KR101107210B1

KR101107210B1 - 2 행정 엔진의 작동 방법 및 이 방법을 실시하기 위한 장치

Info

Publication number: KR101107210B1
Application number: KR1020090061016A
Authority: KR
Inventors: 메이어 스테판
Original assignee: 맨 디젤 앤드 터보 필리얼 아프 맨 디젤 앤드 터보 에스이 티스크랜드
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2012-01-25
Also published as: JP4455664B2; DE102008033420A1; KR20100008754A; JP2010025105A; DE102008033420B4

Abstract

작동실(3) 내로 가스 충전물의 유입시 가스 충전물에 제공되는 선회의 세기가 엔진의 작동 상태에 따라 변동됨으로써, 2 행정 엔진의 작동실(3)의 새로운 가스 충전물의 각 속도 및/또는 가스와 연료의 혼합 및/또는 작동실(3)의 내벽의 열 부하가 최적화될 수 있다.

작동실, 가스 충전물, 선회, 각 속도, 혼합, 열 부하.

Description

2 행정 엔진의 작동 방법 및 이 방법을 실시하기 위한 장치{METHOD FOR OPERATING A TWO STROKE ENGINE AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THIS METHOD}

본 발명은 하나 이상의 작동실을 포함하고, 매 작동 사이클마다 적어도 부분적으로 공기로 이루어진 새로운 가스 충전물로 작동실의 소기, 작동실의 새로운 가스 충전물의 압축, 연료를 상기 압축된 가스 충전물 내로 분사, 및 점화와 연료 연소 후에 배기 가스의 배출이 이루어지고, 해당 실린더 라이너의 소기 가스 유입구를 통해 작동실에 공급되는 가스 충전물에 작동실 내로 유입시 선회가 제공되며, 가스 충전물에 제공된 선회의 세기는 엔진의 작동 상태에 따라 변동되는, 2 행정 엔진의 작동 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 2 행정 엔진을 포함하고, 상기 엔진은 하나 이상의 실린더를 포함하고, 상기 실린더는 실린더 라이너, 및 이 실린더 라이너에 제공된, 왕복 피스톤에 의해 한정된 작동실을 포함하고, 상기 작동실에는 실린더 라이너의 하부 영역에 배치된, 피스톤에 의해 제어 가능한 소기 가스 유입구 및 소기 가스 배출구가 할당되고, 상기 소기 가스 배출구는 실린더 라이너 상에 배치된 실린더 커버 내에 배치되며, 승강 가능한 배출 밸브에 의해 제어 가능하고, 상기 소기 가스 유입구에는 선회 제어 수단이 할당되고, 상기 선회 제어 수단은 실린더 라이너의 외부 면에 배치되고, 상기 선회 제어 수단에 의해 소기 가스 유입구의 영역에서 유동 방향 및/또는 유동 횡단면이 엔진의 작동 상태에 따라 변동될 수 있는, 상기 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다.

공지된 2 행정 엔진에서, 소기 가스에 제공되는 선회의 세기는 일반적으로 엔진의 작동 조건의 변화와 관계없이 일정하다. 따라서, 상기 선회를 제어하는 것이 불가능하기 때문에, 가스 충전물의 각 속도, 그에 따라 가스와 연료의 혼합 및 작동실 내벽의 열 부하를 최적화하는 것도 불가능하다.

DE 198 27 250 A1은 유입 채널을 구비한 하나 또는 다수의 실린더를 포함하는 2 행정 엔진을 공개한다. 유입 채널은 접선으로 그리고 경사지게 상부로 향하며 상이한 경사각을 가질 수 있다. 가변 선회 제어를 위해, 유입 채널들은 제어 가능한 스로틀 장치를 갖는다.

WO 2005/068804 A1에는 각각의 실린더가 소기 가스 유입구의 영역에 배치된 링 및 이와 함께 선회 가능한 가이드 블레이드를 포함하는, 2 행정 엔진이 공지되어 있다. 링은 원주 톱니들을 가지며, 상기 원주 톱니들은 기어 휠과 맞물린다. 이로 인해, 선회 가능한 가이드 블레이드의 방향을 바꾸기 위해, 링이 회전될 수 있으므로, 실린더 내에서 가스 유동의 선회가 제어될 수 있다.

