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JP7611299B2 - Large turbocharged two-stroke internal combustion engine having improved piston cooling means - Google Patents
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Large turbocharged two-stroke internal combustion engine having improved piston cooling means Download PDF

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Description

本願の開示事項は、クロスヘッドを有する大型ターボ過給式2ストローク内燃機関であって、往復ピストンを受容する少なくとも1つのシリンダを有し、前記往復ピストンが、シリンダフレームをクロスヘッドに接続する伸縮管を通じて供給される冷却媒体の流れによって冷却される、機関に関する。 The subject matter disclosed in this application relates to a large turbocharged two-stroke internal combustion engine having a crosshead, with at least one cylinder receiving a reciprocating piston, the reciprocating piston being cooled by a flow of cooling medium supplied through a telescopic tube connecting the cylinder frame to the crosshead.

背景background

大型ターボ過給式2ストローク内燃機関は、大型船舶の推進システムや、発電プラントの原動機としてしばしば用いられる。その大きさや重量、出力は、このタイプの圧縮内燃機関を他の燃焼機関からかけ離れたものとしており、このタイプの圧縮内燃機関を独特の分類に位置づけている。これらの機関は、高さが増すことがあまり問題にならないので、ピストンに側圧がかからないようにクロスヘッドを用いて構成される。通常、このような機関は天然ガスや石油ガス、メタノール、エタン、燃料油で運転される。 Large turbocharged two-stroke internal combustion engines are often used in the propulsion systems of large ships and as prime movers in power plants. Their size, weight and power output set them apart from other combustion engines and place them in a unique category. These engines are constructed with a crosshead to eliminate side pressure on the pistons, as increased height is less of a problem. Such engines are usually run on natural gas, petroleum gas, methanol, ethane or fuel oil.

大型ターボ過給式2ストローク内燃機関は、圧縮着火、すなわちディーゼル原理により動作させられる場合と、ピストンの下死点(BDC)から上死点(TDC)までのストローク中に掃気ガスを燃料と混合させる予混合機関として、すなわちオットー原理により、動作させられる場合とがある。 Large turbocharged two-stroke internal combustion engines may be operated as compression ignition, i.e. on the Diesel principle, or as premixed engines, i.e. on the Otto principle, in which scavenging gases are mixed with fuel during the piston stroke from bottom dead centre (BDC) to top dead centre (TDC).

ピストンは通常、燃焼室内の高温に耐えられるように、耐熱鋼で作られている。また、機関の運転中にピストンが過熱しないように、ピストンは冷却媒体、例えば潤滑油で冷却される。 The pistons are usually made of heat-resistant steel to withstand the high temperatures in the combustion chamber. They are also cooled by a cooling medium, such as lubricating oil, to prevent them from overheating while the engine is running.

機関潤滑システムは、機関の様々な構成部品に潤滑媒体を供給する。潤滑媒体は、ピストンを冷却するためにも使用される。一般的に、使用される媒体は潤滑油である。 The engine lubrication system supplies the various components of the engine with a lubricating medium. The lubricating medium is also used to cool the pistons. Typically, the medium used is lubricating oil.

潤滑システムの分岐の1つは伸縮管によってクロスヘッドに接続される。そこから潤滑・冷却媒体は、ピストンロッドを上行してピストンを冷却し、次いで下行して、クロスヘッド軸受を潤滑し、また垂直ガイドプレート間でクロスヘッドを案内するガイドシューを潤滑するなどの、いくつかの機能を果たす。伸縮管の一部分はクロスヘッドに接続され、伸縮管の別の部分はシリンダフレームを横断してシリンダフレーム又はインレットマニホールドに接続される。そして伸縮管の内腔は、シリンダフレームの接続点からクロスヘッド及びピストンロッド内の導管を経てピストンへと冷却媒体を輸送するために用いられる。伸縮管は、外管と、外管の内腔に少なくとも部分的に受容された内管とを有する。内管は、シリンダフレームに対するクロスヘッドの往復運動に追従して並進移動することができる。 One branch of the lubrication system is connected to the crosshead by a telescopic tube. From there, the lubricating and cooling medium travels up the piston rod to cool the pistons and then down to perform several functions, such as lubricating the crosshead bearings and lubricating the guide shoes that guide the crosshead between the vertical guide plates. One part of the telescopic tube is connected to the crosshead and another part of the telescopic tube traverses the cylinder frame and is connected to the cylinder frame or to the inlet manifold. The bore of the telescopic tube is then used to transport the cooling medium from the connection point of the cylinder frame through the crosshead and the conduits in the piston rod to the pistons. The telescopic tube has an outer tube and an inner tube that is at least partially received in the bore of the outer tube. The inner tube can translate to follow the reciprocating movement of the crosshead relative to the cylinder frame.

実開昭57-176616号公報は、冷却・潤滑液の供給源とクロスヘッドの入口ポートとを流体的に接続する伸縮管を備え、バルブが供給源から伸縮管への冷却・潤滑液の流れは許容し、伸縮管から冷却・潤滑液供給源に向かう冷却・潤滑液の流れは阻止する、クロスヘッド式大型ターボ過給式2ストロークユニフロー内燃機関を開示している。このバルブは、弁部材を弁座に向かって付勢するバネを有している。 Japanese Utility Model Publication No. 57-176616 discloses a large crosshead type turbocharged two-stroke uniflow internal combustion engine with a telescopic pipe that fluidly connects a supply source of cooling/lubricating liquid to an inlet port of the crosshead, and a valve that allows the flow of cooling/lubricating liquid from the supply source to the telescopic pipe but prevents the flow of cooling/lubricating liquid from the telescopic pipe toward the cooling/lubricating liquid supply source. The valve has a spring that biases the valve member toward the valve seat.

摘要Abstract

本発明の目的は、ピストン冷却を改善したクロスヘッド式の大型ターボ過給式2ストロークユニフロー内燃機関を提供することである。 The object of the present invention is to provide a large crosshead type turbocharged two-stroke uniflow internal combustion engine with improved piston cooling.

本願の発明者が行った試験とシミュレーションにより、ピストンの冷却は機関サイクル中に大きく変動し、冷却の大部分は機関サイクルの比較的小さな部分で発生することが判明した。発明者は、更なる試験とシミュレーションを通じて、この変動は、ピストンへの冷却媒体の圧力と流量の変動によって引き起こされるとの洞察に到達した。更に、解析と洞察により、これらの圧力及び流量の変動は、機関サイクル中の伸縮管の伸縮によって引き起こされることが判明した。 Testing and simulations performed by the inventors of the present application have determined that cooling of the piston varies significantly during the engine cycle, with the majority of the cooling occurring during a relatively small portion of the engine cycle. Through further testing and simulations, the inventors have arrived at the insight that this variation is caused by variations in the pressure and flow rate of the cooling medium to the piston. Further analysis and insight have determined that these pressure and flow rate variations are caused by the expansion and contraction of the telescopic tube during the engine cycle.

