KR101120147B1

KR101120147B1 - 디젤 엔진

Info

Publication number: KR101120147B1
Application number: KR1020050066388A
Authority: KR
Inventors: 핀 쿼트루프 옌센
Original assignee: 맨 디젤 앤드 터보 필리얼 아프 맨 디젤 앤드 터보 에스이 티스크랜드
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2012-03-23
Also published as: DE102004035301A1; JP4699114B2; DE102004035301B4; JP2006029327A; KR20060046547A; CH697943B1

Abstract

각각 크랭크샤프트(4)와 함께 작용하고 주기적으로 이동하는 피스톤(2)을 한정하며 소정의 점화 순서에 따라 위상이 변화하며 작동하는 복수 개의 실린더(1), 연소용 공기 흡기 장치(7), 배기 가스 배출 장치(10), 연료 분사 장치(8) 및 시동 공기 흡기 장치(13)가 제공되는 작동 공간(3)을 포함하고, 상기 실린더는 엔진의 시동시 전환 회전수가 달성되면 복귀될 수 있는 전환 장치(22)에 의해 시동 작동 방식으로부터 분사 작동 방식으로 전환될 수 있도록 되어 있는, 본 발명에 따른 디젤 엔진, 특히 2행정-디젤 엔진은 오시동을 방지할 수 있고, 시동 공기를 절감할 수 있으며, 상기 시동 작동 방식에서 상기 배기 가스 배출 장치(10)는 분사 작동 방식에 비해 오랫동안 개방되고, 상기 전환 장치(22)는 대응 피스톤(2)에 의존하여 상기 시동 작동 방식으로부터 상기 분사 작동 방식으로 위상이 변화되는 크랭크샤프트(4)의 각 크랭크 각도로 실린더(1)를 전환시키고, 상기 실린더(1)의 전환 과정은 대응 피스톤(2)이 상기 분사 작동 방식에서 상기 배기 가스 배출 장치(10)가 폐쇄되는 위치(31)를 통과하기 전에 수행된다.

디젤 엔진, 시동 공기, 전환 장치, 시동 작동 방식, 분사 작동 방식

Description

디젤 엔진 {DIESEL MOTOR}

도 1은 본 발명에 따른 디젤 엔진의 개략도이다.

도 2는 분사 작동 방식의 사이클을 가진 도 1에 따른 장치의 실린더를 나타내는 도면이다.

도 3은 시동 작동 방식의 사이클을 가진 도 1에 따른 장치의 실린더를 나타내는 도면이다.

본 발명은 디젤 엔진에 관한 것으로, 특히 각각 크랭크샤프트와 함께 작용하는 피스톤을 한정하고 소정의 점화 순서에 따라 위상(phase)이 변화하며 작동하는 복수 개의 실린더, 연소용 공기 흡기 장치, 배기 가스 배출 장치, 연료 분사 장치 및 시동 공기 흡기 장치가 제공되는 작동 공간을 포함하고, 상기 실린더는 엔진의 시동시 전환 회전수를 달성하면 복귀할 수 있는 전환 장치에 의해 시동 작동 방식으로부터 분사 작동 방식으로 전환 가능하고, 상기 시동 작동 방식에서는 각 작동 사이클에서 시동 공기에 의해 수행되는 작동 행정이 상기 실린더의 적어도 일부에서 수행되고, 상기 분사 작동 방식에서는 각 작동 사이클에서 연료 연소 과정에 의 해 수행되는 작동 행정이 모든 실린더에서 수행되는 2행정-디젤 엔진에 관한 것이다.