JP 10-196372 A에는 상이한 경사를 가진 다수의 유입구를 구비한 실린더를 포함하는 2 행정 엔진이 공지되어 있다. 링형 바디는 상기 유입구의 영역에서 실린더의 외부면을 중심으로 회전 가능하게 장착되고, 상기 링형 바디는 상기 유입구 에 상응하게 형성된 개구를 갖는다. 엔진의 회전 속도에 따라 링형 바디의 회전 위치를 변동시킴으로써, 그 개구들이 실린더의 유입구와 다소 중첩되기 때문에, 유효 유입 횡단면이 제어 가능하다.

본 발명의 과제는 전술한 방식의 방법 및 장치를, 가스와 연료의 혼합, 및 작동실 내벽의 열 부하가 최적화될 수 있고, 간단하고 강한 구성이 가능하도록, 개선하는 것이다.

전술한 방법과 관련한 상기 과제는 작동실에 공급되는 가스 충전물의 선회의 세기가 실린더 라이너의 소기 가스 유입구의 외부면에서 가이드 블레이드를 가진 링의 승강에 의해 변동됨으로써 해결된다.

전술한 장치와 관련한 상기 과제는 선회 제어 수단이 소기 가스 유입구의 영역에 실린더 라이너를 포함하는, 상기 실린더 라이너에 대해 축 방향으로 운동 가능한 제어 링으로서 형성되고, 상기 제어 링은 원주 방향으로 나란히 배치된 다수의 가이드 블레이드를 포함하며, 상기 제어 링의 축 방향 길이는 상기 제어 링에 의해 항상 완전히 커버될 수 있는 소기 가스 유입구의 축 방향 길이를 초과함으로써 해결된다.

상기 제어 링은 고정 배치된 가이드 블레이드를 포함하는 매우 간단하고 강하며 저항성 부재이다. 따라서, 상기 제어 링 및 해당 조절 장치의 적어도 부분을 실린더에 할당된 소기 가스 박스 내에 수용하는 것이 가능하다. 이와 관련해서, 소기 가스 박스가 연소 가스의 백래쉬, 소위 실린더 백래쉬에 노출되고, 이는 소기 가스 박스 내부에서 주변의 심한 오염을 일으키고, 소기 가스 박스 내에 배치되어 실린더 윤활유 및 연소 잔류물에 의해 야기되는 침적에 노출되는, 모든 기계적 장치가 이것을 견뎌야 한다는 것이 고려되어야 한다. 또한, 실린더 백래쉬가 소기 가스 박스 내에 배치된 모든 장치에 작용하는 강한 유동력을 일으킬 수 있다. 제안된 제어 링은 간단하고, 상기 조건에 대해 강하며, 충분한 저항성을 갖는다. 다른 장점은 제안된 제어 링이 유지 관리 및 보수 작업의 경우 실린더 라이너의 분리를 위한 통로를 형성하는 것이다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에 따라, 작동실 내로 소기 가스의 유입시 소기 가스에 제공되는 선회의 세기는 유동 방향의 각도 및/또는 자유 유동 횡단면의 변동에 의해 변할 수 있다. 이러한 조치는 바람직하게 새로운 가스 충전물의 각 운동량을 변동시킨다.

선회의 세기는, 엔진의 부하가 커지면, 작동실에 공급되는 새로운 가스 충전물의 각 속도가 감소하고, 엔진의 부하가 작아지면, 작동실에 공급되는 새로운 가스 충전물의 각 속도가 증가하도록, 변동되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 모든 경우에, 선회의 운동 방향으로 볼 때 상류에 놓인 분사 밸브에 의해 발생된 불꽃 내로 연료의 분사를 방지하기에 적절한 분사 시간이 얻어질 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예에서, 실린더 라이너는 제어 링에 할당된 그 영역에서 기계적으로 필요한 최소 두께까지 가공된다. 이로 인해, 소기 가스의 유입 방향은 제어 링의 가이드 블레이드에 의해 영향을 받고, 소기 가스 유입구의 비교적 두꺼운 측벽에 의해 영향을 받지 않는다.

바람직하게, 가이드 블레이드의 구조가 그 길이에 걸쳐 연속적으로 또는 단 계적으로 변할 수 있어서, 유동 방향 및/또는 유동 속도가 제어 링의 축 방향 운동에 의해 변할 수 있다.

