発明は、Ｖ字状に２列となって配置されたシリンダを有するエンジン（内燃 機関）に関し、このエンジンにおいては、エンジンの固定の主構造体は、エンジ ンのフレームボックスを装着する別個のベッドプレートに分割され、また、好ま しくは、フレームボックスに装着された別個のシリンダ区分にも分割され、これ ら別個の主構造体のエンジン構成素子はシリンダ区分からベッドプレートまで延 びる控えボルトにより一緒にクランプされ、これら控えボルトのうちの少なくと も２つの控えボルトはエンジンの中央面に関して傾斜した状態で延びている。 Ｖ型エンジンは４ストロークトランクエンジンに最も幅広く応用されている。 これらのエンジンは一体的に形成された固定の主構造体を有するが、この主構造 体はクランクシャフトを軸下枠（underslung）に装着する比較的深い下向きのく ぼみを具備した単一の一体的なブロックとして構成され、このブロックは、重い 垂直ボルトによって主構造体と一緒にクランプされた緩い下方の主軸受部分によ り、主構造体に締結される。これらのボルトは平行に位置し、固定の構造体の上 側まで延びている。特に、大型のＶ型エンジンにおいて、クランクシャフトを軸 下枠に装着するのは望ましくない。その理由は、（軸下枠の存在のため）クレー ンによりクランクシャフトをエンジン内の適所へ下降させることができなくなる からである。 米国特許第３，３１８，２９７号明細書には、上述の型式のエンジンが記載さ れている。このエンジンはトランク型式のもので、クレーンを使用せずにクラン クシャフトを持ち上げることができる程度の小型のものである。シリンダの内側 の控えボルトはクランクシャフトと交差（クロスオーバー）し、隣接するシリン ダの外側でベッドプレートに締結される。控えボルトを緩めることなくクランク シャフトを取り外すことができるようにするため、最内側の控えボルトの下端は 上方へ偏っていて、主軸受から離れるようにクランクシャフトを持ち上げてエン ジンのフレームボックスの端壁の開口を通してクランクシャフトを長手方向に移 動させることができるような寸法の自由空間をクランクシャフトの上方に提供す る。 本発明の目的は、大型でクロスヘッド型式のＶ型エンジンを提供することであ る。 上記目的に鑑み、本発明に係るエンジンの特徴とするところは、エンジンが２ ストローククロスヘッドエンジンであって、フレームボックスにおける横方向の 補強子に装着されフレームボックスの高さの実質的な部分にわたってエンジンの 中央面に関して傾斜して延びるガイド面を有し、ベッドプレートに締結された控 えボルトが、横方向において最外側に位置した関連するシリンダのガイド面に沿 ってその外側で長手方向に延びていることである。 クロスヘッドエンジンにとって極めて重要なことは、クロスヘッドにおける信 頼性の高い作動を制御することである。エンジンのフレームボックスの横方向補 強子にガイド面を装着すると、ガイド面の平面性に悪影響を及ぼす程度のフレー ムボックスの変形を生じることなく、ガイド面からフレームボックスへ大きな力 を伝達させることが可能になる。インライン型式の大型２ストローククロスヘッ ドエンジンにおいては、横方向補強子にガイド面を確実に固定してガイド面を補 強することが知られているが、既知のガイド面は垂直方向に延び、各シリンダの 両側で、フレームボックスはガイド面のすぐ外側に位置した控えボルトにより支 持されている。 本発明は、各シリンダの内部に控えボルトを完全に除去し、横方向補強子に締 結されたガイド面をエンジンの中央面に関して傾斜した状態で配置することによ り、実現される。シリンダの内部から控えボルトを除去すれば、横壁に対するガ イド面の締結及び補強のための余裕（スペース）が生じる。クロスヘッドからの 実質的に大きな力が最内側のガイド面よりも最外側のガイド面に一層大きな影響 を及ぼすので、最内側の控えボルトが無くても、フレームボックスの望ましくな い変形を生じさせることはない。シリンダ区分の固定を考慮する必要がある場合 は、シリンダ区分は、（ベッドプレートでななく）フレームボックスに係留され た短いボルトにより、シリンダの内部で下方のフレームボックスにクランプでき る。 本発明に係るエンジンにおいては、シリンダの軸線は水平面に対して９０゜と は異なる角度で交差する。