KR100969335B1 - A lubrication system for a reciprocating internal combustion engine and a method for lubricating a reciprocating internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 왕복 내연기관, 특히 길이방향 소기식 2행정 대형 디젤 기관 실린더(4)의 실린더 벽(3)의 활주면(2)을 윤활하는 윤활 시스템을 제공하는 것으로서, 실린더(4) 내에는 피스톤(5)이 활주면(2)을 따라 전후방으로 이동가능하게 배열된다. 이와 관련하여, 실린더(4)는 윤활제(8)를 활주면(2) 상에 가하도록 실린더 벽(3)의 리세스(6) 내에 배열된 적어도 하나의 윤활제 노즐(7)을 갖는다. 윤활제 노즐(7)은 윤활제(8)가 적어도 하나의 압축된 윤활제 제트로 실린더 벽(3)의 활주면(2)에 가해질 수 있도록 배열 및 설계되어, 윤활제 노즐(7)을 통과하는 윤활제 제트(9)의 분산이 매우 크게 방지될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 윤활 시스템을 구비한 왕복 내연기관 실린더(4)의 실린더 벽(3)을 윤활하는 방법이 제공된다.
왕복 내연기관, 실린더 벽, 활주면, 윤활 시스템, 피스톤, 윤활제, 윤활제 노즐
The present invention provides a lubrication system for lubricating the sliding surface (2) of the cylinder wall (3) of a reciprocating internal combustion engine, in particular a longitudinally scavenging two-stroke large diesel engine cylinder (4), wherein a piston is provided in the cylinder (4). (5) is arranged to be movable back and forth along the slide surface (2). In this regard, the cylinder 4 has at least one lubricant nozzle 7 arranged in the recess 6 of the cylinder wall 3 to apply the lubricant 8 on the sliding surface 2. The lubricant nozzle 7 is arranged and designed such that the lubricant 8 can be applied to the sliding surface 2 of the cylinder wall 3 with at least one compressed lubricant jet, so that the lubricant jet passing through the lubricant nozzle 7 ( Dispersion of 9) can be prevented very largely. Also provided is a method for lubricating the cylinder wall 3 of a reciprocating internal combustion engine cylinder 4 with a lubrication system according to the invention.
Reciprocating internal combustion engines, cylinder walls, sliding surfaces, lubrication systems, pistons, lubricants, lubricant nozzles
Description
도 1은 대형 디젤 기관 내에 배치된 본 발명에 따른 윤활 시스템의 실시예를 도시한 도면이다.1 shows an embodiment of a lubrication system according to the invention arranged in a large diesel engine.
도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 절취된, 윤활 시스템, 윤활제 노즐, 계량 장치, 및 제어 장치를 구비한 실린더의 도면이다.FIG. 2 is a view of a cylinder with a lubrication system, a lubricant nozzle, a metering device, and a control device, taken along line A-A of FIG. 1.
도 3은 윤활제 노즐 및 윤활제 제트를 구비한 도 2에 따른 윤활 시스템의 도면이다.3 a view of the lubrication system according to FIG. 2 with a lubricant nozzle and a lubricant jet.
본 발명은 왕복 내연기관, 특히 길이방향 소기식 2행정 대형 디젤 기관의 윤활용 윤활 시스템, 및 각각의 종속 청구항의 전제부에 따른 상기 윤활 시스템으로 왕복 내연기관을 윤활하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lubricating system for lubrication of reciprocating internal combustion engines, in particular longitudinally scavenging two-stroke large diesel engines, and to a method for lubricating a reciprocating internal combustion engine with the lubrication system according to the preamble of each dependent claim.
길이방향 소기식 2행정 대형 디젤 기관은 선박용 구동 장치로서, 또는 고정식 운전, 예를 들면, 전기 에너지를 생산하도록 대형 제너레이터를 구동시키는데 흔히 사용된다. 이와 관련하여, 엔진은 일반적으로 영구적인 가동으로 상당한 기간에 걸쳐 작동되므로, 운전의 신뢰성 및 유용성에 대한 요구가 매우 높다. 따라서, 특히 서비스 간격이 길고, 마모가 적고, 그리고 연료와 운전 재료를 경제적으로 사용할 수 있는 조건이 기계를 선택하는 운전자의 중요 기준이다. 상기 대형의 저속 가동 디젤 기관의 피스톤 가동성이, 특히, 서비스 간격의 길이, 유용성 및 윤활유 소비를 거치거나 또는 직접적인 운전 비용에 대한 결정 요인이다. 따라서, 2행정 대형 디젤 기관의 윤활과 관련한 복잡한 문제가 점점 중요해지고 있다. Longitudinal scavenging two-stroke large diesel engines are often used as drive devices for ships or to drive large generators for stationary operation, for example to produce electrical energy. In this regard, engines are generally operated over time for substantial periods of permanent operation, so the demand for reliability and utility of operation is very high. Thus, especially long service intervals, low wear, and economical use of fuels and operating materials are important criteria for the driver to select a machine. The piston operability of such large, low-speed running diesel engines is a determining factor, in particular, over the length of service intervals, availability and lubricating oil consumption or for direct operating costs. Thus, the complex problems associated with lubrication of two-stroke large diesel engines are becoming increasingly important.
