KR100480962B1 - 2행정크로스헤드엔진용유압시스템 - Google Patents

Abstract

2행정 크로스헤드 엔진(1)은 복수의 연료펌프(13)와 배기밸브(4)들을 포함하며, 상기 연료펌프들은 유압으로 구동되는 피스톤 펌프들이며, 그 펌프 구동부(14)에는 가압된 유압유체가 공급되고, 배기밸브의 개방은 가압된 유압유체가 공급되는 유압 액튜에이터(7)들에 의해 수행된다. 엔진의 유압 시스템은 단일의 고압 공급관(5)을 구비하며, 그 공급관은 엔진 부하가 변할 때 사실상 다른 압력 조건을 갖는 2개 형태의 유압장치들임에도 불구하고 펌프 구동부(14)와 배기밸브 액튜에이터(7)들에 유압유체를 공급한다. 상기 고압 공급관(5)의 공급 압력은 엔진부하에 따라 조정가능하다.

Description

2행정 크로스헤드 엔진용 유압시스템

본 발명은 복수개의 배기밸브와 펌프들을 구비하며, 상기 연료펌프는 유압으로 구동되는 피스톤 펌프이고, 펌프구동부에는 가압된 유압용 유체가 공급되며, 가압된 유압유체가 공급되는 유압 액튜에이터에 의해 배기밸브가 개방되는 2행정 크로스헤드 엔진에 관한 것이다.

오랫동안, 선박에서 추진엔진으로서 널리 사용되는 대형의 2행정 크로스헤드 엔진들의 배기밸브를 유압으로 작동시키는 것이 알려져 왔다. 캠샤프트로 작동되는 피스톤을 내장한 실린더의 압력챔버와 액튜에이터의 압력챔버 사이의 도관에 형성되는 액체 지주형태로 유압유체가 밸브 액튜에이터에 공급된다. 덴마크 특허 제 148 664호에는 유압으로 구동되는 연료펌프가 제안되었으며, 배기밸브의 개방동작 개시때 배기밸브의 액튜에이터는 일정한 압력의 유압 유체 공급원과 간단하게 연결된다. 고압의 유압유체 공급원에의 연결 기간은 엔진부하에 따라 변경될 수 있다.

수년에 걸쳐 대형 2행정 크로스헤드 엔진의 연료펌프는 주지된 캠샤프트 작동 대신에 유압으로 작동되는 것이 제안되어 왔다. 출원인의 1929년 덴마크 특허 제 41046호는 유압으로 구동되는 연료펌프가 제안되었으며, 최근의 덴마크 특허 제 151145호는 유압으로 구동되는 연료펌프에 있어서 특별한 방식의 피스톤 펌프에 관한 것이다.

대형의 2행정 크로스헤드 엔진의 연료펌프들과 배기밸브들의 완전한 유압작동에 대하여 알려진 여러 제안들은 엔진들에 상업적으로 적용된 것이 없었는데, 그 이유는 그러한 유압작동에 수반되는 높은 에너지 소비와 함께 유압공급 시스템의 복잡한 구조 때문이었다. 에너지 소비의 최소화는, 1 년에 겨우 수일만 운전되거나 전혀 사용되지 않을 수가 있는 대형 엔진들에 대한 설계기준이다. 또한, 엔진의 전체 효율은 최근에야 50%를 넘는 것으로 나타났다. 에너지 소비와 관련해서 두가지 형태의 장치, 즉 연료펌프와 배기밸브들에 대하여 다음과 같이 언급될 수 있다.

밸브 액튜에이터에 있어서, 유압유체의 압력은 배기밸브의 개방시 엔진 실린더에서의 가스압력에 대하여 배기밸브의 개방에 필요한 최소 압력을 초과해야 한다. 상기 가스압력은 엔진 싸이클에서 요구되는 밸브 개방시기와 엔진 부하에 따라 변화된다. 엔진이 고정 피치 프로펠라에 연결되면 엔진 속도는 엔진 부하에 따라 변화되며, 이것은 밸브가 보다 빠른 속도로 더 빨리 개방되어야 하기 때문에 유압유체의 최소의 공급 압력을 필요로 한다. 배기밸브에 대해서는 배기밸브의 작동시마다 사용되는 유압 유체량의 작은 변화만이 있다.

