KR100378463B1 - 압축점화왕복동피스톤연소기관 - Google Patents

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Abstract

압축점화왕복동피스톤연소기관은 일렬로 배열된 13개의 실린더를 가진다. 실린더 1∼7번의 점화순서는 순차로 또는 2개 또는 3개의 실린더군이 모터의 실린더의 라인의 일단으로부터 개시되는 순서로 번호부여되는 실린더와 함께 일어난다.

Description

압축점화왕복동피스톤연소기관
본 발명은 압축점화왕복동피스톤연소기관, 특히 저속 2행정디젤모터에 관한 것이다. 저속디젤모터는 일반적으로 실린더당 수천마력까지의 대형 디젤모터이다. 이 모터들은 예를 들면 선박 및 발전을 위한 발전기구동용 스테이셔너리엔진(stationary engine)으로서 사용된다. 이 저속모터는 50∼250rpm의 회전속도를 가지고 있다.
현재의 각종의 디젤모터에 있어서는, 모터에 의하여 발생되는 힘 및 토크에 의하여 발생되는 진동이 일정한 한도내에서 유지되는 것이 중요하다. 이것은 모터자체의 기계적 부하를 감소시키고, 그 수명을 증대시킨다. 또한, 모터에 의하여 발생된 진동 및 토크는 발전소 및 선박에 매우 유해할 수 있다. 실질적인 저해요인은 다음과 같다.
질량밸런스, 예를 들면 자유로운 외부 및 내부의 힘 및 모터의 진동 및 회전질량으로부터 발생되는 토크로서, 모터내의 불충분한 질량밸런스는 모터의 횡축 및 종축에 대하여 허용할 수 없는 진동을 일으키고, 다음에 빌딩 또는 선박내에서 순차로 허용할 수 없는 진동을 일으킨다.
횡력 및 횡토크로서, 예를 들면 가스의 힘 및 크로스헤드상의 횡방향으로 작용하는 질량의 힘에 의하여 발생된 횡방향(또는 수직축에 대하여)의 힘 및 토크로서, 횡력 및 횡토크는 그 종축에 대한 모터의 진동 및 전후양단 사이의 모터블록의 토션진동을 일으킨다.
크랭크샤프트 또는 크랭크샤프트 및 여기에 결합된 샤프트에서의 토션진동은 크랭크축상에서 작용하는 조화된 탄젠트가스의 힘 및 질량의 힘에 의하여 발생되고, 토션진동은 크랭크샤프트쓰로(crankshaft throw)에서 주로 여기(勵起)되고, 크랭크축 및 모든 트랜스미션의 회전진동을 일으키고, 구동 및 구동샤프트계내의 허용할 수 없는 토션진동 및 토션변형을 일으킬 수 있다.
크랭크샤프트 및 여기에 결합된 샤프트내의 축방향진동은 크랭크샤프트의 크랭크축상에서 작용하는 조화된 방사상 가스의 힘 및 질량의 힘에 의하여 발생한다. 약간의 점화순서에서 이들은 크랭크샤프트내에서 허용할 수 없는 축방향진동을 일으킬 수 있고, 이와 같이 빌딩 또는 선박에서 모터의 유해한 진동을 일으키게 할 수 있다.
실제로, 가장 중요한 장애요인, 힘, 진동 및 토크의 원인 사이에서 허용할만한 타협점을 발견하도록 디젤모터를 디자인하려고 의도한다.
코스트요인에 있어서, 설명한 종류의 장애를 방지하기 위하여 채택된 구조적조처는 이미 한계에 있다. 모터의 가장 적합한 점화순서의 선택은 모터의 진동동작을 개량하기 위한 추가의 조처가 된다는 것을 알았다.
본 발명에 의하면, 때로는 자체점화 또는 임의의 점화엔진이라고 하는 압축점화 2행정왕복동피스톤연소기관은 특허청구의 범위 제1항의 독립항을 특징으로 한다. 종속항은 본 발명의 특히 유리한 실시예에 관한 것이다. 실린더점화순서의 현명한 선택은 약간의 추가적인 복잡성을 가진 모터운전에서 실질적 개선에 기여하는 많은 가능성을 제공한다. 예를 들면 모터의 적용에 따라서 특수한 장애요인들이 보다 크고 작은 범위까지 보정되는 모터의 실질적 장애요인들 사이에서 최적을 발견할 수 있다.
본 발명에 의한 13개 실린더를 갖춘 2행정디젤모터에 대한 필요조건은 다음과 같은 예를 들 수 있다. 질량밸런스, 예를 들면 외부질량 힘 및 토크는 동일형태 및 크기의 9개 실린더를 가진 인라인 2행정디젤모터와 동일하거나 보다 양호하고, 3∼8의 순서의 횡력 및 횡토크는 동일형태 및 크기의 12개 실린더를 가진 인라인 2행정디젤모터와 동일하거나 보다 작고, 내부질량토크는 9개 실린더를 가진 모터보다 더 작거나 최소한 동일하게 낮고, 토션진동이 낮아서 모터가 가능하면 추가토션감쇠장치없이 운전될 수 있고, 축방향진동은 자유단에서 1mm 이하 약 2mm까지 작은 진폭을 가지고 있기 때문에 모터의 구동측상의 쓰러스트베어링에 작용하는 힘은 제한된다. 선택 또는 응용에 따라서 실린더의 하나 또는 다른 점화순서가 모터의 설계자에 의하여 선택될 수 있게 된다.
본 발명에 의한 13개 실린더를 갖춘 2행정디젤모터에 있어서는, 크랭크샤프트의 쓰로가 360°에 걸쳐서 균일하게 배분된다고 가정할 때 이론적으로 479,001,600의 가능한 점화순서가 있다. 만일 모든 대칭이 무시된다면 아직 47,174,400의 점화순서가 있을 수 있다. 또한, 이것들이 균일하지 않을 때 또한 무수한 상이한 쓰로의 각도 배열이 있다.
일반적으로 점화순서에서 실린더에 번호를 부여할 때는 실린더의 순서가 항상 역회전방향으로 번호를 붙인다. 예를 들면, 시계방향으로 회전하는 모터에 대해서는 실린더에 번호를 부여하거나 실린더의 수를 세는 것은 반시계방향으로 행하고, 역으로 반시계방향으로 회전하는 모터에 대해서는 시계방향으로 번호를 부여하거나 실린더의 수를 세게 된다.
제1a도∼제1p도에 본 발명에 관한 특히 유리한 점화순서의 크랭크스타(crank star)를 모식적으로 나타낸다. 제1도의 제1c도, 제1e도, 제1g도, 제1i도, 제1k도, 제1m도, 제1o도는 실린더에 순서대로 번호가 부여된 13개의 실린더를 갖춘 2행정디젤모터에 관한 것이고, 1번을 붙인 실린더는 구동측에 위치한다.
제1도의 제1d도, 제1f도, 제1h도, 제1j도, 제1l도, 제1n도, 제1p도는 실린더에 순서대로 번호가 부여된 13개의 실린더를 갖춘 2행정디젤모터에 관한 것이고, 1번을 붙인 실린더는 구동측에서 반대측의 단부에 위치한다.
임의의 점화피스톤실린더연소기관은 일렬로 배열된 13개의 실린더를 기진다. 실린더 1∼7번의 점화순서는 순차로 또는 실린더의 번호부여가 모터실린더의 라인의 일단으로부터 개시하는 순서로 행해질 때에 2개 또는 3개 실린더군과 함께 일어난다.
제1a도~제1p도는 본 발명에 의한 점화순서의 크랭크를 모식적으로 나타낸 도면.