종래 기술의 엔진에서는 2개의 작동 방식을 위해 배기 가스 배출 장치의 개방 시점 및 폐쇄 시점이 동일하다. 따라서, 시동 작동 방식에서는 시동 공기의 팽창 및 시동 작동 방식으로부터 분사 작동 방식으로 전환할 때 이동되는 장치의 질량 관성(mass inertia)에 대항하여 작용하는 압축 과정이 수반된다. 시동 작동 방식에서 크랭크샤프트의 소정의 전환 회전수가 달성되면, 모든 실린더는 시동 작동 방식으로부터 분사 작동 방식으로 동시에 전환된다. 전환 과정에 관여하는 장치의 불가피한 부동 시간(dead time)으로 인해, 실제로 개별 장치의 실제 전환 과정은 전환 장치의 작동에 대해, 즉 전환 명령에 따른 지연 작용에 의해 수행된다. 경우에 따라, 전환 과정의 작동 사이클에서 연료 분사가 일어나지 않는 현상이 초래될 수 있다. 이때, 상술한 압축 과정의 브레이크 작용에 의해 회전수의 저하가 우려되며, 이로 인해 순서에 따른 점화 및 연소 과정이 더 이상 이어지지 않을 수 있다. 따라서, 오시동의 위험이 있으며, 특히 이러한 오시동으로 인해 항구 등에서 방향 전환을 수행할 때 대형 참사가 초래될 수 있다. 이외에도, 배기 가스관에서 폭발의 위험이 있다. 이러한 단점을 예방하기 위해, 전환 회전수가 높게 설정되어야 한다. 그러나, 이는 시동 공기의 소비량을 증가시켜 대형 압축기를 포함하는 대형 시동 가스 실린더를 필요로 하게 되고, 선박에서는 작은 구조물 공간에 대해 커다란 점유 공간을 필요로 한다. 이러한 시동 가스의 소비량은 시동 공기 흡기 밸브의 부동 시간을 통해 더욱 증가될 수 있다. 따라서, 종래의 장치는 복잡하고, 대형이며, 불안전하고, 신뢰성 또한 충분하지 않은 것으로 증명되었다.

상술한 바를 토대로, 본 발명의 목적은 단순하고 경제적인 방법으로 종래 기술의 디젤 엔진을 개선하여 안전성과 신뢰성이 높고, 또한 시동 공기의 소비량을 절감할 수 있는 디젤 엔진을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 상기 목적은 시동 작동 방식에서 배기 가스 배출 장치가 분사 작동 방식에 비해 오랫동안 개방되고, 전환 장치가 해당 피스톤에 의존하여 시동 작동 방식으로부터 분사 작동 방식으로 위상이 변화되는 크랭크샤프트의 각 크랭크 각도로 실린더를 전환시키고, 상기 실린더의 전환 과정은 해당 피스톤이 분사 작동 방식에서 배기 가스 배출 장치가 폐쇄되는 위치를 통과하기 전에 수행됨으로써 해결된다.

이러한 처리에 의해 압축 공정이 시동 작동 방식 과정 중에 방지될 수 있다. 각 실린더는 시동 작동 방식으로부터 분사 작동 방식으로 전환한 후에 완전한 압축 행정을 수행할 수 있어, 첫 번째 분사 과정은 점화 및 연소 과정으로 이어지고, 따라서 실질적인 에너지 이동이 이루어질 수 있다. 전환 장치의 작동 시점에서는 완전한 압축 행정을 수행할 수 없는 실린더는 개시된 작동 사이클 내에서는 완전한 압축 행정을 수행하며, 또한 분사 작동 방식에서는 배기 가스 배출 장치가 폐쇄되는 위치를 이미 통과하여 후속 작동 사이클에서 먼저 전환되고, 이어서 시동 공기를 재차 받아들일 수 있다. 본 발명에 따르면, 실린더들 중 일부 실린더가 시동 공기에 의해 가동되는 동안 다른 실린더의 일부에서는 연소 과정이 수행되는 전환 방법이 유도됨으로써, 전환 과정에서 높은 에너지 이동이 발생하고, 회전수의 저하가 방지된다. 따라서, 상기 전환 공정은 유리한 방식으로 비교적 낮은 전환 회전수에서 도입될 수 있어, 시동 공기의 사용에 대해서 유리한 효과를 나타낸다. 따라서, 유리한 방법으로 비교적 작은 시동 공기 실린더에 의해 전환 공정이 일어날 수 있다. 동일한 효과가 기대되는 압축기에도 적용된다. 본 발명에 따르면, 매우 안정적인 시동 형태가 보장되어 오시동이 신뢰성 있게 방지된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 공지되어 있는 장치의 상술한 단점들이 완전히 해결된다.

본 명세서에는 바람직한 실시예 및 추가 실시예를 기재하고 있다. 따라서, 특히 전환 장치의 신뢰성을 높이기 위해, 각각의 실린더는 시동 작동 방식으로부터 분사 작동 방식으로 개별적으로 전환되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 후속 실린더의 전환을 위해 하나의 실린더의 전환 과정을 먼저 실시한 다음, 그의 피스톤이 분사 작동 방식에서 분사 과정이 종료되는 위치를 통과하도록 전환 장치를 형성할 수 있다. 이로 인해, 오분사 과정이 신뢰성 있게 방지된다.