길이방향 소기식 2행정 대형 디젤 기관에 있어서, 실린더 벽에 있는 윤활 장치를 통해 윤활유를 실린더의 활주면에 가하여 피스톤과 활주면 사이에 마찰, 즉 활주면의 마모를 최소화시켜 피스톤 윤활을 실행한다. 예를 들면, 최신 엔진, 즉 술저 RTA 엔진에 있어서, 활주면의 마모는 현재 운전 시간 1000시간에 0.05mm 이하이다. 상기 모터의 윤활유 유량은 대략 1.3g/kWh 이하이며, 특히 비용 때문에 가능한 더 감소되어야 한다.In a longitudinal scavenging two-stroke large diesel engine, lubricating oil is applied to the sliding surface of the cylinder via a lubrication device on the cylinder wall to perform piston lubrication by minimizing friction between the piston and the sliding surface, i.e. wear of the sliding surface. For example, in a modern engine, that is, a low RTA engine, the wear of the sliding surface is 0.05 mm or less at the present 1000 hours of operation time. The lubricating oil flow rate of the motor is approximately 1.3 g / kWh or less, especially due to the cost and should be reduced further as possible.
윤활 장치의 특정 설계 및 윤활 방법 양자 모두에 대하여, 활주면을 윤활하는 윤활 시스템으로서 아주 상이한 해결책이 공지되어 있다. 예를 들면, 윤활유가 실린더 벽에 외주 방향으로 수용되는 복수의 윤활유 애퍼춰를 통하여 윤활유 애퍼춰를 통과하여 주행하는 피스톤에 반경방향으로 가해지고, 상기 윤활유는 피스톤 링에 의하여 외주 방향 또는 축방향으로 분배되는 윤활 장치가 공지되어 있다. 상기 방법에서는 윤활유가 실린더 벽의 활주면 상의 넓은 영역에 걸쳐 가해지지 않고 피스톤 링 사이에 대강 스폿 방식으로 피스톤의 측면 상으로 가해지기 때문에, 윤 활유가 충분하게 활주면 상에 분배되지 않아 과다한 마찰, 궁극적으로는, 피스톤과 활주면과의 접촉 영역의 용접에서의 과다한 마찰로 인하여 그 결과 재료가 파손되며, 즉 피스톤이 멈추게 된다.For both the specific design of the lubrication device and the lubrication method, very different solutions are known as lubrication systems for lubricating the sliding surface. For example, lubricating oil is radially applied to a piston running through the lubricating oil aperture through a plurality of lubricating oil apertures received in the circumferential direction on the cylinder wall, the lubricating oil being circumferentially or axially by the piston ring. Lubrication devices to be dispensed are known. In this method, since lubricant is not applied over a large area on the sliding surface of the cylinder wall, but on the side of the piston in a roughly spot way between the piston rings, the lubricant is not sufficiently distributed on the sliding surface, resulting in excessive friction, Ultimately, excessive friction in the welding of the contact area between the piston and the sliding surface results in material failure, ie the piston stops.
윤활유의 양호한 분산을 확실하게 하기 위하여, 즉 활주면 상에 보다 균일한 윤활유 필름을 확실하게 하기 위하여, 실린더 벽에 수용된 분무 노즐에 의하여 실린더 벽과 실질적으로 접하는 연소실에 가득한 공기 내에, 작은 입자로 분무화된 윤활유를 고압으로 분무하는 윤활 시스템이 WO 00/28194에 제안되어 있다. 따라서, 분무화된 윤활유가 가득한 공기 내로 미세하게 분산되고, 가득한 공기 즉 이 공기 내에 미세하게 분산된 윤활유 입자에 의하여 지지된 각운동량의 원심력에 의하여 실린더 벽의 활주면에 부딪친다. 상기 방법에 있어서, 활주면 상에는 반경방향으로 윤활유를 분사하는 것 보다 훨씬 균일한 윤활유 필름이 확실하게 생성되지만, 사용된 대부분의 윤활유가 가득한 공기에 휩쓸려 가거나 또는 후속하는 연소 작용 도중에 연소된다는 점이 상기 방법에의 중요한 단점이다. 따라서, 윤활유 소모가 불필요하게 많아지고, 이것은 운전 비용 면에서 매우 부정적인 효과를 갖는다. 또한, 모든 윤활유가 적절히 미세하게 분무화되지 않기 때문에 사용될 수 있는 윤활유의 품질이 특정하게 요구되고, 이로써 윤활에 사용가능한 윤활유의 선택이 제한된다. 특히, 저가의 윤활유, 즉 저품질 윤활유는 물론 고품질 윤활유는 분무화되지 않을 수 있는 경우가 종종 있으므로 이러한 윤활유를 사용할 때 공정의 효율성이 더 감소된다. To ensure good dispersion of the lubricating oil, i.e. to ensure a more uniform lubricating oil film on the sliding surface, sprayed with small particles into the air filled in the combustion chamber substantially in contact with the cylinder wall by a spray nozzle housed in the cylinder wall. A lubrication system for spraying lubricated lubricating oil at high pressure is proposed in WO 00/28194. Thus, the atomized lubricant is finely dispersed into the full air and hits the sliding surface of the cylinder wall by centrifugal force of the angular momentum supported by the full air, ie the finely dispersed lubricant particles in the air. In this method, a much more uniform lubricant film is reliably produced on the sliding surface than spraying lubricant in the radial direction, but the method is that most of the lubricant used is swept away in full air or burned during the subsequent combustion action. The major drawback is that. Therefore, lubricating oil consumption is unnecessarily high, which has a very negative effect in terms of running costs. In addition, the quality of the lubricating oil that can be used is particularly required because not all lubricating oil is properly finely atomized, thereby limiting the choice of lubricating oil that can be used for lubrication. In particular, inexpensive lubricants, ie low quality lubricants as well as high quality lubricants, are often not able to be atomized, which further reduces the efficiency of the process when using such lubricants.
