(57)【要約】      （修正有）【課題】背が高く且つ幅が狭い上部構造体を有する船舶の主推進エンジンとして設置するのに適したエンジンにするための着火順序を提供する。【解決手段】２行程クロスヘッド内燃機関は、単一列に１０個のシリンダを有している。該エンジンは、    １−７−８−２−５−１０−４−３−９−６、    １−６−９−３−４−１０−５−２−８−７、    １−８−７−２−５−１０−３−４−９−６、    １−６−９−４−３−１０−５−２−７−８、    １−６−８−４−２−１０−５−３−７−９、    １−９−７−３−５−１０−２−４−８−６の１つである、エンジンシリンダの着火順序（ｎ１−ｎ１０）を有している。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一列に１０個のシリンダを有し、エンジンシリンダＣ１−Ｃ１０の着火順序が（ｎ１−ｎ１０）である２行程クロスヘッド内燃機関において、エンジンシリンダの着火順序（ｎ１−ｎ１０）が、
１−７−８−２−５−１０−４−３−９−６、
１−６−９−３−４−１０−５−２−８−７、
１−８−７−２−５−１０−３−４−９−６、
１−６−９−４−３−１０−５−２−７−８、
１−６−８−４−２−１０−５−３−７−９、
１−９−７−３−５−１０−２−４−８−６のいずれか１つであることを特徴とする、クロスヘッド内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の２行程クロスヘッド内燃機関において、シリンダＣ１及びシリンダＣ１０の着火角度（α１、α１０）は１８０°、シリンダＣ２及びシリンダＣ９の着火角度（α２、α９）は１８０°、シリンダＣ３及びシリンダＣ８の着火角度（α３、α８）は１８０°、シリンダＣ４及びシリンダＣ７の着火角度（α４、α７）は１８０°、シリンダＣ５及びシリンダＣ６の着火角度（α５、α６）は１８０°、それぞれ隔てられることを特徴とする、２行程クロスヘッド内燃機関。
【請求項３】
請求項２に記載の２行程クロスヘッド内燃機関において、着火順序が、任意の２つの連続的な着火シリンダ間のクランク軸の回転角度が３６°である意味にて偶数であることを特徴とする、２行程クロスヘッド内燃機関。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の２行程クロスヘッド内燃機関において、コンテナ船の主推進エンジンであることを特徴とする、２行程クロスヘッド内燃機関。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の２行程クロスヘッド内燃機関において、シリンダ当り少なくとも５２００ｋＷの最大力を有することを特徴とする、２行程クロスヘッド内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一列に１０個のシリンダを有する２行程クロスヘッド内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
該エンジンは、エンジンシリンダＣ１−Ｃ１０の着火順序を有する。当該出願人が製造する１０ＭＣ６０エンジンに対する既知の着火順序は、１−８−７−３−５−９−４−２−１０−６である。別の従来技術の着火順序１−８−５−６−３−１０−２−７−４−９は、英国特許第９１７，７４８号に記載されている。
【０００３】
着火順序は、エンジン内の振動状態に影響し、また、エンジンが外力及び外部モーメントにて支持構造体及び軸システムに如何に影響を与えるかを左右する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の１つの目的は、背が高く且つ幅が狭い上部構造体を有する船舶の主推進エンジンとして設置するのに適したエンジンにするための着火順序を提供することである。
本発明による２行程内燃機関は、エンジンシリンダＣ１−Ｃ１０の着火順序（ｎ１−ｎ１０）が次のようなものであることを特徴とする。