제공된 펌프 구동부에 있어서, 부분적으로는 보다 높은 부하에서 연료가 높은 연소압력에 대하여 엔진 실린더 속으로 분사되어야 하고 또한 부분적으로는 보다 많은 량의 연료가 전달되어야 하기 때문에 유압유체의 공급압력은 엔진 부하에 따라 변화되는 최소압력을 초과해야 한다. 엔진이 고정피치 프로펠라에 연결되고 부하 증가와 함께 속도가 증가하면, 최소 압력이 보다 증가될 것이 필요하게 되며, 그것은 더 많은 량의 연료가 보다 짧은 주기 동안에 분사되어야 하기 때문이다.

펌프 구동을 위해 필요한 최소 압력은 밸브 액튜에이터에 필요한 최소 압력보다 엔진 부하에 따라 사실상 더 변화되며, 2개 형태의 장치들을 위한 유압유체의 공급량 또한 많은 차이를 나타낸다. 더욱이, 상기 2개 형태의 장치들은 에너지 소비면에서 최적의 운전을 위한 각각의 고정된 공급 압력에 대한 다른 조건들과 다른 특성들을 갖는다.

공동의 고압펌프가 밸브 액튜에이터들에 이르는 제 1 공급관과 펌프 구동부들에 이르는 제 2 공급관으로 유압유체를 공급하도록 하고, 상기 공동 펌프는 필요한 최고의 압력으로 일정하게 유압유체를 공급하도록 하며, 공동 펌프에 의해 보다 낮은 압력조건으로 압력 조정기를 통해 유압유체를 공급관으로 공급하도록 실험적으로 시도되어 왔다. 그러한 유압 공급시스템은 복잡하고 상당한 에너지 손실을 내포하는 것으로 입증되었다.

본 발명의 목적은, 유압 공급시스템이 동작 신뢰성이 있고 부적절하게 높은 에너지 소비가 없도록 단순화된, 밸브 액튜에이터들과 펌프 구동부가 유압으로 작동되는 2행정 크로스헤드 엔진을 제공하는 것이다.

상기 목적을 위한 본 발명에 따른 유압 시스템은, 단일의 고압 공급관으로 배기밸브들의 유압 액튜에이터들과 펌프 구동부들 모두에 유압유체를 공급하도록 되고, 고압 공급관의 공급 압력은 엔진 부하에 따라 조정가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라 공동의 고압 공급관으로부터 밸브 액튜에이터들과 펌프 구동부들 모두에 유압유체를 공급함으로써, 엔진 실린더들로의 배관이 극히 단순화되어 그 결과 엔진의 설치비에 있어서 상당한 절감 효과가 있다. 그러나, 보다 중요한 것은 공동의 고압 공급관의 사용으로 엔진의 신뢰성이 향상되며, 그것은 잘못될 위험이 있는 장치들의 수가 감소됨에 따라 문제 발생 위험이 감소되기 때문이다. 2개 형태의 장치들로의 고압 파이프들의 수를 반감시킴으로써 문제 발생에 대한 특별한 안전조치로서 보다 높은 강도의 고압 파이프들을 제조하는, 보다 경제적인 장점을 제공한다.

공동 파이프에 의한 공급은, 장치들이 특정한 엔진 부하에 대하여 공급압력으로 유압유체를 공급하도록 되고 그 공급압력은 상이한 특성들로 인하여 다른 엔진 부하들에 대해서는 적합하지 않음에도 불구하고 동일한 공급 압력으로 2개 형태의 장치들에 유압유체가 공급되는 것은 에너지 면에서 단점을 내포한다. 본 발명에 따른 유압 시스템은 엔진 부하에 따라 공급압력을 조정함으로써 상기 문제를 부분적으로 보정한다. 더욱이, 전체 공급 압력을 이용하지 못함으로 인한 에너지 손실은, 현재의 최소 공급압력을 해당 운전 모드에서 최고의 공급압력을 필요로 하는 2개 형태의 장치들중 하나와 같게 공급압력을 계속적으로 조정할 수 있게 함으로써 최소화될 수 있다.