第1の捉え方によれば、次のような、クロスヘッド式大型ターボ過給式2ストロークユニフロー内燃機関が提供される。この機関は、
下端部に掃気ポートを有すると共に上端部に排気弁を有する少なくとも1つのシリンダライナと;
前記少なくとも1つのシリンダライナ内の往復ピストンであって、ピストンロッドによって往復クロスヘッドに連結される往復ピストンと;
加圧された冷却・潤滑媒体の供給源と;
前記供給源を前記クロスヘッドの入口ポートに流体的に接続する伸縮管と;
前記入口ポートから前記ピストンへと延設される導管であって、好ましくは前記クロスヘッド及び前記ピストンロッドを通る導管と;
前記供給源から前記伸縮管へと前記冷却・潤滑媒体が流れることを許容し、前記伸縮管から前記供給源へと前記冷却・潤滑媒体が流れることを阻止又は制限するように構成されるバルブ(弁)と;
を備え、
前記バルブは、第1弁座上の閉位置又は制限位置と第2弁座上の開位置との間を移動しうるように構成される可動弁部材を有し、
前記可動弁部材は重力のみによって、前記開位置の方へ付勢される。
According to a first aspect, there is provided a crosshead type large turbocharged two-stroke uniflow internal combustion engine as follows. This engine comprises:
at least one cylinder liner having a scavenge port at a lower end and an exhaust valve at an upper end;
a reciprocating piston within the at least one cylinder liner, the reciprocating piston being connected to a reciprocating crosshead by a piston rod;
A source of pressurized cooling and lubricating medium;
a telescopic tube fluidly connecting the source to an inlet port of the crosshead;
a conduit extending from the inlet port to the piston, preferably through the crosshead and the piston rod;
a valve configured to permit flow of the cooling and lubricating medium from the source to the telescopic tube and to prevent or restrict flow of the cooling and lubricating medium from the telescopic tube to the source;
Equipped with
the valve has a movable valve member configured to be movable between a closed or restricted position on a first valve seat and an open position on a second valve seat;
The movable valve member is biased toward the open position by gravity alone.

伸縮管の上流又は伸縮管の入口に、逆止弁又は逆止弁のように機能するバルブを設けることにより、ピストンの圧縮ストローク(BDCからTDCへのストローク)のときの、すなわち伸縮管が収縮するときの、冷却媒体の逆流を回避又は少なくとも低減できる。それによって、機関サイクルを通じてピストンへの冷却媒体の流れをより一定とする。本発明者は、伸縮管から供給源への戻り流が阻止又は制限されていれば、伸縮管が収縮しているとき(即ちピストンの圧縮ストロークの間)、伸縮管が容積式ポンプとして機能するので、逆止弁の閉鎖又は弁の制限によって、冷却媒体の流量が増加するという洞察に到達した。その結果、機関サイクル全体を通して冷却媒体の流れが実質的に増加し、活発に冷却する時間が延長されることにより、冷却能力の増加が図られピストン冷却が改善される。前記バルブは、第1弁座上の閉位置又は制限位置と第2弁座上の開位置との間を移動しうるように配される可動弁部材を有し、前記可動弁部材は重力のみによって、前記開位置の方へ付勢される。 By providing a check valve or a valve acting like a check valve upstream of the telescopic tube or at the inlet of the telescopic tube, the backflow of the cooling medium during the compression stroke of the piston (stroke from BDC to TDC), i.e. when the telescopic tube contracts, can be avoided or at least reduced, thereby making the flow of the cooling medium to the piston more constant throughout the engine cycle. The inventors have arrived at the insight that if the return flow from the telescopic tube to the source is prevented or restricted, the flow rate of the cooling medium increases when the telescopic tube contracts (i.e. during the compression stroke of the piston) because the telescopic tube acts as a positive displacement pump. As a result, the flow of the cooling medium is substantially increased throughout the engine cycle, and the cooling capacity is increased and the piston cooling is improved by extending the time for active cooling. The valve has a movable valve member arranged to be movable between a closed or restricted position on a first valve seat and an open position on a second valve seat, the movable valve member being biased towards the open position by gravity alone.

ピストン冷却の改善により、ピストン温度の低下が得られ、ピストンに耐熱性の低い鋼種を使用することで低コスト化を実現しうる。またピストン冷却の改善は、ピストン燃焼のマージンの増大を実現するために役立つことができる。更に、燃料弁アトマイザーのレイアウトの自由度(特にピストン方向の自由度)を高めるために役立つことができる。 Improved piston cooling can reduce piston temperatures and can reduce costs by using less heat-resistant steels for the piston. Improved piston cooling can also help increase piston combustion margins. Furthermore, it can help increase the layout freedom of the fuel valve atomizer (especially the freedom of piston direction).

バルブ部材の閉位置に関連する第1弁座とバルブ部材の開位置に関連する第2弁座を有するバルブとを使用することと、バルブ部材が重力によってのみ第2弁座即ち開位置に向かって付勢されることにより、バネにより付勢される先行技術の故障しやすいバルブ部材と比較して、著しく信頼性の高いバルブが得られる。 By using a valve having a first valve seat associated with the closed position of the valve member and a second valve seat associated with the open position of the valve member, with the valve member biased toward the second valve seat or open position solely by gravity, a significantly more reliable valve is provided compared to the failure-prone prior art spring biased valve members.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記少なくとも1つのシリンダライナはシリンダフレームによって支持され、前記伸縮管は、前記シリンダフレームに物理的に結合される固定管と、前記クロスヘッドに物理的に結合される可動管とを備える。前記可動管は、好ましくは前記クロスヘッドのガイドシューに物理的に結合される。 In one embodiment of the first aspect, the at least one cylinder liner is supported by a cylinder frame, and the telescopic tube includes a fixed tube physically coupled to the cylinder frame and a movable tube physically coupled to the crosshead. The movable tube is preferably physically coupled to a guide shoe of the crosshead.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記伸縮管は、前記往復クロスヘッドの動きに追従して伸縮するように構成される。 In one example of an implementation form of the first aspect, the telescopic tube is configured to extend and retract in response to the movement of the reciprocating crosshead.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記バルブは、前記固定管の上流側又は前記固定管の入口に配される。 In one example of the implementation of the first aspect, the valve is disposed upstream of the fixed pipe or at the inlet of the fixed pipe.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記可動弁部材は、前記バルブの胴体の空洞に受容され、前記可動弁部材の形状は、前記空洞の形状との組み合わせにより、前記可動弁部材の第1弁座及び/又は第2弁座への移動に対して減衰を提供する。 In one implementation of the first aspect, the movable valve member is received in a cavity in the valve body, and the shape of the movable valve member in combination with the shape of the cavity provides damping for movement of the movable valve member to the first valve seat and/or the second valve seat.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記バルブは電子制御バルブであり、コントローラー(電子制御装置)からの信号に応じて開閉や制限を行う。 In one example of an implementation of the first aspect, the valve is an electronically controlled valve that opens, closes, or restricts in response to a signal from a controller (electronic control device).

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記コントローラは前記可動管の位置を知らされると共に、前記可動管の位置の関数として、前記電子制御バルブの開閉又は制限のタイミングを調整するように構成される。前記コントローラは、好ましくは、前記伸縮管が収縮するとき(ピストンがBDCからTDCに移動するとき)に前記電子制御バルブを閉じるか制限し、前記伸縮管が伸長するときに前記電子制御バルブを開くように構成される。 In one implementation of the first aspect, the controller is informed of the position of the movable tube and is configured to adjust the timing of opening, closing or restricting the electronically controlled valve as a function of the position of the movable tube. The controller is preferably configured to close or restrict the electronically controlled valve when the telescopic tube retracts (when the piston moves from BDC to TDC) and to open the electronically controlled valve when the telescopic tube extends.

