(57)【要約】      （修正有）【課題】クロスヘッド・タイプの大型２ストローク圧縮着火内燃エンジンを提供する。【解決手段】クロスヘッドを備える大型ターボチャージャー付き２ストローク圧縮着火内燃エンジンであって、燃焼チャンバ２７として機能する複数のシリンダを備え、シリンダは、シリンダ・カバーと、シリンダ・カバーの中心に配置された排気弁４と、排気弁を排気ガス受けに接続する排気ダクト３５と、を備える。シリンダ・カバーは、流体的に燃焼チャンバに接続される入口と、流体的に吐出管に接続される出口と、を有するブローオフ弁５０を備える。ブローオフ弁は、閉位置と完全開位置の間を、これらの間の中間位置の範囲で動くことができる可動弁部材を備える。ブローオフ弁は、可動弁部材が中間位置の何れか又は完全開位置にあるときに、入口から出口へのガスの流れを許容し、ブローオフ弁は、可動弁部材が閉位置にあるときに、入口から出口へのガスの流れを遮断する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロスヘッド（４３）を備える大型ターボチャージャー付き２ストローク圧縮着火内燃エンジンであって、
燃焼チャンバ（２７）として機能する複数のシリンダ（１）を備え、前記シリンダ（１）は、シリンダ・カバー（２２）と、前記シリンダ・カバー（２２）の中心に配置された排気弁（４）と、前記排気弁（４）を排気ガス受け（３）に接続する排気ダクト（３５）と、を備え、
前記シリンダ・カバー（２２）は、流体的に前記燃焼チャンバ（２７）に接続される入口（５７）と、流体的に吐出管に接続される出口（５８）と、を有するブローオフ弁（５０）を備えるエンジンにおいて、
前記ブローオフ弁（５０）は、閉位置と完全開位置の間を、これらの間の中間位置の範囲で動くことができる可動弁部材（５２）を備え、
前記ブローオフ弁（５０）は、前記可動弁部材（５２）が前記中間位置の何れか又は前記完全開位置にあるときに、前記入口（５７）から前記出口（５８）へのガスの流れを許容し、
前記ブローオフ弁（５０）は、前記可動弁部材（５２）が前記閉位置にあるときに、前記入口（５７）から前記出口（５８）へのガスの流れを遮断し、
前記可動弁部材（５２）は、前記燃焼チャンバ（２７）の圧力が前記可動弁部材（５２）を前記完全開位置へ向けて付勢するように、前記燃焼チャンバ（２７）の圧力に曝される第１の有効圧力面（５９）を備え、
前記可動弁部材（５２）は、前記可動弁部材（５２）を前記閉位置に向けて付勢するために油圧力に曝される第２の有効圧力面を有し、
前記第２の有効圧力面は、前記可動弁部材（５２）が前記閉位置にあるときに第１のサイズを有し、前記可動弁部材（５２）の第１の範囲の位置にあるときに前記第１のサイズよりも小さい第２のサイズを有し、前記第１の範囲の位置は前記完全開位置から予め定められた中間位置まで伸びる、
ことを特徴とする、エンジン。
【請求項２】
前記予め定められた位置は、前記完全開位置よりも前記閉位置に近い、
請求項１記載のエンジン。
【請求項３】
前記第２の有効圧力面は、前記可動弁部材（５２）の第１の面（６１）、及び、前記第１の面（６１）よりも小さくかつ前記第１の面（６１）の反対方向を向いている前記可動弁部材の第２の面（６２）、によって形成される、
請求項１又は２記載のエンジン。
【請求項４】
前記第１の面（６１）は、前記可動弁部材（５２）の全ての位置において前記油圧力によって加圧され、
前記第２の面（６２）は、前記第１の範囲の位置において前記油圧力によって加圧される、
請求項３記載のエンジン。
【請求項５】
前記可動弁部材（５２）は、前記第２の面（６２）が前記第１の範囲の位置において前記油圧力によって加圧されるのを許容する口（７１）を開く、
請求項４記載のエンジン。
【請求項６】
前記可動弁部材（５２）は、弁座（５５）と協働する弁体（５４）を備え、前記弁座は、前記シリンダ・カバー（２２）を通って伸びるブローオフ・ボア（２９）に配置される、
請求項１〜５の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項７】
前記弁座（５５）の主面は、前記ブローオフ・ボア（２９）の主方向に対して斜めに配置される、
請求項１〜６の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項８】
前記可動弁部材（５２）は、弁ステム（５３）に接続された弁体（５４）と、前記弁ステム（５３）に動作可能に接続された作動ピストン（５６）と、を備える、
請求項１〜７の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項９】
前記第１の面（６１）は、前記作動ピストン（５６）の一方側に配置され、前記第２の面（６２）は、前記作動ピストン（５６）の反対側に配置される、
請求項１〜８の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項１０】
前記ブローオフ・ボア（２９）は、前記排気弁（４）をバイパスするために、ブローオフ管（３６）を介して前記排気ダクト（３５）又は前記排気ガス受け（３）に接続される、
請求項１〜９の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項１１】
