(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃エンジンのシリンダーライナーを冷却するための改良された装置及び方法を提供する。【解決手段】往復運動ピストン型内燃エンジン、特に軸方向掃気大型２ストロークディーゼルエンジンのシリンダーライナー装置１であって、ピストンの上部がシリンダーライナーの滑動面とシリンダーライナーに設けられたシリンダーカバー３と共に燃焼空間を画成するシリンダーライナーを有するシリンダーライナー装置に関する。シリンダーライナー２はライナー冷却流体によりシリンダーライナーを冷却するためのライナー冷却システム２００を有し、シリンダーカバー３はカバー冷却流体によりシリンダーカバーを冷却するためのカバー冷却システム３００を有する。ライナー冷却流体２０１とカバー冷却流体３０１の間で流れの交換が制御又は調整される。又はライナー冷却流体とカバー冷却流体の間で流れの交換が阻止される。【選択図】図１
2015055246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復運動ピストン型内燃エンジン、特に縦方向掃気大型２−ストロークディーゼルエンジンのシリンダーライナー装置であって、
ピストンが内部に設けられるシリンダーライナーであって、運転状態及び取付け設置状態において、前記ピストンが前記シリンダーライナーのシリンダー軸に沿って上死点と下死点との間で往復運動可能とされ、前記ピストンの上部が前記シリンダーライナーの滑動面と前記シリンダーライナーに設けられたシリンダーカバーと共に燃焼空間を画成するようにしたシリンダーライナーを有し；前記シリンダーライナーはライナー冷却流体により前記シリンダーライナーを冷却するためのライナー冷却システムを有し；前記シリンダーカバーはカバー冷却流体により前記シリンダーカバーを冷却するためのカバー冷却システムを有し、
前記ライナー冷却流体と前記カバー冷却流体の間で流れの交換が制御又は調整される；又は前記ライナー冷却流体と前記カバー冷却流体の間で流れの交換が阻止されるように、前記ライナー冷却システムは、前記カバー冷却システムと分離されていることを特徴とする、シリンダーライナー装置。
【請求項２】
前記ライナー冷却システムは前記シリンダーライナーのシリンダー壁内に設けられ、前記ライナー冷却流体が、前記シリンダーカバーとライナーアウトフローとの間に設けられたライナーインフローを経て前記ライナー冷却システムに供給され、前記ライナー冷却流体は前記ライナーアウトフローを経て前記ライナー冷却システムから排出される、請求項１に記載のシリンダーライナー装置。
【請求項３】
前記カバー冷却システムは前記シリンダーカバー内に設けられ、前記カバー冷却流体はカバーインフローを経て前記カバー冷却システムに供給され、前記カバー冷却流体はカバーアウトフローを経て前記カバー冷却システムから排出される、請求項１又は請求項２に記載のシリンダーライナー装置。
【請求項４】
前記ライナー冷却流体のためのライナー回収スペースが前記ライナーインフローと前記ライナーアウトフローの間に設けられる、請求項１乃至３のいずれかに記載のシリンダーライナー装置。
【請求項５】
前記カバー冷却流体のためのカバー回収スペースが前記カバーインフローと前記カバーアウトフローとの間に設けられる、請求項１乃至４のいずれかに記載のシリンダーライナー装置。
【請求項６】
前記ライナー冷却システムと前記カバー冷却システムとの間で流れの交換が制御又は調整される；又は前記ライナー冷却システムと前記カバー冷却システムとの間で流れの交換が阻止されるように、前記ライナー冷却システムと前記カバー冷却システムとの間に媒体分離装置が設けられる、請求項１乃至５のいずれかの請求項に記載のシリンダーライナー装置。
【請求項７】
前記ライナー冷却システムと前記カバー冷却システムの間、特に、前記媒体分離装置の領域に封止要素が設けられる、請求項１乃至６のいずれかの請求項に記載のシリンダーライナー装置。  。
【請求項８】
前記媒体分離装置は熱交換器として構成される、請求項１乃至７のいずれかの請求項に記載のシリンダーライナー装置。
【請求項９】
往復運動ピストン型内燃エンジン、特に軸方向掃気大型２−ストロークディーゼルエンジンのシリンダーライナー装置を冷却する冷却方法であって、
前記シリンダー装置は、ピストンが内部に設けられるシリンダーライナーであって、運転状態及び取付け状態において、前記ピストンがシリンダーライナーのシリンダー軸に沿って上死点と下死点との間で往復運動可能とされ、前記ピストンの上部が前記シリンダーライナーの滑動面と前記シリンダーライナーに設けられたシリンダーカバーと共に燃焼空間を画成するようにシリンダーライナーを有し；前記シリンダーライナーはライナー冷却流体により前記シリンダーライナーを冷却するためのライナー冷却システムを有し；前記シリンダーカバーはカバー冷却流体により前記シリンダーカバーを冷却するためのカバー冷却システムを有し、