따라서, 본 발명의 목적은 왕복 내연기관, 특히 길이방향 소기식 2행정 대형 디젤 기관 실린더의 실린더 벽의 활주면 윤활용의 개선된 윤활 시스템을 제공하는 것으로서, 상기 윤활 시스템은 실린더의 활주면 상에 윤활유의 양호한 분산이 확보되는 동시에 윤활유량이 공지의 윤활 시스템에 비하여 훨씬 감소될 수 있고 상기 왕복 내연기관이 보다 경제적으로 동작될 수 있다. 또한, 본 발명의 목적은 본 발명에 따른 윤활 시스템에 의하여 실린더의 활주면에 윤활제를 가하는 대응하는 방법을 제공하는 것이다. It is therefore an object of the present invention to provide an improved lubrication system for lubricating the sliding surface of a cylinder wall of a reciprocating internal combustion engine, in particular a longitudinally purged two-stroke large diesel engine cylinder, the lubricating system being lubricated on the sliding surface of the cylinder. A good dispersion of the lubrication flow rate can be ensured and the reciprocating internal combustion engine can be operated more economically compared to known lubrication systems. It is also an object of the present invention to provide a corresponding method of lubricating the sliding surface of a cylinder by means of a lubrication system according to the invention.
장치 및 기술적인 방법에서 상기 목적을 충족시키는 본 발명의 주제는 각 범주의 독립 청구항의 특징부를 특징으로 한다. 종속항은 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 관한 것이다.The subject matter of the invention, which satisfies the above object in apparatus and technical methods, is characterized by the features of the independent claims in each category. The dependent claims relate to particularly preferred embodiments of the invention.
본 발명에 있어서, 왕복 내연기관, 특히 길이방향 소기식 2행정 대형 디젤 기관 실린더의 실린더 벽의 활주면을 윤활하는 윤활 시스템을 제안하는 것으로서, 실린더 내에는 활주면을 따라 전후로 이동할 수 있는 피스톤이 배열된다. 실린더에는 윤활제를 활주면에 가하는 적어도 하나의 윤활제 노즐이 실린더 벽의 리세스 내에 배열되어 있다. 이와 관련하여, 윤활제가 적어도 하나의 압축된 윤활제 제트로 실린더의 활주면에 가해질 수 있도록 윤활제 노즐이 배열 및 설계되고, 이로써 윤활제 노즐에 의한 윤활제 제트의 분산이 크게 방지될 수 있다.In the present invention, there is proposed a lubrication system for lubricating the sliding surface of a cylinder wall of a reciprocating internal combustion engine, in particular a longitudinally scavenging two-stroke large diesel engine cylinder, in which a piston that can move back and forth along the sliding surface is arranged. do. The cylinder has at least one lubricant nozzle arranged in the recess of the cylinder wall for applying lubricant to the sliding surface. In this regard, lubricant nozzles are arranged and designed so that lubricant can be applied to the sliding surface of the cylinder with at least one compressed lubricant jet, whereby dispersion of the lubricant jet by the lubricant nozzle can be largely prevented.
이것은 윤활제가 왕복 내연기관 실린더의 실린더 벽의 활주면에 직접 가해질 수 있는 본 발명에 따른 윤활 시스템의 윤활제 노즐의 배열 및 설계에 의하여 확보된다. 따라서, 윤활제의 균등한 분산 및 경제적인 사용이 동시에 확보되는 것으로 판명되었다.This is ensured by the arrangement and design of the lubricant nozzles of the lubrication system according to the invention in which lubricant can be applied directly to the sliding surface of the cylinder wall of the reciprocating internal combustion engine cylinder. Thus, it has been found that equal dispersion and economical use of lubricants are secured simultaneously.