前記ブローオフ弁（５０）は、冷却手段を備え、前記冷却手段は、好ましくは冷却媒体を前記ブローオフ弁（５０）に通流させるための流路を備える、
請求項１〜１０の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項１２】
前記エンジンは、エンジン負荷の増加に応じて増加しエンジン負荷の減少に応じて減少する圧力を有する油圧システム（８８）を備え、前記第２の有効圧力面（６１、６２）は、前記油圧システムの油圧力によって加圧される、
請求項１〜１１の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項１３】
前記油圧システム（８８）は、燃料噴射弁（４２）に動力を提供する、
請求項１２記載のエンジン。
【請求項１４】
前記油圧システム（８８）は、排気弁作動システム（４８）に動力を提供する、
請求項１２又は１３記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、クロスヘッドを備える大型ターボチャージャー付き２ストローク圧縮着火内燃エンジンにおけるブローオフ事象の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
クロスヘッド・タイプの大型２ストローク・ターボチャージャー付き圧縮着火内燃エンジンは、例えば、外洋航行の大型船舶の推進又は発電所の主発動機として用いられる。単なる規模の問題ではなく、これらの２ストローク・ディーゼル・エンジンは、他の内燃エンジンとは異なるように製造される。排気弁の重量は４００ｋｇに至り、ピストンは１００ｃｍに至る直径を有し、燃焼チャンバの最高動作圧力は典型的には数百ｂａｒになる。この高圧レベルに関連する力とピストンのサイズは巨大である。
【０００３】
例えば燃料噴射のタイミング又は量を誤ることによって、過剰な圧力がシリンダの１つにおいてまれに発生し得る。このような過剰圧力に対応するために、シリンダ・カバーをシリンダ・ライナの上部に押圧する力は、シリンダ・カバーを台板に接続して相互にエンジン構造を維持するステー・ボルトに与える張力によって慎重に制御される。したがって、過剰圧力が生じた際に、シリンダ・カバーは持ち上げられ、過剰圧力はシリンダ・ライナの上部とシリンダ・カバーの底部との間から漏出する。当該技術分野において一般的に用いられているこのシステムは、問題がないわけではない。シリンダ・カバーを持ち上げると、爆発性のガスが漏れ、１７０ｄｂに至る大きな音とともに制御不能なガスが放たれる。多くの場合は火炎の噴射という形で、高熱ガスの爆発により側部ブローオフが生じると、いかなる傍観者も深刻な損害を被る。さらに、極めて高温で高圧のガスが、シリンダ・ライナ及びシリンダ・カバーの精密加工された合わせ面を浸食し、また、シリンダ・ライナの上部とシリンダ・カバーの底部との間に配置されたシール・リングを損傷する。それゆえ、ブローオフ事象が生じると、所望の液密性を得るために、これらの面の加工及びシール・リングの再配置が求められる。したがって、ブローオフが生じた後の修理コストは多大なものとなる。さらに、ステー・ボルトにかかる張力は、エンジン及び周囲の温度変化によって変化するので、正確に制御することができない。もしブローオフが瞬間的に生じたら、ステー・ボルトにかかる張力は相対的に高くなり、これまでにもピストン及びクランクシャフトに生じる力によって大端部及び他の高価なエンジン要素が損傷した。このような事象は費用がかかるのでブローオフを制御するほうが良い。
【０００４】
大型船の保険業者（船級協会）は、大型船用エンジンは燃焼チャンバの過剰圧力による損傷に対して安全な方策で保護されなければならないことを要求する。
【０００５】
ここで、いくつかの従来技術では、燃焼チャンバの過剰圧力によって生じ得る損傷に対してエンジンを保護するために、つぶれるように設計された燃焼チャンバの壁に破裂板を備えるエンジンが提供される。これらの破裂板の欠点は、燃焼チャンバ内の圧力変動に曝されて経年劣化し、やがて例えば小さな失火による比較的小さな過剰圧力によって、もうつぶれてしまうことである。したがって、破裂板は早い時期につぶれがちである。特に、つぶれた破裂板を新しい板に交換するためにエンジンを停止しなければならないのが問題である。したがって、現在最も多く用いられている破裂板の方策は最適なものではない。
【０００６】
燃焼チャンバ内に過剰圧力が生じた際に燃焼チャンバからガスを抜くために開かれるという要求に答えるべく、セキュリティ弁を備える他のエンジンが提供されている。これらは、ばね仕掛けのポペット弁である。しかしながら、ブローオフ現象の爆発性に対して、これらのポペット弁は圧力を十分早く抜くためにはその最大開口が不十分であるため、あまり効果がない。したがって、これらのセキュリティ弁は、十分短い時間で所望の開面積を効果的に提供することはできず、単にシリンダ・カバーが持ち上がる前のインジケータ又は警笛になるという効果があるだけであり、これらの既知の弁はシリンダ・カバーが持ち上がるのを防止することはできない。
【０００７】