【０００５】
１−７−８−２−５−１０−４−３−９−６、
１−６−９−３−４−１０−５−２−８−７、
１−８−７−２−５−１０−３−４−９−６、
１−６−９−４−３−１０−５−２−７−８、
１−６−８−４−２−１０−５−３−７−９、
１−９−７−３−５−１０−２−４−８−６。
【０００６】
これらの着火順序の結果、第４順位のいわゆる外部Ｘ型案内モーメント及び第４順位の自由モーメントの値が好ましい程に小さくなることが判明している。このことは、長く細い船体及び高さに比して長さが短い上部構造体を有する船舶にて特に有益である。振動モーメントが分当り３００乃至４５０サイクルの範囲で振動数を有するならば、かかる上部構造体は、振動を減衰するための措置を必要とする。しかし、本発明によるエンジンは、何ら顕著な大きさの第４順位の振動を発生させることはないため、エンジン速度（ｒｐｍ）が３００／４ｒｐｍ乃至４５０／４ｒｐｍの範囲内にあるとき、かかる減衰措置は不要である。この速度範囲は、船舶にて大型の主推進エンジンとして典型的に利用される大型のディーゼルクロスヘッドエンジンの公称速度と極めて良好に適合する。かかるエンジンは、例えば、９４ｒｐｍ又は１０６ｒｐｍのような公称速度を有することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの好ましい実施の形態において、シリンダＣ１及びシリンダＣ１０の着火角度（α１、α１０）は１８０°、シリンダＣ２及びシリンダＣ９の着火角度（α２、α９）は１８０°、シリンダＣ３及びシリンダＣ８の着火角度（α３、α８）は１８０°、シリンダＣ４及びシリンダＣ７の着火角度（α４、α７）は１８０°、シリンダＣ５及びシリンダＣ６の着火角度（α５、α６）は１８０°、それぞれ隔てられている。これらの着火角度は、また、偶数の順位、すなわち第２の順位、第４の順位、第６の順位等の自由モーメントに対して、対のシリンダの一方は対のシリンダの他方と不釣合いとなり、その結果、第４順位の自由モーメントが僅かとなるのみならず、偶数順位のその他の自由モーメントの程度も僅かとなる。
【０００８】
１つの好ましい実施の形態において、着火順序は、任意の２つの連続的な着火シリンダ間のクランク軸の回転角度が３６°である意味にて偶数である。単一列に１０個のシリンダを有するエンジンの場合、３６２，８８０の異なる偶数の着火順序がある。これらから、本発明は、上述した６つの着火順序に関し、これら順序における着火角度は、任意の２つの連続的な着火シリンダ間のクランク軸の回転角度が３６°となるようなものであり、そのとき、第４順位の外部のＸ型案内力モーメント及び第４順位の自由モーメントは、双方共に零となる。更に、第１の順位より大きい順位の全ての自由モーメントもまた零となる。
【０００９】
特定のエンジン装置にて特殊な問題があるならば、連続的な着火シリンダの少なくとも幾つかのシリンダが着火する間のクランク軸の回転角度が３６０°／１０と異なる意味にて偶数でない着火順序を使用することにより、振動パターンを精密に調節することも可能である。
【００１０】
エンジンは、コンテナ船の主推進エンジンであることが好ましいが、該エンジンは、例えば、プロダクトキャリア又はバルクキャリアのような、その他の型式の船舶における主推進エンジンとして使用することができ、また、発電所の定置エンジンとして使用することができる。
【００１１】
２行程クロスヘッド内燃機関は、シリンダ当り少なくとも５２００ｋＷの最大力を有することが好ましい。シリンダ当りかかる大きい力発生量を有するクロスヘッドエンジンは、高さが極めて高くなり、案内面の上端とクランク軸の中心線との間の垂直方向距離が長くなる。この点に関して、偶数順位の外部Ｘ型案内力モーメントが零であるとき、このことは、有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態の例について、極めて概略図的な図面を参照にして以下により詳細に説明する。