고압 공급관의 압력이 펌프 구동부들과 밸브 액튜에이터들의 피스톤들에 작용하게 하고, 상기 피스톤들의 면적을 펌프 구동부들과 밸브 액튜에이터들에 서로 적합하게 하여 상기 펌프 구동부들과 밸브 액튜에이터들이 100%의 엔진부하에서 사실상 일정한 유압 조건들을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이것은 엔진 싸이클당 사용되는 유압유체의 량이 최대일 때와 가장 큰 공급압력이 필요할 때의 전체 엔진부하에서 유압으로 구동되는 장치들에 유압유체를 공급하는데 따른 에너지 소비의 최적이용을 제공한다.

100% 보다 상당히 낮은 엔진부하에서 고압 공급관의 공급압력은, 연료 분사량과 함께 연료의 분사에 필요한 에너지 소비가 엔진 부하의 감소에 따라 감소되기 때문에 밸브 액튜에이터들의 유압 압력 조건에 따라 적절하게 조정될 수 있다.

엔진 부하가 70% 이하일 때 고압 공급관에서의 유압유체 공급 압력은 100%의 엔진부하에 대한 공급압력의, 최대의 경우 75%로 감소되는 것이 바람직하다. 에너지 절감 효과와 함께, 이것은 엔진 싸이클당 연료의 분사량과 분사에 대한 대응 압력이 감소될 때 낮은 엔진 부하에서 연료분사를 위해 보다 좋은 상태를 제공한다. 유압유체의 감소는 펌프 피스톤의 동작을 느리게 하며, 연료분사는 보다 긴 주기동안에 걸쳐 이루어지게 됨으로써 화염 전개 확산에 있어서 바람직하게 되어 보다 바람직한 연소가 이루어지게 한다.

공압 스프링이 배기밸브 폐쇄 개시 위치를 향하여 배기밸브에 작용하며 상기 공압 스프링의 공기 압력이 조정가능하고, 엔진의 속도가 증가 또는 감소되면 고압 공급관의 공급압력과 공압 스프링의 공기압력이 함께 하향 또는 상향으로 조정할 수 있는 점에서 유압유체의 공급을 위한 에너지 소비가 더욱 절감된다. 이것은 공압 스프링의 피스톤상에 공기압력의 작용과 밸브 디스크의 저면에 실린더 압력의 작용으로부터 밸브 액튜에이터가 그에 작용하는 상방향의 힘을 극복해야 하는 것을 이용한다. 저속 운전시 공기압력의 강하는 결과적으로 배기밸브를 개방시키는데 필요한 최소 압력이, 속도가 상대적으로 급속히 감소되는 펌프 구동부에 필요한 최소 압력 조건으로 근접한 수준까지 감소되게 한다.

배기밸브들에 있는 엔진의 모든 공기 압력 스프링들에서의 공기 챔버들은 서로 연통될 수 있다. 이것은, 공압 스프링 압력이 배기밸브의 하향으로의 개방동작 중에 거의 일정하게 되는 것을 의미하며, 그것은 챔버 체적의 결과적인 감소로 일부 공기가 다른 공기 챔버들로 배출되고 밸브의 페쇄동작중에는 귀환되기 때문이다.