または、前記コントローラは伸縮管内の圧力を知らされると共に、前記圧力が閾値以上の場合に前記電子制御バルブを閉じるか制限し、前記圧力が閾値未満の場合に前記電子制御バルブを開くように構成される。 Alternatively, the controller is informed of the pressure in the telescopic tube and is configured to close or limit the electronically controlled valve when the pressure is equal to or greater than a threshold value and to open the electronically controlled valve when the pressure is less than the threshold value.

または、前記コントローラは伸縮管内の圧力と、前記供給源から供給される圧力とを知らされると共に、前記伸縮管内の圧力が前記供給源から供給される圧力と同等又は高い場合に前記電子制御バルブを閉じるか制限し、前記伸縮管内の圧力が前記供給源から供給される圧力より低い場合に前記電子制御バルブを開くように構成される。 Alternatively, the controller is informed of the pressure in the telescopic tube and the pressure supplied from the source, and is configured to close or limit the electronically controlled valve when the pressure in the telescopic tube is equal to or higher than the pressure supplied from the source, and to open the electronically controlled valve when the pressure in the telescopic tube is lower than the pressure supplied from the source.

前記コントローラは、可動管の位置を直接(例えば位置センサを使用して)知ることができる。または前記コントローラは、クランク軸の角度位置を知る手段により(例えばクランクシャフト用の角度位置センサを使用して)、可動管の位置を知ることができる。 The controller may know the position of the movable tube directly (e.g., using a position sensor), or the controller may know the position of the movable tube by knowing the angular position of the crankshaft (e.g., using an angular position sensor for the crankshaft).

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記バルブは逆止弁である。 In one embodiment of the first aspect, the valve is a check valve.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記入口ポートは、前記クロスヘッドのガイドシュー上に配置され、前記導管の少なくとも一部は、前記入口ポートから前記ガイドシューを通り、前記ガイドシューから前記ピストンロッドに、好ましくはクロスヘッドピンを通るように延設される。 In one embodiment of the first aspect, the inlet port is disposed on a guide shoe of the crosshead, and at least a portion of the conduit extends from the inlet port through the guide shoe and from the guide shoe to the piston rod, preferably through a crosshead pin.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記可動管は前記固定管の内腔に少なくとも部分的に封止されており、又は、前記固定管が前記可動管の内腔に少なくとも部分的に封止されている。 In one embodiment of the first aspect, the movable tube is at least partially sealed to the inner lumen of the fixed tube, or the fixed tube is at least partially sealed to the inner lumen of the movable tube.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記可動管は、前記クロスヘッドの往復運動に追従して、前記固定管に対して並進移動可能である。 In one example of the implementation of the first aspect, the movable tube is capable of translational movement relative to the fixed tube in response to the reciprocating motion of the crosshead.

前記第1の側面の実装形態の一例において、伸縮管を通じて前記ピストンに供給される冷却・潤滑媒体の流れにより、前記ピストンは冷却される。 In one embodiment of the first aspect, the piston is cooled by a flow of a cooling and lubricating medium that is supplied to the piston through an expandable tube.

前記第1の側面の実装形態の一例において、前記伸縮管の内腔は、前記シリンダフレーム又は前記インレットマニホールドの連結部から、前記クロスヘッド、そして前記ピストンロッド内の導管を経由して、前記ピストンに前記冷却・潤滑媒体を輸送するために使用される。 In one implementation of the first aspect, the bore of the telescopic tube is used to transport the cooling/lubricating medium from the connection of the cylinder frame or the inlet manifold, through the crosshead, and through a conduit in the piston rod to the piston.

この目的や他の目的が、本願の開示事項の特徴により達成される。可能な様々な実装形態が、明細書及び図面から明らかになるだろう。 This and other objects are achieved by the features of the present disclosure. Various possible implementations will become apparent from the specification and drawings.

以下、図面に示される例示的な実施形態を参照しつつ、様々な捉え方や実施形態、実装例を詳細に説明する。
ある例示的実施形態に従う、複数のターボ過給機を備える大型2ストローク内燃機関を正面方向から俯瞰した図である。 図1の大型2ストローク内燃機関を背面方向から俯瞰した図である。 図1の大型2ストローク内燃機関の略図表現である。 図1の機関の機関フレーム、シリンダフレーム、シリンダライナの上部を通る断面図であり、クロスヘッドとピストンへの冷却・潤滑媒体の供給を示す図である。 冷却・潤滑媒体供給における逆止弁の一実施形態を示す断面図である。可動弁部材が閉位置にある。 図5の逆止弁において、可動弁部材が開位置にあるときの断面図である。 図5の逆止弁のハウジングの内側を示す断面図である。 図5の逆止弁の上面図である、 冷却・潤滑油供給部に配置される逆止弁の他の実施形態を示す断面図であり、弁部材が開位置にある状態を示している。 図9の逆止弁において、可動弁部材が閉位置にある状態の断面図である。 逆止弁が電子制御式一方向弁である他の実施形態の略図表現である。
Various aspects, embodiments, and implementations will be described in detail below with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings.
FIG. 1 is a front overhead view of a large two-stroke internal combustion engine with multiple turbochargers according to an exemplary embodiment. FIG. 2 is a rear view of the large two-stroke internal combustion engine of FIG. 1 . 2 is a schematic representation of the large two-stroke internal combustion engine of FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view through the engine frame, cylinder frame and upper part of the cylinder liner of the engine of FIG. 1, showing the supply of cooling and lubricating media to the crosshead and pistons. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a check valve in a cooling and lubricating medium supply with a movable valve member in a closed position; 6 is a cross-sectional view of the check valve of FIG. 5 when the movable valve member is in an open position. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the inside of the housing of the check valve of FIG. 5 . FIG. 6 is a top view of the check valve of FIG. 13 is a cross-sectional view of another embodiment of a check valve located in a cooling and lubricating oil supply, the valve member shown in an open position. FIG. 10 is a cross-sectional view of the check valve of FIG. 9 with the movable valve member in a closed position. 1 is a schematic representation of another embodiment in which the check valve is an electronically controlled one-way valve.

詳細説明Detailed explanation

図1~図3は、ターボ過給式大型低速2ストロークディーゼル機関100を描いている。この機関は、クランクシャフト8及びクロスヘッド9を有する。図3は、ターボ過給式大型低速2ストロークディーゼル機関を、その吸気システム及び排気システムと共に略図により表現したものである。この実施形態100において、機関は直列に6本のシリンダを有する。各シリンダはシリンダライナ1から形成される。ターボ過給式大型低速2ストロークディーゼル機関は通常、直列に配される4本から14本のシリンダを有する。これらのシリンダはシリンダフレーム29に担持される。シリンダフレーム23は機関フレーム23に担持される。機関100は、例えば、船舶の主機関や、発電所において発電機を動かすための固定型のエンジンとして用いられることができる。機関100の全出力は、例えば、1000kWから110000kWでありうる。 Figures 1 to 3 depict a turbocharged large slow-speed two-stroke diesel engine 100. The engine has a crankshaft 8 and a crosshead 9. Figure 3 is a schematic representation of a turbocharged large slow-speed two-stroke diesel engine with its intake and exhaust systems. In this embodiment 100, the engine has six cylinders in series. Each cylinder is formed by a cylinder liner 1. A turbocharged large slow-speed two-stroke diesel engine typically has 4 to 14 cylinders arranged in series. The cylinders are supported on a cylinder frame 29. The cylinder frame 23 is supported on an engine frame 23. The engine 100 can be used, for example, as a main engine for a ship or as a stationary engine for driving a generator in a power plant. The total power output of the engine 100 can be, for example, 1000 kW to 110000 kW.