前記ライナー冷却流体と前記カバー冷却流体の間で流れの交換が制御又は調整される；又は前記ライナー冷却流体と前記カバー冷却流体の間で流れの交換が阻止されるように、前記ライナー冷却システムは、前記カバー冷却システムと分離されることを特徴とする、冷却方法。
【請求項１０】
前記ライナー冷却システムはシリンダーライナーのシリンダー壁内に設けられ、前記ライナー冷却流体が、前記シリンダーカバーとライナーアウトフローとの間に設けられたライナーインフローを経て前記ライナー冷却システムに供給され、前記ライナー冷却流体は前記ライナーアウトフローを経て前記ライナー冷却システムから排出される、請求項９に記載の冷却方法。
【請求項１１】
前記ライナー冷却流体は、最初は前記ライナーインフローから前記シリンダーカバーの方向に案内され、続いて前記シリンダーカバーの方向から前記ライナーアウトフローに向けて案内され、特に、前記ライナー冷却流体は、最初は前記ライナーインフローと前記ライナーアウトフローとの間に設けられたライナー回収スペースに供給され、続いて、前記ライナー冷却流体は前記ライナー回収スペースから前記ライナーアウトフローを経て排出される、請求項９又は１０に記載の冷却方法。
【請求項１２】
前記カバー冷却システムは、前記カバー冷却流体がカバーインフローによって前記カバー冷却システムに供給され、前記カバー冷却システムからカバーアウトフローを経て排出されるように前記シリンダーカバー内に設けられ、前記カバー冷却流体は、好ましくは、最初は前記カバーインフローから前記シリンダーライナーの方向に案内され、続いて前記」シリンダーライナーの方向から前記カバーアウトフローの方向へ排出される、請求項９乃至１１のいずれかの請求項に記載の冷却方法。
【請求項１３】
前記カバー冷却流体は最初は前記カバーインフローと前記カバーアウトフローとの間に設けれたカバー回収スペースに供給され、続いて、前記カバー冷却流体は前記カバー回収スペースから前記カバーアウトフローを経て排出される、請求項９乃至１２のいずれかの請求項に記載の冷却方法。  
【請求項１４】
熱が、前記シリンダーライナーの軸方向及び/又は径方向の温度勾配が減少するように、前記ライナー冷却流体により、前記ライナーインフローの上部のシリンダーライナーの領域から前記ライナーインフローの下部のシリンダーライナーの領域へ移送される、請求項９乃至１３のいずれかの請求項に記載の冷却方法。
【請求項１５】
カバー冷却流体とは異なる冷却流体がライナー冷却流体として使用され、好ましくは、オイルがライナー冷却流体として使用され、及び/又は好ましくは水がカバー冷却手段として使用される、請求項９乃至１４のいずれかの請求項に記載の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立クレーム１及び９の導入部に従う、往復ピストン型内燃エンジン、特に、縦方向に掃気される２-ストローク大型ディーゼルエンジンのシリンダーライナー装置とシリンダーライナー装置を冷却するための冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型のディーゼルエンジンは、しばしば、船舶用又は例えば、静止運転状態の電気エネルギーを生成するための大型発電機を駆動するための駆動集合体として使用される。この点に関連しては、モータは通常は連続運転モードでかなりの長い期間にわたり駆動し、このことは安全運転及び適合性に関して努力とコストが要求されることとなる。この理由により、特に保守の間の長期間において、少ない損耗、燃料物質及び運転用材料の経済的な取り扱いがオペレータにとって機械の運転のための中心的な基準となっている。その他の事項として、かなりの低速で駆動するディーゼルエンジンの大きな穴のシリンダーライナー内でのピストンの運動挙動は、保守の間の長期に亘る期間、適合性、潤滑剤の消費について、また、運転費用とこれに関連して経済的効率に直接に関連する決定的なファクターとなる。このように、大型ディーゼルエンジンのピストンの挙動の複雑な問題はますます重要となっている。
【０００３】
この点で、運転状態においてピストンがシリンダーカバーの近傍における上死点を通過する位置である運転状態のシリンダーの上部領域でシリンダーライナーが受ける負荷が特に大きいことはよく知られている。燃料空気混合体がピストンの上死点近傍において、即ち、シリンダーライナー、シリンダーカバー及びピストンによって囲まれる燃焼空間の体積が略最小となる時の時点において着火する。これにより、シリンダーライナー内において高温、高圧が作用し、シリンダーライナーは、ピストンの運動によるものだけでなく、燃焼空間の一定の動的体積の変化により、さらなる強い動的変化に曝される。
【０００４】