한 실시예에서 유압 시스템은, 고압 공급관이 2개의 동심원적인 파이프들로서 모두 최대 공급압력을 지지할 수 있도록 구성되며, 내측의 파이프만이 유압유체를 유압 시스템의 정상 운전시에 전달하고, 상기 2개의 파이프들에 의해 형성된 환형의 공간에는 그에서의 누출을 탐지하도록 센서가 제공되도록 구성된다. 이러한 구성은 공급관 기능을 보조할 수 있게 되고 파손의 탐지하게 되어 2개의 동심원 구조의 파이프들의 내측 파이프가 손상될 때 파이프들 사이의 환형 공간으로 유압 유체가 누출되게 하는 한편 외측의 파이프가 압력을 수용하는 기능을 하게 된다. 그러므로, 내측 파이프가 손상되더라도 엔진의 탐지장치가 이러한 내측 파이프의 손상을 감지하여 엔진 운전이 계속되게 한다.

특히 단순화된 바람직한 실시예에서, 엔진의 오일이 유압유체로서 사용되며, 이때 펌프 구동부들과 밸브 액튜에이터들이 유압유체를 엔진의 오일 탱크로 배출되게 한다. 유압유체로서 엔진 오일을 사용함으로써 엔진이 외부의 시스템 관계없이 보다 독립적으로 될 수 있게 하여 유압유체의 저장을 위하여 파이프설비와 함께 별도의 탱크들이 필요없게 하며 신뢰도가 향상된다. 또한, 엔진 내부로 누출될 때 엔진 오일을 오염시킬 수도 있는 유압 시스템용 오일의 사용을 피함으로써 신뢰도가 더욱 증대된다.

유압 시스템용 유압유체로서 엔진 오일의 사용은 유압 시스템을 단순화시킬 수 있어서 특히 바람직하며, 그것은 각각의 실린더에 있어서 엔진 프레임 박스의 내측 공간부와, 실린더의 밸브 액튜에이터와 펌프 구동부로 부터의 배출구들을 연결하는 귀환관이 피스톤 로드 수용 박스의 중간 바닥 밑에 있게 되는 덕분이다. 펌프 구동부들과 밸브 액튜에이터들에서 사용된 오일이 실린더의 공기 공급부로부터 떨어져서 그 위치보다 밑의 사용 장소로 배출될 수 있어서 수용 탱크와 공동의 귀환관의 사용을 피할 수 있다. 이러한 유압 시스템은 엔진 오일이 공급되어 사용될 수 있게 하며 엔진의 다른 부분의 엔진 오일과 같이 엔진 내부로 별다른 문제 없이 배출된다. 상기 귀환관은 가능한한 짧게 하여 중간 바닥 밑으로 바로 개방되도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도시한 첨부도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

유압 시스템은 유압 유체를 가압하에 2행정 크로스헤드 엔진(1)의 유압장치들로 공급한다. 상기 엔진은 실린더와 연합된 유압장치들 주변에 점선으로 도 1에 표시된 바와같이 복수개의 실린더(2)들을 포함한다. 도면에 도시된 것보다 더 많은 실린더들이 통상 4 내지 14개의 실린더들이 제공된다. 각 실린더에는 적어도 하나의, 통상적으로는 2개 또는 3개의 연료 분사기(3)들과 실린더 커버 중앙부에 위치한 배기밸브(4)가 제공된다.

배기밸브는 (디스크형의) 포핏밸브형의 것으로 고압의 공급관(5)이 액튜에이터(7)의 압력챔버(6)와 연통될 때 실린더에서 하향으로 이동함에 따라 개방되며, 이로써 액튜에이터 피스톤은 배기밸브의 스핀들(8)을 하향으로 가압하게 된다. 공압 스프링(9)은 압력 챔버(12)를 구비한 실린더에서 이동가능하게 배치되고 스핀들(8)에 고정된 피스톤(10)을 포함하며, 압력 챔버의 공기 압력이 밸브 스핀들에 계속하여 작용하게 됨으로써 밸브가 폐쇄되는 방향으로 상향의 힘이 작용하게 된다. 챔버(6)의 유압유체의 압력이 하향의 힘으로 스핀들(8)에 작용한다. 배기밸브의 개방을 위한 조건은 밸브 액튜에이터(7)에 의해 발생된 힘이, 부분적으로는 피스톤(10)에 대한 공기 압력의 작용으로부터 그리고 부분적으로는 엔진 실린더의 가스압력으로부터 나온 밸브에 대한 상향의 힘 보다 훨씬 커야 하는 것이다.

