KR101516040B1 - 피스톤 엔진 - Google Patents

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Abstract

피스톤 엔진이 브래킷 (12) 이 부착되는 엔진 블럭 (14), 브래킷 (12) 에 놓이는 저압 터보 차저 (3) 그리고 브래킷 (12) 에 놓이는 고압 터보 차저 (6) 를 포함한다. 엔진은 저압 터보 차저 (3) 에 의해 가압된 저압 차지 에어를 냉각시키기 위한 저압 차지 에어 냉각기 (19) 그리고 고압 터보 차저 (6) 에 의해 가압된 차지 에어를 냉각시키기 위한 고압 차지 에어 냉각기 (20) 를 포함한다. 브래킷 (12) 은 저압 차지 에어를 위한 저압 공간 (16) 그리고 고압 차지 에어를 위한 고압 공간 (17) 을 갖는 에어 케이싱 (15) 을 포함하고, 저압 차지 에어 냉각기 (19) 는 저압 공간 (16) 에 놓이고 고압 차지 에어 냉각기 (20) 는 고압 공간 (17) 에 놓인다.

Description

피스톤 엔진{PISTON ENGINE}
본 발명은 저압 터보 차저와 고압 터보 차저를 포함하는, 청구항 제 1 항의 전문에 따른 피스톤 엔진에 관한 것으로서, 이는 엔진 블럭에 부착되는 브래킷에 놓인다.
발전소에서 그리고 선박의 메인 및 보조 엔진으로서 이용되는, 대형 터보 차저 부착 피스톤 엔진에서, 과급 (supercharging) 이 2 개의 스테이지에서, 먼저 저압 차저에 의해 그리고 고압 차저에 의해 종종 실행된다. 과급 스테이지 사이 그리고 고압 차저 이후에, 차지 에어를 엔진의 실린더로 전달하기 전에 차지 에어는 냉각된다. 과급은 3 개 정도의 별개의 스테이지로 실행될 수 있다. 대형 엔진에서, 터보 차저 및 차지 에어 냉각기는 크기가 크고 이들은 엔진과 함께 놓이기가 어렵다. 양쪽 실린더열이 저압 터보 차저, 고압 터보 차저 그리고 이들 각자의 차지 에어 냉각기를 가질 수 있는 V-엔진에서 특히 문제가 된다.
본 발명의 목적은 피스톤 엔진과 함께 차지 에어 냉각기 및 터보 차저를 놓기 위한 개선된 해결책을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 제 1 항에 설명된 방법에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 피스톤 엔진은, 브래킷이 부착되는 엔진 블럭을 포함한다. 저압 터보 차저 및 고압 터보 차저는 브래킷에 놓인다. 또한, 엔진은 저압 터보 차저에 의해 가압된 저압 차지 에어를 냉각시키기 위한 저압 차지 에어 냉각기 그리고 고압 터보 차저에 의해 가압된 고압 차지 에어를 냉각시키기 위한 고압 차지 에어 냉각기를 포함한다. 브래킷은 에어 케이싱을 포함하고, 이 에어 케이싱은 저압 차지 에어를 위한 저압 공간 그리고 고압 차지 에어를 위한 고압 공간을 포함한다. 저압 차지 에어 냉각기는 저압 공간에 놓이고 고압 차지 에어 냉각기는 고압 공간에 놓인다.
본 발명은 상당한 이점을 제공한다. 터보 차저, 에어 케이싱 그리고 차지 에어 냉각기는 브래킷에 놓이거나 또는 브래킷과 일체로 되는데, 이 때문에 터보 차저 장비는 엔진과 함께 놓이는 것이 용이하다. 또한, 구성 요소 사이의 연결 채널이 짧게 될 수 있으며, 이는 터보 차저 장비의 질량을 줄인다. 브래킷의 무게 중심은 엔진 블럭에 가깝게 놓이고, 이는 터보 차저 장비의 진동 문제를 줄인다. 이러한 경우, 터보 차저 장비 및 엔진은 더 양호하고 더 신뢰할 수 있는 방식으로 작동한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 에어 케이싱의 저압 공간은 고압 공간 주위에, 예컨대 고압 공간의 단부 및 양측에 구성된다. 이러한 경우, 고압 및 저압 공간 사이의 벽을 가로지르는 압력차는 에어 케이싱보다 더 적고, 대기압은 고압 공간의 벽의 다른 측에 작용한다. 더 적은 압력차에 의해, 고압 공간의 벽은 더 얇게 만들어질 수 있고, 이는 브래킷의 무게를 줄이고 어떠한 결과적인 문제를 줄인다. 안전의 이유를 위해, 예컨대 누수의 경우에, 고압 에어 공간이 에어 케이싱의 가운데에 위치되고 저압 에어 공간에 의해 둘러싸이는 것이 또한 바람직하다. 구성은 또한 에어 케이싱의 외측에 들리는 고압 공간의 소리를 죽인다.