바람직한 실시예에 있어서, 윤활 시스템은 등거리 간격으로 이격되는 것이 바람직한 대칭 배열이기 때문에, 왕복 내연기관의 실린더의 외주선을 따라 배열되는 복수의 윤활제 노즐을 포함한다. 외주선으로 둘러싸인 영역은 실린더를 따라 연장되는 실린더 축과 직각을 이루는 것이 바람직하다. 특정의 경우에, 윤활제 노즐은 상기 외주선 상에 배열되지 않고 실린더 벽, 예를 들면 실린더 축 방향으로 연장되는 나선형 트랙 상에 상이한 방식으로 당연히 배열될 수도 있다. 또한, 복수의 평행인 외주선을 따라 배열되는 복수의 윤활제 노즐을 포함하는 윤활 시스템을 고려할 수 있다. 예를 들면, 윤활제 노즐은 실린더의 상이한 레벨의 하나 이상의 상기 외주선 상에, 즉, 예를 들면 실린더 내에서 피스톤이 이동하는 하부 반전 포인트에 근접 및/또는 상부 반전 포인트에 근접 및/또는 상부와 하부 반전 포인트 사이에 베열될 수 있다. 따라서, 활주면 어디에나 윤활유의 이상적인 공급이 확보될 수 있다.In a preferred embodiment, the lubrication system comprises a plurality of lubricant nozzles arranged along the outer circumference of the cylinder of the reciprocating internal combustion engine, since the symmetrical arrangement is preferably spaced at equidistant intervals. The area enclosed by the outer circumference is preferably perpendicular to the cylinder axis extending along the cylinder. In certain cases, the lubricant nozzles may of course be arranged in different ways on the cylinder wall, for example on a helical track extending in the cylinder axial direction, rather than on the periphery. Also, a lubrication system may be considered that includes a plurality of lubricant nozzles arranged along a plurality of parallel outer periphery lines. For example, a lubricant nozzle may be provided on one or more of said outer periphery of different levels of the cylinder, ie near and / or near the upper inversion point and / or near the lower inversion point at which the piston moves, for example in the cylinder. May be interposed between the lower inversion points. Therefore, an ideal supply of lubricating oil can be ensured anywhere on the slide surface.
이와 관련하여, 윤활제는 실질적으로 압축된 윤활제 제트로 활주면에 직접 가해진다. 즉, 제트가 미세한 입자로 분산되는 것이 상당히 방지될 수 있다. 활주면 상에 균일하게 가하기 위하여, 윤활제 노즐은 윤활제가 실린더 벽에 대하여 실질적으로 접한 윤활제 제트로 배출되도록 실린더 벽에 배열된다. 본 출원의 구조 내에서 "접선"방향이란 당연히 문제의 윤활제 노즐이 수용되는 실린더 벽 영역에 관한 것이다.In this regard, the lubricant is applied directly to the sliding surface with a substantially compressed lubricant jet. That is, the jet can be significantly prevented from dispersing into fine particles. In order to apply evenly on the sliding surface, a lubricant nozzle is arranged on the cylinder wall such that the lubricant is discharged into the lubricant jet substantially in contact with the cylinder wall. Within the structure of the present application the "tangential" direction naturally relates to the area of the cylinder wall in which the lubricant nozzle in question is accommodated.
바람직한 실시예에 있어서, 윤활제 제트는 본 출원에서는 그 방향이 왕복 내 연기관의 피스톤이 이동하는 방향과 일반적으로 평행인, 즉 실린더의 반경방향과 직각인 방향으로 추측되는, 실린더 축에 대한 접선 방향으로 소정의 설정가능한 각도로 윤활제 노즐로부터 분출될 수 있다. 상기와 같이 윤활제를 나선형으로 가함으로써 균일한 윤활제 필름을 활주면에 외주 방향 및 축 방향으로 양쪽 모두의 방향으로 가할 수 있다. 이와 관련하여, 윤활제 노즐은 실린더 축에 대하여 상이한 방향으로 또한 양호하게 정렬될 수 있으므로, 윤활제는 활주면의 보다 넓은 영역에 윤활제 노즐을 직접 통하여 가해질 수 있다. 예를 들어, 외주 방향을 고려하면, 윤활제 노즐은 실린더 축에 대하여 각각 상이한 방향으로 교호로 동일한 각도 또는 상이한 각도로 정렬될 수 있다. 하나의 윤활제 노즐은 윤활제를 동일 또는 상이한 양으로 분출할 수 있는 복수의 분출구를 또한 가질 수 있고, 예를 들면, 분출구는 동일 또는 상이한 개구 단면을 가지며 윤활제 제트가 실린더 축과 직각인 윤활제 노즐로부터 분출될 수 있도록 설계 및 배열된다. 또한, 전술한 변형예를 적절하게 결합한 모든 예를 또한 고려할 수 있다.In a preferred embodiment, the lubricant jet is tangential to the cylinder axis, in which the direction is assumed in this application to be generally parallel to the direction in which the piston of the reciprocating smoke pipe travels, ie perpendicular to the radial direction of the cylinder. Can be ejected from the lubricant nozzle at a predetermined set angle. By applying a lubricating agent spirally as mentioned above, a uniform lubricant film can be added to a sliding surface in both a circumferential direction and an axial direction in both directions. In this regard, the lubricant nozzle can also be well aligned in different directions with respect to the cylinder axis, so that the lubricant can be applied directly through the lubricant nozzle to a wider area of the sliding surface. For example, taking into account the circumferential direction, the lubricant nozzles can be aligned alternately at the same angle or at different angles in different directions with respect to the cylinder axis, respectively. One lubricant nozzle may also have a plurality of outlets capable of ejecting the lubricant in the same or different amounts, for example, the outlet outlets have the same or different opening cross sections and the jet of ejection from the lubricant nozzles perpendicular to the cylinder axis. Are designed and arranged to be. In addition, all examples in which the above-described modifications are appropriately combined may also be considered.