유압으로 구동되는 연료 펌프(13)는 엔진 부하에 적합한 량과 엔진 싸이클에 필요한 시기에 가압된 연료를 연료 분사기들에 공급한다. 펌프 피스톤은 펌프 구동부(14)에 의해 구동되며, 상기 펌프 구동부는 펌프 피스톤에 관련하여 큰 직경을 갖는 액튜에이터 피스톤을 갖는 실린더 형태로 된다. 피스톤 장치는 단차가 진 피스톤으로서 크고 작은 피스톤의 면적들 사이의 비율에 의해 공급관(5)에서의 압력보다 더 큰 압력으로 연료를 공급한다. 상기와 같이 공급된 연료는 엔진 실린더의 현재 가스 압력보다 훨씬 큰 압력으로 공급되어야 하며, 따라서 미리 설정된 면적을 갖는 분무기 구멍들을 통해 양호한 무화상태가 얻어진다. 연료 펌프는 단일의 실린더에 있는 복수개의 분사기들로 연료를 공급할 수 있고 이것은 통상 동시 공급방식으로 실시되며, 또한 다른 실린더들에 있는 분사기들로 연료공급을 하도록 될 수 있으며 이 경우 다른 실린더들에는 다른 시기에 연료를 공급하게 된다.

공급관(5)으로부터 액튜에이터들로 고압의 유압유체의 공급은 연료 펌프(13)용 제어밸브(16)와 배기밸브(4)용의 제어밸브(15)를 통해 제어된다. 제어밸브들은 적어도 하나의 전자제어 장치(17)에 의해 전자식으로 작동되며, 상기 전자제어 장치는 복수개의 실린더들용의 중앙제어장치로 될 수 있다. 또한, 예를들어, 실린더마다 하나의 제어 장치들이 제공되어 분산 제어를 하며 전체적으로 결합된 분산제어방식을 이용할 수도 있다. 신호전송은 도면에 간략히 도시된 신호선(s)을 통해 이루어진다.

도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 배기밸브(4)는 고압 파이프(38)와 제어밸브(15)를 통하여 고압 공급관(5)에 연결되며, 각 펌프 구동부(14)는 제어밸브(16)를 경유하여 고압 파이프(38)에 연결된다.

제어밸브(15,16)들은, 예를들어 2개의 위치를 갖는 형태로 될 수 있으며, 그 위치들중 하나는 고압의 공급관(5)과 액튜에이터 피스톤을 갖는 압력 챔버를 연결하고 다른 하나는 압력 챔버를 귀환관(18) 형태의 배출구와 연결한다. 상기 제어밸브들은 또한 3위치의 것으로 될 수 있으며, 이경우 3번째 위치는 공급관(5)과 귀환관(18)들 모두가 액튜에이터와 차단되는 중립위치이다. 물론, 다른 형태의 제어밸브들과, 액튜에이터 장치마다 복수개의 제어밸브들이 제공되어 결합된 방식의 것이 사용될 수도 있지만, 그와같은 구조는 보다 복잡하게 된다.

고압의 공급관(5)에는 단일의 펌프로서 도 1에 개략적으로 도시된 펌프장치(19)로부터 유압유체가 공급되며, 실제로는 상기 펌프장치는 다른 방식으로 구동될 수 있는 복수개의 펌프들을 포함할 수 있다. 공급관(20)은 1 내지 8 바(bar)의 비교적 낮은 압력의 유압유체를 펌프장치에 공급한다. 공급관(20)은 탱크로부터의 유압유체를 모으도록 될 수 있지만, 유압유체가 크로스헤드 엔진의 엔진 오일로부터 인출되는 것이 바람직하다. 정밀 필터(21)가 유압유체의 필터링을 보장하게 된다. 펌프장치(19)는 넓은 범위, 예를들어 150 내지 300 바 범위내에서 고압 공급관(5)으로의 유압유체 공급압력을 조정할 수 있다. 상기 조정은 신호선(22)을 통해 제어장치(17)로부터 받는 신호에 의해 제어된다.