이하에, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 방식으로 설명된다.
도 1 은 2 개의 스테이지로 터보 차지되는 피스톤 엔진의 개략도이다.
도 2 는 도 1 의 피스톤 엔진의 엔진 블럭 및 이에 부착되는 브래킷의 평면도이다.
도 3 은 도 2 의 브래킷의 부분 단면도이다.
도 1 은 2 개의 스테이지로 터보 차지되는 피스톤 엔진 (2) 의 개략도이다. 엔진은, 예컨대 발전소에서 그리고 선박의 메인 및 보조 엔진으로서 사용되는 대형 피스톤 엔진이다. 엔진 (2) 은 V-타입이다. 엔진 (2) 은 2 개의 저압 터보 차저 (3) 를 포함하고, 이들 각각에는 저압 압축기 (4) 및 저압 터빈 (5) 이 제공된다. 엔진 (2) 은 또한 2 개의 고압 터보 차저 (6) 를 포함하고, 이들 각각에는 고압 압축기 (7) 및 고압 터빈 (8) 이 제공된다. 저압 압축기 (4) 와 고압 압축기 (7) 사이에, 저압 차지 에어 냉각기 (9) 가 있으며, 이는 고압 압축기 (7) 로 차지 에어를 전달하기 전에, 저압 압축기 (4) 에 의해 가압된 차지 에어를 냉각하는데 사용된다. 고압 압축기 (7) 와 엔진 실린더 (10) 사이에, 고압 차지 에어 냉각기 (11) 가 있으며, 이는 실린더 (10) 에 차지 에어를 전달하기 전에 고압 압축기 (7) 에 의해 가압된 차지 에어를 냉각시킨다. 발전기 장비 (13) 가 엔진 (2) 에 연결된다.
브래킷 (12) 은 엔진의 엔진 블럭 (14) 에 부착되고, 이 브래킷에는 저압 터보 차저 (3) 와 고압 터보 차저 (6) 가 놓인다. 저압 터보 차저 (3) 는 고압 터보 차저 (6) 보다 엔진 블럭 (14) 에 더 가깝게 그리고 나란하게 놓인다. 저압 터보 차저 (3) 는 부분적으로 엔진 블럭 (14) 위에 위치된다. 저압 터보 차저 (31) 는 축선 타입이고 고압 터보 차저는 방사상 타입이다.
브래킷의 구조는 도 2 및 도 3 에 상세하게 나타나 있다. 도 2 는 커버 부분이 없는 브래킷을 나타내는 도면이다. 브래킷 (12) 은 엔진의 연소 에어를 위해 에어 케이싱 (15) 을 포함한다. 에어 케이싱 (15) 은 브래킷 (12) 의 하부 단면에, 저압 터보 차저 (3) 및 고압 터보 차저 (6) 아래에 있다. 에어 케이싱 (15) 은 브래킷 (12) 의 고정된 부분, 즉 브래킷 (12) 과 일체이다. 에어 케이싱 (15) 은 저압 압축기 (4) 에 의해 가압된 차지 에어를 위한 저압 공간 (16) 그리고 고압 압축기 (7) 에 의해 가압된 차지 에어를 위한 고압 공간 (17) 을 포함한다. 저압 차지 에어 냉각기 (9) 는 저압 공간 (16) 에 놓이고 고압 차지 에어 냉각기 (11) 는 고압 공간 (17) 에 놓인다. 브래킷 (12) 은 주조에 의해 만들어질 수 있다.
