(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料噴射弁と排気弁の油圧作動の構成が簡単で無理のない運転様式のツーストロークディーゼルエンジンを提供する。【解決手段】油圧ユニット１３と噴射ポンプ１４とに共通の比例弁２１が取り付けられ、比例弁２１は、圧力媒体源１８に連結された一つの入口２２、油圧ユニット１３ならびに噴射ポンプ１４に連結された二つの出口２３、２４を有し、これらの出口２３，２４は滑り弁２６の往復運動の末端領域において交互に入口２２と連結し、滑り弁２６の中間位置においては閉鎖され、滑り弁２６は、少なくとも一つのモーター信号のための入力部３２を備えた信号変換器２７によって影響され得るサーボ装置２８を用いて、信号に依存する速度で動くことができる。【選択図】図１
2004278524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの空気取入れスリット(9)を備えたシリンダーを有し、前記シリンダー(1)中では空気取入れスリット(9)を制御するピストン(2)が移動可能であり、前記ピストンは、油圧作動式の噴射ポンプ(14)が連結されている少なくとも一つの噴射弁(8)を通して燃料を吹き込むことができる燃焼室(7)を画定し、前記燃焼室は排ガス出口(10)を備え、前記排ガス出口は、油圧ユニット(13)によって作動可能な排出弁(12)によって閉鎖可能であり、前記排出弁(12)の前記油圧ユニット(13)と前記噴射ポンプ(14)との圧力媒体源(18)に対する連結は、少なくとも一つの付加されたモーター信号に応じて制御弁構造により始動可能である、ツーストロークディーゼルエンジン、特にツーストローク大型ディーゼルエンジンであって、
前記排出弁(12)の前記油圧ユニット(13)と前記噴射ポンプ(14)とに共通の比例弁(21)が取り付けられ、前記比例弁は、前記圧力媒体源(18)に連結された一つの入口(22)と、前記排出弁(12)の前記油圧ユニット(13)ならびに前記噴射ポンプ(14)に連結された二つの出口(23および24)とを有し、これらの出口は滑り弁(26)の往復運動の最終段階において交互に前記入口(22)と連結し、前記滑り弁(26)の中間位置では閉じ、前記滑り弁は、少なくとも一つのモーター信号のための入力部(32)を備えた信号変換器によって影響され得るサーボ装置(28)を用いて、信号に依存する速度で動くことが可能であることを特徴とするツーストロークディーゼルエンジン。
【請求項２】
前記信号変換器がリニアモーター(27)として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のツーストロークディーゼルエンジン。
【請求項３】
前記リニアモーター(27)が圧電素子として形成され、前記圧電素子には電子信号発生装置(29)が接続され、前記電子信号発生装置はモーター信号用の少なくとも一つの入力部(30)を備えていることを特徴とする請求項２に記載のツーストロークディーゼルエンジン。
【請求項４】
前記サーボ装置(28)が、前記滑り弁(26)中に配置された二つの軸平行の圧力空間(34および35)を有し、これらの圧力空間中で、対向して滑り弁ハウジング(25)に支えられたピストン(36および37)が配置され、前記圧力空間には、前記滑り弁(26)中にある連結された流れチャネル(38)を通して、比例弁(21)の入口(22)に待機する圧力媒体で噴射することができ、この場合少なくとも一つの流れ経路(38)が、前記滑り弁中に配置された軸平行のサーボ滑り弁(33)によって制御可能であり、前記サーボ滑り弁が前記リニアモーター(27)に駆動式に連結されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のツーストロークディーゼルエンジン。
【請求項５】
少なくとも一つのピストン(36または37)に戻りバネ構造(39)が取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載のツーストロークディーゼルエンジン。
【請求項６】
前記ピストン(36および37)が異なる有効圧力面積を有することを特徴とする請求項４または請求項５に記載のツーストロークディーゼルエンジン。
【請求項７】
小さい方のピストン(37)に戻りバネ構造(39)が取り付けられていることを特徴とする請求項６に記載のツーストロークディーゼルエンジン。
【請求項８】
マルチシリンダーエンジンの場合に各シリンダー(1)に比例弁(21)が取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のツーストロークディーゼルエンジン。
【請求項９】
マルチシリンダーエンジンの場合にすべてのシリンダー(1)に共通の信号発生装置(29)が接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のツーストロークディーゼルエンジン。
【請求項１０】
信号発生装置(29)がコンピュータとして形成されていることを特徴とする請求項９に記載のツーストロークディーゼルエンジン。
【請求項１１】