다른 예에 있어서, 실린더 벽은 활주면에 가해지는 윤활유를 저장하기 위하여 외주 방향으로 연장되는, 예를 들면 폐쇄회로 라인 형태의 그루브를 추가로 가질 수 있다. 이와 관련하여, 그루브를 둘러싸는 활주면은 실린더 축과 직각이거나 또는 경사질 수 있다. 또한, 그루브는 실린더 벽 내에 나선 형태의 폐쇄되지 않은 커브를 형성할 수 있다. 그루브가 실린더 벽의 소정 영역에 걸쳐 폐쇄된 커브 형태로 연장되지 않는 하나 이상의 각기 다른 섹션을 갖도록 하는 것도 또한 생각할 수 있다. 상이한 모든 가능한 그루브 형상을 적합하게 결합하는 것도 또한 당연히 가능하다. 동작 시, 과다한 윤활제는, 예를 들면, 피스톤 링에 의하여 그루브 내로 닦아 내어져 버림으로써 윤활제는 추후 피스톤을 윤활하는데 사용할 수 있다.In another example, the cylinder wall may further have grooves extending in the circumferential direction, for example in the form of closed circuit lines, for storing lubricating oil applied to the slide surface. In this regard, the sliding surface surrounding the groove can be perpendicular or inclined to the cylinder axis. In addition, the grooves can form spirally closed curves in the cylinder wall. It is also conceivable for the groove to have one or more different sections which do not extend in the form of a closed curve over a certain area of the cylinder wall. It is of course also possible to suitably combine all the different possible groove shapes. In operation, excess lubricant can be wiped into the groove by, for example, a piston ring, so that the lubricant can later be used to lubricate the piston.
모든 윤활제 노즐은 윤활유를 소정의 시간에 원하는 양을 이용할 수 있도록 하는 계량 장치에 각기 다른 공급 장치를 거쳐 연결되는 것이 바람직하다. 그러나, 윤활제 노즐 중 일부 또는 윤활제 노즐 모두에, 예를 들면, 커먼 레일 시스템 형태의 커먼 공급 장치에 의하여 계량 장치로부터 윤활제를 공급하는 것도 또한 고려할 수 있다. 계량 장치는 자유롭게 프로그램 가능한 제어 장치로부터 제어 또는 조절되는 것이 바람직하다. 따라서, 동작 시, 공급될 윤활제의 양 및/또는 타이밍을 속도, 부하, 실린더 온도와 같은 상이한 동작 매개변수 또는 다른 동작 매개변수에 따르거나, 혹은 예를 들면 연료량, 윤활제량 또는 다른 동작 재료의 양에 따라 일정하게 할 수 있다. 따라서, 윤활제가 매 작업 사이클마다 모든 노즐로부터 활주면에 가해지지 않도록 할 수 있고, 또는 가해질 윤활제의 양이 동작 상태 및/또는 실린더 내의 위치에 따라 개별적으로 조정될 수 있다. 윤활제 공급 타이밍 및 윤활제 공급량 모두는, 예를 들면, 피스톤 위치에 따라 당연히 추가로 조정될 수 있다.All lubricant nozzles are preferably connected via different feeders to a metering device which allows the desired amount of lubricant to be used at any given time. However, it is also conceivable to supply lubricant to some of the lubricant nozzles or to all of the lubricant nozzles, for example by means of a common supply device in the form of a common rail system. The metering device is preferably controlled or regulated from a freely programmable control device. Thus, in operation, the amount and / or timing of the lubricant to be supplied is dependent on different operating parameters such as speed, load, cylinder temperature or other operating parameters, or the amount of fuel, lubricant amount or other operating material, for example. It can be made constant according to. Thus, it is possible to prevent lubricant from being applied to the slide surface from every nozzle every working cycle, or the amount of lubricant to be applied can be individually adjusted according to the operating state and / or the position in the cylinder. Both the lubricant supply timing and the lubricant supply amount can of course be further adjusted according to the piston position, for example.
실린더 내에 활주면을 따라 전후로 이동할 수 있는 피스톤이 배열되어 있는,왕복 내연기관, 특히 길이방향 소기식 2행정 대형 디젤 기관 실린더의 실린더 벽의 활주면을 윤활하는 본 발명에 따른 방법에 있어서, 윤활제는 실린더 벽의 리세스 내에 배열된 적어도 하나의 윤활제 노즐을 통하여 활주면에 가해진다. 이와 관련하여, 윤활제는 압축된 윤활제 제트로 실린더의 활주면에 가해지고, 윤활제 노즐에 의하여 윤활제 제트의 분산이 크게 방지된다.In a method according to the invention for lubricating the sliding surface of a cylinder wall of a reciprocating internal combustion engine, in particular a longitudinally respiratory two-stroke large diesel engine cylinder, in which a piston is arranged which is movable back and forth along the sliding surface in the cylinder, the lubricant The sliding surface is applied through at least one lubricant nozzle arranged in the recess of the cylinder wall. In this regard, lubricant is applied to the sliding surface of the cylinder with a compressed lubricant jet, which greatly prevents the dispersion of the lubricant jet by the lubricant nozzle.