도 2는 크로스헤드 엔진의 종단면도로서, 각각의 엔진 실린더(2)는 피스톤(25)과 배기밸브를 구비한 실린더 커버(24)와 함께 연소실(28)을 형성하는 실린더 라이너(23)를 구비하고 있다. 피스톤 로드(27), 크로스헤드(28) 및 커넥팅 로드(29)들을 통해 피스톤은 엔진의 크랭크 샤프트(31)의 커넥팅 로드 저널(30)과 연결된다. 크랭크 샤프트는 엔진의 베드플레이트(bedplate:32)에 저널되며, 상기 베드플레이트는 엔진오일을 수용하고 그 상단에는 엔진 프레임 박스(33)가 장착되고 크로스헤드용 가이드면(34)을 지지한다. 상기 가이드면의 상단에는 피스톤 로드 수용박스(36)가 구비된 중간 바닥부(35)가 제공되며 상기 피스톤 로드 수용박스는 엔진 오일에 의해 윤활되는 여러 가동부들이 제공되는 엔진 프레임 박스와 베드플레이트의 내측으로 부터 완전히 분리된 중간 바닥부 위에 실린더 부분이 위치하게 한다.

연료펌프(13)는 실린더(2)의 최상단부에 배치되며, 각각 연료 분사기(3)들로 이어진 3개의 고압 파이프(37)들을 통해 연료를 공급한다. 다른 고압 파이프(38)는 제어밸브(15)와 연합되어 배기밸브(4)로 연결된다.

엔진 오일이 유압유체로서 사용될 때, 각 실린더에서 사용된 유압 유체는 펌프 구동부와 밸브 액튜에이터로부터 귀환관(18)으로 배출되어 중간 바닥부(35) 밑으로 하향으로 유동하여 엔진 프레임 박스(33) 내측면의 윤활유를 배출시며, 배드플레이트의 오일 탱크로 유입된다. 도 1에 도시된 바와같이, 각 실린더는 배출관을 가질 수 있으며, 그 결과 유압 시스템이 공동의 귀환관이 없이 형성될 수 있는 장점이 있게 된다.

한 실시예에서, 고압의 공급관(5)은 도 3에 도시된 바와같은 이중 파이프로서 구성될 수 있다. 외측의 파이프(40)는 내측의 파이프(41)와 같이 펌프장치로 부터의 최대 공급압력에 견딜 수 있다. 상기 2개의 파이프들은 동심원적으로 배치된다. 유압 시스템의 정상 작동시에는 유압유체의 공급이 내측 파이프(41)를 통해서만 수행된다. 2개의 파이프들 사이에 형성되는 환형의 공간(42)에는 누출 탐지용 센서(43)가 제공된다. 내측 파이프(41)가 파손되면 센서(43)가 경보 신호를 발생하여 운전자들에게 통지하게 되어 더 이상 파이프 파손에 대한 과도한 보호장치가 필요없게 된다. 공급관(5)을 반드시 상술한 바와같이 이중관으로 구성할 필요는 없지만 운전에 있어서 보다 큰 신뢰도를 제공한다.