この実施形態における機関100は、2ストロークユニフロー式圧縮着火型機関であり、各シリンダライナ1には、その下部領域に掃気ポート18が設けられ、その頂部中央には排気弁が配される。しかし、機関100は必ずしも圧縮着火式(ディーゼル原理)である必要はなく、実施形態によっては予混合機関(オットー原理)であってもよい。ここで紹介する実施形態において、機関100の圧縮圧力は圧縮着火を行うために十分高い。しかし機関100は、それより低い圧縮圧力で動作し、火花又は同様の手段で点火される予混合機関であってもよい。 The engine 100 in this embodiment is a two-stroke uniflow compression ignition engine, with each cylinder liner 1 having a scavenging port 18 in its lower region and an exhaust valve at the top center. However, the engine 100 does not necessarily have to be compression ignition (Diesel principle) and may be a premixed engine (Otto principle) in some embodiments. In the embodiment presented here, the compression pressure of the engine 100 is high enough to provide compression ignition. However, the engine 100 may be a premixed engine operating at a lower compression pressure and ignited by a spark or similar means.

掃気は、吸気系を通じてシリンダ1に導入される。吸気系は、掃気ポート18を介してシリンダ1に接続される掃気受け2を備える。 The scavenging air is introduced into the cylinder 1 through the intake system. The intake system includes a scavenging receiver 2 that is connected to the cylinder 1 via a scavenging port 18.

シリンダで生成された排気は排気系を通じて排気される。排気系は、排気弁4を介してシリンダ1に接続される排気受け3を備える。 The exhaust gas generated in the cylinder is exhausted through the exhaust system. The exhaust system includes an exhaust receiver 3 connected to the cylinder 1 via an exhaust valve 4.

機関1の吸気系は掃気受け2を備える。排気再循環(EGR)が使用される場合、掃気受けは掃気空気と排気ガスの混合物を受け取る。掃気空気は、掃気受け2を通じて、各シリンダ1の掃気ポート18へと導かれる。ピストン10は、シリンダライナ1中で下死点(BDC)と上死点(TDC)の間を往復し、掃気空気を圧縮する。燃料は、シリンダカバー28に配される燃料弁55から噴射される。その後に燃焼が続き、排ガスが生成される。あるいは、燃料弁55はシリンダライナに配置され、燃料はBDCからTDCまでのピストンストローク中に導入される。掃気空気と燃料の混合物はピストン10により圧縮され、ピストン10がTDC又はその近くにあるときに点火が誘発され、燃焼が続き、排気ガスが生成される。 The intake system of the engine 1 includes a scavenging receiver 2. When exhaust gas recirculation (EGR) is used, the scavenging receiver receives a mixture of scavenging air and exhaust gas. The scavenging air is directed through the scavenging receiver 2 to the scavenging ports 18 of each cylinder 1. The piston 10 reciprocates between bottom dead center (BDC) and top dead center (TDC) in the cylinder liner 1, compressing the scavenging air. Fuel is injected through a fuel valve 55 located in the cylinder cover 28. Combustion ensues and exhaust gases are produced. Alternatively, the fuel valve 55 is located in the cylinder liner and fuel is introduced during the piston stroke from BDC to TDC. The scavenging air and fuel mixture is compressed by the piston 10, and ignition is induced when the piston 10 is at or near TDC, combustion ensues and exhaust gases are produced.

シリンダカバー28の中央開口部には、中央排気弁4が配置される。またシリンダカバー28には、中央開口部又は中央排気弁4の周囲において複数(好ましくは3つか4つ)の燃料弁55が配置される。排気弁4は、電気油圧式排気弁作動システム(図示されていない)によって作動し、コントローラ(電子制御ユニット)50によって制御される。燃料弁55には、燃料供給系(図示されていない)によって燃料が供給される。 A central exhaust valve 4 is disposed in the central opening of the cylinder cover 28. A plurality of (preferably three or four) fuel valves 55 are also disposed in the cylinder cover 28 around the central opening or the central exhaust valve 4. The exhaust valves 4 are actuated by an electrohydraulic exhaust valve actuation system (not shown) and controlled by a controller (electronic control unit) 50. The fuel valves 55 are supplied with fuel by a fuel supply system (not shown).

排気弁4が開かれると、排気ガスは、シリンダカバー28の中央開口部から、(各シリンダ1に設けられる)排気ダクトを有する排気系を通って排気受け3に流入し、第1排気管路19を通ってターボ過給機5のタービン8に向かう。そこから排気ガスは、第2排気管路を通り、エコノマイザ20を経由して出口21へと向かい、大気中に放出される。機関100は1つ又は複数のターボ過給機5を備える。 When the exhaust valve 4 is opened, the exhaust gases pass through a central opening in the cylinder cover 28, through an exhaust system having exhaust ducts (provided for each cylinder 1), into the exhaust receiver 3, and through a first exhaust line 19 to the turbine 8 of the turbocharger 5. From there, the exhaust gases pass through a second exhaust line, via an economizer 20, to an outlet 21, and are discharged into the atmosphere. The engine 100 is equipped with one or more turbochargers 5.

ターボ過給機5のタービン8は、ターボ過給機5シャフトを介してコンプレッサ7を駆動する。コンプレッサ7には、空気取り入れ口12を通じて外気が供給される。コンプレッサ7は、圧縮された掃気空気を、掃気受け2に繋がる掃気管13へと送り込む。掃気管13の掃気は、掃気空気の冷却と水滴の除去のために、インタークーラー14及びウォーターミストキャッチャー63を通過する。 The turbine 8 of the turbocharger 5 drives the compressor 7 via the turbocharger 5 shaft. The compressor 7 is supplied with outside air through an air intake 12. The compressor 7 sends compressed scavenging air to a scavenging pipe 13 that is connected to the scavenging receiver 2. The scavenging air in the scavenging pipe 13 passes through an intercooler 14 and a water mist catcher 63 to cool the scavenging air and remove water droplets.

機関は、加圧された潤滑媒体を機関の様々な構成要素に供給する潤滑システムを備えている。潤滑媒体は、ピストン10を含む機関構成部品を冷却するためにも使用される。したがって、潤滑媒体は冷却及び潤滑媒体(本明細書中では冷却・潤滑媒体とも表記されている)であり、潤滑システムは加圧された冷却・潤滑媒体の供給源40を形成する。 The engine includes a lubrication system that supplies pressurized lubricating medium to various components of the engine. The lubricating medium is also used to cool engine components including the piston 10. The lubricating medium is therefore a cooling and lubricating medium (also referred to herein as cooling-lubricating medium), and the lubrication system forms a source 40 of pressurized cooling-lubricating medium.