또 다른 바람직한 실시예는, 시동 공기 흡기 장치의 개방과 폐쇄 사이의 크랭크 각도 범위에서 시동 작동 방식으로부터 분사 작동 방식으로 실린더를 전환시킬 때, 전환될 때까지 상기 시동 공기 흡기 장치가 시동 작동 방식에서 규칙적인 폐쇄 위치를 개방 상태로 유지되도록 구성될 수 있다. 이로 인해, 시동 공기 에너지의 활용이 최대한 보장된다.

특히, 바람직한 일 실시예는 전환 장치의 작동이 감소되는 작동 사이클 내에서 실린더의 피스톤이 상기 전환 장치의 작동시 분사 작동 방식에서 배기 가스 배출 장치를 폐쇄하는 위치를 통과하지 않고, 상기 실린더는 상기 작동 사이클 내에서 전환되고, 다른 실린더는 후속 작동 사이클 내에서 전환되도록 구성될 수 있다. 이로 인해, 짧은 작동 사이클, 일반적으로 2개의 작동 사이클로 전환 공정이 단축된다.

상기 배기 가스 배출 장치는 시동 작동 방식에서 상부 부동 시간 직전에 폐쇄될 수 있어 유리하다. 이로 인해, 압축 과정이 용이하게 방지된다. 분사 작동 방식에 비해 시동 작동 방식에서는 배기 가스 배출 장치가 더 늦게 개방될 수 있어 바람직하다. 이로 인해, 시동 공기의 작동 행정이 증대될 수 있어 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 시동 공기 흡기 장치가 폐쇄되는 위치와 배기 가스 배출 장치가 개방되는 위치 사이의 간격이 압축 과정 이전에 작동 공간에 도입되는 공기의 압력과 함께 작동 공간 내에 투입되는 시동 공기가 팽창될 수 있도록 선택된다. 이렇게 함으로써, 시동 공기 에너지가 전혀 소실되지 않을 수 있다. 이와 관련하여, 상기 시동 공기 흡기 장치가 개방되기 전에 배기 가스 배출 장치가 시동 작동 방식에서 폐쇄되는 장점이 있다.

본 발명의 또 다른 추가 실시예에 따르면, 전자식으로 조절되는 엔진이 제공된다. 이러한 엔진은 기계적인 작동과 상관없이 분사 장치, 배기 가스 배출 장치 및 시동 공기 흡기 장치의 자유롭게 선택 가능한 조절의 실행이 단순한 방법으로 가능하기 때문에, 본 발명의 요구 사항에 맞도록 개시 시점과 종료 시점을 가장 단 순한 방법으로 이동시킬 수 있다. 본 발명에 따르면, 조절가능한 장치의 부동 시간이 단순한 방법으로 조정되는 장점을 제공한다.

독립항의 또 다른 바람직한 실시예 및 추가 실시예가 나머지 종속항에 제공되어 있으며, 도면을 참조하여 후술하는 실시예로부터 보다 상세히 제공된다.

본 발명의 주요 사용 분야는 예를 들면, 선박 동력 장치와 같은 2행정 대형 디젤 엔진이다. 이러한 엔진의 원칙적인 구성 및 작용 방식은 실제로 공지되어 있다.

도 1에 도시되어 있는 2행정-대형 디젤 엔진은 병렬로 배치되어 있고 각각 상방 및 하방 이동하는 피스톤(2)에 의해 한정되는 작동 공간(3)을 포함하는 복수 개, 도 1에서는 4개의 실린더(1)를 포함한다. 상기 피스톤(2)은 각각 동력 전달 장치를 통해 크랭크샤프트(4)와 함께 작용한다. 도 1에서, 상기 동력 전달 장치는 커넥팅로드(5)로서 도시되어 있다. 대형 디젤 엔진에서, 상기 동력 전달 장치는 실제로 상세히 도시되어 있지 않지만, 제공되어 있는 피스톤과 피스톤 로드를 통해 결합되며 커넥팅로드를 통해 크랭크샤프트와 함께 작용하는 크로스헤드(cross head)를 포함한다.