この理由により、シリンダーカバーの近傍であるシリンダーライナーの上端に例えば冷却リングを設けるとが知られており、この冷却リングには、好ましくは、少なくとも高くなる熱応力の一部をシリンダーライナーから冷却リングを経て逃がすことができるような水冷却手段が設けられる。また、同時に、例えば、すでに米国特許第937,200号に示されているような簡単な冷却リングが設けられる。
【０００５】
シリンダー内で発生する熱の大部分はシリンダーライナーの上部領域及び当然のこととしてシリンダーカバーに存在するという事実により、シリンダーライナーの上部領域における温度は、従来のシリンダー装置のシリンダーライナーの下部領域よりも極めて高い。従来技術のシリンダーライナーについては、シリンダーライナーのシリンダー壁においてシリンダー軸に沿って大きな温度勾配が存在する。換言すると、シリンダーライナーの上部領域、特にシリンダーカバーに隣接する領域における温度は所望の平均温度より極めて高い、即ち、シリンダーライナーの下部領域の温度が相対的に低すぎる。
【０００６】
このことは、同時に、当業者にとって周知の種々の負の副産物をもたらす。シリンダーライナー壁の異なる領域における大きな温度差により、当然のこととして対応する機械的内部歪みがもたらされる。例えば、シリンダーライナーは、他に追加的な手段を講じなければ、シリンダーカバーの近傍の上部領域では下部領域に比較して径方向に強く膨張する。このことは、往復ピストン型内燃エンジンの運転状態においてシリンダーライナーの内径が上部領域においては下部領域より大きくなるという危険が存在することを意味する。これはピストンのピストン滑動挙動に関して不具合、従って、その結果としてピストンとライナー滑動面との間の摩擦の増加とて知られているだけでなく、当然のこととして、シリンダーライナーのシリンダー軸に沿う軸法方向及び径方向の内部応力を報じる。大きな温度勾配は、必然的に関連している機械要素に関係するシリンダーライナー内での激しい不均一な腐食の進行へとつながる。更に、損傷を生じる酸の生成、及び、例えば、低温腐食が好ましくない態様で影響を及ぼす。上述の損傷を与える副産物は、単なる例示であり、最終的なものではないものとして理解されるべきである。当業者であれば、複数の更なる負の結果を十分に認識している。
【０００７】
更に、先行技術水準によって知られている解決法は、具体例によっては、シリンダーライナーとシリンダーカバーに例えば水のような同じ冷却媒体が使用され、また、しばしば、シリンダーライナーとシリンダーカバーのための結合された冷却回路が設けられると、特に、共通の冷却回路を介してシリンダーライナーとシリンダーカバーの間での大量の熱交換がなされるという問題を提示している。実際、このことは、しばしば、無視することができないシリンダーライナーからの熱の影響がシリンダーカバーにもたらされることを意味している。このことは、順次、シリンダーカバー内の冷却水が激しく加熱されて、特に、シリンダーカバー内で冷却剤の中で気泡が発生する、及び/又は、すでにシリンダーライナー内で発生した気泡が冷却システム内を上昇して冷却中のカバーに到達し、シリンダーカバーの冷却を悪化させ、当業者に知られているように、最悪の場合はシリンダーカバーそのもの、及び/又は、シリンダーカバーに設けられている噴射ノズル、排出バルブ、油圧バルブ、計器類などの要素を損傷する、又は、上記要素の寿命を際だって短くし、及び/又は、モータの性能に悪影響を及ぼす。
【０００８】
したがって、例えば、従来より明らかになっているように、シリンダーライナー自体又は少なくともシリンダーライナーの滑動面、ピストンリング、シリンダーカバー、及びそこに設けられる噴射ノズル、排気バルブ、油圧バルブ及び計器類などの要素などの関連要素の寿命が著しく減少することが予想されるばかりでなく、燃料の消費を増加させ、最終的には高いコストと作動の質的低下につながるモータの運転ににおける出力損失を考慮に入れなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の理由により、本発明の目的は、従来技術によって既知のもの以外の、改良されたシリンダーライナー装置及び/又は改良された往復ピストン型内燃エンジン、特に、縦方向に掃気される低速２−ストローク大型ディーゼルエンジンのシリンダーライナーの冷却方法を提供ることにある。
【００１０】
特に、統計学的及び運動力学的な熱膨張が増大することが改良された方法で制限され、それにより、内燃エンジンの動作上の安全性が増すことが確保され、保守の間隔が増し、シリンダーライナー及び他の要素の寿命が極めて増大し、最終的にはモータの運転の費用が劇的に減少する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
したがって、これらの目的を満たす本願発明の主題は、独立クレーム１及び９によって特徴付けられる。従属クレームは特に本発明の有利な実施例に関係する。