この効果により、主シリンダ力は実質的な大きさの水 平成分を持つことができる。傾斜した控えボルトはシリンダ力の水平成分をベッ ドプレートへ伝達させることができ、このため、エンジンの固定の主構造体の各 素子はその接合面に沿って相対変位しない。ガイド面の外側に位置した全通（th rough-going）ボルトは複数の接合面で分割された素子を結合するためのそのボ ルト力を与えるために使用でき、これにより、使用するボルトの総数を出来る限 り減らすことができる。既知のＶ型エンジンに比べて、これらの結合ボルトを一 層細くすることができる。すなわち、ボルトの「高さ／厚さ即ち直径」の比を極 めて大きくできる。ボルト力はボルトの長さに関係なく同じ値を持つので、締め 付けによるボルトの伸びはボルトの長さに比例し、そのため、極めて細いボルト は締め付けにより一層大きく伸び、ナットのためのネジや接触面の締め付け及び 部品間の摩耗や一緒にクランプされた素子における振動とは無関係に大きな張力 を与える。控えボルトにおけるこの特性は、シリンダの軸線がその下側の主構造 体の素子間の接合面に対して直角に位置していないＶ型エンジンにとっては特に 重要である。 ガイド面の外側の控えボルトの配置は、控えボルトがベッドプレートの底部へ の締結のためにクランクシャフトを通過してその下方へ延びるための十分な余地 を提供する。 エンジンの主構造体における横方向の荷重を減少させるため、控えボルトはガ イド面に対して実質上平行に延びる。 一実施例においては、２つの隣接するシリンダのシリンダ区分が各列において 相互に別となったユニットとして構成され、各シリンダが、フレームボックスに 締結され横方向において最内側のシリンダガイド面に沿ってその内側で長手方向 に延びるボルトを有する。最内側のガイド面の内部に位置したボルトはベッドプ レートに締結される控えボルトではなく、従って、このボルトはフレームボック スとベッドプレートとの相互クランプには寄与しない。しかし、この内側のボル トは、シリンダの外側に位置した控えボルトからの影響による傾斜を生じること なく、シリンダ区分をフレームボックスに堅固に締結する。 特に簡単な実施例においては、各列における２つの隣接するシリンダのシリン ダ区分は一体的に形成され、エンジンの横方向から見て、すべての控えボルトは 、横方向において最外側に位置する関連するシリンダのガイド面の外側に位置す る。シリンダ区分を一体化することにより、２つの隣接するシリンダ間の領域か らボルトを除去することができ、各シリンダ対に対してボルトの必要使用数を最 少化する（たったの２本）。エンジン運転中に、主シリンダ力が主構造体の別個 の素子を相対的にオフセットさせるのを阻止するため、素子間の接合面における 静止摩擦力が当該接合面におけるシリンダ力の成分を固定安全量だけ越えるよう に、控えボルトを強く締め付けることができる。 個々のエンジン素子の製造を容易にするためには、主構造体の別個の素子間の 仕切り面をエンジンの中央面に対して実質上直角に位置させて、普通の機械で容 易に機械加工できる大きな水平接合面を提供できるようにするのが望ましい。し かし、平坦な仕切り面にした場合は、個々の素子の相対変位を阻止するに必要な 張力を大きくする必要があり、それ故、好ましい実施例では、仕切り面における 主構造体の素子間の相対変位を阻止するために仕切り面に係止手段を設ける。控 えボルトの張力を減少させるほかに、係止手段は、控えボルトを締め付けた状態 で係止手段により個々の素子を相対的に位置決めできるので、エンジンの装着を 容易にする。係止手段が無い場合は、控えボルトが接合面に関して傾斜している ため、複数の控えボルトを不均一に締め付けたときに、素子間の相対変位が生じ てしまう。 好ましい実施例によれば、主構造体の別個の素子間に幾何学的に形成された係 止手段を設けることが可能であり、この係止手段においては、主構造体の別個の 素子間の仕切り面が、エンジンの中央面の両側に位置しこの中央面に対して直角 に延びる少なくとも２つの面区分から成る。この場合、仕切り面は一種の屋根形 の形状を呈し、一方の屋根表面に沿う素子間の相対運動を生じさせるためには、 他方の屋根表面において素子を互いに分離させる必要があるが、そのためには控 えボルトを余分に伸ばさねばならず、これは実質上不可能である。