크랭크샤프트(4)는 작동하는 조립체(aggregate)와 직접 또는 간접적으로 연결되어 있다. 도시되어 있는 실시예에서는, 크랭크샤프트(4)가 선박 프로펠러(6)에 직접 결합되어 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 선박 프로펠러는 고정식 프로펠러로서, 즉 고정되어 있는 블레이드를 갖는 프로펠러로서 형성될 수 있다.

정상적인 작동에서는, 실린더(1)의 작동 공간(3)에는 환경으로부터 연소 과 정을 위해 필요한 공기, 즉 연소용 공기가 공급되고, 각각 제공되어 있는 피스톤(2)에 의해 어느 정도까지 압축된 다음, 분사되는 연료가 점화된다. 후속적인 연료의 연소 과정 결과, 피스톤(2)이 하방으로 이동한다. 이때, 연소 과정 후 생성되는 배기 가스가 배출된다.

따라서, 각 작동 사이클에서 피스톤(2)의 압축 행정, 연료 분사, 피스톤(2)의 작동 행정 및 배기 및 흡기 과정이 수행된다. 이하, 이러한 작동 방식을 분사 작동 방식이라 한다.

각 실린더는 도 1에서는 실린더의 하부 영역에 배치되고 각각 제공되어 있는 피스톤(2)에 의해 조절되는 공기 흡기 슬롯(7)의 형태인 연소용 공기 흡기 장치를 갖고 있으며, 상기 공기 흡기 슬롯을 통해 각각 제공되어 있는 작동 공간(3)에 연소용 공기가 제공, 즉 급기된다. 연료의 분사를 위해, 각 실린더(1)는 도 1에서는, 분사 노즐(8)의 형태인 적어도 하나 이상의 연료 분사 장치를 갖고 있으며, 상기 분사 노즐은 연료 공급관(9)에 연결되어 있다. 또한, 각 실린더(1)는 도 1에서는 적어도 하나 이상의 배기 밸브(10) 형태인 배기 가스 배출 장치를 갖고 있으며, 상기 배기 밸브에는 작동 공간(3)으로부터 밀려나는 배기 가스의 배출구(11)가 제공되어 있고, 상기 배기 가스 배출구에는 배출관(12)이 연결되어 있다.

엔진의 시동을 위해, 모든 또는 선택된 실린더(1)의 작동 공간(3)은 그 안에 제공된 피스톤(2)의 후방 이동시 시동 공기에 의해 가동된다. 이때, 압축 공기는 도 1에 상세히 도시되어 있지는 않은 시동 공기 실린더에 포함되어 있으며, 또한 시동 공기 실린더에는 도 1에 상세히 도시되어 있지 않은 압축기가 제공되어 있다. 정상적인 작동에서는 상기 압축기에 의해 시동 공기 실린더가 급기된다. 규정에 의하면, 상기 시동 공기 실린더는 12번 이상의 시동이 가능하도록 규격화되어야 한다. 시동시, 각 작동 사이클에서, 먼저 압축된 시동 공기에 의해 작동 행정이 수행되고, 이후 배기 공정이 수행된다. 이하, 이러한 작동 방식을 시동 작동 방식이라 한다. 시동 공기의 도입을 위해, 실린더(1)에는 각각 시동 공기 흡기 장치가 제공되어 있다. 이 경우, 흡기 밸브(13)는 실린더 상부 영역에 제공되어 있는 흡기 개구부를 조절하고, 상기 흡기 개구부는 결합관(14) 상에 상세히 도시되어 있지 않은 시동 공기 실린더에 결합되어 있다.

배기 밸브(10)에는 각각 예를 들면 유압 실린더 형태의 작동 장치(15)가 제공되어 있고, 상기 작동 장치는 전기식 또는 전자식 제어 장치에 의해 조절될 수 있다. 또한, 분사 밸브(8) 및 시동 공기 흡기 밸브(13)에는 전기식 또는 전자식 제어 장치가 제공되어 있다. 이러한 전기식 또는 전자식 제어 장치는 신호라인(17, 18, 19)을 통해 제공되는 바와 같이 전자식 제어 장치(16)에 의해 조절될 수 있다. 상기 제어 장치(16)에는 크랭크샤프트(4)의 각도 위치를 감지하는 센서(20)가 제공되어 있다. 센서 신호를 가공 처리하기 위해, 제어 장치(16)는 신호라인(24)을 통해 센서(20)와 연결되어 있는 컴퓨터(21)를 포함한다.