ＧＢ８１７，０１８（特許文献１）は、シリンダ・ライナとシリンダ・カバーとの間に分離リングを備える大型２ストローク・ディーゼル・エンジンを開示しており、分離リングは、安全弁を受け入れるためのボアを備えている。しかしながら、既知の安全弁は信頼性がよくなかったので、この安全弁の使用は中止された。
【０００８】
したがって、クロスヘッド・タイプの大型２ストローク圧縮着火内燃エンジンのための改善されたブローオフ制御システムが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＧＢ８１７，０１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、上記の問題を解決するか少なくとも低減することができるクロスヘッド・タイプの大型２ストローク圧縮着火内燃エンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の及び他の課題は独立請求項の構成によって解決される。さらに実施形態は、従属請求項、明細書、及び図面から明らかになる。
【００１２】
第１の態様では、クロスヘッドを備える大型ターボチャージャー付き２ストローク圧縮着火内燃エンジンが提供される；
ここで、エンジンは、燃焼チャンバとして機能する複数のシリンダを備え、シリンダは、シリンダ・カバーと、シリンダ・カバーの中心に配置された排気弁と、排気弁を排気ガス受けに接続する排気ダクトと、を備え、
シリンダ・カバーは、流体的に燃焼チャンバに接続される入口と、流体的に吐出管に接続される出口と、を有するブローオフ弁を備え、
ブローオフ弁は、閉位置と完全開位置の間を、これらの間の中間位置の範囲で動くことができる可動弁部材を備え、
ブローオフ弁は、可動弁部材が中間位置の何れか又は完全開位置にあるときに、入口から出口へのガスの流れを許容し、ブローオフ弁は、可動弁部材が閉位置にあるときに、入口から出口へのガスの流れを遮断し、
可動弁部材は、燃焼チャンバの圧力が可動弁部材を完全開位置へ向けて付勢するように、燃焼チャンバの圧力に曝される第１の有効圧力面を備え、
可動弁部材は、可動弁部材を閉位置に向けて付勢するために油圧力に曝される第２の有効圧力面を有し、
第２の有効圧力面は、可動弁部材が閉位置にあるときに第１のサイズを有し、可動弁部材の第１の範囲の位置にあるときに第１のサイズよりも小さい第２のサイズを有し、第１の範囲の位置は完全開位置から予め定められた中間位置まで伸びる。
【００１３】
燃焼チャンバの圧力によって開位置へ付勢され、油圧力によって閉位置へ付勢される可動弁部材をブローオフ弁に設けることによって、燃焼チャンバが過剰圧力状態になってもエンジンへの損傷を防止するために求められる解放に適応するための、十分速くかつ十分大きな開口で開くことができる配置を実現することができる。ブローオフ弁の可動部材のバランスをとるために油圧力を用いることによって、ブローオフ弁が開く圧力を確実に制御することができ、また、燃焼チャンバのガスを逃がすための広い通流面積を提供するために速くかつ広く開く構成を提供することができる。ブローオフ弁が開いた際に有効圧力が減少する第２の面は、ブローオフ弁が開くことによって燃焼チャンバ内の圧力が下落することに起因する不要な開閉の繰り返しを防止する。
【００１４】
第１の態様の第１の可能な実施形態において、前記予め定められた位置は、完全開位置よりも閉位置に近い。
【００１５】
第１の態様の第２の可能な実施形態において、第２の有効圧力面は、可動弁部材の第１の面、及び、第１の面よりも小さくかつ第１の面の反対方向を向いている可動弁部材の第２の面、によって形成される。
【００１６】
第１の態様の第３の可能な実施形態において、第１の面は、可動弁部材の全ての位置において油圧力によって加圧され、第２の面は、第１の範囲の位置において油圧力によって加圧される。
【００１７】
第１の態様の第４の可能な実施形態において、可動弁部材は、第２の面が第１の範囲の位置において油圧力によって加圧されるのを許容する口を開く。
【００１８】
第１の態様の第５の可能な実施形態において、可動弁部材は、弁座と協働する弁体を備え、弁座は、シリンダ・カバーを通って伸びるブローオフ・ボアに配置される。
【００１９】
第１の態様の第６の可能な実施形態において、弁座の主面は、ブローオフ・ボアの主方向に対して斜めに配置される。
【００２０】
第１の態様の第７の可能な実施形態において、可動弁部材は、弁ステムに接続された弁体と、弁ステムに動作可能に接続された作動ピストンと、を備える。
【００２１】
第１の態様の第８の可能な実施形態において、第１の面は、作動ピストンの一方側に配置され、第２の面は、作動ピストンの反対側に配置される。
【００２２】
第１の態様の第９の可能な実施形態において、ブローオフ・ボアは、排気弁をバイパスするために、ブローオフ管を介して排気ダクト又は排気ガス受けに接続される。
【００２３】
第１の態様の第１０の可能な実施形態において、ブローオフ弁は、冷却手段を備え、冷却手段は、好ましくは冷却媒体をブローオフ弁に通流させるための流路を備える。
【００２４】
第１の態様の第１１の可能な実施形態において、エンジンは、エンジン負荷の増加に応じて増加しエンジン負荷の減少に応じて減少する圧力を有する油圧システムを備え、第２の有効圧力面は、油圧システムの油圧力によって加圧される。