前記排出弁(12)の前記油圧ユニット(13)が末端減衰のないピストンユニットとして形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のツーストロークディーゼルエンジン。
【請求項１２】
前記圧力媒体源(18)が、エンジンにより駆動可能なポンプ(19)によって圧力媒体の噴射を受けることができる圧力空間として、好ましくは複数のシリンダー(1)に取り付けられたコモンレール方式の形で形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のツーストロークディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ツーストロークディーゼルエンジンに関し、特に、少なくとも一つの空気取入れスリットを備えたシリンダーを有し、シリンダー中では空気取入れスリットを制御するピストンが移動可能であり、ピストンは、油圧作動式の噴射ポンプが取り付けられている少なくとも一つの噴射弁を通して燃料を噴射できる燃焼室を画定し、燃焼室は排ガス出口を備え、排ガス出口は、油圧ユニットによって作動可能な排出弁によって閉鎖可能であり、排出弁の油圧ユニットと噴射ポンプとの圧力媒体源に対する連結は、制御弁構造によって少なくとも一つの付加されたモーター信号に応じて始動可能である、ツーストローク大型ディーゼルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
実際には、制御弁構造は、噴射ポンプに取り付けられた比例弁と、排出弁の油圧ユニットに接続されたスイッチユニットとを包含している。二つの弁は費用がかかる。その上、パイロット弁は開放時点と閉鎖時点のみを制御することを前提とする。これによって、開放の動きと閉鎖の動きの制御は不可能である。この理由から、排出弁に連結された油圧ユニットのピストンの急激な動き、およびこれに伴う排出弁の急激な動きも自動的に生じ、これは、油圧システムにおける急激な圧力ピークおよび機械的構成部分の高い機械的負荷をもたらす可能性がある。これに対処するために排出弁の油圧ユニットはしばしば末端減衰装置を備えるが、やはりこれも費用がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、このことに由来して、本発明の課題は、冒頭に述べた形式の配置において制御弁構造を簡略化し、同時に無理のない運転様式を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、本発明によって次に説明する内容によって解決される。すなわち、排出弁の油圧ユニットと噴射ポンプとに共通の比例弁が取り付けられ、比例弁は、圧力媒体源に連結された一つの入口と、排出弁の油圧ユニットならびに噴射ポンプに連結された二つの出口とを有し、これらの出口は滑り弁の往復運動の最終段階において交互に入口と連結し、滑り弁の中間位置においては閉じられ、滑り弁は、少なくとも一つのモーター信号のための入口を備えた信号変換器によって影響され得るサーボ装置を用いて、信号に依存する速度で動くことができる。
【０００５】
この方策は、コスト面で有利でありながら非常に便利な配置をもたらす。第2弁の省略は、必要とされる配線を含む制御弁構造の簡略化と価格低下とをもたらす。同時に、共通比例弁によって、噴射ポンプの行程経過のみならず、排出弁の油圧ユニットの行程経過も制御されることが保証される。これによって圧力衝撃および機械的打撃は、排出弁の油圧ユニットに末端減衰装置を取り付けることなく、有利な方式で回避される。比例弁の滑り弁が中間のゼロ位置から出て対向方向にのみ動かされるように比例弁が構成されていることにより、噴射ポンプないし排出弁の油圧ユニットを始動させるために、これらの機関の始動は有利な方式で互いに独立して実施可能である。さらに、比例弁とこれに接続されたサーボ装置のとりわけ簡単な構成が達成され、また制御すべき過程の認容できない交差が確実に回避される。
【０００６】
特許文献１から、噴射装置ならびに取入れ弁および排出弁を有するフォーストロークエンジンの場合に、これらの三つの機関に連結された油圧作動装置を、共通の滑り弁の援用によって制御することが確かに知られている。この場合、滑り弁の最終位置はゼロ位置に相当し、この位置から滑り弁は一方向にのみ動かすことができ、この際個々のユニットの始動は確かな所定の順序で続けて起こるべきである。互いに独立した始動はここでは不可能である。その上、結果的に弁構造が非常に複雑な構成となる。ツーストロークディーゼルエンジンについては、この理由から、この周知の配置は適していないことがわかる。
【特許文献１】US-A5,237,968
【０００７】
上述の方策の有利な実施形態および目的に適った変形形態は、従属請求項に記載されている。
【０００８】