상기 엔진은 또한 전체적으로 전자식 제어 엔진으로서 형성될 수 있으며, 상기 엔진에는 모든 전자식 제어 장치의 전자식 제어를 위해 크랭크샤프트(4)의 각도의 위치를 감지하는 센서(20)와 함께 작용하는 중앙처리장치가 제공되어 있다. 각각의 경우, 이러한 전자공학 기술은 상술한 장치들을 기계적으로 제어 작동할 필요 가 없도록 하며, 각 장치들을 상호 독립적으로 개별적으로 제어할 수 있고, 제어 시점을 단순한 방법으로 변화시킬 수 있다. 이때, 도 1에서는 적어도 배기 가스 배출 장치, 연료 분사 장치 및 시동 공기 흡기 장치를 포함하는 장치를 제어하기 위해 상기 장치의 부동 시간에 상응하는 진행에 의해 단순한 방법으로 구동할 수 있어 실제로 원하는 개폐를 위한 크랭크 각도가 얻어진다. 부동 시간에 의해 초래되는 개폐 시점의 크랭크 각도의 불일치는 속도에 의존하지만, 계산에 의해 용이하게 파악할 수 있다.

상기 엔진에는 엔진의 시동시 시동 작동 방식으로부터 분사 작동 방식으로 전환시킬 수 있는 전환 장치(22)가 제공되어 있다. 전환 장치(22)에는 전자식 제어 장치(22)가 부속되어 있거나, 그 안에 포함되어 있다. 시동 과정 시 소정의 크랭크샤프트(4) 회전수가 달성되면 전환 장치(22)가 작동된다. 상기 작동 명령은 컴퓨터(21)에 의해 자동으로 내려질 수 있다. 입력 장치(23)에 의해 나타낸 바와 같이 최초의 시동 명령은 수동으로 주어질 수 있다.

정상 작동에 해당하는 분사 작동 방식 및 엔진의 시동만을 위해 사용되는 시동 작동 방식은 도 2 및 3으로부터 명백히 분명해진다. 이때, 크랭크샤프트(4)로부터 수행되는 회전 운동은 크랭크 각도 사이클로서 나타나 있다. 작동 사이클은 2행정 엔진에서 피스톤(2)의 상방 및 하방 운동으로 구성되고, 따라서 크랭크 각도의 회전 각도는 360^o이다. 피스톤(2)의 상방 및 하방 운동으로 구성된 작동 사이클 중의 크랭크 각도 사이클의 각 지점은 해당 피스톤(2)의 위치에 상응한다. 상부 부동 시간은 각각 OT로 표시되어 있고, 하부 부동 시간은 각각 UT로 표시되어 있다.

분사 작동 방식에서, 배기 밸브(10)는 UT 이전의 크랭크 각도 범위에서 개방되고, UT 이후의 크랭크 각도 범위에서는 폐쇄된다. 도 2에서, UT 이전에 위치하는 개방 시점은 위치(30)로 표시되어 있고, UT 이후에 위치하는 폐쇄 시점은 위치(31)로 표시되어 있다. 위치(30, 31) 사이의 각도 간격은 도시되어 있는 실시예에서는 약 60^o이다. 그러나, 구성에 따라 변형될 수 있음은 물론이다. 상부 부동 시간의 범위에서는 연료 분사 과정이 수행된다. 연료 분사 과정은 OT 직전에 개시하여 OT 이후에 종료하는 것이 바람직할 수 있다. 도 2에서, 상기 분사 과정의 개시는 위치(32)로 표시되어 있고, 상기 분사 과정의 종료 시점은 위치(33)로 표시되어 있다. 위치(32, 33) 사이의 간격은 도시되어 있는 실시예에서는 30^o이다. 여기에서도 또한 변형이 가능함은 물론이다.

시동 작동 방식에서는, 피스톤(2)의 상방 행정시 어떠한 압축 과정도 수행되지 않으며, 따라서 어떠한 힘도 피스톤(2)에 대항하여 작용하지 않도록 하기 위해 배기 가스 배출구(11)가 실질적으로 분사 작동 방식에 비해 오랫동안 개방된다. 따라서, 도 3으로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 배기 밸브(10)의 폐쇄 시점은 도 2에서 나타낸 위치(31)로부터 OT 직전에 위치하는 위치(31a)까지 이동한다. 배기 밸브(10)의 개방을 위한 위치(30)는 변하지 않거나 또는 UT에 더 근접해 있는 것이 바람직하다. 시동 작동 방식에서는 상기 연료 분사 장치는 부동화 (passivation), 즉 연결 차단된다.