【００１２】
したがって、本発明は、往復内燃エンジンのシリンダー装置、特に、縦方向に掃気される２-ストローク大型ディーゼルエンジンのシリンダーライナー装置に関し、前記シリンダー装置は、運転状態及び取付け状態におけるシリンダーライナーのシリンダー軸に沿って上死点位置及び下死点位置の間で往復運動が可能なピストンが内部に設けられ、ピストンの上側がシリンダーライナーの滑動面とシリンダーカバーと共に燃焼空間を画成するようにしたシリンダーライナーを備える。前記シリンダーライナーは、シリンダーライナーをライナー冷却流体によってシリンダーライナーを冷却するためのライナー冷却システムを備え、シリンダーカバーはカバー冷却流体によってシリンダーカバーを冷却するためのカバー冷却システムを備えている。本発明によれば、ライーナー冷却システムとカバー冷却システムとの間での流れの交換が制御され又は調整されるように、ライナー冷却システムはカバー冷却システムから分離可能とされている。これとは別に、ライーナー冷却システムとカバー冷却システムとの間での流れの交換が阻止される。
【００１３】
したがって、本発明にとっては、シリンダーカバーとシリンダーライナーのそれぞれに分離した独自の冷却システムが設けられることがが必須であり、ここでは、ライーナー冷却システムとカバー冷却システムとの間での流れの交換が制御又は調整され、又は阻止されるようにライナー冷却システムはカバー冷却システムから分離されている。  換言すると、ライーナー冷却システムとカバー冷却システムとの間での流れの交換は制御又は調整装置、例えば、ライーナー冷却システムとカバー冷却システムとの間の少なくとも１つのバルブによって制御又は調整される。制御又は調整の代替として、ライーナー冷却システムとカバー冷却システムとの間の流れの交換は、例えば、ライーナー冷却システムとカバー冷却システムとの間で分離手段によって阻止され、ここでは、分離手段によって流れの交換のための連結がなされない。
【００１４】
本発明によれば、シリンダーカバーとシリンダーライナーに独自の分離した冷却システムが設けられという事実により、ライナー冷却流体とカバー冷却流体の間で流れの交換が阻止される場合、従来技術のものとは異なり、カバー冷却システムとライーナー冷却システムの冷却媒体の全体を通しての混合がなされず、このことは、流れの観点からすると、カバー冷却システムとライナー冷却システムとの間の流れの交換を排除できるようにカバー冷却システムがライナー冷却システムが分離されるため、本発明によってはカバー冷却流体とライナー冷却流体の混合がなされないことを意味する。
【００１５】
このことは、本発明によるシリンダー装置によって、カバー冷却システムとライナー冷却システムとの間の流れの交換によるシリンダーライナーからシリンダーカバーへの熱の伝達がなくなるという有利な結果をもたらす。これにより、本発明により、特に、シリンダーカバー内での冷却水が激しく加熱されて蒸気気泡がシリンダーカバーの冷却水に発生し、及び/又は、シリンダーライナーで既に形成されている気泡が冷却システムを通ってシリンダーカバーの冷却システムに上昇し、シリンダーカバーの冷却を悪化させ、運転状態において前述したような損傷を与えることを阻止することができる。
【００１６】
ライナー冷却流体とカバー冷却流体の流れの交換が、制御又は調整装置により制御又は調整される場合、特別な場合に、同様の流体がライナー冷却流体用とカバー冷却流体用に使用されてライナー冷却流体とカバー冷却流体の全体の混合が行われる。流れの交換の制御及び調整を通して、シリンダーライナーからシリンダーカバーへ熱が追加的に伝達することを阻止することができ、更に、流れの交換の制御及び調整を通して、例えば、内燃エンジンの往復ピストンの運転モードに依存する可能性のあるシリンダーライナーとシリンダーカバーに存在する温度に応じてシリンダーライナーとシリンダーカバーとの間の熱移動を設定することができる。
【００１７】
特に、ライナー冷却システムとカバー冷却システムの間の熱伝達を更に抑制するため、ラーナー冷却流体とカバー冷却流体の間の流れの交換が阻止されようにして、熱伝達の小さい媒体セパレータを形成して設け、しばしば、実際にはライーナー冷却システムとカバー冷却システムの間、特に媒体セパレータの領域に、封止要素を追加的に設け、例えば、シリンダーカバーとシリンダーライナーの間でシリンダーライナーの内部が外側に対してシールされ、及び/又は、カバー冷却システム及び/又はライナー冷却システムが互いに、又は外部に対してシールされ、例えば、カバー冷却流体及び/又はラーナー冷却流体がその冷却システムから出てこないようにしている。
【００１８】