유동 방향의 각도를 제어 링의 축 방향 운동에 의해 변동시키기 위해, 제어 링의 가이드 블레이드가 그 종축을 중심으로 그 길이에 걸쳐 바람직하게는 90도 비틀려질 수 있다.

유효 유동 횡단면, 그에 따라 유동 속도를 제어 링의 축 방향 운동에 의해 변동시키기 위해, 가이드 블레이드의 두께가 그 길이에 걸쳐 변할 수 있다.

바람직하게는 상기 2가지 조치가 함께 사용된다.

제어 링의 가이드 블레이드의 단부가 실린더 라이너를 둘러싸는 링형 플랜지에 고정되면, 제어 링의 매우 안정한 실시예가 얻어질 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서는 다수의 실린더를 구비한 2 행정 엔진에서 다수의 실린더, 바람직하게는 모든 실린더의 제어 링들이 하나의 공통 조절 장치에 의해 작동될 수 있다. 이 조절 장치는 엔진의 작동 조건에 따라 제어 가능한 하나 이상의 액추에이터를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예 및 개선예는 도면을 참고로 하는 하기의 실시예 설명에 제시된다.

본 발명에 의해, 2 행정 엔진의 작동 방법 및 장치에 있어서, 가스와 연료의 혼합, 및 작동실 내벽의 열 부하가 최적화될 수 있고, 간단하고 강한 구성이 가능하다.

본 발명의 주요 적용 분야는 보통 선박 구동 장치 또는 발전소용 구동 장치로서 사용되는 바와 같은 2 행정 대형 디젤 엔진이다. 이러한 2 행정 디젤 엔진은 보통 크로스헤드를 가지며, 이는 긴 피스톤 행정 및 도 1에 나타나는 바와 같이, 하부 소기 가스 유입구로부터 상부 배기 가스 배출구로의 단류 소기(uniflow scavenging)를 가능하게 한다.

상기 방식의 디젤 엔진은 일반적으로 일렬로 배치된 다수의 실린더를 갖는다. 이러한 실린더(1)가 도 1에 도시된다. 실린더(1)는 실린더 라이너(2)를 포함하고, 상기 실린더 라이너 내에 작동실(3)이 배치된다. 상기 작동실의 상부 경계는 실린더 라이너(2) 상에 고정된 실린더 커버(4)에 의해 형성된다. 작동실(3) 내에서는 매 작동 사이클마다 연소가 이루어진다. 따라서, 작동실은 연소실을 형성한다. 작동실(3)의 하부 경계는 왕복 피스톤(5)에 의해 형성되고, 상기 피스톤은 도시된 실시예에서 피스톤 로드(6)를 통해 도시되지 않은 크로스헤드에 연결된다. 크로스헤드는 연결봉을 통해 크랭크 샤프트와 협동한다. 왕복 피스톤(5)에 의해 작동실(3)의 체적이 커지고 작아질 수 있다. 크로스 헤드 장치 대신, 피스톤(5)이 연결봉을 통해 직접 크랭크 샤프트와 협동할 수도 있다.

실린더 커버(4)는 중앙에 배치된 배기 가스 배출구(7)를 가지며, 상기 배출구는 승강 가능한 배출 밸브(8)에 의해 제어, 즉 개폐 가능하다. 도 1에서 배출 밸브(8)는 개방 위치, 즉 하강 위치에 있다. 실린더(1)의 상부 영역에는 분사 밸브(9)가 배치되고, 상기 분사 밸브(9)는 작동실의 상부 영역으로 연결된다.

실린더 라이너(2)의 하부 영역은 소기 가스 박스(10) 내에 배치되고, 상기 소기 가스 박스(10)에는 압력을 가진 소기 가스가 제공된다. 소기 가스는 공기 또는 공기 및 배기 가스 또는 연소 가스 또는 다른 가스의 혼합물일 수 있다. 소기 가스 박스(10) 내로 돌출한 실린더 라이너(2)의 하단부 영역에는, 원주에 걸쳐 분포된, 작동실(3)의 소기를 위한 다수의 소기 가스 유입구들(11)이 제공된다. 도 1에는, 편의상 2개의 서로 마주 놓인 소기 가스 유입구들(11)만이 도시된다. 그러나, 도 3에 나타나는 바와 같이, 다수의, 바람직하게는 원주에 걸쳐 균일하게 분포된 소기 가스 유입구들(11)이 배치된다. 소기 가스 유입구들(11)은 왕복 피스톤(5)에 의해 제어될 수 있다. 즉, 작동실(3)에 대해 개폐될 수 있다. 소기 가스 유입구(11) 및 배출구(7)가 작동실(3)의 서로 반대편 단부의 영역에 배치되기 때문에, 작동실의 소기가 수직 방향으로 이루어지며, 이를 단류 소기라고 한다.