別個の素子に 対するこの種の相互係止は製造費を一層高くするが、この相互係止は極めて有効 であり、シリンダの２列間の角度が比較的大きいＶ型エンジンにとっては特に有 利である。仕切り面におけるシリンダ力の成分は、関連するシリンダの中央軸線 に対して実質上直角な仕切り面の面区分により、最少化できる。 以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。 第１図は本発明の第１実施例に係るエンジンを通る縦断面図、 第２図は本発明の第２実施例を示す第１図と同様の縦断面図、 第３図は２つの素子間の接合面を部分的に示す拡大図である。 第１図はクロスヘッド型式の２ストローク（長ストローク）Ｖ型エンジン１を 示し、シリンダはＶ字状に２列となって装着され、２つの隣接するシリンダ２、 ３内のピストンはクランクシャフト５上の共通のクランクピンジャーナル４に連 結されている。これらのピストンはピストンロッド６及びコネクティングロッド ７を介してジャーナル４に連結され、これらのロッドはガイド面１０上を摺動す るガイドシュー９によりエンジンの横方向において案内されるクロスヘッド８内 で相互連結されている。これらのガイド面は、エンジンの長手方向において各シ リンダ対を他のシリンダ対から離間させる直立の横壁１１に取り付けてある。 ピストンの直径は９０ｃｍであり、エンジンのストロークは２．５ｍより長く 、エンジンの全体高さは約１２ｍである。１２気筒エンジンの実施例においては 、エンジンの全体高さは１４ｍより僅かに短いが、これは、同じ出力を提供する 既知の１２気筒エンジンの全体高さ（２４ｍより僅かに短い）に比べて顕著に短 い。従って、７０，０００ＢＨＰ以上の出力を発生させることのできる本発明の 図示実施例に係るエンジンにより、実質的なスペースの節約が可能になる。もち ろん、本発明の要旨内で、ピストンの直径及びエンジン出力に関して上述の寸法 以外の寸法を有するエンジンを作ることも可能である。 エンジンの固定の主構造体はベッドプレート１２と、シリンダ区分１３と、フ レームボックス１４とに分割されており、このフレームボックスはベッドプレー トとシリンダ区分との間に位置し、関連するガイド及び補強子を備えたクロスヘ ッドを包囲する。主構造体を一層小さな素子に分割すると、個々の素子の製造及 び取り扱いが一層容易になる。 ベッドプレートは上向きの中央くぼみ１５を具備し、ベッドプレート内に装着 した主軸受の下方部分内へクランクシャフト５を位置決めするために、このくぼ みを通してクランクシャフトを下降させることができる。くぼみの外側において 、ベッドプレートの上側（上面）１６はベッドプレートの外壁１７の方へ下方に 傾斜して延びる。エンジンの中央面の両側に位置した上面１６の２つの傾斜区分 は中央面に関して反対方向に傾斜し、ベッドプレートの上面を屋根形に形成する 。 フレームボックス１４の底側（底面）はベッドプレートの上面の傾斜度に対応 する傾斜度を有する２つの平坦な傾斜区分１８を具備する。 同様に、フレームボックスの上側（上面）１９はシリンダ区分１３の底側（底 面）に設けた対応する傾斜区分２１に嵌合する２つの傾斜区分２０を具備する。 傾斜区分１８、２０、２１は各シリンダ列の長手方向中央面２２に対して直角に 延びる。 シリンダ区分１３はエンジン全体の横方向にわたって一体的に延び、各シリン ダのための掃気室２３を有する。一対の隣接するシリンダに関連する２つの掃気 室はターボチャージャ２５から空気を供給される中央に位置した掃気レシーバ２ ４により相互接続されている。 シリンダ区分１３、フレームボックス１４及びベッドプレート１２は各横壁１ １における２つの控えボルト２６により一緒にクランプされる。これらの控えボ ルトは控えボルト用パイプ２７の内部で延び、ボルトの各端部はシリンダ区分１ ３の上側（上面）及びベッドプレートの下面にそれぞれ接触当接してクランプさ れたナット２８を担持している。控えボルトは対応する中央面２２に平行に延び 、控えボルトの下方部分がクランクシャフト５を越えて下方へ延びることができ るように、その中央面の外側で適当な距離だけ離れて位置する。