JP6258445B2 - Crosshead type 2-stroke engine cylinder liner - Google Patents
Crosshead type 2-stroke engine cylinder liner Download PDFInfo
- Publication number
- JP6258445B2 JP6258445B2 JP2016215626A JP2016215626A JP6258445B2 JP 6258445 B2 JP6258445 B2 JP 6258445B2 JP 2016215626 A JP2016215626 A JP 2016215626A JP 2016215626 A JP2016215626 A JP 2016215626A JP 6258445 B2 JP6258445 B2 JP 6258445B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylinder liner
- support member
- cylinder
- axial
- circumferential
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 57
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 26
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 claims description 19
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 18
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 9
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 4
- 239000010727 cylinder oil Substances 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 4
- 241000167857 Bourreria Species 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads having cooling means
- F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
- F02F1/16—Cylinder liners of wet type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/18—Other cylinders
- F02F1/22—Other cylinders characterised by having ports in cylinder wall for scavenging or charging
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
- F02B25/02—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
- F02B25/04—Engines having ports both in cylinder head and in cylinder wall near bottom of piston stroke
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/004—Cylinder liners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads having cooling means
- F02F1/10—Cylinders; Cylinder heads having cooling means for liquid cooling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
本開示は、内燃エンジンのためのシリンダ・ライナ、特に、シリンダ・ライナの壁の掃気ポートがピストン上面より上に露出する下死点と、ピストンがシリンダ・ライナ内の最高位置に来る上死点との間でシリンダ・ライナ内を長手(軸)方向に移動するピストンを有するクロスヘッド型2ストローク・エンジンのためのシリンダ・ライナに関する。 The present disclosure relates to a cylinder liner for an internal combustion engine, in particular, a bottom dead center where the scavenging port of the cylinder liner wall is exposed above the top surface of the piston, and a top dead center where the piston is at the highest position in the cylinder liner. The present invention relates to a cylinder liner for a cross-head type two-stroke engine having a piston that moves in the longitudinal (axial) direction within the cylinder liner.
大型のクロスヘッド型圧縮点火式2ストローク内燃エンジンでは、シリンダ・フレームから上方に突出してシリンダ・カバーによってそこに挟持される形をとるのが通例であるシリンダ・ライナの上方部位は、燃焼過程によって生じる熱と圧力によって熱的にも機械的にも非常に大きな負荷にさらされる。シリンダ・ライナのピストンの内部動作面の温度レベルはシリンダ・ライナの寿命期間の面から、したがってエンジンの運転経済性の面からも、決定的な重要性をもつ。動作面の温度が高すぎると、シリンダ・ライナに熱クラックが発生する場合があり、温度が低すぎると、燃焼生成物に由来する硫酸が動作面に凝縮する可能性があり、それがライナ材料の腐食性浸食による損耗の増大につながり、さらに動作面のシリンダ・オイルの潤滑オイル膜の分解をもたらして(高価な)シリンダ・オイルの消費量増大をまねく。 In a large crosshead type compression ignition type two-stroke internal combustion engine, the upper part of the cylinder liner, which usually protrudes upward from the cylinder frame and is clamped by the cylinder cover, depends on the combustion process. Due to the heat and pressure generated, they are exposed to very large loads, both thermally and mechanically. The temperature level of the internal working surface of the cylinder liner piston is of decisive importance in terms of the life of the cylinder liner and therefore also in terms of the operating economy of the engine. If the operating surface temperature is too high, thermal cracks may occur in the cylinder liner, and if the temperature is too low, sulfuric acid derived from combustion products may condense on the operating surface, which is the liner material. This leads to increased wear due to corrosive erosion of the cylinder, and also causes the cylinder oil to disassemble the lubricating oil film on the operating surface, leading to an increase in consumption of (expensive) cylinder oil.
動作面の温度はエンジンの負荷に応じて変化するのが普通であり、エンジンは高負荷でも低負荷でも長時間にわたって動作できなければならないことから、ライナは従来、エンジンに最大の負荷がかかっているときの動作面の温度が許容最高温度に近いものとなるように製作される。温度レベルが高ければ、部分的な負荷でも十分に高い温度を維持することが可能となり、それによって動作面に酸が凝縮するのを防ぐことができる。 The operating surface temperature usually varies with the engine load, and liners have traditionally been subjected to the maximum load on the engine because the engine must be able to operate at high and low loads for extended periods of time. It is manufactured so that the temperature of the operating surface is close to the maximum allowable temperature. A high temperature level makes it possible to maintain a sufficiently high temperature even with partial loads, thereby preventing acid condensation on the working surface.
シリンダ潤滑オイル及びシリンダ・ライナの材料はエンジンの全負荷時の高温による作用を受け、その温度上昇は潤滑剤の分解や、熱クラックという形でのシリンダ・ライナ材料の永続的な損傷につながる可能性がある。 Cylinder lubricating oil and cylinder liner materials are affected by high temperatures at full engine load, which can lead to degradation of the lubricant and permanent damage to the cylinder liner material in the form of thermal cracks. There is sex.
たとえば直径50cm超の内径を有するエンジンなど、内径の大きなエンジンのための既知のシリンダ・ライナには、シリンダ・ライナのシリンダ・カバー直近の軸方向域の部位に、すなわち、大型のクロスヘッド型2ストローク・エンジンのシリンダ・ライナが常に直立位置にあるときの軸方向域の上方部位に、冷却用内径部を含む冷却手段が設けられている。シリンダ・ライナのシリンダ・カバー直近の軸方向域のこの上方部位は、圧縮比が最大であり、燃焼の開始点となる燃焼室の部位を、したがってシリンダ・ライナの上方部位がシリンダ・ライナの軸方向域のその他の部位と比べて最大の温度及び圧力にさらされる燃焼室の部位を取り囲む。そのため、シリンダ・ライナの上方部位が最大の圧力及び温度に対応しなければならない一方で、シリンダ・ライナの軸方向域のそれ以外の下方部位はそれより低い温度及び圧力にしかさらされない。そのため、シリンダ・ライナの上方部位の壁は特に厚く、最も冷却を要する。シリンダ・カバーから軸方向に遠ざかるときの温度及び圧力の下がり方は段階的であるが、実用上の理由から、シリンダ・ライナの壁厚は典型的には大きく2つないし3つのレベルに分割され、掃気ポートに近い方のシリンダ・ライナの軸方向端に最も薄い壁厚が与えられ、シリンダ・カバーとの境界を有するシリンダ・ライナの軸方向端に最も厚い壁厚が与えられる。 Known cylinder liners for engines with large internal diameters, for example engines with an internal diameter of more than 50 cm, include the axial cross-section of the cylinder liner closest to the cylinder cover, i.e. the large crosshead type 2 Cooling means including a cooling inner diameter portion is provided in an upper part of the axial region when the stroke engine cylinder liner is always in the upright position. This upper part of the axial region of the cylinder / liner near the cylinder / cover has the highest compression ratio and the combustion chamber part that is the starting point of combustion, and therefore the upper part of the cylinder / liner is the axis of the cylinder / liner. Surrounds the portion of the combustion chamber that is exposed to the maximum temperature and pressure compared to the rest of the directional area. Therefore, the upper part of the cylinder liner must correspond to the maximum pressure and temperature, while the other lower part of the axial region of the cylinder liner is only exposed to lower temperatures and pressures. Therefore, the wall of the upper part of the cylinder liner is particularly thick and requires the most cooling. The temperature and pressure drop when moving axially away from the cylinder cover is gradual, but for practical reasons the cylinder liner wall thickness is typically largely divided into two or three levels. The thinnest wall thickness is provided at the axial end of the cylinder liner closer to the scavenging port, and the thickest wall thickness is provided at the axial end of the cylinder liner having a boundary with the cylinder cover.