2 행정 디젤 엔진의 작동 방식은 공지되어 있다. 각각의 작동 사이클 동안, 피스톤(5)은 한번 승강 운동하고, 작동실(3)은 작아지고 커진다. 피스톤(5)이 그 운동 곡선의 하부 영역을 통과하여 폐쇄되면, 배출 밸브(8)가 개방된다. 피스톤(5)이 그 운동 곡선의 상부 영역에 있으면, 연료의 분사가 이루어진다. 연료가 압축된 가스 충전물 내로 분사되기 때문에, 자동 자체 점화가 이루어진다. 분사된 연료의 후속 연소 동안, 가스의 팽창, 그에 따라 피스톤(5)의 하강 운동이 이루어진다. 피스톤(5)이 그 운동 곡선의 하부 영역에 이르면, 소기 가스 유입구(11)가 개방된다. 즉, 작동실(3)이 소기 가스 박스(10)와 통할 수 있다. 소기 가스 유입구(11)의 개방 직전 또는 직후에 배기 가스 배출구(7)가 개방됨으로 써, 연소된 가스가 배기 가스로서, 도 1에 화살표 12로 표시된 바와 같이, 빠져나갈 수 있다. 소기 가스 유입구(11)가 개방되면, 소기 가스는 소기 가스 박스(10)로부터 작동실(3) 내로, 도 1에 화살표 13으로 표시된 바와 같이, 유입될 수 있다. 이로 인해, 작동실(3)은 하부로부터 상부 방향으로, 도 1에 화살표 14로 표시된 바와 같이, 소기되고, 동시에 작동실(3)에는 새로운 가스 충전물이 제공된다. 배출 밸브(8)가 폐쇄됨으로써, 새로운 가스 충전물이 전혀 빠져나가지 않거나 또는 새로운 가스 충전물의 적은 양만이 빠져나간다. 피스톤(5)이 상부로 이동되는 동안, 새로운 가스 충전물이 압축된 다음 연료 분사가 이루어진다. 이러한 과정은 피스톤(5)의 매 운동 사이클 동안, 그에 따라 엔진의 매 작동 사이클 동안 반복된다.

소기 가스 유입구(11)를 통해 작동실(3) 내로 유입되는 소기 가스에는 선회가 제공된다. 새로운 가스 충전물의 선회 운동은 도 2에 화살표 15로 표시된다. 연료 분사의 시점에서 선회 운동은 도 2에 나타나는 바와 같이, 연료가 선회 운동의 방향으로 상류에 놓인 분사 밸브에 의해 발생된 불꽃 내로 분사되지 않으면서, 연료 분사가 이루어질 수 있는 인터벌을 결정한다. 상기 인터벌이 엔진의 작동 조건에 따라 변하기 때문에, 선회의 세기는 엔진의 작동 조건에 따라 변한다. 이를 위해, 작동실(3)의 새로운 가스 충전물의 각 운동량은 엔진의 작동 조건에 따라 제어될 수 있다. 각 운동량은 유동 방향 및/또는 유동 속도의 변동에 의해 변할 수 있다. 유동 방향은 개방된 소기 가스 유입구(11)를 통해 작동실(3) 내로 유입되는 소기 가스를 안내하는 가이드 벽의 각도 변동에 의해 변할 수 있다. 유동 속도는 유효 유동 횡단면의 변동에 의해 변할 수 있다. 적절한 분사 시간을 얻기 위해, 엔진의 부하가 감소하면 각 속도가 커지고, 엔진 부하가 커지면 각 속도가 감소하도록, 작동실(3)에 공급되는 새로운 가스 충전물의 선회를 변동시키는 것이 바람직하다.

