(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復ピストン機関、特に２サイクル大型ディーゼルエンジンであって、燃焼室（２）を含む少なくとも１つのシリンダ（１）を備え、該シリンダのシリンダヘッド（４）は排気バルブハウジング（７）を支持し、該排気バルブハウジングは、燃焼室（２）に続く、排気バルブハウジング側の弁座と協働するバルブ（１４）によって燃焼室に対して閉止可能な排気ポート（１３）、前記バルブ（１４）に付属する案内装置（１９）及び操作装置（２０）を含み、円周側に配置されていて半径方向の突起（２２）を貫通する通しボルト（９）がシリンダヘッド（４）に取り付けられており、シリンダヘッド（４）に係合する、弁座を含む領域と、排気バルブハウジング（７）の、案内装置（１９）を含む領域とに、冷却水を供給可能な、特に周回する冷却通路（１７）又は（２１）がそれぞれ付属する形式のものにおいて、
シリンダヘッド（４）に係合する領域に付属する冷却通路（１７）と、案内装置（１９）を含む領域に付属する、排気バルブハウジング（７）の冷却通路（２１）とが、少なくとも排気ポートに近い半径方向の突起（２２）の領域で、付属の通しボルト（９）の半径方向内側に設けた少なくとも１つの連絡配管（２３）によって相互につながれていることを特徴とする往復ピストン機関。
【請求項２】
それぞれの突起（２２）にそれぞれ少なくとも１つの連絡配管（２３）が付属する、請求項１に記載の往復ピストン機関。
【請求項３】
少なくとも排気ポートに近いそれぞれの突起（２２）に、特にすべての突起（２２）に、それぞれ複数の、特に２つの平行な連絡配管（２３）が付属する、請求項１または請求項２に記載の往復ピストン機関。
【請求項４】
連絡配管（２３）が、弁軸及び／又は通しボルトに対して平行に延びる、冷却通路（１７，２１）と連通する領域を有する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の往復ピストン機関。
【請求項５】
排気ポート（１３）の内側表面から、連絡配管（２３）の下側領域までの半径方向の間隔が、長くとも、突起（２２）の範囲外の排気ポート（１３）の壁厚に一致する、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の往復ピストン機関。
【請求項６】
連絡配管（２３）の断面積が、付属の突起（２２）の断面積に比べて比較的小さい、請求項１から請求項５までいずれか１項に記載の往復ピストン機関。
【請求項７】
連絡配管（２３）の本数および断面積が、これを貫流する冷却水の温度が１００℃を明らかに下回るように、かつ排気ポート（１３）の内側表面の壁面温度が排気ガスの露点温度よりも明らかに上回ったままに保たれるように選択される、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の往復ピストン機関。
【請求項８】
連絡配管（２３）の軸平行な領域が穴状の通路として構成される、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の往復ピストン機関。
【請求項９】
連絡配管（２３）の軸平行な通路が、その下側の、隣接する冷却通路（１７）の半径方向内側にある端部の領域で、半径方向の配管部材（２６）を介して隣接する冷却通路（１７）と連通するとともに、上側端部では、隣接する冷却通路（２１）の底面の円周側の縁部領域を貫く、請求項４から請求項８までのいずれか１項に記載の往復ピストン機関。
【請求項１０】
周回する両方の冷却通路（１７）又は（２１）の一方だけに少なくとも１つの冷却剤供給配管（２４）が付属し、周回する両方の冷却通路（１７）又は（２１）の他方には少なくとも１つの冷却剤処理配管（２５）が付属する、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の往復ピストン機関。
【請求項１１】
それぞれ１つの通しボルト（９）に付属する４つの突起（２２）が設けられており、これらの突起は、弁軸と排気ポート（１３）の中心線とによって規定される対称面Ｓに関して組をなすように互いに対向して配置されており、互いに隣接する突起（２２）は、互いに対向する突起（２２）よりも短い相互の角度間隔を有する、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の往復ピストン機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、往復ピストン機関、特に２サイクル大型ディーゼルエンジンであって、燃焼室を含む少なくとも１つのシリンダを備え、このシリンダのシリンダヘッドは排気バルブハウジングを支持し、この排気バルブハウジングは、燃焼室に続く、排気バルブハウジング側の着座部と協働するバルブによって燃焼室に対して閉止可能な排気ポート、前記バルブに付属する案内装置及び操作装置を含み、円周側に配置されていて半径方向の突起を貫通する通しボルトがシリンダヘッドに取り付けられ、シリンダヘッドに係合する、弁座を含む領域と、排気バルブハウジングの、案内装置を含む領域とに、冷却水を供給可能な、特に周回する冷却通路がそれぞれ付属している形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来技術によれば、このような種類の構成は公知である。