一例としての媒体セパレータは、特に、ライナー冷却流体とカバー冷却流体の間の流れの交換が制御され、又は調整されるように形成される。この目的のため、例えば、制御可能又は調整可能なバルブのような制御可能又は調整可能の装置が媒体セパレータに又は媒体セパレータの中に設けられ、流れの交換が可能なように、流れの交換を阻止するように、或いは、例えば、モータの動作パラメータのような要請に応じて流れの交換を行うようにする。当然のこととして、媒体セパレータは、制御可能又は調整可能装置が設けられる熱伝達の小さい媒体セパレータとすることができる。
【００１９】
１つの実施例によれば、媒体セパレータは、特に、熱交換器として使用できるように構成される。このことは、カバー冷却流体とライナー冷却流体との間で良好な熱伝達が可能となり、シリンダーライナーの軸方向の温度分布がより均一となり、温度勾配が減少するという効果をもたらす。
【００２０】
熱交換器は、ライナー回収スペースとカバー回収スペースの間に設けられることが好ましい。
【００２１】
熱交換器は、例えば、以下の要素の１つとして、又は、それらの任意の組み合わせとして設計することができる：大きな表面を有する板、波形の金属シート部分、管状システム、ラビリンスシステム。
【００２２】
本発明に従うシリンダーライナー装置の特に実施に適した１つの実施例については、ライナー冷却システムはシリンダーライナーのシリンダー壁内に設けられ、ライナー冷却流体が  シリンダーカバーとライナーアウトフロー（シリンダー出口部）との間に設けられたラーナーインフロー（ライナー入口部）を経由して供給され、そのライナー冷却流体は再びライナー冷却システムからライナーアウトフローを経由して送り出されるようにしている。これにより、ライナー冷却流体は最初はライナーインフローからシリンダーカバーの方向に案内され、その後、シリンダーカバーからライナーアウトフローの方向に向けて送り出される。
【００２３】
このことは、ライナー冷却流体により、シリンダーのインフローから上のシリンダーライナーの領域からシリンダーのインフローから下のシリンダーライナーの領域へ予め設定される熱量が移動され、特に、特定の設計により依存するシリンダーライナーの軸方向の温度勾配とシリンダーライナーの径方向の温度勾配が著しく減少し、特に軸方向のシリンダーライナーのシリンダー壁における温度分布が著しく均一となるという非常に大きな利点をもたらす。より特定的には、シリンダーライナー内に、特にこれに関するシリンダーカバーの近傍にライナー回収スペースが更に設けられ、ライナー冷却流体が最初にライナーインフローとライナーアウトフローとの間に設けられたライナー回収スペースに供給され、その後、ライナー冷却流体はライナー回収スペースからライナーアウトフローを経て再び送り出される。この点に関して、ライナー回収スペースは、他の物の中においては、補償容器として機能する、又はシリンダーライナーを製造する場合のシリンダー壁の対応する穴のための開始点であり、後に、少なくともライナー冷却システムの一部を形成する機能を果たすことができる。
【００２４】
既に序論において詳細に述べたように。発生する熱の大部分はシリンダーライナーの上部領域に存在し、また、これにより、シリンダーカバーの領域に存在するため、従来のシリンダーライナー装置では、シリンダーライナーの上部領域の温度はシリンダーライナーの下部領域より非常に高い。このことは、従来のシリンダーライナーでは、シリンダー軸に沿ったシリンダーライナーのシリンダー壁においては大きな温度勾配が存在することを意味する。すなわち、換言すると、シリンダーライナーの壁の上部領域の温度、特に、シリンダーカバーに隣接する領域の温度は所定の平均温度に比較して高過ぎ、一方、シリンダーライナーの下部領域の温度は低すぎることとなる。
【００２５】
したがって、本発明によれば、シリンダーライナーの軸方向の温度勾配が減少され、また、特定の設計によれば、シリンダーライナーの径方向の温度勾配でさえ、大きく減少し、それにより、特に、シリンダーライナー装置の軸方向における、シリンダーライナーのシリンダー壁の温度分布がより均一となるため、本発明によって、損傷を与える温度分布が避けることに最初に成功したと言える。
【００２６】
本発明によれば、シリンダーライナー、特に、軸方向における所望の平均温度がライナー冷却システムによって十分に維持されるため、シリンダーライナーのシリンダー壁の非常に均一な温度分布により、シリンダーライナー装置のシリンダー壁に無視できる程度の小さい機械的な歪が生じるだけである。この理由により、例えば、シリンダーライナーは、もはや、シリンダーカバーの近傍の上部領域において下部領域に比較して径方向に大きく拡張することはなくなり、また、特別の追加的な対策をとる必要がなくなる。このことは、本発明によれば、内燃往復ピストンエンジンの運転状態において、シリンダーライナーの上部領域の内径が下部領域より大きくなるというシリンダーライナー装置にとっての危険はもはや存在しないことを意味する。したがって、既に知られているピストン運動挙動についてのピストンの欠点のみならず、ピストンとライナー滑動面との間で増加する摩擦が低減され、当然にシリンダーライナーの材料の径方向及び軸方向の両方における内部張力が受容可能な程度に小さく低減される。