저압 공간 (16) 은 적어도 부분적으로는 고압 공간 (17) 주위에 구성되고, 이에 의해 저압 공간 (16) 에 만연한 압력은 고압 공간의 벽에 작용한다. 저압 공간 (16) 및 고압 공간 (17) 은 공통적으로 적어도 하나의 격벽을 갖는다. 도면의 실시형태에서, 저압 공간 (16) 은 고압 공간 (17) 의 양측에 구성된다. 또한, 저압 공간 (16) 은 고압 공간 (17) 의 단부에 구성된다. 이러한 경우, 저압 공간 (16) 에 만연한 압력은 고압 공간 (17) 의 단부 벽 그리고 양측 벽에 작용한다. 고압 공간 (17) 의 측면의 저압 공간 (16) 의 단면은 고압 공간 (17) 의 단부에 저압 공간 (16) 의 단면을 통하여 서로 유동 연결된다. 엔진 (2) 의 운전 동안, 고압 공간 (17) 의 차지 에어의 압력은 약 8 바 또는 10 ~ 16 바 정도로 높다. 저압 공간 (16) 의 차지 에어는 약 4 바이고, 이에 의해 고압 공간 (17) 과 저압 공간 (16) 사이의 벽을 가로지르는 압력차는 약 4 바 또는 6 ~ 10 바 정도로 높다. 따라서, 고압 공간 (17) 과 저압 공간 (16) 사이의 벽은 실시형태에서보다 더 얇게 될 수 있고, 대기압은 고압 공간 (17) 의 벽에 직접 작용하며, 이에 의해 고압 공간 (17) 의 벽을 가로지르는 압력차는 약 8 바 또는 10 ~ 16 바 정도로 높다. 고압 공간 (17) 은 격벽 (18) 에 의해 2 개의 별개의 단면으로 나뉜다. 에어 케이싱 (15) 의 단부는 개방될 수 있고, 이에 의해 차지 에어 냉각기는 단부를 통하여 에어 케이싱 (15) 으로부터 제거될 수 있고 제공될 수 있다.
고압 차지 에어 냉각기 (20) 가 고압 공간 (17) 의 양 단면에 놓인다. 저압 차지 에어 냉각기 (19) 가 고압 공간의 양측의 저압 공간 (16) 에 놓인다. 고압 차지 에어 냉각기 (20) 및 저압 차지 에어 냉각기 (19) 는 엔진 (2) 의 냉매 서킷에 연결된다. 에어 케이싱 (15) 의 커버에, 저압 압축기 (4) 로부터 나오는 차지 에어를 저압 공간 (16) 으로 전달하기 위한 입구 (21), 및 저압 공간 (16) 으로부터 냉각된 차지 에어를 제거하기 위한 출구 (22) 가 있다. 또한, 에어 케이싱 (15) 은 고압 압축기 (7) 로부터 나오는 차지 에어를 고압 공간 (17) 으로 전달하기 위한 제 2 입구 (23) 를 포함한다. 고압 공간 (17) 은 고압 공간 (17) 으로부터 냉각된 차지 에어를 제거하기 위한 제 2 출구를 포함한다. 출구 (22) 는 에어 케이싱 (15) 의 외부 단부 근처에 놓이고 입구 (21) 는 에어 케이싱 (15) 의 모터측 단부 근처에 놓인다. 제 2 입구 (23) 는 에어 케이싱 (15) 의 외부 단부 근처에 놓인다. 출구 (22) 및 제 2 입구 (23) 는 연결 채널을 통하여 고압 압축기 (7) 에 연결된다. 입구 (21) 는 연결 채널을 통하여 저압 압축기 (4) 에 연결된다.