次に図4に参照すると、供給源40は、供給管41を介して伸縮管32の固定管31に接続されている。固定管31は、シリンダフレーム29に物理的に連結されており、好ましくは、固定管31の上端がシリンダフレーム29の天板28に固定され、その下端は機関フレームの天板24に固定される。伸縮管32は可動管32を備える。図示される実施形態では、可動管32は固定管31の内腔に少なくとも部分的に封止されている。(しかし実施形態によっては、固定管31が可動管32の内腔に少なくとも部分的に封止されることも同様にあり得る。)そして可動管32は、クロスヘッド9の往復運動に追従して、固定管31に対して並進移動することができ、可動管32はクロスヘッド9と一緒に移動する。。本実施形態では、可動管32は、その下端部がクロスヘッド9のガイドシュー27に固定され、そこでクロスヘッド9の入口ポートに流体的に接続されている。クランクケースフレーム23には、クロスヘッド9に作用する横力を受ける垂直ガイド面26が設けられており、ガイドシュー27は垂直ガイド板26に案内される。クロスヘッド9は更にクロスヘッドピン16を備える。クロスヘッドピン16は、クランク軸8に連結する大端部にガイドシュー27を連結する 4, the supply source 40 is connected to the fixed tube 31 of the telescopic tube 32 via a supply tube 41. The fixed tube 31 is physically connected to the cylinder frame 29, preferably with the upper end of the fixed tube 31 fixed to the top plate 28 of the cylinder frame 29 and the lower end fixed to the top plate 24 of the engine frame. The telescopic tube 32 includes a movable tube 32. In the illustrated embodiment, the movable tube 32 is at least partially sealed in the lumen of the fixed tube 31. (However, in some embodiments, the fixed tube 31 may be at least partially sealed in the lumen of the movable tube 32 as well.) The movable tube 32 can then translate relative to the fixed tube 31 in response to the reciprocating motion of the crosshead 9, and the movable tube 32 moves together with the crosshead 9. In this embodiment, the movable tube 32 is fixed at its lower end to the guide shoe 27 of the crosshead 9, where it is fluidly connected to the inlet port of the crosshead 9. The crankcase frame 23 is provided with a vertical guide surface 26 that receives the lateral force acting on the crosshead 9, and the guide shoe 27 is guided by the vertical guide plate 26. The crosshead 9 further includes a crosshead pin 16. The crosshead pin 16 connects the guide shoe 27 to the large end that is connected to the crankshaft 8.

伸縮管30は、冷却及び潤滑媒体の供給源(これはコモンレール40により形成されるうる)から発し、シリンダフレーム29内を下降し、クランクケースフレーム23内に進み、その下端はクロスヘッド9に取り付けられる。伸縮管30は、コモンレール40に連結される固定管31と、クロスヘッド9に連結される可動管32とからなる。可動管32は固定管31に同心状に配されている。クロスヘッド9内には導管36が設けられる。導管36はピストンロッド15を通ってピストン10内に達し、再びピストンロッド15に戻っていく。伸縮管30は、ピストン10を冷却すべく、この導管36に冷却媒体・潤滑媒体を届ける。機関100のこの実施形態では、各シリンダは1つの伸縮管30を備えるが、冗長性の理由から、各シリンダに対して複数の伸縮管30を設けてもよい。 The telescopic tube 30 originates from a cooling and lubricating medium source (which may be formed by a common rail 40), descends through the cylinder frame 29, and passes into the crankcase frame 23, with its lower end attached to the crosshead 9. The telescopic tube 30 consists of a fixed tube 31 connected to the common rail 40 and a movable tube 32 connected to the crosshead 9. The movable tube 32 is arranged concentrically with the fixed tube 31. A conduit 36 is provided in the crosshead 9. The conduit 36 passes through the piston rod 15 into the piston 10 and back to the piston rod 15. The telescopic tube 30 delivers the cooling and lubricating medium to the conduit 36 to cool the piston 10. In this embodiment of the engine 100, each cylinder is provided with one telescopic tube 30, but for redundancy reasons, there may be more than one telescopic tube 30 for each cylinder.

この実施形態では、導管36は、ガイドシュー27の上側に配置されている入口ポートを起点とし、ガイドシュー27を通り、クロスヘッドピン16を通ってピストンロッド15に入る。 In this embodiment, the conduit 36 begins at an inlet port located on the upper side of the guide shoe 27, passes through the guide shoe 27, and enters the piston rod 15 through the crosshead pin 16.

伸縮管30と供給源40との間の流路には、逆止弁33が設置されている。本実施形態では、逆止弁33は、固定管31の上端、すなわち固定管31の入口に配置されている。しかし逆止弁33は、クロスヘッド9内、又はクロスヘッド9と供給源40との間の任意の場所に配置することができることに留意する必要がある。逆止弁30は、シリンダフレーム29のトッププレート28によって、又はインテーク・マニホールドによって、支持されることができる。逆止弁30は、供給源40から伸縮管30への流れを許容し、伸縮管30から供給源40への流れを阻止するように構成される。戻り流を阻止することにより、冷却・潤滑媒体のピストン10への流れが実質的に増加することが保証され、それによってピストン10の冷却が改善される。特に、ピストンへの冷却媒体の流れは、先行技術に比べて、クランク軸8の回転のずっと大きな部分の間、生じる。すなわち、先行技術の機関では、クランク軸の回転中のかなりの期間、ピストン10への冷却媒体の流れがないかほとんどない。戻り流を阻止することによって、クランク軸8の回転中ほとんどずっと、冷却媒体がピストン10を流れ、それによってピストン10への冷却媒体の平均流速が増加し、ピストン10の冷却が改善される。 A check valve 33 is provided in the flow path between the telescopic tube 30 and the source 40. In this embodiment, the check valve 33 is located at the upper end of the fixed tube 31, i.e., at the inlet of the fixed tube 31. However, it should be noted that the check valve 33 can be located anywhere in the crosshead 9 or between the crosshead 9 and the source 40. The check valve 30 can be supported by the top plate 28 of the cylinder frame 29 or by the intake manifold. The check valve 30 is configured to allow flow from the source 40 to the telescopic tube 30 and to block flow from the telescopic tube 30 to the source 40. Blocking the return flow ensures that the flow of cooling and lubricating medium to the piston 10 is substantially increased, thereby improving the cooling of the piston 10. In particular, the flow of cooling medium to the piston occurs during a much larger portion of the rotation of the crankshaft 8 compared to the prior art. That is, in the prior art engine, there is no or almost no flow of cooling medium to the piston 10 for a significant period during the rotation of the crankshaft. By blocking the return flow, the cooling medium flows past the piston 10 for almost the entire rotation of the crankshaft 8, thereby increasing the average flow rate of the cooling medium to the piston 10 and improving cooling of the piston 10.

図5~図8は、逆止弁33の実施形態を示す種々の概略図である。図5及び図6は逆止弁33のある実施形態の断面図であり、それぞれ、弁部材35が閉位置、開位置にある状態を示している。この実施形態において、逆止弁33は、逆止弁33のハウジングの空洞に受容されるボール(球体)の形態の可動弁部材35を有している。本実施形態において、逆止弁33のハウジングは、外側ハウジング部39と、外側ハウジング部39に挿入される内側ハウジング部37とによって形成されている。図示のように、弁ハウジングはシリンダフレーム23のトッププレート28に取り付けられているが、逆止弁33は、他の方法で機関100に固定されてもよい。本実施形態では、固定管31の上端がトッププレート28の反対側に固定され、供給管41が直接逆止弁33に接続しているが、逆止弁33を他の方法で冷却・潤滑液源40や伸縮管30に接続できることも理解されたい。 5-8 are various schematic diagrams showing an embodiment of the check valve 33. FIGS. 5 and 6 are cross-sectional views of an embodiment of the check valve 33, showing the valve member 35 in the closed and open positions, respectively. In this embodiment, the check valve 33 has a movable valve member 35 in the form of a ball received in a cavity in the housing of the check valve 33. In this embodiment, the housing of the check valve 33 is formed by an outer housing portion 39 and an inner housing portion 37 inserted into the outer housing portion 39. As shown, the valve housing is attached to the top plate 28 of the cylinder frame 23, but the check valve 33 may be secured to the engine 100 in other ways. In this embodiment, the upper end of the fixed tube 31 is secured to the opposite side of the top plate 28, and the supply tube 41 is directly connected to the check valve 33, but it should be understood that the check valve 33 may be connected to the cooling/lubricating liquid source 40 and the telescopic tube 30 in other ways.