【００２５】
第１の態様の第１２の可能な実施形態において、油圧システムは、燃料噴射弁に動力を提供する。
【００２６】
第１の態様の第１３の可能な実施形態において、油圧システムは、排気弁作動システムに動力を提供する。
【００２７】
本開示の以下の詳細部分において、本発明は、図面に示された例示の実施形態を参照してより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】例示の実施形態における大型２ストローク・ディーゼル・エンジンの正面図である。
【図２】図１の大型２ストローク・エンジンの側面図である。
【図３】図１の大型２ストローク・エンジンのブロック図である。
【図４】実施形態におけるブローオフ弁を備えたシリンダ・カバー及び排気弁の側面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図６】実施形態におけるブローオフ弁の立面図である。
【図７】ブローオフ弁の可動弁部材が異なる位置にある図６のブローオフ弁の断面図である。
【図８】ブローオフ弁の可動弁部材が異なる位置にある図６のブローオフ弁の断面図である。
【図９】ブローオフ弁の可動弁部材が異なる位置にある図６のブローオフ弁の断面図である。
【図１０】図６のブローオフ弁の異なる断面図である。
【図１１】図１から図３のエンジンの油圧システムの概略である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下の詳細な説明では、クロスヘッドを備える大型２ストローク・ターボチャージャー付き圧縮着火（ディーゼル）内燃エンジンが例示の実施形態によって説明される。図１から図３は、クランクシャフト４２及びクロスヘッド４３を備える、大型低速ターボチャージャー付き２ストローク圧縮着火エンジンを示している。図３は、吸排気システムを備えたエンジンの図式的表示である。この例示の実施形態では、エンジンは、一列に並んだ６個のシリンダ１を備える。大型２ストローク・ターボチャージャー付き圧縮点火内燃エンジンは、典型的には、エンジン・フレーム４５に収容され一列に並んだ５個から１６個の間のシリンダを備える。エンジンは、例えば、船舶における主エンジン、又は、発電所において発電機を動作させるための定置エンジンとして使用され得る。エンジンの総出力は、例えば、５，０００から１１０，０００ｋＷの範囲となり得る。
【００３０】
エンジンは、シリンダ１の下部領域に掃気口１９を備え、シリンダ１の上部のシリンダ・カバー２２の中心に配置された排気弁４を備えた、２ストローク・ユニフロー型の圧縮着火エンジンである。シリンダを通るガス流れの主方向は、シリンダ１の底部の掃気口１９からシリンダ１の上部の排気弁４へ向かう「ユニフロー（uniflow）」となる。給気は、大型の概ね中空の円筒体の形状をした給気受け２から個々のシリンダ１の掃気口１９を通る。シリンダ１内のピストン４１は、給気を圧縮し、燃料は燃料噴射弁（図示していない）からシリンダ・カバー２２に注入され、燃焼に続いて排気ガスが生成される。
【００３１】
排気弁４が開くと、排気ガスは、当該のシリンダ１に関連する排気ダクト３５を通って、大型の中空の円筒体の形状をした排気ガス受け３へ流れ、第１の排気導管１８を通ってターボチャージャー５のタービン６へ進み、そこから排気ガスは第２の排気導管７を通って大気へ流れる。シャフト８を介して、タービン６は、空気入口１０を通って空気とともに供給された圧縮機９を駆動する。圧縮機９は、圧縮された給気を、給気受け２へつながる給気導管１１へ運ぶ。
【００３２】
導管１１内の吸気は、圧縮機を約２００℃にしたまま、給気を冷却するインタークーラ１２を通り、３６℃から８０℃の温度になる。
【００３３】
冷却された給気は、電気駆動モータ１７によって駆動され、給気の流れをエンジンの低い又は部分的な負荷状態で加圧する補助ブロワ１６を通って給気受け２へ導かれる。より高いエンジン負荷においては、ターボチャージャー圧縮機９は、十分に圧縮された掃気を運び、補助ブロワ１６は逆止弁１５を介してバイパスされる。
【００３４】
図４及び図５は、それぞれ、排気弁４及びシリンダ・カバー２２の側面及び断面をより詳細に示している。排気弁４は、排気弁スピンドル４４及びシリンダ・カバー２２の中央開口に配置された一体式の弁体とともにシリンダ・カバー２２に確実にボルト止めされる。排気弁スピンドル４４は、排気弁スピンドル４４の弁体が弁座に置かれている閉位置で示されている。排気弁４が開になると、燃焼チャンバ２７は排気ダクト３５に接続される。排気ダクト３５は、一実施形態では排気ガス受け３に直接接続される。
【００３５】
シリンダ・カバー２２は、燃焼チャンバ２７の上部を形成する。シリンダ・カバー２２は、図面では視認することができない複数の冷却チャンネルを備えている。さらに、燃料噴射弁（典型的には各シリンダの単一燃料エンジンに対して３個の燃料弁及び各シリンダのデュアル燃料エンジンに対して６個の燃料弁）（燃料弁は図示されていない）は、燃焼チャンバ２７内に突出する燃料弁のノズルを有するシリンダ・カバー２２内の受け入れられるボアである。
【００３６】