이를 위해, 실린더 라이너(2)의 외부면에 배치된, 도 1에서 전체가 16으로 표시된 제어 장치가 소기 가스 유입구(11)에 할당된다. 도시된 실시예에서, 상기 제어 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 실린더 라이너(2)를 소기 가스 유입구(11) 의 영역에 포함하는 제어 링(17)으로 형성된다. 제어 링(17)은 원주 방향으로 나란히 배치된 다수의 가이드 블레이드들(18)을 포함한다. 가이드 블레이드들(18)은 바람직하게는 소기 가스 유입구들(11)과 같이 원주에 걸쳐 균일하게 분포되고, 가이드 블레이드(18)의 수는 적어도 소기 가스 유입구(11)의 수에 상응하거나 또는 바람직하게는 이를 초과한다. 가이드 블레이드들(18)의 한 단부는 실린더 라이너(2)를 둘러싸는 링형 플랜지(19)에 고정된다. 도시된 실시예에서는, 상부 및 하부 링형 플랜지(19)가 제공되고, 상기 플랜지들에는 가이드 블레이드(18)의 상단부 및 하단부가 고정된다. 축 방향으로 볼 때 소기 가스 유입구(11)의 높이보다 큰 치수를 가진 제어 링(17)은 도 3에 화살표 20으로 표시된 바와 같이, 축 방향으로 이동될 수 있다. 도 1에는 제어 링(17)의 최상부 및 최하부 위치가 파선으로 표시된다. 제어 링(17)의 모든 위치에서, 소기 가스 유입구들(11)은 제어 링(17)에 의해 완전히 커버된다.

제어 링(17)의 승강을 위해, 조절 장치(21)가 제공되고, 상기 조절 장치(21)는 하나 이상의 액추에이터(22)를 포함한다. 상기 액추에이터(22)는 엔진의 작동 조건에 따라 제어될 수 있고 제어 링(17)과 협동한다. 액추에이터(22)는 엔진에 의해 작동 가능한 선회 암과 같은 기계식 장치, 또는 유압식, 공기압식 또는 전기식 수단에 의해 형성될 수 있다. 조절 장치(20)는 적어도 부분적으로 소기 가스 박스(10) 내에 수용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 전체 조절 장치(21)는 소기 가스 박스(10) 내에, 도 1에 도시된 바와 같이, 위치 설정될 수 있다. 다수의 실린더(1)를 구비한 디젤 엔진의 경우, 다수의 또는 바람직하게는 모든 실린더(1)의 제어 링들(17)은 하나의 공통 조절 장치에 의해 작동될 수 있다.

제어 링(17)이 실린더 라이너(2)의 외부면을 둘러싸기 때문에, 실린더 라이너(2) 및/또는 제어 링(17)은 유지 관리 및 보수의 목적을 위해 쉽게 분리될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 소기 가스 박스(10)는 상세히 도시되지 않은 벽 개구를 가지며 바닥 측에 개구(23)를 갖는다. 제어 링(17)은 조립 및 분해를 용이하게 하기 위해, 바람직하게는 서로 분리 가능하게 고정될 수 있는, 다수의 세그먼트들로 세분될 수 있다. 조절 장치(21)의 부재들이 실린더 라이너(2) 또는 개구(23) 외부에 배치되기 때문에, 실린더 라이너(2) 및/또는 피스톤(5)의 분리시 상기 부재들의 분해가 필요없는 것이 바람직하다.

실린더 라이너(2)의 벽 두께는 제어 링(17)이 움직일 수 있는 범위 내에서 구조적 이유로 필요한 최소치로, 도 1에 나타나는 바와 같이 감소된다. 이러한 목적을 위해, 실린더 라이너(2)는 상기 범위로 가공된다. 작은 벽 두께는, 작동실(3) 내로 유입되는 소기 가스의 유동 방향이 먼저 제어 링(17)의 가이드 블레이드(18)에 의해 영향을 받고 소기 가스 유입구(11)에 의해서는 영향을 받지 않 거나 또는 적은 영향을 받는 것을 보장한다. 제어 링(17)의 승강 운동 시에 상이한 특성을 얻기 위해, 가이드 블레이드(18)의 구조가 그 길이에 걸쳐 변한다. 가이드 블레이드(18)의 구조가 그 길이에 걸쳐 연속적으로 또는 단계적으로 변할 수 있고, 연속적인 변화가 바람직하다. 이러한 목적을 위해, 방사 방향에 대한 가이드 블레이드(18)의 기울기를 나타내는 가이드 블레이드(18)의 각도 및/또는 가이드 블레이드(18)의 길이에 걸친 가이드 블레이드(18)의 두께가 변할 수 있다.