逆止弁33の胴体内の空洞は、可動弁部材35が、弁部材35が第1の弁座に着座する図5に示す閉位置と、弁部材35が第2の弁座に着座する図6に示す開位置との間で動くことを可能にする。従って、機関に搭載された状態や使用時には、重力が弁部材35に作用して第2弁座側に付勢する。本実施形態では、第1弁座と第2弁座は、空洞の対向する端部に配置され、第1弁座は地球の重力場に対して上側の弁座であり、第2弁座は地球の重力場に対して下側の弁座である。第1弁座は逆止弁の入口ポートに関連し、第2弁座は逆止弁の出口ポートに関連する。空洞はまた、可動弁部材35の周りに流体接続を確立する1つ以上の横側通路36を有する。横側通路36は、冷却及び潤滑液が入口ポートから出口ポートへと流れるために、可動弁部材35の周りを通過することを可能にする。第1弁座は、可動弁部材35が第1弁座に着座したときに可動弁部材35と共に気密シールを形成して、出口から入口への方向への冷却・潤滑媒体の流れを阻止するように形成されている。第2弁座は、図6に示すように、可動弁部材35が第2弁座に着座したときに可動弁部材35と第2弁座との間を冷却・潤滑媒体が通過しうるように、第2弁座と可動弁部材35との間に1つ又は複数の隙間が形成される形状を有する。この実施形態では、これらの隙間は、内側ハウジング部分37に設けられる、軸方向を向き周方向に分布する複数のボアと、これらのボアと会合する、同じく内側ハウジング部分によって形成される実質的に円錐形の第2弁座とによって形成される。 The cavity in the body of the check valve 33 allows the movable valve member 35 to move between a closed position shown in FIG. 5 where the valve member 35 sits on a first valve seat, and an open position shown in FIG. 6 where the valve member 35 sits on a second valve seat. Thus, when installed in the engine or in use, gravity acts on the valve member 35 to bias it toward the second valve seat. In this embodiment, the first and second valve seats are located at opposite ends of the cavity, with the first valve seat being an upper valve seat with respect to the Earth's gravitational field, and the second valve seat being a lower valve seat with respect to the Earth's gravitational field. The first valve seat is associated with the inlet port of the check valve, and the second valve seat is associated with the outlet port of the check valve. The cavity also has one or more side passages 36 that establish a fluid connection around the movable valve member 35. The side passages 36 allow cooling and lubricating liquid to pass around the movable valve member 35 to flow from the inlet port to the outlet port. The first valve seat is configured to form an airtight seal with the movable valve member 35 when the movable valve member 35 is seated on the first valve seat to prevent the flow of the cooling/lubricating medium in the direction from the outlet to the inlet. The second valve seat has a shape such that one or more gaps are formed between the second valve seat and the movable valve member 35 so that the cooling/lubricating medium can pass between the movable valve member 35 and the second valve seat when the movable valve member 35 is seated on the second valve seat, as shown in FIG. 6. In this embodiment, these gaps are formed by a number of axially oriented and circumferentially distributed bores provided in the inner housing part 37 and a substantially conical second valve seat that meets the bores and is also formed by the inner housing part.

本実施形態では、地球の重力場が可動弁部材35を第2弁座・開位置の方へ引き寄せる以外に、可動弁部材35を開位置又は閉位置に付勢する手段は存在しない。機関100の運転中、可動弁部材35の位置は、逆止弁33の入口側と出口側に印加される圧力の差によって決まる。このため、重力の影響により可動弁部材35にかかる力の何倍もの力が可動弁部材35にかかり、重力は、機関運転中の可動弁部材35の移動には僅かな影響しか与えない。逆止弁33の入口における圧力すなわち供給管41内の圧力が、逆止弁33の出口における圧力(すなわち固定管31内の圧力)よりも高いとき、可動弁部材35は、図6に示すように、可動弁部材35に作用する圧力差によって開弁方向へ移動するように働きかけられ、冷却・潤滑媒体は、逆止弁33の入口から逆止弁33の出口へと流れることが可能となる。また、逆止弁33の入口の圧力が逆止弁の出口の圧力より低い場合には、可動弁部材35に作用する圧力差により可動弁部材35が閉弁側に移動するように働きかけられ、逆止弁33の出口から逆止弁33の入口に向かって冷却・潤滑媒体が流れることが阻止される。 In this embodiment, there is no means for biasing the movable valve member 35 to the open or closed position other than the gravitational field of the earth pulling the movable valve member 35 toward the second valve seat/open position. During operation of the engine 100, the position of the movable valve member 35 is determined by the pressure difference applied to the inlet and outlet sides of the check valve 33. Therefore, the force acting on the movable valve member 35 is many times greater than the force acting on the movable valve member 35 due to the effect of gravity, and gravity has only a small effect on the movement of the movable valve member 35 during engine operation. When the pressure at the inlet of the check valve 33, i.e., the pressure in the supply pipe 41, is higher than the pressure at the outlet of the check valve 33 (i.e., the pressure in the fixed pipe 31), the movable valve member 35 is urged to move in the opening direction by the pressure difference acting on the movable valve member 35, as shown in FIG. 6, and the cooling/lubricating medium is allowed to flow from the inlet of the check valve 33 to the outlet of the check valve 33. In addition, when the pressure at the inlet of the check valve 33 is lower than the pressure at the outlet of the check valve, the pressure difference acting on the movable valve member 35 causes the movable valve member 35 to move to the closing side, preventing the cooling/lubricating medium from flowing from the outlet of the check valve 33 to the inlet of the check valve 33.

図9及び図10は、逆止弁33の別の実施形態を示している。この実施形態において、既に説明又は図示した構成や特徴と同様の構成及び特徴については、以前に使用したものと同じ符号を付している。本実施形態では、可動弁部材35は、直径が段階的に変化する円筒体であり、空洞は、それに適合するように形成されている。逆止弁33は、図9において可動弁部材35が開位置にあり、図10において可動弁部材35が閉位置にある状態で描かれている。重力場は可動弁部材35を図9の開位置に付勢する。 Figures 9 and 10 show another embodiment of the check valve 33. In this embodiment, features and functions similar to those already described or illustrated are numbered as previously used. In this embodiment, the movable valve member 35 is a cylinder with a stepped diameter and the cavity is shaped accordingly. The check valve 33 is depicted with the movable valve member 35 in an open position in Figure 9 and with the movable valve member 35 in a closed position in Figure 10. The gravitational field biases the movable valve member 35 to the open position of Figure 9.