こうして、滑り弁に取り付けられたサーボ装置は、滑り弁中に配置された二つの軸平行の圧力空間を有することが有利であり、圧力空間内に、対向して滑り弁ハウジングに支えられたピストンが取り付けられ、圧力空間には、滑り弁中にある連結された流れチャネルを通して、弁入口に待機する圧力媒体を噴射させることができ、この場合少なくとも一つの流れ経路が、滑り弁中に配置された軸平行のサーボ滑り弁によって制御可能であり、サーボ滑り弁は信号変換器を形成するリニアモーターに連結されている。この方策によって、滑り弁が弁入口に待機する圧力媒体によって動作可能であり、この結果さらなる駆動手段を省くことができることが確証される。これにより、加えられるモーター信号の大きさに比例した大きさのリニアモーターの動きが、サーボ滑り弁の調整を通して、解放された流れ断面の大きさを、さらにこれによって滑り弁の達成される移動速度をもたらし、この移動はそれに応じてリニアモーターの動きに比例し、これにより加えられたモーター信号の大きさに比例する。
【０００９】
リニアモーターを圧電素子として形成できることが目的に適っている。この圧電素子とは電気機械的変換器であり、これを通して電気的な大きさが移動工程に変換される。この理由で、方向制御は電気的工程について起こることができ、これによって簡単な信号転送が可能になる。
【００１０】
上述の方策のさらなる有利な構成および目的に適った追加形成は、残りの従属請求項に記載されており、添付図面を参照して行った下記の実施例の説明から、さらによく理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の主な適用分野は、例えば船舶の駆動装置などとしての適用があるように、ツーストローク大型ディーゼルエンジンである。この際、長いストロークを有する比較的ゆっくり動作するエンジンを問題とする。
【００１２】
この形式のツーストローク大型ディーゼルエンジンは、一般に、複数の一列に並んで配置されたシリンダーを備えている。図1では、図を簡単にするためにこの種のシリンダー1が一つだけ示されている。シリンダー1中にピストン2が移動可能に配置されており、ピストン2はピストンロッド3を通してクロスヘッド4に連結され、クロスヘッド4は連接棒5を通してクランク軸6と協働する。ピストン2は燃焼室7を画定し、燃焼室7には、シリンダーカバーの領域に配置された少なくとも一つの、図示された実施例では二つの噴射ノズル8を通して燃料を噴射させることができる。シリンダー1のライナーの下部領域には、空気供給装置に接続された空気取入れスリット9が備えられ、この空気取入れスリット9の上をピストン2が通過し、これによって空気取入れスリットは制御され、空気取入れスリットを通して燃焼室7には空気が吹き込まれる。
【００１３】
燃焼の際に発生する排ガスは、シリンダーカバーの領域に備えられた中央排出口10を通して、シリンダーカバーから出ている排出導管11中に至る。排出口10には排出弁12が取り付けられており、排出弁12は取り付けられた油圧ユニット13によって上昇降下することができ、これによって排出口10は開閉される。噴射弁8には噴射ポンプ14が取り付けられ、このポンプ室15には、矢印16で示すように、供給装置を通して供給される燃料を噴射させることができる。燃料はポンプ室から油圧作動式プランジャ17によって噴出させられる。
【００１４】
排出弁12の油圧ユニット13および噴射ポンプ14は、圧力媒体源18中に待機する圧力媒体の噴射によって始動可能である。この始動は、回転数、負荷、圧力などの適切なエンジン（モーター）信号に依存して行われる。圧力媒体源18は、ここでは圧力空間として形成されており、圧力空間は、クランク軸6によって直接的もしくは間接的に駆動可能なポンプ19によって作動油の噴射を受け、所望の圧力に維持される。図示された実施例では、圧力媒体源18を形成する圧力空間はコモンレール方式として形成され、圧力媒体源から連結された消費個所へ通じる複数の配管20が出ており、これらの配管はそれぞれ取り付けられた弁によって開閉制御することができる。複数のシリンダーを有する配置では、すべてのシリンダーまたは少なくとも一つのシリンダー群にわたるコモンレール方式を備えることができる。
【００１５】
油圧ユニット13ならびに噴射ポンプ14の圧力噴射を制御するために、油圧ユニット13と噴射ポンプ14とに共通に取り付けられた比例弁21が備えられ、比例弁21は、圧力媒体源18の出口に連結された一つの入口22と、二つの出口23および24とを有し、これによって、一方では、ここでは出口23が噴射ポンプ14の油圧ユニットに、他方では、ここでは出口24が排出弁12の油圧ユニット13に連結されている。比例弁21は弁室25を有し、弁室25中には軸方向に滑動可能な滑り弁26が配置され、比例弁21はまた、入口22と出口23,24の形の必要な接続部を具備している。図示された比例弁21はさらに二つの別の接続部を、したがって全部で五つの接続部を有する。ここでは詳しく図示していないこれら二つの別の接続部は、非始動状態で油圧ユニット13および噴射ポンプ14を解除するための逆行接続部として働く。
【００１６】
滑り弁26の中央ゼロ位置では、入口22と出口23,24とは互いに離れている。滑り弁26の最終位置では、入口22はその都度、出口23または24と連結し、それに応じて排出弁12の油圧ユニット13または噴射ポンプ14の油圧ユニットと連結する。
【００１７】