도 4에 도시된 제 1 실시예에서, 가이드 블레이드(18)의 두께는 그 높이에 걸쳐 일정하다. 각도, 즉 방사 방향에 대한 기울기만이 수직 방향으로, 즉 가이드 블레이드(18)의 높이에 걸쳐 변한다. 도 4는 상이한 높이에서의 단면(단면 1, 2, 3)을 도시한다. 상이한 단면들에서 가이드 블레이드(18)의 상기 각도의 비교는 상기 각도가 가이드 블레이드(18)의 길이에 걸쳐 변하고, 따라서 제어 링(17)을 통과하는 가스의 유동 방향은 제어 링(17)의 승강 운동에 의해 제어될 수 있다는 것을 나타낸다. 가변 각을 가진 가이드 블레이드(18)를 얻기 위해, 가이드 블레이드(18)는 그 길이에 걸쳐 그 종축을 중심으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 비틀려질 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 가이드 블레이드(18)는 그 길이에 걸쳐 45도 비틀려진다. 물론, 다른, 더 작은 또는 바람직하게는 더 큰 비틀림 각이 가능하다.

도 5에 도시된 제 2 실시예에서, 상기 각도, 즉 방사 방향에 대한 가이드 블레이드(18)의 기울기는 가이드 블레이드(18)의 높이에 걸쳐 일정하다. 가이드 블레이드(18)의 두께만이 수직 방향으로, 즉 가이드 블레이드(18)의 길이에 걸쳐 변 한다. 도 5도 상이한 높이에서의 3개의 단면들(단면 1, 2, 3)을 포함한다. 3개의 단면들의 비교 결과, 서로 인접한 가이드 블레이드들(18) 사이의 내부 간격, 그에 따라 유효 유동 횡단면이 가이드 블레이드(18)의 높이 걸쳐 변하므로, 제어 링(17)을 통과하는 가스의 유동 속도가 제어 링(17)의 승강 운동에 의해 제어 가능하다.

실제로는, 가이드 블레이드(18)의 각도 변동과 두께 변동의 조합이 특히 바람직한 것으로 나타난다. 이는 도 6에 도시된 제 3 실시예에서 구현된다. 도 6도 상이한 높이에서의 3개의 단면들(단면 1, 2, 3)을 포함한다. 3개의 단면들의 비교 결과, 방사 방향에 대한 가이드 블레이드(18)의 기울기뿐만 아니라, 수직 방향으로 그 두께도 변하므로, 둘 다, 즉 제어 링(17)을 통과하는 가스의 유동 방향 및 유동 속도가 제어 링(17)의 승강 운동에 의해 변할 수 있고, 이로 인해 소기 가스 유입구를 통해 작동실(3)에 공급되는, 새로운 가스 충전물의 각 운동량, 그에 따라 선회의 신속하고 강력한 변동이 일어난다. 엔진의 작동 조건에 따라 이루어지는, 제어 링(17)의 승강 운동에 의해, 가스 충전물의 선회가 간단하고 효과적인 방식으로 엔진의 작동 조건에 따라 제어될 수 있다. 전술한 방식의 조절 과정에 의해 설정되는, 작동실(3)에 공급되는 가스 충전물의 선회의 세기는 바람직하게 엔진의 다수의 연속하는 작동 사이클에 걸쳐 유지된다.

새로운 가스 충전물이 작동실 내로 유입하는 각도의 변동에 의해, 선회의 접선 성분이 제어될 수 있다. 유효 유동 횡단면의 변동에 의해 유입 속도가 제어될 수 있다. 유동 각도 및/또는 유동 속도의 변동은 회전하는 가스 충전물의 각 운동량을 비례 방식으로 직접 변화시킨다.