図１において、１０個のシリンダを有し、ＭＣ型である大型の２行程クロスヘッド内燃機関の断面図を見ることができる。本発明によるエンジンは、例えば、マンＢ＆Ｗディーゼル製のものとし、また、ＭＣ又はＭＥ型、或いはスルザーＲＴ−フレックス又はスルザーＲＴＡ型のバルチラ（Ｗａｒｔｓｉｌａ）製のものとすることができる。シリンダは、例えば、５０乃至１２０ｃｍ、好ましくは、８０乃至１２０ｃｍ、より好ましくは、１０８ｃｍのような９５乃至１２０ｃｍの範囲のボアを有することができる。エンジンは、例えば、シリンダ当り３０００乃至８５００ｋＷ、好ましくは、シリンダ当り少なくとも５２００ｋＷのような、４０００乃至８０００ｋＷの範囲の力を有することができる。シリンダＣ１乃至Ｃ１０の各々は、典型的に、その下端に列状の掃気空気ポート２を有するシリンダライナー１と、シリンダの頂部に配置された排気弁４を有するシリンダカバー３とを備えている。
【００１３】
ピストン５は、ピストンロッド６に取り付けられており、該ピストンロッドは、クロスヘッド７及び接続ロッド８を介してクランク軸１０のクランクピン９と接続されている。クランク軸ジャーナル１１は、台板１２に取り付けられた主軸受内に配置されている。
【００１４】
クロスヘッドは、Ａフレーム１４の底部から頂部まで垂直方向に伸びる案内面２２上を摺動するガイドシュー１３により横断方向に支持されている。案内面は、エンジンの静止Ａフレーム１４に固定され、Ａフレームは、台板１２の頂部に固定されている。基礎ボルト２３が台板１２をエンジン基礎（図示せず）に固定する。エンジン基礎は、エンジンが船舶の主推進エンジンである場合、船舶船体の一部であり、又はエンジンが発電所の定置エンジンである場合、建物構造体の一部である。エンジン内の振動に起因する外部力及びモーメントは、エンジン基礎に、また他方、エンジンを補強するために頂部支え材が利用される場合、壁又は船体側部のようなその他の構造体にも伝達されよう。シリンダ部分１５は、Ａフレームの頂部に取り付けられる。
【００１５】
シリンダカバー３は、カバースタッド１６によりシリンダ部分に固定される。連結ロッド１７がシリンダ部分から台板まで下方に伸びており、また、これら連結ロッドは、シリンダ部分１５を台板１２に固定する。典型的に、シリンダ部分の各々に作用する４つの連結ロッド１７があり、連結ロッドからの下向きの力の合計値は、シリンダ内の燃焼室内での燃焼により発生された最大圧力に起因してシリンダカバーに作用する上向きの力を上廻る。
【００１６】
排気ダクト１８が、排気弁の領域内で個別のシリンダから伸び且つ、排気受け部１９内に開放する。エンジンは、全てのシリンダに共通の単一の排気受け部のみを有するようにし又はエンジンは複数の排気受け部を有するようにしてもよい。
【００１７】
ターボ過給機２０は、排気受け部１９に接続され且つ、空気流路２４を介して及び多分、入口空気冷却器２５を介して圧縮された空気を、掃気受け部２７と、掃気空気ポート２における吸気チャンバ２９への流路２８とを備える掃気空気システム２６に供給する。
【００１８】
シリンダ間の距離ｌは、図２に示すように、エンジンの全体に亙って一定であるが、シリンダＣ５とシリンダＣ６との間の距離は除き、この場合、距離は、ｌ２＝ｌ＋ｌ１であり、シリンダの間の公称距離ｌに、２つの主軸受けと、２つのクランク軸部分がボルト止めすることにより接続されるフランジ接続部のような中間のクランク軸継手とが存在することで生じる追加的な長さｌ１を加えた値に等しい。
【００１９】
エンジンは、燃料ポンプ及び排気弁を作動させるカム軸が存在しない電子制御式エンジンとし、例えば、ＭＥ又はフレックス型のエンジンとすることができる。エンジンがカム軸を有する従来型式であるならば、カム軸は、チェーン駆動装置又は歯車を介してクランク軸から駆動することができ、該チェーン駆動装置又は歯車は、より長い距離ｌ２だけ分離されたシリンダ間に適宜に配置するか又は全てのシリンダがエンジン内で等距離に配置される場合、エンジンの端部に配置することができる。
【００２０】