シリンダ・カバーとの境界の直下方に当たるシリンダ・ライナの軸方向域の上方部位には、厚めのシリンダ・ライナの壁に外側の凹部から複数の冷却用内径部が比較的密な間隔で設けられ、その直線的な冷却用内径部の長手方向軸はライナの長手方向軸に対して傾斜又は偏りのある経路をとる。それぞれの冷却用内径部には、流入する冷却液を凹部から内径部の上死点に至るまで案内するための管又は案内板が挿入され、冷却液はその内径部の上死点から下に流れてチャンバ内に出ると、そこから管を通して上方のシリンダ・カバーへと進む。傾斜した冷却用内径部はシリンダ・ライナの上方部位の周方向域にわたって一様に分布する。ただし、ライナ材料の温度はシリンダ・ライナの上方部位の周方向域にわたって一様に分布するわけではない。これは、冷却用内径部の直近のシリンダ・ライナ材料は2つの冷却用内径部の間の材料と比べて低めの温度となるためである。そのため、シリンダ・ライナの上方部位の材料の温度は、周方向で見たときには変動する。シリンダ・ライナの上方部位のこの一様でない周方向の温度分布は、シリンダ・ライナ材料の一様でない温度膨張によってシリンダ・ライナ材料に応力を生じることになって、シリンダ・ライナの上方部位の動作面が完璧な円でなくなることから、シリンダ・ライナ及びピストン・リングの一様でない損耗をもたらす。シリンダ・ライナは、馴らしが進めば多少は真円に近づくにしても、また新たな負荷を受ければ新たな変形を被ることから、既知のシリンダ・ライナにおいてそれが完璧なものとなることはありえない。 In the upper part of the axial area of the cylinder / liner that is directly below the boundary with the cylinder / cover, a plurality of cooling inner diameter parts are provided at relatively close intervals from the outer recesses on the wall of the thicker cylinder / liner. The longitudinal axis of the linear cooling bore takes a path that is inclined or biased relative to the longitudinal axis of the liner. Each cooling inner diameter portion is inserted with a pipe or guide plate for guiding the flowing coolant from the recess to the top dead center of the inner diameter portion. As it flows into the chamber, it travels through the tube to the upper cylinder cover. The inclined cooling inner diameter portion is uniformly distributed over the circumferential region of the upper portion of the cylinder liner. However, the temperature of the liner material is not uniformly distributed over the circumferential region of the upper part of the cylinder liner. This is because the cylinder liner material immediately adjacent to the cooling inner diameter portion has a lower temperature than the material between the two cooling inner diameter portions. For this reason, the temperature of the material in the upper part of the cylinder liner varies when viewed in the circumferential direction. This non-uniform circumferential temperature distribution in the upper part of the cylinder liner causes stress in the cylinder liner material due to non-uniform thermal expansion of the cylinder liner material, resulting in movement of the upper part of the cylinder liner. This causes uneven wear on the cylinder liner and piston ring because the surface is no longer a perfect circle. Cylinders and liners may become slightly rounder as they become more accustomed, and will undergo new deformations when subjected to new loads, so it cannot be perfect with known cylinders and liners. .
シリンダ・ライナの上方部位直下の部位には、シリンダ・ライナの外側表面を完全に取り囲む1つ又は複数の冷却ジャケットが設けられ、冷却液のための周方向に延びる空間が与えられる。典型的には、冷却ジャケットはシリンダ・ライナの上方部位から下向きに延び、シリンダ・フレームに向けて相当な長さにわたる、時には完全にシリンダ・フレームに至る長さの冷却用内径部を伴う。 The portion directly below the upper portion of the cylinder liner is provided with one or more cooling jackets that completely surround the outer surface of the cylinder liner to provide a circumferentially extending space for the coolant. Typically, the cooling jacket extends downwardly from the upper portion of the cylinder liner, with a cooling inner diameter that extends a substantial length toward the cylinder frame and sometimes extends completely to the cylinder frame.
上述のようなタイプのシリンダ・ライナはWO97/42406によって知られている。 A cylinder liner of the type described above is known from WO 97/42406.
GB1219532は、環状溝を備えた上方フランジを有し、この溝が、水冷却ダクトとしての役割を果たし、溝の対応部分よりも若干大きな高さを有する2パート・リングにより外部から閉じられる、内燃機関シリンダを開示している。鋼リングが、フランジ上で収縮され、水が、内径部を通して供給及び排出される。 GB1219532 has an upper flange with an annular groove, which acts as a water cooling duct and is closed from the outside by a two-part ring having a height slightly larger than the corresponding part of the groove An engine cylinder is disclosed. The steel ring is shrunk on the flange and water is fed and drained through the inner diameter.
本発明の目的の1つは、上述の欠点を克服するか、少なくとも減らすことにある。 One object of the present invention is to overcome or at least reduce the above-mentioned drawbacks.
第1の態様によれば、この目的は、内燃エンジン用、特にクロスヘッド型2ストローク・エンジン用のシリンダ・ライナを提供することによって達成される。このシリンダ・ライナは、シリンダ・カバーに係合するように構成された第1の端部と、掃気ポートと、第1の端部付近のシリンダ・ライナの壁中の冷却液用の周方向冷却用凹部であって、シリンダ・ライナの壁の外面に周方向に延びる開口部を有する周方向冷却用凹部と、周方向凹部中に少なくとも部分的に挿入された軸方向支持部材であって、周方向に延びる開口部に架橋し、冷却材の通路となる開口部を備える軸方向支持部材とを備える。 According to a first aspect, this object is achieved by providing a cylinder liner for an internal combustion engine, in particular for a crosshead two-stroke engine. The cylinder liner includes a first end configured to engage the cylinder cover, a scavenging port, and a circumferential cooling for the coolant in the cylinder liner wall near the first end. A circumferential cooling recess having an opening extending in the circumferential direction on the outer surface of the cylinder liner wall, and an axial support member inserted at least partially in the circumferential recess, And an axial support member having an opening that bridges the opening extending in the direction and serves as a coolant passage.
周方向に延びる冷却用凹部を用いることによって冷却液の周方向分布は実質的に全面的に一様となり、一様でない温度分布による問題やそれに伴う応力及び一様でない損耗は相当程度まで排除される。周方向に延びる冷却用凹部の周方向開口部の内側に軸方向支持部材を設けることにより、冷却用凹部の深さ及び広さを確保するとともに、シリンダ・ライナの頂部にかかる並外れた圧縮力に対応できる堅固な構造が可能となる。 By using cooling recesses extending in the circumferential direction, the circumferential distribution of the coolant is substantially uniform throughout, eliminating problems due to non-uniform temperature distribution and associated stress and non-uniform wear to a considerable extent. The By providing an axial support member inside the circumferential opening of the cooling recess extending in the circumferential direction, the depth and width of the cooling recess is ensured and the extraordinary compressive force applied to the top of the cylinder liner is reduced. A robust structure that can be accommodated is possible.
第1の態様として可能な第1の実施形態では、軸方向支持部材は周方向冷却用凹部に対して軸方向の支持を与えるように構成される。 In a first embodiment possible as a first aspect, the axial support member is configured to provide axial support to the circumferential cooling recess.
第1の態様として可能な第2の実施形態では、軸方向支持部材は開口部の軸方向に相対向する面の間の軸方向空間を埋める。 In a second embodiment, which is possible as the first aspect, the axial support member fills the axial space between the surfaces of the opening facing each other in the axial direction.