상술한 바와같이, 펌프 구동부들과 밸브 액튜에이터들은 오직 한 엔진 부하에 대하서만 최적으로 작동하도록 되어 있다. 이것은 도 4를 참고하여 아래에서 상세히 설명할 것이다. 최적 운전 상태의 지점 A는 100%의 엔진부하의 전엔진부하 지점으로 선택되며, 그러나 상기 지점은 달리 선택될 수도 있다. 펌프장치(19)는 250바의 압력으로 유압유체를 공급하도록 제어된다. 도면의 곡선 a는 최소의 유압에 대한 배기밸브의 조건이, 엔진이 고정 피치 프로펠라에 직접 연결될 때 엔진 부하에 따라 어떻게 변화하는지를 보여준다. 곡선 b는 엔진이 동력발생용 제너레이터 또는 가변 피치 프로펠라에 연결될 때 최소 유압에 대한 배기밸브의 조건을 보여준다. 이들 두 경우에 있어서, 엔진 속도는 일정하고 부하에 상관이 없으며, 저부하에서 실린더의 유효 평균 압력은 속도 조정가능한 대응 엔진에 있어서 보다 작으며, 이것은 밸브 액튜에이터가 저부하에서와 같은 높은 유압을 필요로 하지 않음을 의미한다.

곡선 c는 최소 유압에 대한 펌프 구동부의 조건이 엔진 부하에 따라 어떻게 변화하는 지를 보여준다. 보다 높은 부하 영역에서 펌프 구동부의 압력 조건은 배기밸브의 압력 조건 보다 더 빨리 감소하는 것으로 나타났으며, 그것은 연료 분사에 의해 극복되어야 하는 실린더 압력과 분사될 연료의 량 모두의 감소 때문이다. 엔진 부하가 50% 이하의 수준으로 낮아질 때, 압력 조건은 일정하게 되며 그것은 요구되는 무화 상태를 발생하는 최저의 압력에 의해 결정된다. 펌프 구동부와 밸브 액튜에이터들의 곡선들의 과정 사이에는 상당한 차이가 나타나는데 그것은 유압유체가 공동의 공급관(5)을 통해 공급되기 때문이며, 해당 부하에서 공급 압력을 최소화하는데 가장 높은 조건을 갖는 펌프 구동부 또는 밸브 액튜에이터 중 어느 하나에 따라 펌프장치(19)의 공급 압력을 제어해야 한다. 결과적으로, 낮은 부하에서 펌프 구동부의 약 50 바까지의 공급압력이 속도가 가변적인 엔진에 대하여 필요한 것보다 높지만, 그것은 저부하에서 공급되는 연료량이 작아짐으로써 부분적으로 보상된다. 유압장치가 도시된 것과 다른 압력치로 구성될 수 있음이 분명하지만, 이것은 곡선들의 상대적인 과정이 도시된 바와같은 사실을 변경시키지는 않는다.

바람직한 실시예에서, 배기밸브의 공압 스프링들의 모든 압력 챔버(12)들은 공동의 도관(44)을 통해 서로 연통되며, 그 결과 챔버(12)의 공기 압력이 배기밸브의 개방을 근본적으로 증가시키지는 않으므로 그와 같은 압력 증가를 극복하는데 요구되는 여분의 유압 에너지 사용이 필요없다는 것이다. 더욱이, 공기 압력이 속도 감소에 따라 감소되는 식으로 엔진 속도에 따라 공기 압력 제어장치(45)에 의해 챔버(12)의 공기 압력을 조절할 수 있다. 이것은 저속에서 밸브 스핀들을 밸브폐쇄위치로 귀환시키는데 보다 많은 시간이 이용될 수 있기 때문에 가능하다. 공압 스프링으로 부터의 낮은 대응 압력은 펌프장치(19)로부터 공급되는 압력이 대응하여 감소될 수 있어서 결과적으로 에너지를 절감할 수 있음을 의미한다.

본 발명에 따른 유압 시스템은, 단일의 고압 공급관으로 배기밸브들의 유압 액튜에이터들과 펌프 구동부들 모두에 유압유체를 공급하도록 되어 단순화됨으로써 엔진의 설치비에 있어서 상당한 절감 효과가 있으며, 공동의 고압 공급관의 사용으로 엔진의 신뢰성이 향상된다. 2개 형태의 장치들로의 고압 파이프들의 수를 반감시킴으로써 문제 발생에 대한 특별한 안전조치로서 보다 높은 강도의 고압 파이프들을 제조하는, 보다 경제적인 장점을 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 유압 시스템은 엔진 부하에 따라, 현재의 최소 공급압력을 해당 운전 모드에서 최고의 공급압력을 필요로 하는 2개 형태의 장치들중 하나와 같게 공급압력을 계속적으로 조정할 수 있게 함으로써 에너지 소비를 최소화할 수 있어 에너지 절감효과가 있다.