クランク軸は、個別の部分の重量を軽減し得るように２つの部分に適宜に分割されている。このことは、エンジンを組み立てる間、クランク軸を台板まで持ち上げることを容易にし、また、クランク軸の製造をも容易にする。継手に配置されたシリンダの間の距離ｌ２は、その他のシリンダ間の距離ｌよりも長い。勿論、クランク軸継手をシリンダＣ５、Ｃ６以外のシリンダの間に配置することもでき、持ち上げ能力が十分に強力であるならば、クランク軸は、クランク軸の全体に亙ってシリンダの距離が等しい単一物として形成することができる。
【００２１】
垂直方向に向けて、全ての案内面２２は、台板の同一の高さからシリンダ部分１５の真下における同一の高さまで伸びている。エンジンが運転すると、ガイドシューは、エンジンフレームの横方向に向けた力にて案内面に押し付けられる。個別のガイドシューに起因して関係した案内面に加えられる力の程度及び方向は、当然に、関係したピストンがエンジンサイクル中に位置する位置に依存する。２行程エンジンにおいて、ピストンは、各サイクルにて圧縮行程及び有効行程を行う。
【００２２】
サイクル中における特定のシリンダの位相は、シリンダの着火角度に依存する。また、着火角度の全体的な寸法は、エンジンの着火順序に依存する。一例として、１０シリンダエンジンにおける任意の１つのシリンダは、着火順序を変更せずに７２°以上、着火角度を変更することができず、それは、かかる大きい角度変化は、着火順序を強制的に変化させることになるからである。最も実際的な場合、特定の着火順序における任意の所定のシリンダの着火角度は、連続的な各着火の間、３６°の偶数の着火順序に属する着火角度から、２０°まで変化せず、また、５°以上又は０°乃至３°以上、変化しないことがしばしばである。
【００２３】
図３には、関係した案内面におけるガイドシューから及びＡフレーム１４に対する案内面からの水平方向力の変化に起因するＸ型案内力モーメントが示されている。線ａは、クランク軸の長手方向中心軸線を表わし、線ｂは、案内面の上端を通る水平線を表わし、線ｃは、後者の２本の線間の垂直方向距離を表わす。モーメントは、力にその力を分離する距離を掛けた値として生じる。Ｘ型案内力モーメントの結果、外部モーメントが生じる程度にて、これらのモーメントは、エンジンの基礎に伝達され、船舶船体のような基礎と関係した構造体に振動を生じさせ、従って船体の頂部に構築された上部構造体にも振動を生じさせる。
【００２４】
図４乃至図９には、本発明による着火順序が示されている。斜めに交差する線の隣に表わした角度符号は、任意の連続的な着火角度間の角度（着火間隔）が３６°である偶数の着火順序の状況に相応する。かかる偶数の着火順序により、０°、３６°、７２°、１０８°、１４４°、１８０°、２１６°、２５２°、２８８°、３６０°にて着火が生じる。
【００２５】
図面に示した実際の着火順序は次の通りである。
図４：１−７−８−２−５−１０−４−３−９−６
図５：１−６−９−３−４−１０−５−２−８−７
図６：１−８−７−２−５−１０−３−４−９−６
図７：１−６−９−４−３−１０−５−２−７−８
図８：１−６−８−４−２−１０−５−３−７−９
図９：１−９−７−３−５−１０−２−４−８−６
これらの着火順序は、上述したように、偶数の着火順序及び奇数の着火順序の双方に関係して利用することができる。
【００２６】
これらの着火順序は、上部構造体が背が高く且つ幅が狭い構造体にて上甲板の上方に伸びるコンテナ船の主推進エンジンとして使用される主エンジンに特に関係する。幅の狭い構造体は、例えば、上甲板から上方の上部構造体の高さが船の長手方向への上部構造体の長さの２倍又は３倍以上である型式のものとすることができる。上部構造体は、例えば、２０ｍ乃至３５ｍの範囲、例えば、２３ｍ乃至３０ｍの範囲の高さ及び６ｍ乃至１４ｍの範囲、典型的に、７ｍ乃至１０ｍの範囲の長さを有するものとすることができる。
【００２７】