【００２７】
本発明による設計によって、シリンダーライナーからシリンダーカバーへの熱の移動がより大きく減少するため、本発明によるシリンダーライナー装置のシリンダーライナーにおける上述の改良された冷却システムと冷却方法は、また、当然のこととして、シリンダーカバーにおける冷却についても直接の有利な効果を有する。
【００２８】
上記の点に関して、カバー冷却流体がカバー冷却システムにカバーインフローを経て供給され、また、カバーアウトフローを経てカバー冷却システムから排出されるようにカバー冷却システムがシリンダーカバーに設けられることが好ましく、ここでは、シリンダーライナーと同様に、カバー冷却流体のためのカバー回収スペースがカバーインフローとカバーアウトフローの間、特に、シリンダーライナーの近傍に設けられる。カバー回収スペースは、この点では、他の物の中で、補償容器として機能し、また、シリンダーカバーの製造において、シリンダーカバーの壁の対応する穴の開始点として機能し、後にカバー冷却システムの少なくとも一部となる。
【００２９】
特に、カバー冷却流体は、好ましくは、作動状態において、最初はカバーインフローとカバーアウトフローの間のカバー回収スペースに供給され、その後、カバー冷却流体はカバー回収スペースからカバーアウオトフローを経て排出され、カバー冷却流体は、最初は、カバーインフローからカバーライナーの方向に向けて案内され、その後、シリンダーライナーの方向からカバーアウトフローへ向けて送られ、これにより、シリンダーカバーの径方向及び軸方向にの両方で良好で且つ均一な冷却効果が得られる。
【００３０】
上述の点に関し、冷却流体は、特に、カバー冷却流体とは異なるライナー冷却流体が使用されるのが好ましく、ライナー冷却流体として好ましくはオイルが使用され、及び/又はカバー冷却手段として水が使用されるのが好ましい。
【００３１】
一般にオイルは、オイルバブルがオイル中に形成する前に水よりかなり高温に熱することが出来るため、オイルは、例えば、シリンダーライナーの上部領域では２００℃又はそれ以上のかなりの温度となる  シリンダーライナーを冷却するために使用され、そのオイルは、例えば、種々の形態で、また十分な量で船舶上において苦労することなく入手できる。特に、種々の範囲の装置に対して、ある範囲のオイル駆動の冷却システムが例えば船舶上には存在するため、より特的には、ライナー冷却システムは現存の冷却システムに苦労することなく組み入れることが可能となる。冷却オイルは、次にシリンダーライナーに  ライナー冷却流体として、例えば、５０℃の温度でライナーインフローを経て供給され、その冷却オイルは、次に、ライナーアウトフローへ向かう通路の過程で略１５０℃〜２００℃に加熱される。それにより主としてシリンダーライナーの上部領域に集められた熱はシリンダーライナーの壁内の冷却オイルにより軸方向の下方に向け、幾分均一となって移動し、それにより所定の温度に幾分均一に保たれる。
【００３２】
本発明によるシリンダーライナー装置のカバー冷却流体は、従来知られているシリンダーライナー装置よりもかなりの少ない熱を取り去るものであり、特に、本発明によりカバー冷却システムにおいては、シリンダーカバーの冷却システムを大きく悪化させるような冷却システム内での蒸気バブルの発生について懸念がないため、本発明によるシリンダー装置のシリンダーカバーの冷却のため、カバー冷却流体として何らの問題もなく水を使用することができる。
【００３３】
ライナー冷却流体とカバー冷却流体の間で流れの交換が制御又は調整される効果を得るためのシリンダーライナー装置の１つの設計については、両方の冷却回路に同一の冷却流体が使用されるのが好ましい。
【００３４】
本発明の更なる態様は、往復ピストン型内燃エンジン、特に、内部にシリンダーライナーのシリンダー軸に沿って下死点と上死点との間で往復運動が出来るピストンが設けられ、ピストンの上部がシリンダーライナーの滑動面とシリンダーライナーに設けられたシリンダーカバーとで燃焼室を画成するようにしたシリンダーライナーを有する縦方向に掃気される２−ストローク大型ディーゼルエンジンのシリンダーライナー装置に関する。このシリンダー装置は、シリンダー冷却流体によりシリンダーライナーとシリンダーカバーを冷却するためのシリンダー冷却システムを備える。このシリンダー冷却システムは、シリンダー冷却流体が入口からシリンダーヘッドへ、続いてリンダーライナーへ送られように構成され、特に、シリンダー冷却流体をシリンダーライナー装置から移送するためにシリンダーライナーに出口が設けられる。本発明によれば、シリンダーライナー装置は上記入口の上流にガス分離装置が設けられる。