直径の段階的な変化は、可動弁部材35と空洞との間の相互作用を生じさせ、可動弁部材35の第1弁座への移動及び第2弁座への移動に対する減衰手段を形成する。それよって、可動弁部材35が各弁座へ穏やかに着座することを可能にする。第1の減衰室38は、可動弁部材35が第1弁座部に向かって移動するときに冷却・潤滑媒体を捕捉し、捕捉した冷却・潤滑媒体を、可動弁部材35とバルブハウジングの面(空洞を形成している面)との間のクリアランスを通じて第1の減衰室38から絞り出すようにする。第2の減衰室39は、可動弁部材35が第2弁座部に向かって移動するときに冷却・潤滑媒体を捕捉し、捕捉した冷却・潤滑媒体を、可動弁部材35とバルブハウジングの面(空洞を形成している面)との間のクリアランスを通じて第2の減衰室39から絞り出すようにする。この実施形態では、横側通路36の先端が逆止弁33の出口ポートを形成している。減衰機能以外、本実施形態による逆止弁33の動作は、図5~図8の実施形態に係るものと同じである。この減衰機能により、逆止弁33の要素にかかる機械的ストレスが軽減されるため、信頼性が更に向上する。 The stepwise change in diameter creates an interaction between the movable valve member 35 and the cavity, forming a damping means for the movement of the movable valve member 35 to the first valve seat and the second valve seat. This allows the movable valve member 35 to be seated gently on each valve seat. The first damping chamber 38 captures the cooling/lubricating medium as the movable valve member 35 moves toward the first valve seat and squeezes the captured cooling/lubricating medium out of the first damping chamber 38 through the clearance between the movable valve member 35 and the valve housing surface (the surface forming the cavity). The second damping chamber 39 captures the cooling/lubricating medium as the movable valve member 35 moves toward the second valve seat and squeezes the captured cooling/lubricating medium out of the second damping chamber 39 through the clearance between the movable valve member 35 and the valve housing surface (the surface forming the cavity). In this embodiment, the tip of the side passage 36 forms the outlet port of the check valve 33. Other than the damping function, the operation of the check valve 33 in this embodiment is the same as that in the embodiment of Figures 5 to 8. This damping function reduces mechanical stress on the elements of the check valve 33, further improving its reliability.

上記及び下記の実施形態の変形例では、閉位置が完全に閉じてはいないが、ほとんど閉じているため、冷却・潤滑媒体の流れに制限を与えることになる。 In the above and following embodiment variations, the closed position is not completely closed, but is mostly closed, which restricts the flow of the cooling and lubricating medium.

図11は、逆止弁33の別の実施形態を示している。この実施形態において、既に説明又は図示した構成や特徴と同様の構成及び特徴については、以前に使用したものと同じ符号を付している。本実施形態において、逆止弁33は、電子制御式2/2バルブである。この実施形態では、電子制御式2/2は、機械的に開位置に付勢され、電気アクチュエータによって閉位置又は制限位置に移動可能である。他のタイプの電子制御式2/2弁も、逆止弁33として同様に適していることが理解されたい。電子制御式逆止弁33は、コントローラ50(電子制御ユニット)からの信号により制御される。実施形態によっては、コントローラ50は、可動管32の位置を知らされると共に、可動管32の位置の関数として、電子制御バルブ33の開閉又は制限のタイミングを調整するように構成される。すなわちコントローラ50は、伸縮管30が収縮するときに電子制御バルブ33を閉じるか制限し、伸縮管30が伸長するときに電子制御バルブ33を開くように構成される。実施形態によっては、可動管32の位置は、可動管32に関連する位置センサ(図示せず)により決定され、コントローラ50に送信される。あるいは、可動管の位置は、位置センサ77を通じてクランク軸8の回転位置から間接的に決定され、コントローラ50には、位置センサ77からの信号が送信される。別の実施形態では、コントローラ50は、伸縮管内の圧力を、例えば圧力センサから知らされると共に、コントローラ50は、その圧力が閾値以上の場合に電子制御バルブ33を閉じるか制限し、閾値未満の場合に電子制御バルブ33を開くように構成される。別の実施形態では、コントローラ50は、伸縮管内の圧力を、例えば圧力センサから知らされると共に、供給源40から供給される圧力を、例えば供給管41内の圧力を測定する別の圧力センサから知らされる。そしてコントローラ50は、伸縮管内の圧力が供給源から供給される圧力と同等又は高い場合に電子制御バルブ33を閉じるか制限し、伸縮管内の圧力が供給管41内の圧力より低い場合に電子制御式逆止弁33を開けるように構成される。従って、運転中、伸縮管30から供給源40に向かう冷却・潤滑液の戻り流が阻止又は低減される。 11 shows another embodiment of the check valve 33. In this embodiment, features and functions similar to those already described or illustrated are given the same reference numerals as previously used. In this embodiment, the check valve 33 is an electronically controlled 2/2 valve. In this embodiment, the electronically controlled 2/2 is mechanically biased to an open position and can be moved to a closed or restricted position by an electric actuator. It should be understood that other types of electronically controlled 2/2 valves are equally suitable as the check valve 33. The electronically controlled check valve 33 is controlled by a signal from a controller 50 (electronic control unit). In some embodiments, the controller 50 is informed of the position of the movable tube 32 and is configured to adjust the timing of opening, closing, or restricting the electronically controlled valve 33 as a function of the position of the movable tube 32. That is, the controller 50 is configured to close or restrict the electronically controlled valve 33 when the telescopic tube 30 retracts and to open the electronically controlled valve 33 when the telescopic tube 30 extends. In some embodiments, the position of the movable tube 32 is determined by a position sensor (not shown) associated with the movable tube 32 and transmitted to the controller 50. Alternatively, the position of the movable tube is indirectly determined from the rotational position of the crankshaft 8 via a position sensor 77, which transmits a signal to the controller 50. In another embodiment, the controller 50 is informed of the pressure in the telescopic tube, e.g., from a pressure sensor, and the controller 50 is configured to close or limit the electronically controlled valve 33 when the pressure is equal to or greater than a threshold value, and to open the electronically controlled check valve 33 when the pressure is less than the threshold value. In another embodiment, the controller 50 is informed of the pressure in the telescopic tube, e.g., from a pressure sensor, and is informed of the pressure provided by the source 40, e.g., from another pressure sensor measuring the pressure in the supply tube 41. The controller 50 is then configured to close or limit the electronically controlled valve 33 when the pressure in the telescopic tube is equal to or greater than the pressure provided by the source, and to open the electronically controlled check valve 33 when the pressure in the telescopic tube is less than the pressure in the supply tube 41. Thus, during operation, return flow of cooling/lubricating liquid from the expansion tube 30 to the source 40 is prevented or reduced.

全ての実施形態について、伸縮管30は、収縮すると容積式ポンプとして機能し、同時に、伸縮管30から供給源に向かう戻り流が阻止又は制限される。このため、ピストン10への冷却・潤滑媒体の流れの変動が小さくなり、それによって、ピストン10の冷却能力の向上が実現される。 In all embodiments, the telescopic tube 30 functions as a positive displacement pump when contracted while simultaneously preventing or restricting return flow from the telescopic tube 30 to the source. This reduces fluctuations in the flow of cooling/lubricating medium to the piston 10, thereby improving the cooling capacity of the piston 10.