윤할제는 계량 장치에 의하여 각각의 윤활제 노즐에 공급되며, 바람직하기로는 각기 다른 공급라인을 거쳐 각각의 윤할제 노즐에 공급되고, 계량 장치는 각각의 윤활제 노즐에 공급된 윤활제의 양 및/또는 타이밍이 상이한 동작 매개변수에 따라 미리 정해질 수 있도록 자유롭게 프로그램 가능한 제어 장치에 의하여 제어 또는 조절될 수 있다.The lubricant is supplied to each lubricant nozzle by a metering device, preferably through each different supply line to each lubricant nozzle, and the metering device is supplied with an amount and / or timing of lubricant supplied to each lubricant nozzle. It can be controlled or adjusted by a freely programmable control device so that it can be predetermined according to these different operating parameters.
다음에, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Next, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 왕복 내연기관용 윤활 시스템(1)은 선박 건조에 널리 사용되고 있는 바와 같이 길이방향 소기식 2행정 대형 디젤 기관에 특히 적합하다. 도 1은 본 발명을 이해하는데 중요한 부분품을 구비하고 본 발명에 따른 윤활 시스템(1)을 예로 든 길이방향 소기식 2행정 대형 디젤 기관의 실린더(4) 섹션의 길이방향 일부의 도면이다. 상기 실린더의 공지된 다른 구성품은 명료하게 하기 위하여 예시되어 있지 않다.The lubrication system 1 for a reciprocating internal combustion engine according to the invention is particularly suitable for longitudinal scavenging two-stroke large diesel engines as is widely used in shipbuilding. 1 is a view of a longitudinal portion of a section of a cylinder 4 of a longitudinally scavenging two-stroke large diesel engine having an important part in understanding the invention and taking the lubrication system 1 according to the invention as an example. Other known components of the cylinder are not illustrated for clarity.
도 1은 윤활 시스템(1)이 수용되는 영역의 2행정 대형 디젤 기관의 실린더(4) 섹션의 도면이다. 실린더(4)는, 실린더(4) 내부의 활주면(2)에 의하여 경계를 이루는 실린더 벽(3), 및 실린더(4) 내부의 활주면(2)을 따라 전후 방향으로 이동가능하도록 배열된 피스톤(5)을 실질적으로 포함한다. 피스톤은 공지된 방식, 즉 크랭크 샤프트(도시되지 않음)와 연결되어 피스톤(5)을 구동하는 피스톤 로드(51), 및 연소 공간(15)과 대면하는 피스톤면(52)을 갖는다. 하나 이상의 피스 톤 링(54)이 활주면(2)과 대면하는 피스톤(5)의 측면(53)에 공지된 방식 및 기능으로 수용된다. 따라서, 연소 공간(15)은 피스톤 면(52), 실린더 벽(3) 및 피스톤 면(52)과 대향하는 실린더 커버(도시되지 않음)에 의하여 공지된 방식으로 경계를 이룬다.1 is a view of a section of the cylinder 4 of a two-stroke large diesel engine in the region in which the lubrication system 1 is accommodated. The cylinder 4 is arranged to be movable in the front-rear direction along the cylinder wall 3 bounded by the sliding
실린더 벽(3)은 각각의 윤활제 노즐(7)이 윤활제(8)를 활주면(2) 상에 가하도록 수용되는 것이 바람직한 하나 이상의 리세스(6)를 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 윤활제 노즐(7)은 실린더(4)의 외주 라인을 따라 바람직하기로는(필연적은 아니지만) 등거리 간격으로 이격되어 배열되고, 외주 라인에 의하여 둘러싸인 영역은 실린더(4)를 따라 연장되는 실린더 축(10)과 직각이다. 따라서, 윤활 시스템(1)은 평행인 하나 이상의 외주 라인을 따라 배열되는 복수의 윤활제 노즐(7)을 포함할 수 있다. 윤활제 노즐(7)은 피스톤이 이동할 때 방해없이 리세스(6)를 통과할 수 있도록 실린더 벽(3)의 리세스(6) 내에 원추형 방식으로 수용된다. 도 1에 도시된 예에서, 실린더 벽(3)은 활주면(2)에 가해진 윤활제(8)를 저장하도록 외주 방향으로 연장되는 적어도 하나의 그루브(11)를 가지며, 복수의 그루브(11)를 갖는 것이 아주 바람직하다. 따라서, 그루브(11)는 예를 들어 실린더 벽(3)의 전체 외주 둘레에 원형 라인 형태인 폐쇄 라인으로 연장될 수 있다. 그러나, 그루브(11)는 실린더 벽(3)의 전체 외주에 걸쳐 폐쇄된 커브 형태로 연장되지 않는 하나 이상의 각기 다른 섹션을 가질 수 있다.The cylinder wall 3 comprises at least one
윤활제 노즐(7)을 통해 활주면(2)에 가해질 수 있는 윤활제(8)는 각기 다른 공급 라인(12)에 의하여 각각의 윤활제 노즐(7)에 공급될 수 있다.