図１０には、船体を参照番号３０、上部構造体を参照番号３１でそれぞれ示した、かかる船舶が図示されている。上部構造体は、煙突３２まで上方に伸びるエンジンケーシングから分離されている。上部構造体３１は、特に、上部構造体が高いとき又は長さが短いとき、振動の影響を受け易い。船体３０の上方にて、図１０には、３つの節４１を有する振動モード４０及び４つの節５１を有する振動モード５０が示されている。
【００２８】
図１１は、当該出願人が製造する１０Ｋ９８ＭＣエンジンに関する線図である。エンジンは、９４ｒｐｍの速度時、５７，２００ｋＷの力を発生させ、これは、シリンダ当り５，７２０ｋＷに相応する。最大連続定格値（ＭＣＲ）は９４ｒｐｍである。計算に使用した値は、ＩＡＣＳに従ったものであり、上述した形態に対し次の値である。ｓｉｇｂ＝５５０ＭＰａ、ｓｉｇａｘ＝１０．２９ＭＰａ、ｋ＝０．９３０、ｂｅｔａｂ＝ｂｅｔａｑ＝ｂｅｔａｔ＝０．０、ａｌｆａｂ＝１．７４４、ａｌｆａｔ＝１．７４４、ＳＩＧＡ＝３０ＭＰａ、ｌ１＝４６６ｍｍ、Ｂ＝１６００ｍｍ、Ｗ＝４９２．００ｍｍ、ｒｈ＝６５．０ｍｍ、ｒｇ＝１８．０ｍｍ、ｒｕｌｂ＝１．２、ｒｕｌｔ＝１．０ｍｍ、Ｄ＝１０６２ｍｍ、ＤＢＨ＝５３１ｍｍ、ＤＧ＝１０６２ｍｍ、ＤＢＧ＝１５０ｍｍ。これら値にて及び図４に示した着火順序１−７−８−２−５−１０−４−３−９−６のとき、又は、シリンダ１をエンジンの他端から数えるならば、図５に示す着火順序のとき、振動の応答性は、図１１に示したものとなる。Ｙ軸にて荷重１．０を通じて水平線で示した、許容可能な最大振動の基準値以下の曲線となることが分かる。その結果、着火順序は、１−７−８−２−５−１０−４−３−９−６が許容可能である。
【００２９】
不規則的な着火順序すなわち、幾つかの連続的な着火シリンダの着火間の角度間隔が３６°から逸脱する意味にて偶数でない着火順序を使用することも可能である。僅か数度、逸脱するだけでも、エンジン内の振動パターンは相違したものとなる可能性がある。かかる不規則的な着火順序は、エンジンに生ずる振動特徴を精密に調節するために使用可能である。
【００３０】
特定の着火順序における振動レベルの計算は、典型的に、マンＢ＆Ｗディーゼル（ＭＡＮ  Ｂ＆Ｗ  Ｄｉｅｓｅｌ）が開発したプロフィア（ＰＲＯＦＩＲ）又はニューヨーク、ビエンのスプリンガ−ベルラグ（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ）が出版する、Ｈ．マース／Ｈ．クリエ（Ｈ．Ｍａａｓｓ／Ｈ．Ｋｌｉｅｒ）及びＫ．Ｅ．ハフナー／Ｈ．マース（Ｋ．Ｅ．Ｈａｆｎｅｒ／Ｈ．Ｍａａｓｓ）の「Ｄｉｅ  Ｖｅｒｂｒｅｎｎｕｎｇｓｋｒａｆｔｍａｓｃｈｉｎｅ」に開示されたようなテキストブックプログラムのようなコンピュータプログラムによって電子的に行われる。
【００３１】
本発明による６つの着火順序に関して、これら着火順序は、３つの２重順序にグループ分けすることができ、ここで、２重順序の各々は、シリンダの番号付けがエンジンの一端又は他端にて開始する２つの状況を反映するものである。これら２つの順序は、実際に、等価的な着火順序を有するエンジンを説明することになる。
【００３２】
本発明による実際上異なる３つの着火順序に対し、図１１の線図に関係するエンジンに関して以下の振動値が表わされる。
表１
着火順序
１−７−８−２−５−１０−４−３−９−６
１−６−９−３−４−１０−５−２−８−７
１−８−７−２−５−１０−３−４−９−６
１−６−９−４−３−１０−５−２−７−８
１−６−８−４−２−１０−５−３−７−９
１−９−７−３−５−１０−２−４−８−６
Ｘ型案内力モーメントｋＮｍ        
モーメント                                                    
ｋＮｍ        第１順位  第３順位  第５順位  第７順位  第９順位
２９１２      １６０７  ３３３５  ６０３    ３００５    ６４  
３０７７      １６９７  ３２８５  ２０１３  １９６０    ６７  