排気弁４は、弁スピンドル４４の頂部において油圧チャンバ３８を備える油圧排気弁アクチュエータ４７を備えている。空気ばね３７は、弁スピンドル４４を上方（図５において上方）、すなわち閉方向へ付勢し、油圧アクチュエータ４７は、油圧アクチュエータ４７が加圧されたら弁スピンドル４４を開方向へ付勢する。したがって、排気弁スピンドル４４の持ち上げは油圧アクチュエータ４７に油圧を加えることによって行われ、空気ばね３７は弁スピンドル４４をその閉位置に確実に戻す。
【００３７】
エンジンは、燃焼チャンバ２７から排気ダクト３５まで（図示されているように）延伸するブローオフ導管を備える。代替的に、ブローオフ導管は燃焼チャンバ２７から排気ガス受け３まで延伸する。ブローオフ導管の横断面積は、不着火の場合又は燃焼チャンバ２７に過剰圧力が生じるような他の場合に、十分速やかに燃焼チャンバ２７の圧力を抜くために十分大きくなっている。ブローオフ弁５０は、ブローオフ導管の開閉を制御し、ブローオフ弁５０は、エンジンに損傷が生じるのを防ぐために過剰な圧力が生じた場合に燃焼チャンバ２７内の圧力を抜くために十分速く十分大きな開口を開くことができる。
【００３８】
ブローオフ導管の一部は、シリンダ・カバー２２内のブローオフ・ボア２９によって形成される。ブローオフ管３６は、ブローオフ・ボア２９を排気ダクト３５又は排気ガス受け３へ接続する。
【００３９】
図６から図１０は、ブローオフ弁５０をさらに詳細に図示している。ブローオフ弁５０は、（図示されているように）ブローオフ弁がシリンダ・カバー２２内の適切なボア２８（図５）に挿入されるカートリッジとして使用され得るように、又は、（図示していない）ブローオフ弁がシリンダ・カバー２２の一体的部品となり得るように、自身のハウジング５１とともに提供され得る。
【００４０】
ブローオフ弁５０は、シリンダ・カバー２２から突出するブラケット６８とともにシリンダ・カバー２２内のボア２８に挿入される。ブラケット６８は、ハウジング５１にボルト止めされてもよいし、又は、ハウジング５１の一体部品とすることもできる。ブラケット６８は、ブローオフ弁５０をシリンダ・カバー２２に固定するボルト（図５）を受け入れるためのボアを備える。ハウジング５１は、ブローオフ弁５０が開いたときに排気ガスの排出を許容するための大型出口（開口）５８を備える。
【００４１】
ブローオフ弁５０は、図７に示す閉位置と図９に示す完全開位置との間で動くことができる可動弁部材５２を備えており、すなわち可動弁部材５２は、図７に示す閉位置と図９に示す完全開位置との間の範囲の位置にわたって前後に動くことができる。図８において、可動弁部材５２は中間位置で示されている。ブローオフ弁５０は、可動弁部材５２がその閉位置にないときに入口５７から出口５８へガスが流れるのを許容する。弁ハウジング５１の中空６３は、入口５７を出口５８へ接続する。弁座５５は、入口５７の周囲に配置される。
【００４２】
可動弁部材５２は、その長手方向の端部の一方に弁体５４が設けられたスピンドル５３を備える。スピンドル５３の長手方向の反対側の端部にはダンパ要素６９が備えられる。スピンドル５３は、ハウジング５１の長手方向のボアに摺動可能に受け入れられる。
【００４３】
弁体５４が設けられたスピンドル５３の端部は、弁ハウジング５１内において長手方向のボアを中空６３に向けて伸びる。弁体５４は、図７及び図１０に示すように、可動弁部材５２が閉位置にあるときに、開口５７に露出している第１の有効圧力面５９を形成する弁体５４の面で弁座５５に着座する。
【００４４】
可動弁部材５２が持ち上げられたときに、図８及び図９に示すように弁体５４は中空６３内に位置し、ガスを入口５７（開口）から出口５８（開口）へ流すための実質的な流れ領域を提供する。一実施形態では、弁座５５の主面Ｚは、ブローオフ・ボア２９を通る流れの制限を最小化するために、ブローオフ・ボア２９への主方向に対して斜めに配置される。ブローオフ・ボア２９が真っすぐの場合、主方向はボア２９の流れの長手方向になる。ブローオフ・ボア２９が曲がっている場合、主方向は弁座５５がブローオフ・ボア２９と交差する位置におけるカーブの局所方向となる。
【００４５】
中空６３は、弁スピンドル５３をガイドする長手方向のボアの一方側に設けられる。この長手方向のボアの他方側には、作動ピストン５６を受け入れる円筒チャンバが設けられる。作動ピストン５６は円筒チャンバを第１のチャンバ６０と第２のチャンバ６６とに分ける。作動ピストン５６は、可動弁部材５２に動作可能に接続されるように、スピンドル５３に固定される。一実施形態においてピストン５６は、可動弁部材５２の一体部分であってもよい。可動弁部材５２は、第１の面６１と、反対方向を向いた第２の面６２と、を有する。第１の面６１は、第１のチャンバ６０の圧力に曝されており、第１のチャンバ６０が加圧された際に可動弁部材５２を閉位置へ付勢する。第２の面６２は、第２のチャンバ６６の圧力に曝されており、第２のチャンバ６６が加圧された際に可動弁部材５２を完全開位置に付勢する。第１の面６１の面積は、第２の面６２の面積よりも大きい。したがって、可動弁部材５２は、第１のチャンバ６０の圧力と第２のチャンバ６６の圧力とが等しい場合には、閉位置へ付勢される。第１の面６１及び第２の面６２はともに、第２の有効圧力面を形成する。第１の有効圧力面５９に作用する燃焼チャンバ２７内の圧力は、第１の有効圧力面５９の面積と燃焼チャンバ２７内の圧力との乗算に対応する力で可動弁部材５２を閉位置に付勢する。