２つの控えボル トがＶ字形状の脚部に沿うように位置し、それぞれの接合面に位置した２つの傾 斜区分１８、２０に対して直角に延びているので、エンジンの固定構造体の３つ の別個の素子は、シリンダ力により生じた主構造体内の横方向の力がこれらの素 子を相互係止する力に打ち勝つことができないように、幾何学的に相互係止され る。 横壁１１の中央に配置した控えボルト用パイプの代わりに、横壁の両側に設け たパイプをツイン控えボルトと一緒に使用してもよい。また、控えボルトの張力 が主軸受に作用しないように、主軸受上方のレベルにおいてベッドプレート１２ に控えボルトを係留することもできる。各シリンダ対のための２つの別個のユニ ッ トとしてシリンダ区分を構成した場合、個々のシリンダに対してシリンダの中央 面の内側でボルト（図示せず）を使用する必要があり、最内側のガイド面に沿っ てその内側でボルトを長手方向に通過させるようにボルトを特殊に配列する必要 がある。例えば、この内側ボルトの下端は、クランクシャフトの上方の領域にお いてエンジンの長手方向中央面の近傍でフレームボックス１４に締結することが できる。 第２図に示す別の実施例においては、第１図に示すものと同じ機能を果たす素 子は同じ符号（正し、それぞれ１００を加える）で示す。なお、この実施例につ いては、第１図の実施例との相違のみを説明する。 主構造体の別個の素子、即ち、ベッドプレート１１２、フレームボックス１１ ４及びシリンダ区分１１３間の仕切り面は、エンジンの中央面１２９に対して実 質上直角に延びる。第３図に示すように、これら別個の素子間の水平相対変位を 阻止するため、止めボルトの形をした係止手段１３１を仕切り面１３０に設け、 このボルトをフレームボックス１１４及びシリンダ区分１１３にそれぞれ設けた フランジ１３２、１３３の関連するボアに遊びを伴わずに挿入する。この止めボ ルトは仕切り面におけるフランジの相対変位を阻止する。第２図には単一の係止 手段を示したが、作用する横方向の力の大きさに応じて複数個の係止手段を使用 することができること明らかである。また、係止手段は他の方法で構成してもよ く、例えば、一方の素子のフランジから突出し他方の素子のフランジに設けたガ イド穴に挿入される固定ピンで構成することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｆ０２Ｆ 7/00 Ｄ 9429−3Ｇ Ｆ１６Ｍ 1/00 Ｔ 7314−3Ｇ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． Ｖ字状に２列となって配置されたシリンダ（２、３；１０２、１０３）を 有するエンジンであって、エンジンの固定の主構造体が、エンジンのフレームボ ックス（１４；１１４）を装着する別個のベッドプレート（１２；１１２）と、 上記フレームボックスに装着された別個のシリンダ区分（１３；１１３）とに分 割され、これら別個の主構造体のエンジン素子即ち上記ベッドプレートが及びシ リンダ区分が当該シリンダ区分から当該ベッドプレートまで延びる控えボルト（ ２６；１２６）により一緒にクランプされ、これらの控えボルトのうちの少なく とも２つの控えボルトがエンジンの中央面（２９、１２９）に関して傾斜した状 態で延びているようなエンジン（１；１０１）において、 エンジンが２ストローククロスヘッドエンジンであって、上記フレームボック スにおける横方向の補強子（１１）に装着され当該フレームボックスの高さの実 質的な部分にわたってエンジンの上記中央面に関して傾斜して延びるガイド面（ １０）を有し、上記ベッドプレート（１２；１１２）に締結された上記控えボル ト（２６；１２６）が、横方向において最外側に位置した関連する上記シリンダ （２、３）のガイド面（１０）に沿ってその外側で長手方向に延びていることを 特徴とするエンジン。 ２． 請求の範囲第１項に記載のエンジンにおいて、２つの隣接する上記シリン ダの上記シリンダ区分が各列において相互に別となったユニットとして構成され 、当該各シリンダが、上記フレームボックスに締結され横方向において最内側の 上記シリンダガイド面に沿ってその内側で長手方向に延びるボルトを有すること を特徴とするエンジン。 ３． 請求の範囲第１項又は第２項に記載のエンジンにおいて、上記控えボルト （２６；１２６）が上記ガイド面（１０；１１０）に対して実質上平行に延びて いることを特徴とするエンジン。