様々な実施例を用いて機関を説明してきた。しかし、本願の明細書や図面、特許請求の範囲を検討すれば、当業者は、特許請求の範囲に記載される発明を実施するにおいて、説明された実施例に加えて多くのバリエーションが存在することを理解し、また具現化することができるであろう。特許請求の範囲に記載される「備える」「有する」「含む」との語句は、記載されていない要素やステップが存在することを排除しない。特許請求の範囲において記載される要素の数が複数であると明示されていなくとも、当該要素が複数存在することを除外しない。特許請求の範囲に記載されるいくつかの要素の機能は、単一のコントローラやその他のユニットによって遂行されてもよい。いくつかの事項が別々の従属請求項に記載されていても、これらを組み合わせて実施することを排除するものではなく、組み合わせて実施して利益を得ることができる。 The engine has been described using various embodiments. However, upon review of the specification, drawings, and claims of this application, those skilled in the art will understand and be able to embody many variations in addition to the described embodiments in implementing the claimed invention. The words "comprise", "have", and "include" in the claims do not exclude the presence of elements or steps not recited. The absence of a claim expressly stating a plurality of elements does not exclude the presence of a plurality of the elements. The functions of several elements recited in the claims may be performed by a single controller or other unit. The fact that several items are recited in separate dependent claims does not exclude them from being implemented in combination, and may be implemented to advantage in combination.

特許請求の範囲で使用されている符号は発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。特に言及されない限り、図面は明細書と共に読まれることが意図されており、本願による開示の全体の一部である。 Any reference signs used in the claims should not be construed as limiting the scope of the invention. Unless otherwise noted, the drawings are intended to be read together with the specification and are an integral part of this disclosure.

Claims (7)

クロスヘッド型の大型ターボ過給式2ストロークユニフロー内燃機関であって、
下端部に掃気ポートを有すると共に上端部に排気弁を有する少なくとも1つのシリンダライナと;
前記少なくとも1つのシリンダライナ内の往復ピストンであって、ピストンロッドによって往復クロスヘッドに連結される往復ピストンと;
加圧された冷却・潤滑媒体の供給源と;
前記供給源を前記往復クロスヘッドの入口ポートに流体的に接続する伸縮管と;
前記入口ポートから前記往復ピストンへと延設される導管と
前記供給源から前記伸縮管へと前記冷却・潤滑媒体が流れることを許容し、前記伸縮管から前記供給源へと前記冷却・潤滑媒体が流れることを阻止又は制限するように構成されるバルブと;
を備え、
前記バルブは、第1弁座上の閉位置又は制限位置と第2弁座上の開位置との間を移動しうるように配される可動弁部材を有し、
前記可動弁部材は重力のみによって、前記開位置の方へ付勢される、
機関。
A large crosshead type turbocharged two-stroke uniflow internal combustion engine,
at least one cylinder liner having a scavenge port at a lower end and an exhaust valve at an upper end;
a reciprocating piston within the at least one cylinder liner, the reciprocating piston being connected to a reciprocating crosshead by a piston rod;
A source of pressurized cooling and lubricating medium;
a telescopic tube fluidly connecting the source to an inlet port of the reciprocating crosshead ;
a conduit extending from said inlet port to said reciprocating piston ;
a valve configured to permit flow of the cooling and lubricating medium from the source to the telescopic tube and to prevent or restrict flow of the cooling and lubricating medium from the telescopic tube to the source;
Equipped with
the valve having a movable valve member arranged for movement between a closed or restricting position on a first valve seat and an open position on a second valve seat;
the movable valve member is biased toward the open position by gravity alone;
institution.
前記少なくとも1つのシリンダライナはシリンダフレームによって支持され、
前記伸縮管は、前記シリンダフレームに物理的に結合される固定管と、前記往復クロスヘッドに物理的に結合される可動管とを備える
請求項1に記載の機関。
the at least one cylinder liner is supported by a cylinder frame;
the telescopic tube comprises a fixed tube physically coupled to the cylinder frame and a movable tube physically coupled to the reciprocating crosshead ;
The engine of claim 1.
前記バルブは、前記固定管の上流側又は前記固定管の入口に配される、請求項2に記載の機関。 The engine of claim 2, wherein the valve is disposed upstream of the fixed pipe or at the inlet of the fixed pipe. 前記可動弁部材は、前記バルブの胴体内の空洞に受容される、請求項1から3のいずれかに記載の機関。 4. An engine according to claim 1, wherein the movable valve member is received in a cavity within the valve body. 前記バルブは逆止弁である、請求項1から3のいずれかに記載の機関。 The engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the valve is a check valve. 前記導管は、前記往復クロスヘッド及び前記ピストンロッドを通る、請求項1から3のいずれかに記載の機関。4. An engine according to claim 1, wherein the conduit passes through the reciprocating crosshead and the piston rod. 前記少なくとも1つのシリンダライナはシリンダフレームによって支持され、
前記伸縮管は、前記シリンダフレームに物理的に結合される固定管と、前記往復クロスヘッドに物理的に結合される可動管とを備え、
前記可動管は、前記往復クロスヘッドのガイドシューに物理的に結合される、
請求項1に記載の機関。
the at least one cylinder liner is supported by a cylinder frame;
the telescopic tube comprises a fixed tube physically coupled to the cylinder frame and a movable tube physically coupled to the reciprocating crosshead;
the movable tube is physically coupled to a guide shoe of the reciprocating crosshead ;
The engine of claim 1.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000291489A (en) 1999-03-30 2000-10-17 Man B & W Diesel As Piston internal combustion engine
JP2011012639A (en) 2009-07-03 2011-01-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Oil duct
JP2011069318A (en) 2009-09-28 2011-04-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Oil supply pipe, crosshead pin, crosshead diesel engine provided therewith, and ship provided with crosshead diesel engine
JP2013238223A (en) 2012-05-15 2013-11-28 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland Cylinder lubrication device for large slow running two-stroke diesel engine and method of operating cylinder lubrication system

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1928033A (en) * 1930-07-04 1933-09-26 Sulzer Ag Cooling apparatus for reciprocating pistons
JPS57176616U (en) * 1981-04-30 1982-11-08
JPS6023620A (en) * 1983-07-20 1985-02-06 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Supply device of high pressure oil for crosshead bearing
DK0747591T3 (en) * 1995-06-07 1999-12-06 Wortsilo Nsd Schweiz Ag Liquid cooled piston for a piston combustion engine
DK200300591A (en) * 2003-04-15 2004-01-15 Man B & W Diesel As Pump for cross-head type two-stroke diesel engine, supplies engine high pressure hydraulic system with pressurized fluid, each engine cylinder has a pump unit provided with at least one plunger
KR200464151Y1 (en) * 2010-10-08 2012-12-14 김춘규 Shower head having a check valve to remove residual water
KR20210024457A (en) * 2018-06-27 2021-03-05 훼로산 메디칼 디바이스 에이/에스 Devices for mixing medical pastes
EP3856279B1 (en) * 2018-09-24 2025-07-02 Stryker Corporation Surgical irrigation cassette
DK180308B1 (en) * 2019-06-13 2020-10-28 Man Energy Solutions Filial Af Man Energy Solutions Se Tyskland A large two-stroke uniflow scavenged gaseous fueled engine and method for controlling conditions in combustion chamber

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000291489A (en) 1999-03-30 2000-10-17 Man B & W Diesel As Piston internal combustion engine
JP2011012639A (en) 2009-07-03 2011-01-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Oil duct
JP2011069318A (en) 2009-09-28 2011-04-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Oil supply pipe, crosshead pin, crosshead diesel engine provided therewith, and ship provided with crosshead diesel engine
JP2013238223A (en) 2012-05-15 2013-11-28 Man Diesel & Turbo Filial Af Man Diesel & Turbo Se Tyskland Cylinder lubrication device for large slow running two-stroke diesel engine and method of operating cylinder lubrication system

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