이러한 조치는 다수의 매우 바람직한 장점을 제공한다. 연료 분사 시점에서 신선한 가스 충전물의 선회 운동은, 연료가 회전 방향으로 상류에 놓인 분사 밸브의 불꽃 내로 분사되지 않으면서, 연료 분사가 이루어질 수 있는 인터벌을 결정한다. 높은 선회 속도는 상기 인터벌을 단축하고, 낮은 선회 속도는 상기 인터벌을 연장한다. 이러한 이유로, 선회의 세기의 제어에 의해 분사 시간의 제어가 가능하고, 이는 연소의 높은 효율, 낮은 연비, 엔진의 전체 작동 필드에 걸쳐 카본 블랙 및 NO_x 와 같은 입자의 적은 발생을 일으킨다. 이러한 장점은 선회 운동이 작동 사이클의 소기 단계 및 연소 단계에서 가스의 혼합의 강도에 결정적이기 때문에 커진다. 이러한 이유로, 선회 세기의 최적화된 변동이 양호한 소기 및 높은 연소 효율을 일으킨다. 다른 장점은 작동실의 내벽의 온도가 소기 가스의 선회의 세기에 의해 제어될 수 있다는 것인데, 그 이유는 열 부하가 벽 근처 영역에서 선회에 의해 발생하는 난류에 의존하기 때문이다. 큰 선회는 큰 열 부하를 야기하고, 작은 선회는 작은 열 부하를 야기한다. 실린더 라이너의 외부면에 제어 수단을 배치함으로써, 간단한 구성이 가능해지고, 유지 관리 작업의 경우 실린더 라이너의 간단한 분리가 가능하다.

도 1은 2 행정 대형 디젤 엔진의 실린더의 수직 단면도.

도 2는 연료의 분사 동안 도 1에 따른 장치의 작동실 상부면의 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 실시예의 사시도.

도 4는 수직 방향으로 변하는 각도를 가진 가이드 블레이드의 실시예.

도 5는 수직 방향으로 변하는 두께를 가진 가이드 블레이드의 실시예.

도 6은 수직 방향으로 변하는 각도 및 변하는 두께를 가진 가이드 블레이드의 실시예.

Claims

하나 이상의 작동실(3)을 포함하고, 매 작동 사이클마다 적어도 부분적으로 공기로 이루어진 새로운 가스 충전물로 상기 작동실(3)의 소기, 상기 작동실(3)의 상기 새로운 가스 충전물의 압축, 연료를 상기 압축된 가스 충전물 내로 분사, 및 점화 및 연료 연소 후에 배기 가스의 배출이 이루어지고, 해당 실린더 라이너(2)의 소기 가스 유입구(11)를 통해 상기 작동실(3)에 공급되는 상기 가스 충전물에 상기 작동실(3) 내로 유입시 선회가 제공되며, 상기 가스 충전물에 제공된 선회의 세기는 엔진의 작동 상태에 따라 변동되는, 2 행정 엔진의 작동 방법에 있어서,

상기 작동실(3)에 공급되는 상기 가스 충전물의 선회의 세기는 상기 실린더 라이너(2)의 상기 소기 가스 유입구(11)의 외부면에서 가이드 블레이드(18)를 가진 링의 승강에 의해 변동되는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 방법.
제 1항에 있어서, 상기 작동실(3) 내로 상기 가스 충전물의 유입시 상기 가스 충전물에 제공되는 선회의 세기는 유입 각 또는 자유 유입 횡단면 또는 유입각과 자유 유입 횡단면의 변동에 의해 변하는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 방법.
제 1항에 있어서, 상기 작동실(3) 내로 상기 가스 충전물의 유입시 상기 가스 충전물에 제공되는 선회의 세기는 엔진의 부하가 커지면 상기 작동실(3) 내의 상기 가스 충전물의 각 속도가 감소하도록 변하는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진 의 작동 방법.
제 1항에 있어서, 상기 작동실(3) 내로 상기 가스 충전물의 유입시 상기 가스 충전물에 제공되는 선회의 세기는 엔진의 부하가 감소하면 상기 작동실(3) 내의 상기 가스 충전물의 각 속도가 커지도록 변하는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 방법.
제 1항에 있어서, 조절 과정에 의해 설정되는, 상기 작동실(3)에 공급된 가스 충전물의 선회의 세기는 엔진의 다수의 연속하는 작동 사이클을 통해 유지되는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 방법.
2 행정 엔진을 포함하고, 상기 엔진은 하나 이상의 실린더(1)를 포함하고, 상기 실린더는 실린더 라이너(2) 및 상기 실린더 라이너에 제공된, 왕복 피스톤(5)에 의해 한정되는 작동실(3)을 포함하고, 상기 작동실(3)에는 상기 실린더 라이너(2)의 하부 영역에 배치된, 상기 피스톤(5)에 의해 제어 가능한 소기 가스 유입구(11) 및 배기 가스 배출구(7)가 할당되고, 상기 배기 가스 배출구는 상기 실린더 라이너(2) 상에 배치된 실린더 커버(4) 내에 배치되고, 승강 가능한 배출 밸브(8)에 의해 제어 가능하고, 상기 소기 가스 유입구(11)에는 선회 제어 수단(16)이 할당되고, 상기 선회 제어 수단(16)은 상기 실린더 라이너(2)의 외부면에 배치되고, 상기 선회 제어 수단(16)에 의해 상기 소기 가스 유입구(11)의 영역에서 유동 방향 또는 유동 횡단면 또는 유동 방향과 유동 횡단면이 엔진의 작동 상태에 따라 변할 수 있는, 제 1항에 따른 방법을 실시하기 위한 장치에 있어서,