왕복 내연기관의 동작 시, 피스톤(5)은 피스톤(5)의 표면(52)이 실린더 벽(4) 중 적어도 하나의 리세스(6) 및/또는 적어도 하나의 그루브(11)가 피스톤(5)의 측면(53)에 의하여 때때로 완전하게 커버되도록 하부 반전 포인트와 상부 반전 포인트 사이를 이동할 때, 실린더 벽(3) 중 적어도 하나의 리세스(6) 및/또는 적어도 하나의 그루브(11)를 통과하도록 도면 상부의 반전 포인트 OT와 도면 하부의 반전 포인트 UT 사이를 공지된 방식으로 이동한다. 실린더 벽(3) 내의 모든 리세스(6) 및/또는 모든 그루브(11)의 위치는, 피스톤이 하부 반전 포인트 UT에 위치했을 때는 실린더 벽(3) 내의 모든 리세스(6) 및/또는 모든 그루브(11)는 연소 공간(15)과 연결되고, 피스톤이 상부 반전 포인트 OT에 위치했을 때는 실린더 벽(3) 내의 모든 리세스(6) 및/또는 모든 그루브(11)는 피스톤(5) 하측의 실린더(4) 내부 공간과 연결된다.In operation of the reciprocating internal combustion engine, the
도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 절취된 도면으로서, 실린더(4)는 윤활제 노즐(7), 계량 장치(13) 및 제어 장치(14)를 갖는 본 발명에 따른 윤활 시스템(1)의 예를 포함한다. 윤활제(8)는 계량 장치(13)로부터 공급 장치(12)에 의하여 윤활제 노즐(7)에 공급되고, 또한 공급 라인(131)을 거쳐 중앙으로 윤활제가 공급된다. 각기 다른 라인이 계량 장치(13)로부터 각각의 윤활제 노즐(7)로 연장되어 속도, 부하, 실린더 온도와 같은 왕복 내연기관의 상이한 동작 매개변수 또는 다른 동작 매개변수에 따라 각각의 윤활제 노즐에 공급되는 윤활제(8)를 개별적으로 설정할 수 있다. 왕복 내연기관의 동작 매개변수에 상관없이 미리 설정가능한 계획에 따라 윤활제(8)를 윤활제 노즐(7)에 당연히 공급할 수 있다. 윤활제(8)를 공급 하기 위하여, 하나 이상의 윤활제 노즐(7)을, 예를 들면, 커먼 레일 시스템 형태의 커먼 공급 라인(12)을 거쳐 계량 장치(13)에 연결시키는 것도 또한 고려할 수 있다. 윤활제(8)는 미리 설정된 작업 압력으로 공급 라인(12)을 거쳐 윤활제 노즐(7)에 공급된다. 윤활제 노즐(7)은 밸브(72), 예를 들면, 공지된 방식으로 스프링 부하 밸브(72)를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 밸브(72)는 공급 라인(12)에서 대기 중인 윤활제(8)의 작업 압력의 영향으로 저절로 개방되어 윤활제(8)가 공급 라인(12)으로부터 윤활제 노즐(7) 내로 흐르고 펄스형 방식으로 분출구를 통해 활주면에 공급될 수 있도록 설정될 수 있다. 또한, 공급 라인(12)은 윤활제 노즐(7)에 있는 체크 밸브(73)에 의하여 실린더 쪽의 과압력에 대하여 보호될 수 있다. 밸브(72)는 체크 밸브(73)와 같은 기능을 동시에 충족시키도록 설계되는 것이 바람직하다.FIG. 2 is a view taken along the line AA of FIG. 1, wherein the cylinder 4 has an example of a lubrication system 1 according to the invention with a
공급 라인(12)에 대하여 체크 밸브(도시되지 않음)가 마찬가지로 끼워질 수 있는 계량 장치(13)는 모든 윤활제 노즐(7)에 공급된 윤활제(8)의 양 및/또는 타이밍이 속도, 부하, 실린더 온도 또는 다른 동작 매개변수와 같은 상이한 동작 매개변수에 따라 설정될 수 있도록 자유롭게 프로그래밍 가능한 제어 장치(14)에 의하여 제어 및 조절되는 것이 바람직할 수 있다. 윤활제(8)의 품질 및/또는 연료 또는 다른 동작 재료의 품질은, 예를 들면, 공급된 윤활제(8)의 타이밍 및 양을 함께 정할 수 있다. 동작 매개변수는 센서(도시되지 않음)에 의하여 판독되고, 데이터 라인(141)을 거쳐 자유롭게 프로그래밍 가능한 제어 장치(14)에 공급될 수 있으므로, 상기 제어 장치가 통신 라인을 거쳐 계량 장치를 제어 또는 조절한다.