크랭크샤프트(4)의 회전 운동을 수행하기 위해, 모든 또는 선택된 실린더(1)의 작동 공간(3)은 시동 공기에 의해 가동된다. 이와 상응하게 각각의 시동 공기 흡기 장치가 조절된다. 도 3에 따르면, 상기 시동 공기 흡기 장치에 제공된 흡기 밸브(13)는 상부 부동 시간의 범위에서, 바람직하게는 OT 직전에 개방된다. 도 3에서, 위치(35)는 개방 시점을 나타낸다. 각 경우, 먼저 흡기 밸브(13)가 개방되고, 이후 배기 밸브(10)가 폐쇄된다. 따라서, 위치(35)는 회전 방향으로 위치(31a) 뒤에 위치되어 있다. 흡기 밸브(13)는 OT 이후에 놓여있는 위치(36)에서 폐쇄되지만, 배기 밸브(10)가 개방되는 위치(30)보다 회전 방향으로 앞에 위치되어 있다.

시동 공기 흡기 장치(13)가 폐쇄되는 위치(36)와 배기 가스 배출 장치(10)가 개방되는 위치(30) 사이의 간격은 압축 과정 이전에 작동 공간(3)에 도입되는 공기의 압력과 함께 작동 공간(3) 내에 투입되는 시동 공기가 팽창될 수 있도록 선택하는 것이 유리하다. 이렇게 함으로써, 시동 공기 에너지의 완전한 활용이 가능하게 된다. 이때, 시동 공기에 의해 수행되는 작동 행정을 연장하기 위해, 시동 작동 방식에서 배기 밸브(10)가 분사 작동 방식에 비해 보다 늦게 개방되도록 분사 작동에 대해 배기 밸브(10)가 개방되는 위치(30)를 UT 방향으로 더욱 이동시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 시동 작동 방식에서 크랭크샤프트(4)가 소정의 속도에 도달하면 시동 작동 방식으로부터 분사 작동 방식으로 전환 과정이 도입되고, 본 발 명에 따르면 모든 실린더(1)는 동시에 전환되지 않는 대신에 피스톤 위치에 의존하는데, 즉 피스톤(2)은 위상이 변화되는 크랭크샤프트(4)의 크랭크 각도로 실린더를 전환시킴으로써, 실린더(1)의 피스톤(2)은 전환 장치(22)의 작동시 전환 장치(22)의 작동이 감소되는 작동 사이클 내에서 완전한 압축 행정을 수행할 수 있는데, 즉 분사 작동 방식에서 배기 밸브(10)가 폐쇄되는 위치(31)를 전환 장치(22)의 작동이 감소되는 작동 사이클 내에서 더 이상 통과하지 않는다. 다른 실린더(1)는 후속의 작동 사이클에서 먼저 전환되어 시동 공기를 먼저 수용하게 된다. 상기 실린더의 위상이 변화되는 전환 과정은 그룹별로 또는 바람직하게는 개별적으로 수행될 수 있다.

따라서, 일부 실린더(1)가 시동 공기에 의해 구동되고, 다른 실린더는 연료분사 과정이 진행되어 점화 및 연소로 이어지는 전환 방법이 있다. 이러한 방법으로, 상기 전환 과정 중에 엔진에서의 에너지 투입이 최적화되어, 매우 안정적인 전환 상태가 달성되고, 오시동이 방지된다. 상기 전환 과정은 비교적 낮은 속도로 수행되기 때문에 시동 공기가 절약되고 또한 비교적 낮은 시동 공기 압력에 의해서 일어날 수 있도록 기여한다. 본 발명에 따르면, 전체적으로 상기 시동 공기-공급 장치가 차지하는 공간을 줄일 수 있는 구성 방식은 매우 필수적이다. 상기 전환 과정 중에 높은 에너지를 투입하는 것은 도시되어 있는 실시예에서 고정식 프로펠러(6)의 형태와 같은 비교적 큰 중량을 상기 엔진과 연결한 상태에서는 매우 바람직한 것으로 증명된다.