【００４６】
第１のチャンバ６０は、供給ボア８２及びダンパ・チャンバ６５を介してブローオフ弁５０の入口８０と接続される。入口８０、供給ボア８２、及び、ダンパ・チャンバ６５は、本実施形態ではブラケット６８に配置されているが、ハウジング５１に配置されていてもよい。
【００４７】
入口８０は、連続する最低水準の油圧を供給するエンジンの油圧システム８８に接続される。好ましくは、油圧システム８８は、一定の圧力又はエンジン負荷の増加とともに増加しエンジン負荷の減少とともに減少する圧力を供給する。
【００４８】
口８０における圧力は、ダンパ・チャンバ６５及び供給導管８２を介して第１のチャンバ６０にかかり、この圧力は、第１の面６１の面積と第１のチャンバ６０内の圧力との乗算に相当する力で可動弁部材５２を閉位置に付勢する。
【００４９】
第２の導管６４は、作動ピストン５６が補償口７１よりも上の位置にあるときに（図７〜図１０においてブローオフ弁５０の上方向）、補償口７１を介して第２のチャンバ６６を入口８０に接続する。図７及び図１０に示すように可動弁部材５２が閉位置にあるときに、補償口７１は作動ピストン５６によってブロックされる。
【００５０】
図７及び図１０の状況において、第２のチャンバ６６は、低圧すなわち冷却入口７５を介した口８０の圧力よりも著しく低い圧力で加圧される。冷却入口７５は、ブローオフ弁５０を冷却するために、冷却油（油圧液）がチャンバ６６へ流れるのを許容する。冷却出口７４は、冷却油（油圧液）が流出するのを許容する。流れ制限（図示していない）は、第２のチャンバ６６内の圧力を瞬間的に冷却液の圧力よりも相対的に高くするために、冷却入口７５の上流及び冷却出口７４の下流に配置される。
【００５１】
燃焼チャンバ２７内で過剰圧力が生じたときに、第１の有効圧力面５９に作用する燃焼チャンバ２７の圧力は、可動弁部材５２の第１の圧力チャンバによって生成される圧力の反力を超え、可動弁部材５２は、図８に示すように完全開位置に向けて動き始める。
【００５２】
可動弁部材５２が所定量持ち上げられると第２の口７１は開き、第２の圧力チャンバ６６は口８０におけるより高い圧力と接続される。冷却入口７５及び冷却出口７４に関連する制限は、チャンバ６６内の圧力が冷却入口７５及び冷却出口７４それぞれを介して失われないことを保証する。したがって、第２の面６２は、口８０からの圧力によって加圧され、可動部材を完全開位置へ付勢する追加の力を生成する。可動弁部材５２に作用する閉める力は著しく減少する。これは、ブローオフ事象の間にブローオフ弁５０が安定して開いていることを保証するように機能する、可動弁部材５２が多少開いている際の閉じる力を低下させるものである。燃焼チャンバ２７のガスの圧力による開く力は、すなわち、弁体５４が弁座５５から持ち上げられた瞬間に中空６３の加圧によって顕著に減少する。開く力の喪失におけるこの減少への対策をしなければ、１回の過剰圧力事象の間にブローオフ弁５０の開閉が繰り返されるという望ましくない結果をもたらし得る。第２の口７１が作動ピストン５６によって覆われていないときには、閉じる力は減少するので、ブローオフ弁５０の安定した開処理を提供する。
【００５３】
したがって、油圧システム８８からの圧力によって加圧される、可動弁部材５２の閉方向に作用する第２の有効圧力面は、可動弁部材５２の閉位置における第１のサイズと、可動弁部材５２の第１の範囲の位置にあるときに前記第１のサイズより小さい第２のサイズと、を有し、第１の範囲の位置は、完全開位置から所定の中間位置まで伸びる。中間位置は、作動ピストン５６に関連する第２の口７１の位置に依存し、前記完全開位置よりも前記閉位置に近いほうが好ましいが、これは状況に応じて変化し、当業者は閉じる力が減少される適切な位置を決定することができる。可動弁部材５２がいったん幾分か持ち上げられたときに閉じる力を減少することを保証する他の手段を用いることもできる。
【００５４】
可動弁部材５２が完全開位置へ向けて全行程を移動するときに、その移動は、スピンドル５３の自由端にある減衰要素６９と減衰チャンバ６５との協働によって弱められる。減衰要素６９は、円筒形の減衰チャンバ６５に摺動して受け入れられるのに好適な直径の円筒要素であり、図９に示すように可動弁部材５２が完全開位置に静かに到達することを保証する。
【００５５】
油圧システム８８は、図１１を参照してより詳細に説明され、加圧された油圧液とともに供給導管４５を提供するポンプ又はポンプ場４１を備える。供給導管４５の圧力は、５０ｂａｒから５００ｂａｒの間のいずれであってもよい。供給導管４５は、加圧された油圧液を、燃料弁４２、排気弁作動システム４８、ブローオフ弁５０など様々な消耗品を供給する共通レール又は疑似共通レールであってもよい。共通戻しライン４９は、油圧液の様々な消耗品をタンクに接続する。
【００５６】
ＭＥラインの油圧システムのＭＡＮ  Ｂ＆Ｗ（登録商標）エンジンは、突然の局所消費ピークに対応するために局所アキュムレータが使用された疑似共通レールである。ＭＥエンジンの油圧システムは、燃料弁及び排気弁に動力を提供する。典型的なＭＥエンジンでは、エンジン負荷に関連する油圧システムの圧力は以下のとおりとなる。