第1の態様として可能な第3の実施形態では、シリンダ・ライナの開口部の軸方向に相対向する面の間の軸方向空間が無負荷状態では軸方向支持部材の対向する軸方向面の間の軸方向距離hよりもわずかに大きく、そのために開口部と軸方向支持部材の間にわずかな軸方向のすきまがある。 In the third embodiment, which is possible as the first aspect, the axial space between the axially opposed surfaces of the opening of the cylinder liner is free of the axial surface of the axial support member when there is no load. Slightly larger than the axial distance h between them, so that there is a slight axial clearance between the opening and the axial support member.
第1の態様として可能な第4の実施形態では、軸方向支持部材は2つ以上のセクションからなる割りリングである。 In a fourth embodiment possible as a first aspect, the axial support member is a split ring comprising two or more sections.
第1の態様として可能な第5の実施形態では、周方向冷却用凹部は上葉部及び任意選択で下葉部を備える。 In a fifth embodiment possible as a first aspect, the circumferential cooling recess comprises an upper leaf portion and optionally a lower leaf portion.
第1の態様として可能な第6の実施形態では、周方向冷却用凹部は、上葉部を下葉部と接続する円筒面を備える。 In a sixth embodiment that is possible as the first aspect, the circumferential cooling recess includes a cylindrical surface that connects the upper leaf portion to the lower leaf portion.
第1の態様として可能な第7の実施形態では、軸方向支持部材は内向きの環状凹部を備え、内向きの環状凹部と円筒面の間に冷却材のための空間が画定される。 In a seventh embodiment possible as a first aspect, the axial support member comprises an inwardly facing annular recess, and a space for the coolant is defined between the inwardly facing annular recess and the cylindrical surface.
第1の態様として可能な第8の実施形態では、周方向冷却用凹部は、周方向冷却用凹部からの軸方向支持部材の突出を生じることなく軸方向支持部材を受け入れるのに十分な深さを有する。 In an eighth embodiment possible as a first aspect, the circumferential cooling recess is deep enough to receive the axial support member without causing the axial support member to protrude from the circumferential cooling recess. Have
第1の態様として可能な第9の実施形態では、シリンダ・ライナは、シリンダ・ライナの壁に、好ましくは実質的に同じレベルで、シリンダ・ライナの円周に沿って分配された複数のシリンダ潤滑供給穴をさらに備える。 In a ninth embodiment possible as a first aspect, the cylinder liner is a plurality of cylinders distributed along the circumference of the cylinder liner, preferably at substantially the same level, on the cylinder liner wall. A lubrication supply hole is further provided.
上述の目的は、第2の態様として、第1の態様に基づき、その何れかの実施によるシリンダ・ライナを少なくとも1つ備えるクロスヘッド型2ストローク・エンジンを提供することによっても果たされる。 The above-described object is also achieved as a second aspect by providing a crosshead type two-stroke engine based on the first aspect and including at least one cylinder liner according to any implementation thereof.
本発明のこれらの態様及びその他の態様は以下に記載する詳細な説明及び実施形態から明らかとなろう。 These and other aspects of the invention will be apparent from the detailed description and embodiments set forth below.
本開示の以下の詳述部分では、図面に示した例示的な実施形態を参照しながら本発明についてさらに詳しく説明する。 In the following detailed portion of the present disclosure, the present invention will be described in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings.
以下の詳細説明では、ある内燃エンジンについて、幾つかの実施例におけるターボチャージャ付きクロスヘッド型圧縮点火式大型低速2ストローク内燃エンジンを参照しながら説明する。図1、2及び3は、クランクシャフト8及びクロスヘッド9を備えるターボチャージャ付き大型低速2ストローク・ディーゼル・エンジンを示している。図3は、ターボチャージャ付き大型低速2ストローク・ディーゼル・エンジンをその吸気及び排気システムとともにブロック図で表したものである。この実施例では、エンジンは直列に並んだ4つのシリンダを有している。ターボチャージャ付き大型低速2ストローク・ディーゼル・エンジンは典型的には4ないし14のシリンダを直列に有しており、それらがエンジンフレーム11によって支えられている。エンジンは、たとえば船舶における主機関として、または発電所で発電機を動かすための固定機関として使用することができる。エンジンの全体出力はたとえば1000から11万kWの範囲であることができる。 In the detailed description below, an internal combustion engine will be described with reference to a turbocharged crosshead compression ignition large low-speed two-stroke internal combustion engine in some embodiments. FIGS. 1, 2 and 3 show a turbocharged large low speed two stroke diesel engine with a crankshaft 8 and a crosshead 9. FIG. 3 is a block diagram of a large low speed two-stroke diesel engine with a turbocharger along with its intake and exhaust systems. In this embodiment, the engine has four cylinders arranged in series. A turbocharged large low speed two stroke diesel engine typically has 4 to 14 cylinders in series, which are supported by an engine frame 11. The engine can be used, for example, as a main engine in a ship or as a fixed engine for moving a generator at a power plant. The overall power output of the engine can be in the range of 1000 to 110,000 kW, for example.
この実施例では、エンジンは、シリンダ・ライナ1の下方領域に掃気ポート18を、シリンダ・ライナ1の頂部に中央排気弁4をそれぞれ有する2ストローク・ユニフロー型の圧縮点火エンジンである。掃気は、掃気レシーバ2からそれぞれのシリンダ1の掃気ポート18へと通り抜ける。ピストン10がシリンダ・ライナ1内で掃気を圧縮すると、シリンダ・カバー22内の燃料噴射弁から燃料が噴射され、続いて燃焼が起こって排気が発生する。 In this embodiment, the engine is a two-stroke uniflow type compression ignition engine having a scavenging port 18 in the lower region of the cylinder liner 1 and a central exhaust valve 4 at the top of the cylinder liner 1. The scavenging passes from the scavenging receiver 2 to the scavenging port 18 of each cylinder 1. When the piston 10 compresses scavenging in the cylinder liner 1, fuel is injected from the fuel injection valve in the cylinder cover 22, and then combustion occurs to generate exhaust.
排気弁4が開くと、排気はシリンダ1に付属する排気ダクトを通して排気レシーバ3へと流れ、さらに第1の排気管路19を通してターボチャージャ5のタービン6に至り、そこから排気は第2の排気管路を通ってエコノマイザ20経由で出口21に向かい、そして大気中に出る。タービン6は、空気取入れ口12を通して外気の供給を受けるコンプレッサ7をシャフトを介して駆動する。コンプレッサ7は、掃気レシーバ2へとつながる掃気管路13に圧縮された掃気を送り込む。管路13の掃気は、掃気(コンプレッサを出るときは約200℃)を36〜80℃の温度まで冷却するインタークーラ14を通る。 When the exhaust valve 4 is opened, the exhaust flows through the exhaust duct attached to the cylinder 1 to the exhaust receiver 3, and further reaches the turbine 6 of the turbocharger 5 through the first exhaust pipe 19, from which the exhaust is the second exhaust. Go through the pipeline to the exit 21 via the economizer 20 and into the atmosphere. The turbine 6 drives, via a shaft, a compressor 7 that is supplied with outside air through an air intake 12. The compressor 7 sends the compressed scavenging gas into the scavenging line 13 connected to the scavenging receiver 2. The scavenging of line 13 passes through an intercooler 14 that cools the scavenging (about 200 ° C. when leaving the compressor) to a temperature of 36-80 ° C.