시동 공기의 에너지를 완전히 활용하기 위해, 시동 공기 흡기 장치(13)의 개 방과 폐쇄 사이의 크랭크 각도 범위에서 시동 작동 방식으로부터 분사 작동 방식으로 실린더(1)를 전환시킬 때, 전환될 때까지 상기 시동 공기 흡기 장치가 시동 작동 방식에서 규칙적인 폐쇄 위치(36)가 개방 상태로 유지된다. 또한, 해당 피스톤(2)이 시동 작동 방식에서 흡기 밸브(13)를 폐쇄하는 위치(36)를 이미 통과하였을 때에는 실린더(1)의 전환 과정이 먼저 수행될 수 있다. 연료의 오분사를 방지하기 위해 실린더(들)의 전환 과정이 실시되는데, 전환 장치(22)의 작동이 감소되는 작동 사이클 중에 실린더(들)가 전환되며, 이때 각 해당 실린더(2)가 분사 작동 방식에서 분사 과정이 종료되는 위치(33)를 통과한다.

전환 장치(22)가 도 1에서는 컴퓨터(21)인 계산 장치에 입력되는 프로그램으로서 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 각 상태에 대한 조절은 소프트웨어에 따라 바람직한 방법으로 수행될 수 있다.

엔진의 시동시 시동 공기에 의해 가동되는 실린더(1)의 수는 예상되는 부하에 따라 결정될 수 있다. 더욱이, 계산 장치, 도 1에서는 컴퓨터(21)에서, 해당 프로그램이 계산될 수 있다. 이때, 해당되지 않은 실린더(1)는 아이들 상태로 함께 진행된다. 분사 작동 방식으로 전환하면, 모든 실린더(1)가 관련된다. 각각의 경우, 실린더(1)는 먼저 연료를 받아들이고, 즉 분사 노즐(8)이 먼저 활성화되는데, 이때 전환 장치(22)의 작동과 분사 과정 사이에서 해당 실린더(1)의 피스톤(2)은 완전한 압축 행정을 수행할 수 있다.

본 발명에 의하면, 단순하고 경제적인 방법으로 안전성과 신뢰성이 높고, 시 동 공기의 소비량을 절감할 수 있는 디젤 엔진이 제공된다.

Claims

각각 크랭크샤프트(4)와 함께 작용하는 피스톤(2)을 한정하고 소정의 점화 순서에 따라 위상이 변화하며 작동하는 복수 개의 실린더(1), 연소용 공기 흡기 장치(7), 배기 가스 배출 장치(10), 연료 분사 장치(8) 및 시동 공기 흡기 장치(13)가 제공되는 작동 공간(3)을 포함하고, 상기 실린더는 엔진의 시동시 전환 회전수가 달성되면 복귀될 수 있는 전환 장치(22)에 의해 시동 작동 방식으로부터 분사 작동 방식으로 전환 가능하고, 상기 시동 작동 방식에서는 각 작동 사이클에서 시동 공기에 의해 수행되는 작동 행정이 실린더(1)의 적어도 일부에서 수행되고, 상기 분사 작동 방식에서는 각 작동 사이클에서 연료 연소 과정에 의해 수행되는 작동 행정이 모든 실린더(1)에서 수행되는 디젤 엔진에 있어서,

상기 배기 가스 배출 장치(10)는 상기 분사 작동 방식에서보다 상기 시동 작동 방식에서 장시간 개방되고, 상기 전환 장치(22)가 대응 피스톤(2)에 의존하여 상기 시동 작동 방식으로부터 상기 분사 작동 방식으로 위상이 변화되는 크랭크샤프트(4)의 각 크랭크 각도로 실린더(1)를 전환시키고, 상기 실린더(1)의 전환 과정은 대응 피스톤(2)이 상기 분사 작동 방식에서 상기 배기 가스 배출 장치(10)가 폐쇄되는 위치(31)를 통과하기 전에 수행되는

디젤 엔진.
제1항에 있어서,

상기 전환 장치(22)가 상기 시동 작동 방식으로부터 상기 분사 작동 방식으로 상기 실린더(1)를 개별적으로 전환시키는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 시동 작동 방식으로부터 상기 분사 작동 방식으로 전환하는 과정이 수행된 후, 대응 실린더(1)의 피스톤(2)이 상기 분사 작동 방식에서 분사 과정이 종료되는 위치(33)를 통과하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제3항에 있어서,