【００５７】
エンジン負荷（％）−システム圧力（Ｂａｒ）
２０        −    ２２２
３０        −    ２２２
４０        −    ２２５
５０        −    ２２７．５
６０        −    ２４０
７０        −    ２５５
８０        −    ２７０
９０        −    ２８２．５
１００        −    ２９５
【００５８】
したがって、油圧は、エンジン負荷の増加によって増加し、エンジンが閉じると減少する。ただし、上記の表における数値は単なる例示であり、実際の圧力値は所与の種類のエンジンごとに、かつ、エンジンの種類ごとに変わり得ることに注意されたい。さらに、定格負荷のエンジン、すなわち負荷及び速度がエンジン種類に関連するＬ１負荷とは異なるエンジンもまた、典型的にはわずかに低い異なるシステム圧力を有する。
【００５９】
燃焼チャンバ２７における標準最大圧力は、上記の表に示されるように油圧システムの圧力と非常に類似する特性で、エンジン負荷の増加に応じて増加し、エンジン負荷の減少に応じて減少する。したがって、第１の有効圧力面５９の面積の大きさに関連して第１の面６１の面積の大きさに寸法決めすることによって、ブローオフ弁５０は、実際のエンジン負荷によって燃焼チャンバ２７の標準圧力よりもマージンの分だけ高い圧力において開くように寸法決めされる。マージンは、一定の差圧であってもよいし、又は、エンジン負荷の増加に応じて増加し、逆の場合も同様であってもよい。
【００６０】
ブローオフ弁５０は、口８０へ供給される一定の圧力によっても動作し得る。この場合、圧力は、通常のエンジン動作中において燃焼チャンバ２７の最高圧力がマージンを超えると、ブローオフ弁５０が開くようにすべきである。例えば、最大予想圧力（すなわち１００％エンジン負荷）が２００Ｂａｒである場合に、ブローオフ弁５０が２３０Ｂａｒの圧力において開くように設定される。ブローオフ弁５０は、口８０に供給される圧力を考慮して第１の有効圧力面５９と第１の面６１との比率を調整することによって、要求圧力において開くように設定され得る。
【００６１】
（図示されていない）実施形態では、ブローオフ弁５０は、エンジンの制御器に結合され、ブローオフ事象の際にはアラームを発行する。これに関して、ブローオフ弁５０は、一実施形態では第２のチャンバ６６の圧力を検出する圧力センサを備えている。第２のチャンバ６６の圧力が冷却油の圧力を超えると、ブローオフ弁５０は開いており、アラームが発行される。代替的に、可動弁部材５２を運動センサによって監視することができ、可動弁部材５２が閉位置から動いて離れたら、アラームが発行される。
【００６２】
（図示していない）一実施形態では、エンジンが停止したときにブローオフ弁５０を動作させるために、可動弁部材５２を閉位置から離れる方向に付勢する皿ばね等の弾性手段を配置してもよい。
【００６３】
一実施形態では、可動弁部材５２が閉位置に付勢されるか又は完全開位置に付勢されるかを決定する力のバランスは、可動弁部材５２に作用する燃焼チャンバ２７のガスの圧力、及び、可動弁部材５２に作用するブローオフ弁に供給される油圧液の圧力、のバランスのみによって決定される。したがって、もしエンジンが停止した際にブローオフ弁を動作させるための弾性手段があったとしたら、これらの弾性手段は、エンジンの動作中に可動弁部材５２の動作に大きな影響を与えない弱い力を有することになる。
【００６４】
本発明を様々な実施形態とともに説明した。しかしながら、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲を検討することによって、開示された実施形態に対する他のバリエーションが特許請求の範囲にかかる発明を実践する当業者によって理解され実施され得る。特許請求の範囲において、「備える」という用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞は「ａ」、「ａｎ」は複数形を排除するものではない。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという事実のみでは、これらの手段の組合せを効果的に使用できないということを意味しない。
【００６５】
特許請求の範囲で使用される参照符号は、範囲を制限するものと解釈すべきではない。
【図１】
2017137866.tif 000003
【図２】
2017137866.tif 000004
【図３】
2017137866.tif 000005
【図４】
2017137866.tif 000006
【図５】
2017137866.tif 000007
【図６】
2017137866.tif 000008
【図７】
2017137866.tif 000009
【図８】
2017137866.tif 000010
【図９】
2017137866.tif 000011
【図１０】
2017137866.tif 000012
【図１１】