冷却された掃気は、ターボチャージャ5のコンプレッサ7が掃気レシーバ2に対して十分な圧力を供給できないとき、すなわちエンジンが低負荷又は部分的な負荷状態のときに電気モータ17によって駆動されて掃気流に圧力を加える補助ブロワ16を通る。エンジンの負荷が大きければ、ターボチャージャのコンプレッサ7は十分に圧縮された掃気を供給し、その場合、補助ブロワ16は逆止弁15経由でバイパスされる。 The cooled scavenging air is driven by the electric motor 17 when the compressor 7 of the turbocharger 5 cannot supply sufficient pressure to the scavenging receiver 2, that is, when the engine is in a low load or partial load state, and the scavenging air flow. Through an auxiliary blower 16 which applies pressure to If the engine load is high, the turbocharger compressor 7 supplies a sufficiently compressed scavenging, in which case the auxiliary blower 16 is bypassed via the check valve 15.
図4、5及び6は、大型2ストローク・クロスヘッド型エンジンのシリンダ・ライナであって、その全体について1の符号が与えられるシリンダ・ライナを示している。エンジンの大きさによっては、シリンダ・ライナ1は、典型的には250mmから1000mmの範囲のシリンダ内径とそれに対応する1000mmから4500mmの典型的な長さで、様々な寸法で製作することができる。シリンダ・ライナ1は通常は鋳鉄製で、一体である場合もあれば、端部どうしを組み立てる2つ以上の部品に分割されている場合もある。分割式ライナの場合は、上方の部品を鋼製とすることも可能である。クロスヘッド型大型2ストローク・エンジンは、1:16から1:20などという非常に高い有効圧縮比となるように開発されており、そのため、シリンダ・ライナ1、ピストン10、ピストン・リング(図示せず)など、燃焼室内の圧力に耐えなければならない要素に対しては大きな負荷がかかることになる。 4, 5 and 6 show a cylinder liner of a large two-stroke crosshead engine, which is given a reference numeral 1 as a whole. Depending on the size of the engine, the cylinder liner 1 can be made in various dimensions, with a cylinder inner diameter typically in the range of 250 mm to 1000 mm and a corresponding typical length of 1000 mm to 4500 mm. The cylinder liner 1 is usually made of cast iron and may be integrated or may be divided into two or more parts that assemble the ends. In the case of a split liner, the upper part can be made of steel. The crosshead type large two-stroke engine has been developed to have a very high effective compression ratio such as 1:16 to 1:20. Therefore, the cylinder liner 1, the piston 10, the piston ring (not shown) A large load is applied to elements that must withstand the pressure in the combustion chamber.
図4では、シリンダ・ライナ1がシリンダ・フレーム23内に組み込まれた状態で示されており、そのシリンダ・ライナ1の頂部に気密性の境界面を挟んでシリンダ・カバー22が取り付けられている。図4にはピストン10は図示していないが、これは、シリンダ・ライナ1がそのシリンダ潤滑穴25及びシリンダ潤滑ライン24とともによく見えるようにするためで、シリンダ潤滑穴25及びシリンダ潤滑ライン24は、ピストン10が潤滑ライン24を通過するときにシリンダ潤滑オイルを供給できるようにするためのもので、その通過後、ピストン・リングがシリンダ・ライナの動作面全体にシリンダ潤滑オイルを分配する。 In FIG. 4, the cylinder liner 1 is shown in a state where it is incorporated in the cylinder frame 23, and the cylinder cover 22 is attached to the top of the cylinder liner 1 with an airtight boundary surface interposed therebetween. . The piston 10 is not shown in FIG. 4 so that the cylinder liner 1 can be seen well together with its cylinder lubrication hole 25 and cylinder lubrication line 24. The cylinder lubrication hole 25 and cylinder lubrication line 24 are not shown in FIG. In order to allow the cylinder lubricating oil to be supplied when the piston 10 passes through the lubrication line 24, the piston ring distributes the cylinder lubricating oil over the entire operating surface of the cylinder liner after the passage.
配管26は、シリンダ・ライナ1の上方部位にある冷却・補強機構30に水などの冷却液を供給する働きをする。配管28は、冷却液を冷却・補強機構30からシリンダ・カバー22に輸送する働きをする。配管27は、冷却液をシリンダ・カバー22から冷却システムに排出する働きをする。冷却・補強機構30に供給される冷却液は、供給温度が制御された冷却液を提供するものとしてよく知られた冷却システム(図示せず)によって提供され、シリンダ・カバー22から排出される冷却材は再調整のために冷却システムに戻される。シリンダ・ライナ1の壁29はシリンダ・ライナ1の軸方向域において厚さが変化する。図示した実施形態では、壁29の最も薄い部位はシリンダ・ライナ1の底部、すなわち掃気ポート18よりも下の部位にある。シリンダ・ライナ1の壁29の最も厚い部位はシリンダ・ライナ1の軸方向域における上方部位にある。シリンダ・ライナ1の軸方向域の中位周辺におけるシリンダ・ライナ1の厚さの急激な遷移はシリンダ・フレーム23にシリンダを載せることができるショルダ部として働く。シリンダ・カバー22は、ボルトを締め付けることによって与えられる大きな力によってシリンダ・ライナ1の上面に押さえ付けられる。 The pipe 26 serves to supply a cooling liquid such as water to the cooling / reinforcing mechanism 30 located above the cylinder liner 1. The pipe 28 serves to transport the coolant from the cooling / reinforcing mechanism 30 to the cylinder cover 22. The pipe 27 serves to discharge the coolant from the cylinder cover 22 to the cooling system. The cooling liquid supplied to the cooling / reinforcing mechanism 30 is provided by a cooling system (not shown) well-known as providing a cooling liquid whose supply temperature is controlled, and is discharged from the cylinder cover 22. The material is returned to the cooling system for reconditioning. The thickness of the wall 29 of the cylinder liner 1 varies in the axial direction of the cylinder liner 1. In the illustrated embodiment, the thinnest part of the wall 29 is at the bottom of the cylinder liner 1, ie below the scavenging port 18. The thickest part of the wall 29 of the cylinder liner 1 is at an upper part in the axial region of the cylinder liner 1. The rapid transition of the thickness of the cylinder liner 1 around the middle of the axial direction of the cylinder liner 1 serves as a shoulder portion on which the cylinder can be placed on the cylinder frame 23. The cylinder cover 22 is pressed against the upper surface of the cylinder liner 1 by a large force given by tightening the bolts.
図5及び6はシリンダ・ライナ1をさらに詳しく示したもので、その軸方向の軸Xと、図6の点線の長方形で囲んだ冷却・支持機構30がわかる。シリンダ・ライナ1の最上部位、すなわちシリンダ・カバー22との境界を形成するシリンダ・ライナの長手方向端の直近のシリンダ・ライナ1の部位は、シリンダ・ライナ1の頂部から矢印Uによって示された距離にわたって延びる。シリンダ・ライナ1の上端に最も近いこの区域は、シリンダ・ライナのうち、燃焼過程による最大の圧力及び最高の温度にさらされる区域である。そのため、この区域は、シリンダ・ライナ1のそれ以外の範囲と比べて最も効果的な冷却と最も堅牢な構造を有していなければならない。 5 and 6 show the cylinder liner 1 in more detail, and the cooling / support mechanism 30 surrounded by the axis X in the axial direction and the dotted rectangle in FIG. 6 can be seen. The uppermost part of the cylinder liner 1, that is, the part of the cylinder liner 1 that is closest to the longitudinal end of the cylinder liner that forms the boundary with the cylinder cover 22, is indicated by the arrow U from the top of the cylinder liner 1. Extend over distance. This area closest to the upper end of the cylinder liner 1 is the area of the cylinder liner that is exposed to maximum pressure and maximum temperature from the combustion process. This area must therefore have the most effective cooling and the most robust structure compared to the rest of the cylinder liner 1.