상기 시동 공기 흡기 장치(13)의 개방과 폐쇄 사이의 크랭크 각도 범위에서 상기 시동 작동 방식으로부터 상기 분사 작동 방식으로 실린더(1)를 전환시킬 때, 전환될 때까지 상기 시동 공기 흡기 장치가 상기 시동 작동 방식에서 규칙적인 폐쇄 위치(36)를 개방 상태에서 유지하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제3항에 있어서,

상기 시동 작동 방식으로부터 상기 분사 작동 방식으로 전환하는 과정이 각각 수행된 후, 해당 실린더(1)의 피스톤(2)이 상기 시동 작동 방식에서 시동 공기 흡기 장치(13)가 폐쇄되는 위치(36)를 통과하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제5항에 있어서,

상기 전환 장치(22)의 작동이 감소되는 작동 사이클 내에서 상기 실린더(1)의 피스톤(2)이 상기 전환 장치(22)의 작동시 상기 분사 작동 방식에서 상기 배기 가스 배출 장치(10)를 폐쇄하는 위치(31)를 통과하지 않고, 상기 실린더(1)는 상기 전환 장치(22)의 작동이 감소되는 작동 사이클 내에서 전환되고, 다른 실린더(1)는 후속 작동 사이클 내에서 전환되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제6항에 있어서,

상기 배기 가스 배출 장치(10)의 폐쇄 위치(31a)가 상기 시동 작동 방식에서 상부 부동 시간(dead time) 직전의 크랭크 각도 범위에 위치하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제7항에 있어서,

상기 배기 가스 배출 장치(10)가 상기 분사 작동 방식보다 상기 시동 작동 방식에서 더 늦게 개방되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제8항에 있어서,

상기 시동 공기 흡기 장치(13)가 상부 부동 시간의 범위에 있는 피스톤 위치에서 개방되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제9항에 있어서,

상기 흡기 밸브(13)는 상기 배기 가스 배출 장치(10)가 개방(위치 30)되기 전에 폐쇄(위치 36)되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제10항에 있어서,

상기 시동 공기 흡기 장치(13)가 폐쇄되는 위치(36)와 상기 배기 가스 배출 장치(10)가 개방되는 위치(30) 사이의 간격이, 압축 과정 이전에 상기 작동 공간(3)에 도입되는 공기의 압력과 함께 작동 공간(3) 내에 투입되는 시동 공기가 팽창될 수 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제11항에 있어서,

상기 시동 공기 흡기 장치(13)가 개방(위치 35)되기 전에 상기 배기 가스 배출 장치(10)가 시동 작동 방식에서 폐쇄(위치 31a)되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제12항에 있어서,

상기 전환 장치(22)에는 상기 크랭크샤프트(4)의 각도의 위치를 감지하는 센서(20)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제13항에 있어서,

상기 전환 장치(22)에는 상기 센서(20)의 신호를 토대로 상기 크랭크샤프트(4)의 회전수 및 크랭크의 각도를 판단하는 컴퓨터(21)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제14항에 있어서,

상기 전환 장치(22)는 상기 컴퓨터(21)에서 계산되는 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제15항에 있어서,

적어도 상기 배기 가스 배출 장치(10), 상기 연료 분사 장치(8) 및 상기 시동 공기 흡기 장치(13)는 기계적 작동과 상관없이 개별 제어가 가능한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제13항에 있어서,

상기 연료 분사 장치(8), 상기 배기 가스 배출 장치(10) 및 상기 시동 공기 흡기 장치(13)의 제어를 위해 컴퓨터(21) 및 전환 장치(22)를 포함하고, 상기 센서(20)와 함께 작용하는 전자식 제어 장치(16)가 제공되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제17항에 있어서,

전자식 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제18항에 있어서,

상기 연료 분사 장치(8), 상기 배기 가스 배출 장치(10) 및 상기 시동 공기 흡기 장치(13)의 제어 가능한 장치가 상기 장치의 부동 시간에 상응하는 진행에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제19항에 있어서,

상기 실린더(1) 중 일부만이 상기 시동 작동 방식에서 시동 공기에 의해 구동되고 다른 실린더(1)는 아이들(idle) 상태로 함께 진행되며, 상기 전환 장치(22)의 작동시 모든 실린더(1)가 상기 분사 작동 방식으로 전환되어 완전한 압축 행정이 수행되기 전에 분사 과정이 수행되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 엔진이 2행정-대형 디젤 엔진인 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.
제8항에 있어서,

상기 시동 공기 흡기 장치(13)가 상부 부동 시간(위치 35) 직전에 개방되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진.