この公知の構成では、弁座領域又はバルブガイド領域に付属するそれぞれの周回する冷却通路の間の領域に、排気ポートに付属する別の冷却装置は設けられていない。そのために、排気バルブハウジング全体の非常に激しい加熱が起こることがある。したがってこの場合には、排気ポートの内側表面の壁面温度が排気ガスの露点温度を下回ることは予想されず、このことは、低温腐蝕を防止するためには望ましい。しかしその一方では、排気バルブハウジング及び特に通しボルトに付属する支承領域の非常に激しい加熱は、その結果として生じる激しい熱膨張にもつながり、このことは、初期応力をかけられている通しボルトの過度の伸長や、それに伴う通しボルトの初期応力の損失につながる可能性がある。その結果、排気バルブハウジングがもはや確実にシリンダヘッドに圧着されないために、当接面および封止面の領域で、いわゆるブローバイ又はバーンアウトが生じる恐れがある。そのため公知の構成は、十分には信頼性が高くないことが判明している。この点を度外視しても、この場合には内燃機関の最大の表面温度に関する規定を守るため、排気バルブハウジングのほぼ全体に、強力な保護断熱を設けることも必要である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
欧州特許第００７６３４８号明細書
【０００４】
そこで、以上を前提とする本発明の課題は、冒頭に述べた種類の構成を、その欠点を回避するとともに利点を維持しながら改良して、高い信頼性が得られるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明によれば、シリンダヘッドに係合する領域に付属する冷却通路と、案内装置を含んでいる領域に付属する、排気バルブハウジングの冷却通路とが、少なくとも排気ポートに近い半径方向の突起の領域で、付属の通しボルトの半径方向内側に設けた少なくとも１つの連絡配管によって相互につながれていることによって解決される。
【０００６】
周回するそれぞれの冷却通路の間の前述した連絡通路はそれ自体も同じように、少なくとも排気バルブハウジングの特別に危険な排気ポートに近い領域で、通しボルトの過度の伸長につながる、通しボルトに付属するハウジング側の支承領域の熱膨張が起こらない程度に、流入する熱を逃がすことができる冷却通路として機能する。このようにして通しボルトの初期応力が維持され、これに伴って排気バルブハウジングとシリンダヘッドの間の確実な封止が維持されることが保証される。このとき、周回する冷却通路と連絡配管とによって形成される冷却システムに供給される冷却水が、１００℃を明らかに下回る比較的低い温度を有することができるという利点があり、それにより、冷却システム内部でのベーパロックや、これに伴う冷却効果の低下が起こらない。それにもかかわらず、排気ポート全体を包含する冷却通路を備える構成の場合には起こる恐れがある、排気ポートの内側表面で排気ガスの露点温度を下回るという状況を回避することができる。上述した利点にもかかわらず、比較的簡単な製造と比較的少ない構造重量とを実現することができる。さらに、表面に必要な保護断熱も比較的少なくてよい。したがって、本発明によって達成可能な利点は卓越した経済性にもあるとみなすことができる。
【０００７】
独立請求項の構成要件の有利な実施形態、および目的に適った発展例は、従属請求項に記載されている。例えば、それぞれの半径方向の突起の領域に、それぞれ連絡配管を設けると好都合である。このことは、すべての突起の領域における格別に良好な熱排出につながるので、すべての突起が排気ポートの比較的近くに位置決めされていてよく、このことはコンパクトな設計様式を生む。
【０００８】
冷却される突起に、それぞれ複数の平行する連絡配管を付属させると有利な場合がしばしばある。このことは、連絡配管の断面積を比較的小さく具体化することを可能にするという利点があり、このことは、所定の流量のときに冷却水の比較的高い速度につながり、それに伴って、冷却水の過度の加熱が起こらない良好な熱排出につながる。
【０００９】
さらに、少なくとも連絡配管の下側領域が、半径方向の突起の範囲外に設けた排気ポートの壁厚にほぼ相当する、排気ポートの内側表面からの間隔で延びていると有利であることが判明している。それにより、冷却水温度が比較的低いときでも、排気ポートの内側で表面排気ガスの露点温度を下回ることを確実に回避することができる。その一方で、通常の壁厚の半径方向外側にある、通しボルトに付属する支承領域は、許容されない加熱に対して確実に防護される。
【００１０】