【００３５】
本発明の更なる態様は、往復ピストン型内燃エンジン、特に、内部にシリンダーライナーのシリンダー軸に沿って下死点と上死点との間で往復運動が出来るピストンが設けられ、動作状態及び設置状態において、ピストンの上部がシリンダーライナーの滑動面とシリンダーライナーに設けられたシリンダーカバーとで燃焼室を画成するようにしたシリンダーライナーを有する縦方向に掃気される２−ストローク大型ディーゼルエンジンのシリンダーライナー装置の冷却方法に関する。
シリンダー装置は、シリンダー冷却流体によりシリンダーライナーを冷却するため及びシリンダーカバーを冷却するためのシリンダー冷却システムを有する。このシリンダー冷却システムは、シリンダー冷却流体がシリンダーヘッドに移送され、続いて入口を経てシリンダーライナー内に移送されるように構成され、シリンダー冷却流体をシリンダー装置から排出するように、特にシリンダーライナー内に出口が設けられている。本発明によるシリンダーライナー装置は、ガス、特に、ガスバブルをシリンダー冷却流体から分離するためおガス分離装置を有し、このガス分離装置は前記入口の上流に設けられる。
【００３６】
このことは、シリンダーヘッド内で加熱され、移送されるシリンダー冷却流体が引き続きシリンダーライナー内に移送され、これによりシリンダー軸に沿うシリンダーライナーのシリンダー壁内で過度の温度勾配が生じることが阻止されるという利点を有する。更に、往復型内燃エンジンの動作の間に冷却システム内で増加するシリンダー冷却流体中に存在するガスが、シリンダー装置の十分な信頼できる冷却のために、ガス分離手段によりシリンダー冷却流体から実質的に分離することができる。このことは、２つの運転フェーズの間の休止フェーズにおいて特に有利となる。例えば、船が港で荷下ろしをして大型ディーゼルエンジンを停止しているとき、シリンダー冷却システム内のガスバブルが休止フェーズの間にシリンダーヘッドに向けて流れることができるが、ガス分離装置によって阻止されるため、以後の往復型内燃エンジンの再スタートの際、冷却に影響が及ぶ可能性はなくなる。
更に、シリンダー冷却システムが、製造及び運転において費用効果を高めるように単に１つの冷却システムとすることができる。
【００３７】
本発明は、以下に図面を参照して詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】分離した冷却回路を有する本発明によるシリンダー装置の実施例を示す。
【図２】冷却回路に熱交換器を持つ本発明によるシリンダー装置の実施例を示す。
【図３】単一の冷却回路だけを持つ実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１において、本発明による往復ピストン型内燃エンジン、特に、軸方向に掃気される２−ストローク大型ディーゼルエンジンのためのシリンダー装置１が概略的に、また、部分断面が明確化のために示されている。これに関連して、それ自体既知のシリンダーライナー２内に図示されないピストンが設けられ、ピストンは、運転状態及び設置状態において、シリンダーライナー２のシリンダー軸Ａに沿って、上死点と下死点との間で往復運動可能に設けられ、ピストンの上部がシリンダーライナー２の滑動面２１とシリンダーライナー２に設けられるシリンダーカバー３と共に燃焼空間４を画成するようにしている。
【００４０】
シリンダーライナー２は、この実施例においてはオイルであるライナー冷却流体２０１によってシリンダーライナー２を冷却するためのライナー冷却システム２００を有し、シリンダーカバー３は、この図１の実施例では冷却水であるカバー冷却流体３０１によるシリンダーカバー３を冷却するためのカバー冷却システム３００を有している。本発明によれば、ライナー冷却システム２００は、カバー冷却システム３００と分離されており、ライナー冷却流体２０１とカバー冷却流体３０１との間で流れの交換が阻止されるよにしている。
【００４１】
図１から明かなように、ライナー冷却システム２００は、シリンダーライナー２の内部に設けられ、ライナー冷却流体２０１が、シリンダーカバー３とライナーアウトフロー２１１との間に設けられたライナーインフロー２１０を経てライナー冷却システム２００に供給され、この冷却流体はライナー冷却システム２００からライナーアウトフロー２１１を経て再度送り出される。ライナーインフロー２１０とライナーアウトフロー２１１は、これに関連して、流れの観点でそれ自体既知の方法で任意の設計からなる冷却システムに接続されている。
【００４２】