상기 선회 제어 수단(16)은 상기 소기 가스 유입구(11)의 영역에 상기 실린더 라이너(2)를 포함하는, 상기 실린더 라이너(2)에 대해 축 방향으로 운동 가능한 제어 링(17)으로서 형성되고, 상기 제어 링(17)은 원주 방향으로 나란히 배치된 다수의 가이드 블레이드(18)를 포함하며, 상기 제어 링(17)의 축 방향 길이는 상기 제어 링(17)에 의해 항상 완전히 커버될 수 있는 상기 소기 가스 유입구(11)의 축 방향 길이를 초과하는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 장치.
제 6항에 있어서, 상기 실린더 라이너(2)는 상기 제어 링(17)에 할당된 영역에서 가공되고, 벽 두께가 기계적으로 필요한, 최소 두께까지 감소되는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 장치.
제 6항에 있어서, 상기 제어 링(17)의 상기 가이드 블레이드(18)의 구조는 그 길이에 걸쳐 연속적으로 또는 단계적으로 변하는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 장치.
제 8항에 있어서, 방사 방향에 대한 상기 제어 링(17)의 상기 가이드 블레이드(18)의 기울기는 그 길이에 걸쳐 변하는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 장치.
제 9항에 있어서, 상기 제어 링(17)의 상기 가이드 블레이드(18)는 그 길이에 걸쳐 그 종축을 중심으로 비틀려지는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 장치.
제 10항에 있어서, 상기 제어 링(17)의 상기 가이드 블레이드(18)는 40도 이상 비틀려지는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 장치.
제 6항에 있어서, 상기 제어 링(17)의 상기 가이드 블레이드(18)는 그 길이에 걸쳐 가변 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 장치.
제 6항에 있어서, 상기 제어 링(17)의 상기 가이드 블레이드(18)의 하나 이상의 단부는 상기 실린더 라이너(2)를 포함하는 링형 플랜지(19)에 고정되는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 장치.
제 13항에 있어서, 상기 제어 링(17)의 상기 가이드 블레이드(18)의 양 단부는 상기 실린더 라이너(2)를 포함하는 링형 플랜지(19)에 각각 고정되는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 장치.
제 6항에 있어서, 상기 제어 링(17)은 조절 장치(21)에 의해 승강 가능하고, 상기 조절 장치는 엔진의 작동 상태에 따라 제어 가능한 하나 이상의 액추에이터(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 장치.
제 15항에 있어서, 다수의 실린더(1)를 구비한 2 행정 엔진의 경우, 다수의 실린더(1)의 상기 제어 링(17)에 하나의 공통 조절 장치(21)가 할당되는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 장치.
제 16항에 있어서, 모든 실린더(1)의 상기 제어 링(17)에 하나의 공통 조절 장치(21)가 할당되는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 장치.
제 15항에 있어서, 상기 제어 링(17) 및 상기 조절 장치(21)가 적어도 부분적으로 각각 해당 실린더(1)에 할당된 소기 가스 박스(10) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 장치.
제 6항에 있어서, 상기 2 행정 엔진은 2 행정 디젤 엔진으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 장치.
제 19항에 있어서, 상기 2 행정 디젤 엔진은 크로스헤드를 가진 2 행정 대형 디젤 엔진으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 2 행정 엔진의 작동 장치.