Claims (5)

13개의 실린더가 일렬로 배열되고, 모터의 실린더의 라인의 양단 중 어느 하나로부터 시작하여 실린더에 순서대로 번호를 부여할 때, 실린더 1 내지 7을 2개 및 3개의 실린더군으로 그룹지어 순차 점화, 함께 점화, 또는 일부는 순차 점화되고 나머지 일부는 함께 점화되도록 모터의 크랭크 샤프트가 설계된 압축 점화식 2행정 왕복동 피스톤 연소 기관.
제1항에서,
구동측으로부터 시작하는 순서로 실린더에 번호를 부여할 때 반시계방향으로 보아 구동측에서 시작하는 13개 실린더의 점화순서가 다음 중 하나인 압축 점화 2행정 왕복등 피스톤 연소 기관.
제1항 또는 제2항에서,
상기 실린더에 순차로 점화하기 위한 크랭크 샤프트 쓰로의 회전 각도 차는 최소한 360°/ 13에 이르는 압축 정화 2행정 왕복동 피스톤 연소 기관.
제1항 또는 제2항에서,
상기 실린더에 순차로 점화하기 위한 크랭크 샤프트 쓰로의 회전 각도 차는 0° 보다 크고 2×360° /13 보다 작은 압축 점화 2행정 왕복동 피스톤 연소 기관.
제1항에서,
구동측의 반대측의 단부로부터 순차로 실린더에 번호를 부여할 때 반시계 방향으로 보아 구동측으로부터 13개 실린더의 점화순서는 다음 중 하나인 것을 특징으로 하는 압축점화 2행정왕복동피스톤연소기관.
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