도 1은 2행정 크로스헤드 엔진용 유압시스템의 개략적인 구성도.

도 2는 엔진의 종단면도.

도 3은 도 1에 도시된 유압시스템의 부분확대도.

도 4는 연료펌프를 구동하고 배기밸브를 개방하는데 필요한 최소압력과 엔진부하 사이의 상관관계를 보여주는 그래프.

Claims (9)

1. 각각의 연료 펌프들은 유압으로 작동되는 피스톤 펌프로서 제어밸브(16)를 경유하여 가압된 유압 유체가 공급되는 펌프 구동부(14)를 구비하며, 각각의 배기밸브의 개방은 제어밸브(17)를 경유하여 가압된 유압유체가 공급되는 유압 액튜에이터(7)들에 의해 수행되며, 상기 제어밸브(16, 17)는 적어도 하나의 전자제어장치에 의해 제어되는 2행정 크로스헤드 엔진(1)용 유압 시스템에 있어서,

   단일의 고압 공급관(5)이 배기밸브들의 유압 액튜에이터(7)들과 펌프 구동부(14)들에 유압유체를 공급하며, 고압 공급관(5)의 압력 공급은 엔진 부하에 따라 조정가능한 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고압 공급관(5)의 압력은 밸브 액튜에이터(7)들과 펌프 구동부(14)들의 피스톤들에 작용하며, 상기 피스톤들의 면적은 상기 밸브 액튜에이터들과 펌프 구동부들이 100%의 엔진 부하 범위에서 사실상 균일한 유체 압력 조건을 갖도록 서로 적합화된 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 고압 공급관(5)의 공급압력은, 엔진 부하가 사실상 100% 보다 낮을 때, 밸브 액튜에이터(7)들의 유압 조건들에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
4. 제 3항에 있어서, 상기 고압 공급관(5)의 공급압력은, 엔진 부하가 70% 이하일 때, 100%의 엔진 부하에서의 공급 압력의 최대한 75%인 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
5. 제 1항 내지 4항중 어느 한 항에 있어서, 밸브가 밀폐 개시 위치를 향하는 방향으로 공압 스프링(9)이 배기밸브(4)에 작용하며, 공압 스프링의 공기 압력은 조정가능하며, 고압 공급관(5)의 공급 압력과 공압 스프링(9)의 공기 압력은, 엔진의 속도가 각각 감소되거나 증가할 때 하향으로 되거나 상향으로 함께 조정가능한 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
6. 제 5항에 있어서, 엔진의 모든 공압 스프링은 서로 연결된 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
7. 제 1항 내지 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 고압 공급관(5)은 각각 최대 공급 압력을 견딜 수 있는 2개의 동심원적으로 배치된 파이프(40,41)들로 구성되며, 유압시스템의 정상 동작시 내측의 파이프(41)만이 유압 유체를 전송하며, 2개의 파이프들로 형성되는 환형의 공간(42)에는 누출을 탐지하는 센서(43)가 제공된 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
8. 제 1항 내지 4항중 어느 한 항에 있어서, 엔진 오일이 유압유체로서 사용되며, 펌프 구동부(14)와 밸브 액튜에이터(7)는 유압유체를 엔진의 오일 탱크로 배출하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템.
9. 제 8항에 있어서, 피스톤 로드 수용 박스(36)를 구비한 중간 바닥부(35) 밑에 엔진 프레임 박스의 내측 공간과, 실린더의 펌프 구동부(14)와 밸브 액튜에이터(7)의 배출구를 연통하는 귀환관(18)이 각각의 실린더에 대하여 제공되며, 상기 귀환관(18)은 중간 바닥부 바로 밑에서 개방된 것을 특징으로 하는 유압 시스템.