最上部位Uは、シリンダ・ライナ本体の直径が広がった区間によって形成されるショルダ部89からシリンダ・ライナ1の上端の方に上向きに延びる。 The uppermost portion U extends upward from a shoulder portion 89 formed by a section in which the diameter of the cylinder / liner body is increased toward the upper end of the cylinder / liner 1.
図7は冷却・支持機構30をさらに詳しく示したものである。冷却・支持機構30は、シリンダ・カバー22との境界を形成するシリンダ・ライナ1の軸方向端の直近のシリンダ・ライナ1の部位Uに設けられる。この部位Uは、シリンダ・ライナのうち、燃焼過程による最大の圧力及び最高の温度にさらされる部位でもある。そのため、この部位のシリンダ・ライナ1におけるシリンダ・ライナの壁29の厚さは比較的厚い。 FIG. 7 shows the cooling / supporting mechanism 30 in more detail. The cooling / supporting mechanism 30 is provided at a portion U of the cylinder liner 1 that is closest to the axial end of the cylinder liner 1 that forms a boundary with the cylinder cover 22. This portion U is also a portion of the cylinder liner that is exposed to the maximum pressure and the highest temperature due to the combustion process. Therefore, the cylinder liner wall 29 in the cylinder liner 1 at this portion is relatively thick.
しかし、シリンダ・ライナ1のこの部位の動作面の温度を許容可能なレベルに保つためには強制冷却が必要であり、強制冷却はシリンダ・ライナ1のこの部位の動作面に比較的近接して設けなければならない(シリンダ・ライナ1の材料の種類に応じて、動作面の最高温度はたとえばおよそ300℃未満、場合によってはおよそ280℃未満でなければならない)。ここに、冷却液を受ける空間を提供するための周方向凹部31がシリンダ・ライナ1の上方部位Uに設けられる。凹所31はシリンダ・ライナ1の外側面に向かって開き、一実施形態では、そこに上葉部32及び下葉部33が設けられる。凹部の開口は、下向きの支持面34と上向きの支持面35の間に軸方向域Hを有する。 However, forced cooling is necessary to keep the temperature of the operating surface of this part of the cylinder liner 1 at an acceptable level, and forced cooling is relatively close to the operating surface of this part of the cylinder liner 1. (Depending on the material type of the cylinder liner 1, the maximum operating surface temperature must be, for example, less than about 300 ° C., and in some cases less than about 280 ° C.). Here, a circumferential recess 31 for providing a space for receiving the coolant is provided in the upper portion U of the cylinder liner 1. The recess 31 opens toward the outer surface of the cylinder liner 1, and in one embodiment, an upper leaf portion 32 and a lower leaf portion 33 are provided there. The opening of the recess has an axial region H between the downward support surface 34 and the upward support surface 35.
凹部31は、フライス削りによっても、またはライナが鋳造品の場合には鋳造工程の一部としても作り出すことができる。後者の場合は、凹部は、鋳造の後、精密に定められた形状に機械加工される。 The recess 31 can also be created by milling or as part of the casting process if the liner is a cast product. In the latter case, the recess is machined into a precisely defined shape after casting.
上葉部32及び下葉部33の曲面は、シリンダ・ライナ1の材料中の応力が最小化されるように計算された形状に従う。 The curved surfaces of the upper leaf portion 32 and the lower leaf portion 33 follow a shape calculated so that the stress in the material of the cylinder liner 1 is minimized.
図7の矢印Fは、シリンダ・カバー22によってシリンダ・ライナ1の上面に対して加えられる力を表している。力Fの大きさは、下向きの支持面34と上向きの支持面35の間のギャップに軸方向の支えがなければシリンダ・ライナ1が変形するほどに大きい。この軸方向の支持体を図8に示す。環状凹部31に軸方向支持部材36を挿入して、下向きの支持面34と上向きの支持面35の間のHのスパンを有するギャップを実質的に埋める。図8に示すように、軸方向支持部材36はシリンダ・ライナ壁の構造を支え、力Fの相当部分を伝達し、それによって、垂直の矢印で示すようにシリンダ・ライナ1の上方部位の変形を防ぐ。図10に軸方向支持部材36の詳細を示す。軸方向支持部材は、2つ以上の部分からなる割りリングなどのリングの形のものであることができる(図示したのは2つの部分からなる割りリングであるが、当業者の目には、軸方向支持部材は2つ超の複数の部材によって形成されるものであることが可能であり、その複数の部材は必ずしも連続的なリングを形成するものでなくてもよく、環状凹部31に軸方向の支持を与えるのに適した複数の柱体又はそれに類するものであっても何ら差し支えないことは明らかである)。軸方向支持部材36は、上向きの支持面39と下向きの支持面40の間に軸方向の範囲hを有する。軸方向支持部材36の軸方向の範囲hは、シリンダ・カバー22によって力Fが加えられていないときには軸方向支持部材とギャップとの間にすきまができるように、周方向凹部31の開口におけるギャップの軸方向域Hよりもわずかに小さいことが好ましい。このすきまは、下向きの支持面34及び上向きの支持面35がそれぞれ軸方向支持部材36の上向きの支持面39及び下向きの支持面40と当接するまで、シリンダ・ライナ1がわずかに変形することを可能にする。シリンダ・ライナ1の上方部位の材料のこのわずかな変形は上葉部32周り及び下葉部33周りでライナの材料にプレテンションを与え、それによってそれぞれの葉部32、33におけるクラック形成のリスクを減殺する。 An arrow F in FIG. 7 represents a force applied to the upper surface of the cylinder liner 1 by the cylinder cover 22. The magnitude of the force F is so great that the cylinder liner 1 is deformed if there is no axial support in the gap between the downward support surface 34 and the upward support surface 35. This axial support is shown in FIG. An axial support member 36 is inserted into the annular recess 31 to substantially fill the gap having an H span between the downwardly facing support surface 34 and the upwardly facing support surface 35. As shown in FIG. 8, the axial support member 36 supports the structure of the cylinder liner wall and transmits a substantial portion of the force F, thereby deforming the upper portion of the cylinder liner 1 as indicated by the vertical arrows. prevent. FIG. 10 shows details of the axial support member 36. The axial support member can be in the form of a ring, such as a split ring consisting of two or more parts (shown is a split ring consisting of two parts, but for those skilled in the art, The axial support member can be formed by a plurality of more than two members, and the plurality of members do not necessarily form a continuous ring. Obviously, a plurality of columns or the like suitable for providing directional support could be used). The axial support member 36 has an axial range h between the upward support surface 39 and the downward support surface 40. The axial range h of the axial support member 36 is a gap in the opening of the circumferential recess 31 so that there is a gap between the axial support member and the gap when no force F is applied by the cylinder cover 22. It is preferably slightly smaller than the axial direction region H. This clearance ensures that the cylinder liner 1 is slightly deformed until the downward support surface 34 and the upward support surface 35 abut against the upward support surface 39 and the downward support surface 40 of the axial support member 36, respectively. to enable. This slight deformation of the material in the upper part of the cylinder liner 1 pretensions the liner material around the upper lobe 32 and around the lower lobe 33, thereby the risk of crack formation in the respective leaves 32, 33. Diminish
別の形で緊張力をコントロールするためにすきまゼロ又はマイナスのすきまを用いることも可能である。 It is also possible to use zero or negative clearance to control tension in another way.