2017137866.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月14日(2017.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロスヘッド（４３）を備える大型ターボチャージャー付き２ストローク圧縮着火内燃エンジンであって、
燃焼チャンバ（２７）として機能する複数のシリンダ（１）を備え、前記シリンダ（１）は、シリンダ・カバー（２２）と、前記シリンダ・カバー（２２）の中心に配置された排気弁（４）と、前記排気弁（４）を排気ガス受け（３）に接続する排気ダクト（３５）と、を備え、
前記シリンダ・カバー（２２）は、流体的に前記燃焼チャンバ（２７）に接続される入口（５７）と、流体的に吐出管に接続される出口（５８）と、を有するブローオフ弁（５０）を備えるエンジンにおいて、
前記ブローオフ弁（５０）は、閉位置と完全開位置との間である中間位置の範囲で動くことができる可動弁部材（５２）を備え、
前記ブローオフ弁（５０）は、前記可動弁部材（５２）が前記中間位置の何れか又は前記完全開位置にあるときに、前記入口（５７）から前記出口（５８）へのガスの流れを許容し、
前記ブローオフ弁（５０）は、前記可動弁部材（５２）が前記閉位置にあるときに、前記入口（５７）から前記出口（５８）へのガスの流れを遮断し、
前記可動弁部材（５２）は、前記燃焼チャンバ（２７）内の圧力に曝される第１の有効圧力面（５９）を備え、該燃焼チャンバ（２７）内の圧力により前記完全開位置へ向けて付勢され、
前記可動弁部材（５２）は、油圧力に曝される第１の面（６１）を備え、該油圧力により前記閉位置に向けて付勢され、
前記可動弁部材（５２）は、前記第１の面（６１）より面積が小さく該第１の面（６１）の反対方向を向いた第２の面（６２）を備え、前記第２の面（６２）は、前記完全開位置から予め定められた中間位置まで伸びる第１の範囲にあるときのみに、前記油圧力に曝されて該油圧力により前記完全開位置へ向けて付勢される
ことを特徴とする、エンジン。
【請求項２】
前記予め定められた中間位置は、前記完全開位置よりも前記閉位置に近い、
請求項１記載のエンジン。
【請求項３】
前記可動弁部材（５２）の第１の面（６１）、及び、前記第２の面（６２）は、第２の有効圧力面を形成する、
請求項１又は２記載のエンジン。
【請求項４】
前記第１の面（６１）は、前記可動弁部材（５２）の全ての位置において前記油圧力によって加圧され、
前記第２の面（６２）は、前記第１の範囲の位置において前記油圧力によって加圧される、
請求項３記載のエンジン。
【請求項５】
前記可動弁部材（５２）は、前記第２の面（６２）が前記第１の範囲の位置において前記油圧力によって加圧されるのを許容する口（７１）を開く、
請求項４記載のエンジン。
【請求項６】
前記可動弁部材（５２）は、弁座（５５）と協働する弁体（５４）を備え、前記弁座は、前記シリンダ・カバー（２２）を通って伸びるブローオフ・ボア（２９）に配置される、
請求項１〜５の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項７】
前記弁座（５５）の主面は、前記ブローオフ・ボア（２９）の主方向に対して斜めに配置される、
請求項１〜６の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項８】
前記可動弁部材（５２）は、弁ステム（５３）に接続された弁体（５４）と、前記弁ステム（５３）に動作可能に接続された作動ピストン（５６）と、を備える、
請求項１〜７の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項９】
前記第１の面（６１）は、前記作動ピストン（５６）の一方側に配置され、前記第２の面（６２）は、前記作動ピストン（５６）の反対側に配置される、
請求項１〜８の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項１０】
前記ブローオフ・ボア（２９）は、前記排気弁（４）をバイパスするために、ブローオフ管（３６）を介して前記排気ダクト（３５）又は前記排気ガス受け（３）に接続される、
請求項１〜９の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項１１】
前記ブローオフ弁（５０）は、冷却手段を備え、前記冷却手段は、好ましくは冷却媒体を前記ブローオフ弁（５０）に通流させるための流路を備える、
請求項１〜１０の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項１２】
前記エンジンは、エンジン負荷の増加に応じて増加しエンジン負荷の減少に応じて減少する圧力を有する油圧システム（８８）を備え、
前記第１の面（６１）及び前記第２の面（６２）が形成する第２の有効圧力面（６１、６２）は、前記油圧システム（８８）の油圧力によって加圧される、
請求項１〜１１の何れか１項に記載のエンジン。
【請求項１３】
前記油圧システム（８８）は、燃料噴射弁（４２）に動力を提供する、
請求項１２記載のエンジン。
【請求項１４】
前記油圧システム（８８）は、排気弁作動システム（４８）に動力を提供する、
請求項１２又は１３記載のエンジン。