The
도 3에는 윤활제 제트(9)가 활주면(2)에 바람직한 방식으로 가해지는 방법이 개략적으로 도시되어 있다. 윤활제 노즐(7)은 윤할제(8)가 압축된 윤활제 제트(9)로 분출, 즉 윤활제 노즐(7)을 통한 윤활제 제트(9)의 분산이 상당히 방지되도록 설계된 분출구(71)를 갖는다. 실린더 내에 배치되어 있는 플러싱 공기 및/또는 가스 내로의 분산이 크게 방지된다. 윤활제(8)는 오히려 펄스형 방식의 압축된 제트로 활주면에 직접 가해진다. 리세스(6)는 윤활제(8)가 윤활제 제트(9) 방향으로 배치된 활주면(2)의 영역(91)에 직접 가해지도록, 분출구(71)로부터 분출된 윤활제 제트(9)가 활주면(2)에 대하여 실질적으로 접선 방향으로 연소 공간(15) 내로 분출되는 것이 바람직하도록 경사진 그루브로서 설계되는 것이 바람직하다. 영역(91)은 윤활제(8)가 활주면(2)이 윤할제 제트(9)의 형상에 의하여 정해질 수 있는 영역에 외주 방향으로 가해질 수 있도록, 예를 들면, 분출구(71)로부터 외주 방향으로 가장 근접한 다른 리세스까지, 또는 대략 근방까지 연장된다. 따라서, 각각의 윤활제 노즐(7)은 윤활제 제트(9)가 실질적으로 접선 방식으로이지만 실린더 축(10)에 대하여 각각 미리 설정가능한 각도로 윤활제 노즐(7)로부터 분출되도록 실린더 벽(3)의 리세스(6) 내에 배열될 수 있다. 따라서, 윤활제 제트(9)를 실린더(4)의 외주 방향으로 실린더 축(10)의 두 방향 중 한 방향으로 나선형으로 활주면(2) 상에 가할 수 있다. 윤활제 제트(9)는 당연히 실린더 축(10)과 직각으로, 실질적으로 접선 방향으로 또한 분출될 수 있으므로, 윤활제(8)가 외주 방향으로 활주면(2)의 한 면 대부분에 가해질 수 있다.3 schematically shows how the
따라서, 윤활제 제트(9)는 피스톤이 리세스(6)를 통과하기 이전 및/또는 도 중 및/또는 이후에 윤활제 노즐(7)을 통하여 펄스형 방식으로 활주면(2)에 가해지고, 피스톤(5) 또는 피스톤 링(54)의 움직임에 의하여 외주 방향 및 축방향 양쪽으로 실린더 벽(3)의 활주면(2) 상에 또한 균일하게 분산된다. 각각의 윤할제 노즐(7)에 분산된 윤활제의 양 및 타이밍은 제어 장치(14)에 의한 대응하는 제어 및 조절에 의하여 계량 장치(13)로 최적화될 수 있다. 사용된 윤활제(8) 양을 최소로 하기 위하여, 예를 들면, 왕복 내연기관의 한 번 이상의 작업 사이클마다 활주면(2) 상에 윤활제(8) 공급을 중단하여 사용된 윤활제(8)의 소모를 더 감소시킬 수 있다. 실린더 벽(3)은, 외주 방향으로 연장되며 가해진 윤할제(8) 일부가 저장될 수 있는 하나 이상의 그루브(11)를 가질 수 있다. 예를 들면, 활주면(2) 상에 분산된 윤활제(8) 중 일부는 피스톤 링(54) 에 의하여 그루브(11) 내로 닦여 들어가서 일시적으로 저장되고, 윤활제(8)는 추후에 상기 그루브(11)로부터 활주면(2)으로 복귀되어 다시 윤활에 사용될 수 있으며, 이 공정으로 윤활제(8)가 실질적으로 절약된다.Thus, the
윤활제가 왕복 내연기관 실린더의 실린더 벽의 활주면에 직접 가해지는 것은 특히 본 발명에 따른 윤활 시스템의 윤활제 노즐의 배열 및 설계에 의하여 확보된다. 따라서, 본 발명에 따른 윤활 시스템은 간단한 설계로 인하여 누출 오일 라인 등과 같은 비용이 드는 추가 설비 부품이 필요로 하지 않을 수 있는 특히 설계가 간단한 윤활제 노즐을 특징으로 한다. 따라서, 윤활제는 종래 기술에 비하여 훨씬 균등하게 가해지고, 즉 윤활제는 축방향 및 외주 방향 양쪽으로 실린더의 활주면 상에 이상적으로 분산될 수 있으므로, 실린더 또는 피스톤의 활주면의 마모가 상당히 감소될 수 있는 것으로 판명되었다. 윤활제는 윤활제 제트가 플러싱 공기 내에 분무화되는 등의 중간 단계를 거치지 않고 직접 활주면에 가해지기 때문에, 사용된 윤활제를 특히 경제적이고 효과적으로 사용할 수 있다.The direct application of lubricant to the sliding surface of the cylinder wall of the reciprocating internal combustion engine cylinder is ensured in particular by the arrangement and design of the lubricant nozzles of the lubrication system according to the invention. The lubrication system according to the invention thus features a particularly simple design lubricant nozzle which, due to its simple design, may not require costly additional plant parts such as leaking oil lines or the like. Thus, the lubricant is applied much more evenly than in the prior art, ie the lubricant can be ideally dispersed on the sliding surface of the cylinder in both the axial and circumferential directions, so that the wear of the sliding surface of the cylinder or piston can be significantly reduced. It turned out to be. The lubricant can be used particularly economically and effectively because the lubricant jet is applied directly to the sliding surface without going through an intermediate step such as spraying into the flushing air.
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