滑り弁26には操作装置が取り付けられ、この装置はリニアモーター27と、このリニアモーターの作用を受けることができ滑り弁26と協働するサーボ装置28とを有し、このサーボ装置を通して滑り弁26はモーター信号に比例する速度で滑動可能である。リニアモーター27を通して、噴射および排出弁12の操作を制御するために使用されるモーター信号は、その大きさに比例する線形運動に変換される。リニアモーター27はそれに応じて信号変換器として働く。この変換は直接的または間接的に実施可能である。
【００１８】
図示された実施例では、リニアモーター27には、コンピュータ29を通して形成された電子信号発生装置が予め配置され、この装置は必要なモーター信号のための少なくとも一つの入力部30と、少なくとも一つの出力部31とを有し、出力部31は信号線を通してリニアモーター27の信号入力部32に接続されている。コンピュータ29では、入ってくるモーター信号がこれに対するアナログ電気信号および対応するディジタル信号に変換され、これらの信号は信号線を通してリニアモーター27の入力部32に伝送される。リニアモーターは、入ってくる電気信号またはディジタル信号がこれに対する比例線形運動に変換されるように、それに応じて形成されている。このため、リニアモーター27には適切な圧電素子を備えることができる。
【００１９】
リニアモーター27によって影響されるサーボ装置は、図2から最もよく理解できるように、比例弁21の滑り弁26中に軸平行ここでは同軸に移動可能に配置された、リニアモーター27の出力部に駆動式に連結されたサーボ滑り弁33、ならびに、同じく滑り弁26中に配置された軸平行の二つの圧力空間34,35を有し、これらの圧力空間中に、滑り弁ハウジング25に対向して、すなわち滑り弁ハウジング25の互いに相対する前面に支えられたピストン36および37が受け入れられ、この際、一つまたは両ピストンに一つの戻りバネ構造を付加することができる。
【００２０】
圧力空間34および35には、滑り弁26中に形成された流れ経路38を通して、比例弁21の入口22に待機している圧力媒体を噴射可能であり、これによって圧力空間34および35の拡張および収縮、およびこれによる滑り弁26の軸方向移動が行われる。上記の圧力空間34および35に連結された流れ経路38はサーボ滑り弁33によって制御可能であり、すなわちサーボ滑り弁33によって開放および閉鎖することができる。
【００２１】
リニアモーター27によって生ずる線形移動、およびこれに応じたサーボ滑り弁33の押し移動の大きさは、上で詳述したように、受け入れられたモーター信号の大きさに依存する。サーボ滑り弁33の移動が大きいほど、流れ経路38の開放された断面も大きくなる。流れ経路38の開放された断面が大きいほど、取り付けられた圧力空間34,35の作用によって実行される滑り弁26の移動は速くなる。したがってこれにより、所望の噴射断面を発生させることができ、ならびに排出弁12の油圧ユニット13の減速された移動を起こすことができる。この結果、油圧ユニット13を末端減衰のないシリンダーピストンユニットとして形成することができる。
【００２２】
簡単な事例においては、一つの圧力空間34に連結された流れ経路38がサーボ滑り弁33によって制御されるならば十分である。この場合、制御される流れ経路に連結された圧力空間とその中に配置されたピストンは、別の圧力空間とその中に配置されたピストンよりも大きな有効圧力面積を有する。この際、ピストンには目的に合わせて図2に39で示すように戻りバネが取り付けられ、この戻りバネは、取り付けられたピストンに作用する油圧力の作用によって緊張させられ、バネに打ち勝つ油圧力がなくなった後に滑り弁26を移動させる。
【００２３】
マルチシリンダーエンジンでは、各シリンダー1には一つの比例弁21が取り付けられている。それでも、すべてのシリンダーまたは一つのシリンダー群のために一つの共通信号発生装置29を備えることができる。それに応じてこの装置は、後置された比例弁21に接続された複数の出力部31を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明によるツーストローク大型ディーゼルエンジンの概略図である。
【図２】図1における配置の比例弁の断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
1  シリンダー
2  ピストン
3  ピストンロッド
4  クロスヘッド
5  連接棒
6  クランク軸
7  燃焼室
8  噴射ノズル（噴射弁）
9  空気取入れスリット
10  中央排出口（排ガス出口）
11  排出導管
12  排出弁
13  油圧ユニット
14  噴射ポンプ
15  ポンプ室
16  矢印
17  油圧作動式プランジャ
18  圧力媒体源
19  ポンプ
20  配管
21  比例弁
22  入口
23  出口
24  出口
25  弁室
26  滑り弁
27  リニアモーター
28  サーボ装置
29  コンピュータ
30  入力部
31  出力部
32  入力部
33  サーボ滑り弁
34  圧力空間
35  圧力空間
36  ピストン
37  ピストン
38  流れ経路
39  戻りバネ
【図１】
2004278524.tif 000003
【図２】
2004278524.tif 000004