図14、15及び16は周方向支持部材36及びその組立てをさらに詳しく示したものである。この実施例では、軸方向支持部材36は、それぞれを合わせることで1つのリングを形成する2つの半体48、49を備える。2つの半体48、49は周方向凹部31に緩挿され、互いに連結されない。図14は、組立て時の2つの半体48、49を示しており、図15は組立て後の2つの半体48、49を示している。 14, 15 and 16 show the circumferential support member 36 and its assembly in more detail. In this embodiment, the axial support member 36 includes two halves 48, 49 that together form a ring. The two halves 48 and 49 are loosely inserted into the circumferential recess 31 and are not connected to each other. FIG. 14 shows the two halves 48, 49 when assembled, and FIG. 15 shows the two halves 48, 49 after assembly.
それぞれの半体48、49には冷却材入口開口部43をなすスロットと冷却材出口開口部42をなすスロットとが設けられる。冷却材出口開口部42をなすスロットは、材料中の応力によるクラックを防ぐために端部に丸みが与えられたT字形である。 Each half 48, 49 is provided with a slot forming a coolant inlet opening 43 and a slot forming a coolant outlet opening 42. The slot forming the coolant outlet opening 42 is T-shaped with rounded edges to prevent cracks due to stress in the material.
図9に示すように、シリンダ・ライナ1の上方部位の周囲に周方向支持部材37が設けられる。周方向支持部材37の下向き面は、シリンダ・ライナ1の上方部位Uの上向きショルダ部38の上に載置される。周方向支持部材37は、図9の水平矢印で示すように、シリンダ・ライナ1の上方部位Uに対して径方向支持を与える。一実施例では、周方向支持部材37は高強度鋼の一体環状体である。周方向支持部材37による径方向支持の能力を向上させるため、周方向支持部材37はシリンダ・ライナ1の上方部位の周りに焼きばめされ、それによってシリンダ・ライナ材料及び周方向支持部材37の材料にプレテンションが生じるようにする。図9の対向する上の1対の矢印で示すように、周方向支持部材37は、シリンダの周方向冷却用凹部31より上の軸方向域の周りでプレテンションを与えられ、さらに図9の対向する下の1対の矢印で示すように、周方向支持部材37は、シリンダ・ライナ1の周方向冷却用凹部31より下の前記軸方向域の周りでプレテンションを与えられる。 As shown in FIG. 9, a circumferential support member 37 is provided around the upper portion of the cylinder liner 1. The downward surface of the circumferential support member 37 is placed on the upward shoulder portion 38 of the upper portion U of the cylinder liner 1. The circumferential support member 37 provides radial support to the upper portion U of the cylinder liner 1 as indicated by the horizontal arrows in FIG. In one embodiment, the circumferential support member 37 is an integral annular body of high strength steel. In order to improve the capability of radial support by the circumferential support member 37, the circumferential support member 37 is shrink fit around the upper part of the cylinder liner 1 so that the cylinder liner material and the circumferential support member 37 The material is pretensioned. As shown by the pair of opposing upper arrows in FIG. 9, the circumferential support member 37 is pretensioned around an axial region above the circumferential cooling recess 31 of the cylinder, and further in FIG. As indicated by a pair of opposing lower arrows, the circumferential support member 37 is pretensioned around the axial region below the circumferential cooling recess 31 of the cylinder liner 1.
別の実施形態では、周方向支持部材37(ストロングバック)の緩嵌が用いられる。シリンダ・ライナの熱膨張によって周方向支持部材(ストロングバック)との接触がもたらされる。 In another embodiment, a loose fit of the circumferential support member 37 (strong back) is used. The thermal expansion of the cylinder liner causes contact with the circumferential support member (strong back).
一実施形態では、周方向支持部材37はかなりの壁厚を有しており、それ自体をストロングバックと見なすことができる。 In one embodiment, the circumferential support member 37 has a significant wall thickness and can itself be considered a strong back.
シリンダ・ライナ1と周方向支持部材37の間では、図9の上の1対の水平な矢印で示すように周方向支持部材37の上方部位で、また図9の下の1対の水平な矢印で示すように周方向支持部材37の下方部位で、径方向の力が伝達される。周方向支持部材37の中間セクションに顕著な径方向の力がかかることはなく、軸方向支持部材36と周方向支持部材37の間にも顕著な大きさの径方向の力は存在しない。 Between the cylinder liner 1 and the circumferential support member 37, as indicated by a pair of horizontal arrows in FIG. 9, the upper part of the circumferential support member 37, and the lower pair of horizontal support members in FIG. As indicated by the arrow, a radial force is transmitted at a lower portion of the circumferential support member 37. No significant radial force is applied to the intermediate section of the circumferential support member 37, and no significant radial force exists between the axial support member 36 and the circumferential support member 37.
周方向支持部材37には、冷却液が通る空間を提供するための環状凹部47が設けられる。シリンダ・ライナ1と周方向支持部材37の間の遷移部を密封するためのガスケット(図示せず)が用意されて液密シールが確保される。図13は周方向支持部材37を断面図でさらに詳しく示したものである。 The circumferential support member 37 is provided with an annular recess 47 for providing a space through which the cooling liquid passes. A gasket (not shown) for sealing the transition between the cylinder liner 1 and the circumferential support member 37 is prepared to ensure a liquid-tight seal. FIG. 13 shows the circumferential support member 37 in more detail in a sectional view.
図11に示すように、周方向支持部材37には流入開口部46が設けられる。流入開口部46は、周方向支持部材の応力レベルの低い区域(中間高さなど)、すなわち、周方向支持部材37のうち、顕著な径方向の力がかかることのない部位におおむね配置される。流入開口部46は、周方向支持部材37の内向きの周方向凹部47に接続する。複数の流入開口部46があってもよいが、そのことが必要であるとも有利であるとも思われない。流入開口部46は、冷却システムから冷却液を供給する冷却液供給管路26に接続される。冷却液は、軸方向支持部材36の流入開口部43を通して周方向凹部31に流入することができる。流入開口部43を通して冷却液は下葉部33に直接入り込むことができ、さらに冷却液は軸方向支持部材36の内向きの径方向凹部41を通して上葉部32の方へ流れることができる。図11の矢印は冷却液の流れの方向を概略的に示すものである。 As shown in FIG. 11, the circumferential support member 37 is provided with an inflow opening 46. The inflow opening 46 is generally disposed in a region where the stress level of the circumferential support member is low (such as an intermediate height), that is, in a portion of the circumferential support member 37 where no significant radial force is applied. . The inflow opening 46 is connected to the inward circumferential recess 47 of the circumferential support member 37. There may be a plurality of inflow openings 46, but this does not seem necessary or advantageous. The inflow opening 46 is connected to a coolant supply line 26 that supplies coolant from the cooling system. The coolant can flow into the circumferential recess 31 through the inflow opening 43 of the axial support member 36. The coolant can directly enter the lower leaf portion 33 through the inflow opening 43, and the coolant can flow toward the upper leaf portion 32 through the inward radial recess 41 of the axial support member 36. The arrows in FIG. 11 schematically indicate the direction of the coolant flow.