カバー冷却システム３００は、本発明によれば。流れの観点からライナー冷却システム２００から分離されており、シリンダーカバー３内に設けられ、カバー冷却流体がカバーインフロー３１０を経てカバー冷却システム３００に供給され、カバー冷却流体はカバー冷却システム３００からカバーアウトフロー３１１を経て送り出されるようにされている。この点で、ライナー冷却流体用のライナー回収スペース２２０がライナーインフロー２１０とライナーアウトフロー２１１の間に設けられ、また、カバー冷却流体用のカバー回収スペース３２０がカバーインフロー３１０とカバーアウトフロー３１１の間に設けられている。この点で図１に示されるカバー回収スペース３２０及び/又はライナー回収スペース２２０は、他の部位の中で、冷却流体のための補償容器の機能を有し、また、シリンダーカバー３及びシリンダーライナー２の製造時に、穴開け具により、シリンダーカバー３及びシリンダーライナー２の壁内に案内される対応する穴の開始点として機能し、これらの穴により、カバー冷却システム３００及び/又はライナー冷却システム２００の少なくとも一部が非常に簡単に、また、高い対費用効果で形成することを可能にしている。カバー冷却システム３００及び/又はライナー冷却システム２００は、シリンダーカバー３及び/又はシリンダーライナー２内に、それ自体既知の他の任意の技術により設けることができることは当然に理解されるところである。
【００４３】
図１の特定の実施例によれば、媒体分離装置５がライナー冷却システム２００のライナー回収スペース２２０とカバー冷却システム３００のカバー回収スペース３２０の間に形成されて設けられ、ライナー冷却流体２０１とカバー冷却流体３０１の間での流れの交換が阻止され、熱交換が小さくなるようにしている。この点については、封止要素６が、ライナー冷却システム２００とカバー冷却システム３００の間の媒体分離装置５の領域に更に追加的に設けられる。
【００４４】
図１の特定の実施例によれば、テンションリング７がそれ自体既知の方法で設けられ、シリンダーライナー２が径方向に回転することを補足的に制限するようにしている。
【００４５】
本発明において明示的に記載されていなくても、本発明による他の任意の適切な実施例の組み合わせは、当業者にとって明らかな簡単な更なる本発明の設計と共に本発明によってカバーされることは当然に理解されるところである。上記の示された手段は、最終的には、当初に説明した損傷を避けるため、運転状態における熱的観点からシリンダーライナーは出来るだけ均一に装着されるという効果を持つことが本発明にとっては必要なことである。図２において、熱交換器を持つ往復ピストン型内燃エンジン、特に、軸方向に掃気される２−ストローク大型ディーゼルエンジンが概略的に示され、一部のみが明確化のため部分的に断面として示されている。
【００４６】
ここから先は、全ての図面で、同一の参照番号が同様の態様と関連付けている。
【００４７】
図２によるシリンダー装置は、図１のシリンダー装置と実質的に対応している。図１とは異なり、媒体分離装置５が熱交換器として形成され、カバー回収スペース３２０とライナー回収スペース２２０との間に設けられている。熱交換器は波形金属シート部分として形成されている。ライナー冷却システム２００とカバー冷却システム３００の間で必要となるであろう封止要素はこの例では示されていない。
【００４８】
更に、制御可能又は調整可能なバルブ８が媒体分離装置５内に設けられ、ライナー冷却システム２００とカバー冷却システム３００の間で流れの交換が可能となるようにしている。当然のこととして、熱交換器として構成される媒体分離装置５は、また、そのような制御可能又は調節可能なバルブのようなものを備えない構成とすることもできる。
【００４９】
図３において、往復ピストン型内燃エンジン、特に、熱プランジャーを有する縦方向掃気２−ストローク大型ディーゼルエンジンのための単一の冷却システムのみを持つシリンダー装置１が概略的に示され、部分的な断面が明確化のために示されている。
【００５０】
シリンダー装置１は、シリンダー冷却流体４０１によるシリンダーライナー２の冷却及びシリンダーカバー３の冷却のためのシリンダー冷却システム４００を備えている。シリンダー冷却流体４０１は、シリンダーカバー３に設けられている入口１１によりシリンダー冷却システム４００に供給される。続いてシリンダー冷却流体４０１は、シリンダーカバー３内に部分的に設けられ、また、シリンダーライナー２内に部分的に設けられているシリンダー回収スペース４２０内に流れる。続いて、シリンダー冷却流体４０１はシリンダーライナー内に設けられている出口１２に向けて流れ、シリンダー装置１の外に移送される。
【００５１】
ガス分離装置１０として構成されるバルブが入口１１の上流に設けられる。ガス分離装置１１により、シリンダー冷却システム４００からのシリンダー冷却流体中に形成されるガス及び/又はガスバブルを分離することが可能であり、シリンダー冷却システム４００の信頼できる運転を確実なものとしている。
【図１】
2015055246.tif 000003
【図２】
2015055246.tif 000004
【図３】
2015055246.tif 000005