さらに別の好都合な方策は、周回する両方の冷却通路の一方だけに少なくとも１つの冷却剤供給配管が付属し、周回する両方の冷却通路の他方には少なくとも１つの冷却剤排出配管が付属することである。それにより、冷却剤の循環運動およびこれに伴う連絡配管の確実な貫流が強制的に実現される。
【００１１】
連絡配管は、周回する冷却通路と連通する、弁棒と平行及び／又は付属の通しボルトと平行に延びる穴状の通路を有するのが好ましい。この通路は穿孔加工または鋳造加工されていてよい。いずれの場合でも、前述した構成は簡単かつ正確な製造を容易にする。
【００１２】
独立請求項の構成要件のその他の有利な実施形態、および目的に適った発展例は残りの従属請求項に記載されており、図面を参照した以下の実施形態の説明の中で詳しく説明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
２サイクル大型ディーゼルエンジンの基本的な構造と作動形式はそれ自体公知であり、したがって本発明との関連では詳しく説明する必要がない。このような種類のエンジンは、通例、図１に示す形式の複数のシリンダ１を含み、これらのシリンダには、燃焼室を区切る、ここには詳しくは図示しないピストンがそれぞれ付属し、このピストンはピストンロッドを介してクロスヘッドと連結され、クロスヘッドはコネクティングロッドを介してクランクシャフトと協働する。
【００１４】
シリンダ１はシリンダライナ３を含み、このシリンダライナは少なくとも１つの噴射バルブ５を受容するとともに、排気バルブハウジング７を収容するための段差のある中央の切欠き６を備える。排気バルブハウジング７は、その下側領域で切欠き６に係合するとともに、フランジ状の支持面で、切欠き６の段差部によって形成されたシリンダヘッド側の支承面８の上に載っている。支承面８の領域で有効となる十分な圧着力を得るために、シリンダヘッド４の切欠き６の半径方向外側に設けられた、下側端部でシリンダヘッドにねじ込み可能な通しボルト９が設けられており、これらの通しボルトは、排気バルブハウジング７のそれぞれ付属の差込通路１０を貫通するとともに、その上側端部は、排気バルブハウジング７の付属の支持面１１の上に載っているナット１２をそれぞれ受容する。
【００１５】
排気バルブハウジング７は、燃焼室２を起点として延びる排気ポート１３を含み、この排気ポートは、排気バルブハウジング７の上に受容された操作装置２０によって上下動可能な、排気ポート１３の入口領域に設けた弁座と協働するバルブ１４によって、燃焼室２に対して閉止可能である。前述した弁座を受容するために、排気バルブハウジング７はここでは適当な材料からなる下側の着座部１５を備え、この着座部は、シリンダヘッド側の支持面の上に載った支持フランジを含む。着座部１５は、周回する溝によって、通しボルト９に付属する上側の支持面１１を含む、全体として符号７が付された排気バルブハウジングのハウジング部分１６に続いている。
【００１６】
着座部１５は、支持面８に付属しているフランジの上側に、シリンダヘッド４の切欠き６の相応の拡張によって形成された冷却通路１７を含み、この冷却通路は、上側のハウジング部分１６の下側端部に設けられていてシリンダヘッド４の切欠き６に係合するフランジによって、上方に向かって閉じられている。
【００１７】
バルブ１４は、その弁体から上方に向かって屹立する弁棒１８を有しており、この弁棒は、排気ポート１３と、上側のハウジング部分１６の排気ポート１３を取り囲む領域に配置された案内ブッシュ１９とを貫通し、案内ブッシュ１９の上側で、付属の操作装置２０と協働する。案内ブッシュ１９を含む、排気バルブハウジング７の上側のハウジング部分１６の領域は、周回する冷却通路２１を同じく備える。
【００１８】
通しボルト９を受容するために、上側のハウジング部分１６は、通しボルト９に付属する、切欠き６を含むシリンダヘッド４の縁部領域から半径方向に突き出したリブ状の突起２２を備え、これらの突起がそれぞれ垂直方向の差込通路１０を含む。突起２２の上面は、通しボルト９のナット１２に付属する支持面１１を形成する。突起２２の下面は、上側のハウジング部分１６の下側の端部領域まで斜め内側に向かって下がるように延びているので、それによって突起２２のコンソール状の支持部ができる。
【００１９】
通しボルト９、及びこれに付属する差込通路１０は、図２に最も良く示すように、弁軸に対して同心的な部分円の上に分散されるように配置されている。図示した例では、弁軸と排気ポート１３の中心線とによって規定される対称面Ｓに関して、組をなすように互いに対向して配置された４つの通しボルト９又は差込通路１０が設けられている。同じことは突起２２についても当てはまり、その個数および角度間隔は、通しボルト９の個数及び角度間隔に対応している。したがって図示した例では、対称面Ｓに関して組をなすように互いに対向して配置された４つの突起２２が設けられている。このとき、それぞれ互いに隣接する、対称面Ｓの同じ側に配置された突起２２の角度間隔は、対称面Ｓに関してそれぞれ互いに対向する突起２２の角度間隔よりも短い。このようにして、実質的に排気ポート１３の両側に並ぶ突起の２つの組ができる。