엔진 (2) 의 운전 동안, 연소 에어는 저압 압축기 (4) 로 전달되고, 이에 의해 그 압력은 약 4 바로 상승된다. 그 이후에, 저압 차지 에어는 저압 공간 (16) 으로 전달되고, 이는 저압 차지 에어 냉각기 (19) 에 의해 냉각된다. 냉각된 차지 에어는 저압 공간 (16) 으로부터 고압 압축기 (7) 로 전달되고, 이에 의해 차지 에어의 압력은 약 8 바로 상승된다. 그 이후에, 고압 차지 에어는 고압 공간 (17) 으로 전달되고 고압 차지 에어 냉각기 (20) 에 의해 냉각된다. 냉각된 고압 차지 에어는 고압 공간 (17) 으로부터 실린더 (10) 로 전달되어 연소 에어로서 사용된다. 차지 에어는 차지 에어 냉각기 (19, 20) 에 전달되는 엔진의 냉매에 의해 냉각된다. 배기 가스는 실린더 (10) 로부터 고압 터빈 (8) 을 통하여 그리고 그 후 저압 터빈 (5) 을 통하여 전달된다. 고압 터빈 (8) 은 고압 압축기 (7) 를 구동시키고 저압 터빈 (5) 은 저압 압축기 (4) 를 구동시킨다.
본 발명은 상기로부터 벗어나는 실시형태를 포함한다.
2 개의 별개의 스테이지 대신, 터보 차징은 3 개의 별개의 스테이지로 실행될 수 있다. 이러한 경우, 에어 케이싱은 상이한 압력 수준을 갖는 3 개의 차지 에어를 위한 공간을 포함한다. 가장 높은 압력 수준을 갖는 에어 공간은 가운데에 놓이고 더 낮은 압력 수준을 갖는 공간은 이 주위에 있다.
엔진 (2) 은 로우 엔진 (row engine) 일 수 있다.
엔진 (2) 에는 단지 하나의 저압 터보 차저 (3) 및 단지 하나의 고압 터보 차저 (6) 가 제공될 수 있다. 이러한 경우, 단지 하나의 저압 차지 에어 냉각기 (9) 그리고 하나의 고압 차지 에어 냉각기 (11) 가 있다. 도면에 따른 실시형태와 유사한 방식으로 단품 고압 공간이 에어 케이싱 (15) 의 가운데에 구성될 수 있고 저압 공간이 이 주위에 있을 수 있다.

Claims (10)

  1. 브래킷 (12) 이 부착되는 엔진 블럭 (14), 브래킷 (12) 에 놓이는 저압 터보 차저 (3) 및 브래킷 (12) 에 놓이는 고압 터보 차저 (6), 저압 터보 차저 (3) 에 의해 가압된 저압 차지 에어를 냉각시키기 위한 저압 차지 에어 냉각기 (19) 및 고압 터보 차저 (6) 에 의해 가압된 고압 차지 에어를 냉각시키기 위한 고압 차지 에어 냉각기 (20) 를 포함하고, 상기 브래킷 (12) 은 저압 차지 에어를 위한 저압 공간 (16) 그리고 고압 차지 에어를 위한 고압 공간 (17) 을 포함하는 에어 케이싱 (15) 을 포함하고, 저압 차지 에어 냉각기 (19) 는 저압 공간 (16) 에 놓이고, 고압 차지 에어 냉각기 (20) 는 고압 공간 (17) 에 놓이는 피스톤 엔진 (2) 으로서, 상기 에어 케이싱 (15) 은 브래킷 (12) 과 일체로 되는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진 (2).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 고압 공간 (17) 및 저압 공간 (16) 은 적어도 하나의 공통 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진 (2).
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 저압 공간 (16) 은 적어도 부분적으로는 고압 공간 (17) 주위에 구성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진 (2).
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 저압 공간 (16) 은 고압 공간 (17) 의 양측에 구성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진 (2).
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 저압 공간 (16) 은 고압 공간 (17) 의 단부에 구성되는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진 (2).
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 고압 공간 (17) 의 측면의 저압 공간 (16) 의 단면은 고압 공간의 단부에 저압 공간 (16) 을 통하여 서로 유동 연결되는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진 (2).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 2 개의 저압 터보 차저 (3) 와 2 개의 고압 터보 차저 (6) 가 브래킷 (12) 에 놓이는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진 (2).
  8. 제 7 항에 있어서, 2 개의 저압 차지 에어 냉각기 (19) 가 저압 공간 (16) 에 놓이고 2 개의 고압 차지 에어 냉각기 (20) 가 고압 공간 (17) 에 놓이는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진 (2).
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 고압 차지 에어 냉각기 (20) 는 나란하게 놓이고 저압 차지 에어 냉각기 (19) 는 그의 측면에 놓이는 것을 특징으로 하는 피스톤 엔진 (2).
  10. 삭제
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