図12に示すように、上葉部32から周方向支持部材37外側の接続ブロック50に向かって傾斜流出管44が延びる。傾斜流出管44は軸方向支持部材36の出口開口部42を通り、さらに周方向支持部材37の実質的に中間高さに設けられた傾斜内径部45を通って延びる。流出管44の傾斜した構成は、流出管44への入口が周方向凹部31の最上部位、すなわち上葉部32内の位置となるようにするものであり、さらに流出管44の傾斜方向は、周方向支持部材37の中間高さ、すなわち、顕著な径方向の力がかかることのない周方向支持部材37の部位への傾斜内径部45の配設を可能にするものである。傾斜流出管44の出口は、流出管44の端部の溶接フランジを介するなどして接続ブロック50に接続される。 As shown in FIG. 12, the inclined outflow pipe 44 extends from the upper leaf portion 32 toward the connection block 50 outside the circumferential support member 37. The inclined outlet pipe 44 passes through the outlet opening 42 of the axial support member 36 and further extends through the inclined inner diameter portion 45 provided at a substantially intermediate height of the circumferential support member 37. The inclined configuration of the outflow pipe 44 is such that the inlet to the outflow pipe 44 is located at the uppermost portion of the circumferential recess 31, that is, the position in the upper leaf portion 32, and the inclination direction of the outflow pipe 44 is It is possible to dispose the inclined inner diameter portion 45 at the intermediate height of the circumferential support member 37, that is, at a portion of the circumferential support member 37 where no significant radial force is applied. The outlet of the inclined outflow pipe 44 is connected to the connection block 50 through a welding flange at the end of the outflow pipe 44.
接続ブロック50は周方向支持部材37の外周面に固定される。接続ブロック50は角付けされた内径部を備え、接続ブロック50上側には上向きに延びる冷却水輸送管路28が接続される。冷却水輸送管路28は、シリンダ・カバー22の冷却のために冷却液をシリンダ・カバー22の方へ導く働きをする。図12の矢印は冷却液の流れの方向を概略的に示している。 The connection block 50 is fixed to the outer peripheral surface of the circumferential support member 37. The connection block 50 has a chamfered inner diameter portion, and a cooling water transport pipe 28 extending upward is connected to the upper side of the connection block 50. The cooling water transport line 28 serves to guide the coolant toward the cylinder cover 22 for cooling the cylinder cover 22. The arrows in FIG. 12 schematically show the direction of the coolant flow.
図17は、冷却・支持機構30の入側、出側両方の機構を示したシリンダ・ライナ1の上方部位Uの断面図である。冷却・支持機構30の構造は、従来技術の設計によるシリンダ・ライナの上方部位におけるシリンダ・ライナ材料の温度が大きく変動するのとは対照的に、シリンダ・ライナ1上方部位Uのシリンダ壁材料の実質的に一様な周方向の温度分布をもたらす。 FIG. 17 is a cross-sectional view of the upper portion U of the cylinder liner 1 showing both the entrance and exit mechanisms of the cooling / support mechanism 30. The structure of the cooling / supporting mechanism 30 is that of the cylinder wall material of the upper part U of the cylinder liner 1 in contrast to the large fluctuation of the temperature of the cylinder liner material in the upper part of the cylinder liner according to the design of the prior art. This results in a substantially uniform circumferential temperature distribution.
図18は、シリンダ・ライナ1の動作面の温度をシリンダ・カバー22の合せ面(最上面)までの距離と対照させて示したグラフである。実線は、本設計、すなわち本明細書で説明する実施形態によるシリンダ・カバーの温度曲線を示している。破線の曲線は、特許文献1によって周知の例などの従来技術のシリンダ・ライナの温度曲線を示している。シリンダ・ライナ1の上方部位Uでは、本設計及び従来技術の設計の温度曲線は事実上重なっており、すなわち同一である。シリンダ・ライナ1の上方部位Uは本設計でも従来技術の設計でも強制冷却されることから、これは予想されたところである。異なるのは、本設計は、周方向冷却用凹部を用いて周方向に全面的に一様な冷却をもたらす一方、従来技術の設計における複数の傾斜内径部は周方向に一様な冷却を与えることができず、その結果、シリンダ・ライナ1の上方部位の周方向域に沿って温度の変動を生じる点である。しかし、図18ではこの様子を見ることはできない。これは、周方向ではなく、軸方向との関係で温度がプロットされているためである。2つの曲線は、シリンダ・ライナ1の軸方向域の上方部位Uの直下方の部位で著しく異なっている(グラフでは、上方部位は0から約0.3mまでの範囲であり、温度が著しく異なるその下の部位は約0.3mから1.3mまでの範囲であるが、これらの数字が有効なのは特定の形状及び寸法のシリンダ・ライナ1の場合に限られ、別の設計ではかなり異なるものとなる可能性があることを留意する必要がある)。 FIG. 18 is a graph showing the temperature of the operating surface of the cylinder liner 1 in comparison with the distance to the mating surface (top surface) of the cylinder cover 22. The solid line shows the temperature curve of the cylinder cover according to the present design, ie the embodiment described herein. The dashed curve shows the temperature curve of a cylinder liner of the prior art such as the example well known from US Pat. In the upper part U of the cylinder liner 1, the temperature curves of the present design and the prior art design are virtually overlapping, i.e. identical. This is expected because the upper part U of the cylinder liner 1 is forcibly cooled both in this design and in the prior art design. The difference is that this design uses a circumferential cooling recess to provide uniform cooling in the entire circumferential direction, while multiple inclined inner diameters in prior art designs provide uniform cooling in the circumferential direction. As a result, the temperature fluctuates along the circumferential region of the upper portion of the cylinder liner 1. However, this situation cannot be seen in FIG. This is because the temperature is plotted not in the circumferential direction but in the axial direction. The two curves are significantly different in the part immediately below the upper part U in the axial region of the cylinder liner 1 (in the graph, the upper part is in the range from 0 to about 0.3 m and the temperature is significantly different. The area underneath is in the range of about 0.3m to 1.3m, but these numbers are only valid for cylinder liners 1 of specific shape and dimensions, and differ significantly in other designs. Need to keep in mind that it may be).
本設計のシリンダ・ライナ1の上方部位Uの直下方の軸方向域の部位では、強制冷却がないために動作面の温度は著しく高くなり、温度差は50℃にも達する。シリンダ・ライナ1の上方部位Uの直下方の区域の動作面の温度が高いことにより、酸性燃焼生成物の凝縮が減少し、それによってシリンダ・ライナ1の腐食も少なくなり、シリンダ・オイルの消費も減る(シリンダ・オイルは燃焼生成物の酸性度を埋め合わせる塩基性成分を含む)。動作面のさらに下方、すなわちシリンダ・カバーからおよそ1.3m以上のところでは、本設計でも従来技術の設計でも動作面の温度は同じであり、そこでは温度が高い必要はない。これは、燃焼室の膨張によってシリンダ・ライナの動作面のこの部分まで高濃度の酸性燃焼生成物が到達することはないためである。シリンダ・ライナの上方部位Uを除いてシリンダ・ライナの強制冷却がないことによる利点は最大連続定格100%未満のエンジン負荷でも同様に顕著である。シリンダ・ライナの上方部位Uの直下方の軸方向のシリンダ・ライナ1における動作面の温度が結果的に高めになるということは、エンジン負荷が比較的低い場合であっても当てはまる。 In the axial region immediately below the upper part U of the cylinder liner 1 of the present design, there is no forced cooling, so the temperature of the operating surface becomes extremely high, and the temperature difference reaches 50 ° C. The high temperature of the working surface in the area directly below the upper part U of the cylinder liner 1 reduces the condensation of acidic combustion products, thereby reducing the corrosion of the cylinder liner 1 and the consumption of cylinder oil. (Cylinder oil contains basic components that compensate for the acidity of the combustion products). Below the operating surface, i.e. about 1.3 m or more from the cylinder cover, the temperature of the operating surface is the same in both this design and the prior art design, where the temperature need not be high. This is because the combustion chamber expansion does not reach this portion of the cylinder liner operating surface to reach high concentrations of acidic combustion products. The advantage due to the absence of forced cooling of the cylinder / liner except for the upper portion U of the cylinder / liner is similarly significant even at an engine load of less than 100% of the maximum continuous rating. The fact that the operating surface temperature in the axial cylinder liner 1 immediately below the upper part U of the cylinder liner results in a higher value applies even when the engine load is relatively low.