【００２０】
突起２２は、排気ガスから排気ポート１３の壁部に放出された熱の負荷を受ける、排気ポート１３に付属する冷却用リブとしても機能する。その結果として生じる熱膨張が、ナット１２の相応の締付によって初期応力をかけられた通しボルト９の過度の伸長につながるほど、突起２２が強く加熱されるのを防止するために、突起２２は、それぞれ付属の差込通路１０の半径方向内側に、周回する下側の着座部側の冷却通路１７と、周回する上側の案内ブッシュ側の冷却通路２２とをつなぐ連絡配管２３として構成された冷却装置を備える。冷却剤としては、流れの矢印で図示するように、周回する下側の冷却通路１７に付属する供給配管２４を介して供給され、同じく流れの矢印で図示しているように、周回する上側の冷却通路２１に付属する処理配管２５を介して排出される冷却水が使用される。このようにして、実質的に一方向に貫流する、冷却通路１７および２１と連絡配管２３とによって形成された冷却システムが得られる。
【００２１】
連絡配管２３は、図１に示すように、冷却通路１７，２１の高さ距離を橋渡ししてこれらを連通させる、弁軸又は通しボルト軸に対して平行な穴状の通路を含む。この穴状の通路は、鋳造成形品として構成された上側のハウジング部分１６の鋳造のとき既に設けてもよく、または切削加工で穿孔によって製作してもよい。連絡配管２３の穴状の通路は、図２に示すように、通しボルト９又は差込切欠き１０に付属する、弁軸に対して同心的な部分円の内側に位置する部分円の上に配置されており、後者の部分円の半径は、差込通路１０に付属する部分円の半径に対して２：３の比率になっている。このとき冷却通路として機能する連絡配管２３の穴状の通路は、実質的に、半径方向の突起２２が、排気ポート１３を含む上側のハウジング部分１６の中心部に付加されている領域にある。連絡配管２３の前述した軸平行な通路の半径方向の位置決めは、図１からわかるように、上側のハウジング部分１６の、ほぼ弁軸と平行な内壁を有している下側領域で、排気ポート１３の内側表面と、連絡配管２３の前述した軸平行な通路との間に、わずかに壁厚ｄよりも短い間隔ａが生じるように行うのが好都合である。
【００２２】
連絡配管２３の軸平行な通路の下側端部は、周回する下側の冷却通路１７の半径方向下側にあり、冷却通路１７からアクセス可能である。そのために軸平行な通路は、周回する下側の冷却通路１７の方に向かって開いた周回する溝とつながっていてよい。図示した例では、連絡配管２３の軸平行な通路の下側端部は、図１からわかるように、これに付属する半径方向の分岐穴２６によって冷却通路１７とつながっている。分岐穴の代わりにスリット状のフライス削り部を設けてもよい。連絡配管２３の上側の軸平行な端部は、図２に示すように、周回する上側の冷却通路２１の底面の円周側の縁部領域で、この冷却通路に通じている。
【００２３】
図示した例では、それぞれの半径方向の突起２２に２つの平行な連絡配管２３が付属している。しかしながら、特別に強い熱負荷にさらされる、排気ポート１３の最も近くに位置する突起２２、すなわち通常であれば排気ポート１３の流出断面付近に位置する、図２で下方を向いている突起２２だけに、冷却装置として機能する連絡配管２３が付属しているだけで十分な場合も多い。同様に、１つの突起について複数ではなく、ただ１つの連絡配管２３を設ければしばしば十分である。
【００２４】
連絡配管２３の断面積は、それぞれ付属の突起２２の断面積に比べて小さい。連絡配管２３の本数および断面積は、排気ポート１３の内側表面に発生する壁面温度が排気ガスの露点温度よりも高くなるように、かつ連絡配管２３を貫流する冷却水の温度が気化温度よりも明らかに低く保たれるように選択するのが目的に適っている。
【００２５】
以上に有利な実施例を説明したが、この実施例で限定を行おうとするものではない。例えば本発明の方策は、当然ながら、特定数の通しボルト又はこれに付属する突起に拘束されるものではない。当然ながら、図示した例よりも多い、または少ない通しボルト、あるいはこれに付属する突起を設けてもよい。図面は次のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ２サイクル大型ディーゼルエンジンのシリンダの上側領域を示す垂直方向の断面図である。
【図２】  図１の構成の排気バルブハウジングを示す、図１のＩＩ／ＩＩ線に沿った水平方向の断面図である。
【符号の説明】
１  シリンダ
２  燃焼室
４  シリンダヘッド
７  排気バルブハウジング
９  通しボルト
１３  排気ポート
１４  バルブ
１７、２１  冷却通路
１９  案内ブッシュ（案内装置）
２０  操作装置
２２  半径方向の突起（排気バルブハウジングの突起）
２３  連絡配管
２４  供給配管（冷却剤供給配管）
２５  処理配管（冷却剤処理配管）
２６  分岐穴（半径方向の配管部材）
【図１】
0004040961.tif 000002
【図２】
0004040961.tif 000003