３８２４      ２１１１  ３１７５  ３４２４  ２８６１    ８４  
偶数の振動順位に関係するｋＮｍで表わした外部Ｘ型案内力モーメントは零である。
【００３３】
第１順位よりも高順位の外部（自由）モーメントは零である。
上記に説明した実施の形態に対して形態変更することは、特許請求の範囲内にて可能である。シリンダは、エンジンの前端にてＣ１の番号で表し、後端にてＣ１０の番号で表す必要はない。シリンダは、後端にてＣ１の番号で表し、前端にてＣ１０の番号で表すことも等しく可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による１０個のシリンダを有する２行程エンジンの断面図である。
【図２】図１のエンジンの頂面図である。
【図３】図１のエンジンにおけるＸ型案内力モーメントを示す図である。
【図４】シリンダＣ１−Ｃ１０の着火順序を示す図である。
【図５】シリンダＣ１−Ｃ１０の別の着火順序を示す図である。
【図６】シリンダＣ１−Ｃ１０の更に別の着火順序を示す図である。
【図７】シリンダＣ１−Ｃ１０の更に別の着火順序を示す図である。
【図８】シリンダＣ１−Ｃ１０の更に別の着火順序を示す図である。
【図９】シリンダＣ１−Ｃ１０の更に別の着火順序を示す図である。
【図１０】コンテナ船の船体の振動モードを示す図である。
【図１１】計算振動データを示す線図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    シリンダライナー
２    掃気ポート
３    シリンダカバー
４    排気弁
５    ピストン
６    ピストンロッド
７    クロスヘッド
８    接続ロッド
９    クランクピン
１０    クランク軸
１１    クランク軸ジャーナル
１２    台板
１３    ガイドシュー
１４    Ａフレーム
１５    シリンダ部分
１６    カバースタッド
１７    連結ロッド
１８    排気ダクト
１９    排気受け部
２０    ターボ過給機
２２    案内面
２３    基礎ボルト
２４    空気通路
２５    入口空気冷却器
２６    掃気空気システム
２７    掃気受け部
２８    流路
２９    吸気チャンバ
Ｃ１乃至Ｃ１０    シリンダ
ｌ    シリンダ間の距離
【図１】
2006161597.tif 000003
【図２】
2006161597.tif 000004
【図３】
2006161597.tif 000005
【図４】
2006161597.tif 000006
【図５】
2006161597.tif 000007
【図６】
2006161597.tif 000008
【図７】
2006161597.tif 000009
【図８】
2006161597.tif 000010
【図９】
2006161597.tif 000011
【図１０】
2006161597.tif 000012
【図１１】
2006161597.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成17年4月14日(2005.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006161597.tif 000014
【図２】
2006161597.tif 000015
【図３】
2006161597.tif 000016
【図４】
2006161597.tif 000017
【図５】
2006161597.tif 000018
【図６】
2006161597.tif 000019
【図７】
2006161597.tif 000020
【図８】
2006161597.tif 000021
【図９】
2006161597.tif 000022
【図１０】
2006161597.tif 000023
【図１１】
2006161597.tif 000024
【外国語明細書】
2006161597000001.pdf