本発明について、ここに掲げた様々な実施形態と関連付けて説明した。しかし、当業者であれば、請求対象の特許を実施するに当たり、図面、開示内容及び添付の請求項を検討することによって、開示された実施形態のその他の変形形態を理解し、実施することができる。クレームにおいて、「を含む」という語はそれ以外の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞の「a」又は「an」は複数であることを排除するものではない。幾つかの措置が互いに異なる従属クレームで記されていても、そのことだけをもって、それらの措置の組合せを有利に用いることができないということを示すものではない。クレームで使用されている符号は範囲を制限するものと解釈されてはならない。
The invention has been described in connection with various embodiments set forth herein. However, one of ordinary skill in the art may understand and implement other variations of the disclosed embodiments by examining the drawings, the disclosure, and the appended claims in order to implement the claimed patent. it can. In the claims, the word “comprising” does not exclude other elements or steps, and the indefinite article “a” or “an” does not exclude a plurality. The mere fact that certain measures are recited in mutually different dependent claims does not indicate that a combination of these measures cannot be used to advantage. Any reference signs used in the claims shall not be construed as limiting the scope.
Claims (11)
シリンダ・カバー(22)に係合するように構成された第1の端部と、
第2の端部に近接し、シリンダ・ライナ(1)の壁(29)中の掃気ポート(18)と、
前記第1の端部直近の前記シリンダ・ライナ(1)の壁中の冷却液用の周方向冷却用凹部(31)であって、前記シリンダ・ライナ(1)の前記壁の外面に周方向に延びる開口部を有する周方向冷却用凹部(31)と、
前記周方向凹部に少なくとも部分的に挿入された軸方向支持部材(36)であって、前記周方向に延びる開口部に架橋し、冷却材の通路となる出口開口部(42)及び冷却材の通路となる入口開口部(43)を備える軸方向支持部材(36)と
を備える、シリンダ・ライナ(1)。 A cylinder liner (1) for a crosshead type two-stroke engine,
A first end configured to engage a cylinder cover (22);
In proximity to the second end and a scavenging port (18) in the wall (29) of the cylinder liner (1);
A circumferential cooling recess (31) for coolant in the wall of the cylinder liner (1) proximate to the first end, circumferentially on the outer surface of the wall of the cylinder liner (1) A circumferential cooling recess (31) having an opening extending to
An axial support member (36) inserted at least partially in the circumferential recess, bridging the circumferentially extending opening, and an outlet opening (42) serving as a coolant passage and the coolant Cylinder liner (1), comprising an axial support member (36) with an inlet opening (43) serving as a passage.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DKPA201570706 | 2015-11-02 | ||
DKPA201570706A DK178937B9 (en) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | A cylinder liner for a two-stroke crosshead engine |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017089643A JP2017089643A (en) | 2017-05-25 |
JP2017089643A5 JP2017089643A5 (en) | 2017-08-10 |
JP6258445B2 true JP6258445B2 (en) | 2018-01-10 |
Family
ID=58767703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016215626A Active JP6258445B2 (en) | 2015-11-02 | 2016-11-02 | Crosshead type 2-stroke engine cylinder liner |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6258445B2 (en) |
KR (1) | KR101860474B1 (en) |
CN (1) | CN107061037B (en) |
DK (1) | DK178937B9 (en) |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB488780A (en) * | 1936-11-06 | 1938-07-13 | Alessandro Tebaldi | Improvements in cylinders for internal combustion engines |
GB1219532A (en) * | 1968-04-17 | 1971-01-20 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | Water-cooled cylinder for internal combustion engines |
US4244330A (en) * | 1978-11-13 | 1981-01-13 | Cummins Engine Company, Inc. | Engine cylinder liner having a mid stop |
US5150668A (en) * | 1992-02-20 | 1992-09-29 | Caterpillar, Inc. | Cylinder liner with coolant sleeve |
DK170447B1 (en) * | 1993-05-26 | 1995-09-04 | Man B & W Diesel Gmbh | Process and internal combustion engine |
DK173116B1 (en) * | 1996-05-07 | 2000-01-31 | Man B & W Diesel As | Cylinder liner for an internal combustion engine |
US5979374A (en) * | 1998-06-12 | 1999-11-09 | Cummins Engine Company, Inc. | Control cooled cylinder liner |
JP3011920B2 (en) * | 1998-06-16 | 2000-02-21 | 川崎重工業株式会社 | Cylinder liner cooling structure |
US6532915B2 (en) * | 2001-07-27 | 2003-03-18 | Caterpillar Inc | Sealing arrangment for a cylinder liner |
KR100601062B1 (en) * | 2002-05-21 | 2006-07-19 | 맨 비 앤드 더블유 디젤 에이/에스 | Support plate for cylinder liner of large two stroke internal combustion engine |
CN201535205U (en) * | 2009-09-24 | 2010-07-28 | 常州朗锐活塞有限公司 | 230 diesel engine cylinder jacket |
JP5721595B2 (en) | 2011-09-14 | 2015-05-20 | 三菱重工業株式会社 | Internal combustion engine cooling structure |
-
2015
- 2015-11-02 DK DKPA201570706A patent/DK178937B9/en active
-
2016
- 2016-11-01 KR KR1020160144333A patent/KR101860474B1/en active IP Right Grant
- 2016-11-01 CN CN201610936947.2A patent/CN107061037B/en active Active
- 2016-11-02 JP JP2016215626A patent/JP6258445B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107061037A (en) | 2017-08-18 |
KR20170051363A (en) | 2017-05-11 |
CN107061037B (en) | 2018-10-09 |
KR101860474B1 (en) | 2018-05-23 |
DK201570706A1 (en) | 2017-05-03 |
DK178937B9 (en) | 2017-07-03 |
JP2017089643A (en) | 2017-05-25 |
DK178937B1 (en) | 2017-06-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10450999B2 (en) | Reduced compression height dual gallery piston, piston assembly therewith and methods of construction thereof | |
FI102559B (en) | Piston unit at an internal combustion engine | |
JP6475682B2 (en) | Crosshead type 2-stroke engine cylinder liner | |
JP6493987B2 (en) | Cylinder, liner and crosshead type 2-stroke internal combustion engine | |
US9784208B2 (en) | Cylinder liner having roll-burnished recess | |
US7975601B2 (en) | Engine cylinder liner | |
US6880513B1 (en) | Engine block | |
JP6258445B2 (en) | Crosshead type 2-stroke engine cylinder liner | |
KR102442439B1 (en) | Cylinder for a uniflow-scavenged large two-stroke diesel engine and large diesel engine | |
US9803583B2 (en) | Double wall self-contained liner | |
JP2014047784A (en) | Cylinder liner of reciprocating piston combustion engine | |
US6463903B1 (en) | Piston assembly for free piston internal combustion engine | |
CN113330213B (en) | Piston compressor and method of operating the same | |
JP6387237B2 (en) | Piston ring and engine including the piston ring | |
US20160252042A1 (en) | Cylinder Liner | |
KR101012110B1 (en) | Large two-stroke diesel engine that moves the exhaust valves outward | |
JPH0138277Y2 (en) | ||
JP6480709B2 (en) | Piston ring and engine including the piston ring |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170630 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170630 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20170630 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20170804 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170808 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171025 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171114 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171206 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6258445 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |