KR101900526B1 - 디젤 엔진 실린더로의 실린더 윤활 오일을 주입하는 인젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 예컨대 선박 엔진과 같은 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 인젝터(1), 방법 및 분배 시스템에 관한 것이다. 다수의 인젝터가 실린더 축에 수직인 평면에서 환형 영역에 배치되어 있고, 각각의 인젝터는 인젝터 하우징(25)과 인젝터 하우징에 연속적으로 구비된 노즐 팁(5)을 구비하고, 상기 노즐 팁에는 그 바깥 자유단에 몇 개의 노즐 구멍(10)이 구비되어 몇개의 윤활 오일 제트(A, B, C, D)를 각각의 인젝터로부터 인젝터가 장착된 실린더의 벽으로 전달할 수 있게 되어 있다. 실린더의 원주변을 따라 인젝터가 균일하게 분포하지 않더라도 윤활 오일의 균일한 분포를 형성하기 위하여, 노즐 팁을 통과하는 중심선(22)에 대하여 방사상으로 다른 각도로 그리고 노즐 팁을 통과하는 중심선에 수직하는 면에 대하여 축방향으로 노즐 구멍이 형성되어, 윤활 오일 제트(A, B, C, D)의 중심(15)이 실린더 벽에 제공될 수 있게 되고, 상기 인젝터가 실린더 벽의 원주변의 다른 영역의 인젝터 위로 동일한 높이로 장착되어 있다

Description

디젤 엔진 실린더로의 실린더 윤활 오일을 주입하는 인젝터{INJECTION OF CYLINDER LUBRICATING OIL INTO DIESEL ENGINE CYLINDERS}

본 발명은 예컨대 선박 엔진과 같은 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 인젝터에 대한 것으로, 이런 대형 엔진에는 다수의 인젝터가 실린더의 축에 수직인 평면에서 실린더 벽에 배치되어 있고, 각각의 인젝터는 인젝터 하우징과 인젝터 하우징에 연속적으로 구비된 노즐 팁을 구비하고, 상기 노즐 팁에는 그 바깥 자유단에 몇 개의 노즐 구멍이 구비되어 몇개의 윤활 오일 제트를 각각의 인젝터로부터 각각 다른 방향으로 실린더의 벽으로 전달할 수 있게 되어 있다.

본 발명은 추가로, 예컨대 선박 엔진과 같은 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 분배 시스템(dosing system)에 대한 것으로, 이런 대형 엔진에는 다수의 인젝터가 실린더 축에 수직인 평면에서 환형 영역에 배치되어 있고, 각각의 인젝터는 인젝터 하우징과 인젝터 하우징에 연속적으로 구비된 노즐 팁을 구비하고, 상기 노즐 팁에는 그 바깥 자유단에 몇 개의 노즐 구멍이 구비되어 몇개의 윤활 오일 제트를 각각의 인젝터로부터 실린더의 벽으로 전달할 수 있게 되어 있다.

본 발명은 더 추가로, 예컨대 선박 엔진과 같은 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 방법에 대한 것으로, 이런 대형 엔진에는 윤활 오일이 실린더 축에 수직인 평면에서 실린더 벽의 환형 영역에 배치된 다수의 인젝터에 의하여 실린더 벽으로 전달되고, 각각의 인젝터는 인젝터 하우징과 인젝터 하우징에 연속적으로 구비된 노즐 팁을 구비하고, 상기 노즐 팁에는 그 바깥 자유단에 몇 개의 노즐 구멍이 구비되어 몇개의 윤활 오일 제트를 각각의 인젝터로부터 각각 다른 방향으로 실린더의 벽으로 전달할 수 있게 되어 있다.

유럽특허 EP 1 350 929에는 선박과 같은 대형 디젤 엔진 실린더에서 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 적어도 인젝터를 구비한 윤활 오일 시스템이 개시되어 있다. 각각의 인젝터에는 몇 개의 노즐 구멍이 구비되어 있는데, 몇 개의 컴팩트한 윤활 오일 제트가 각각의 인젝터로부터 전달되고, 윤활 오일이 실린더 벽으로 나선으로 적용된다. 상기 윤활 오일은 여러가지 방향으로 주입될 수 있게 되어 실린더에서 안쪽으로 향하는 각도나 실린더에서 상방으로 향하는 각도가 공존할 수 있게 되어 있다. 모든 윤활 오일 제트 또는 스프레이를 나타내는 단면이 놓여질 수 있다. 오일은 통상 상방향 소용돌이 방향으로 예컨대 20°상방으로 전달된다. 상기 인젝터는 환형 영역에서 골고루 분포되어 윤활 오일이 2 개의 인젝터 사이의 원주 거리에 상응하는 영역에 골고루 분포될 수 있게 된다.

국제특허공개 WO 00/28194호에는 분무된 스프레이의 형태로 된 실린더 윤활 오일을 주입하도록 되고 환형 영역에 균일하게 분포된 인젝터를 구비한 윤활 오일 시스템이 개시되어 있다. 상기 분무된 실린더 윤활 오일은 2 개의 인젝터 사이의 간격에 상응하는 동일한 형식으로 분포되어 있다.

그러나, 실제에서의 환경은 앞에 기술된 인젝터의 실행을 어렵게 할 수 있다는 것이 밝혀졌는데, 공간 상의 이유로, 실린더 벽에 존재하는 윤활 오일 주입 구멍 각각에 균일하게 분포된 인젝터를 장착하는 것이 불가능하기 때문이다. 예를 들어, 실린더의 스테이 볼트(stay bolts)의 위치는, 스테이 볼트가 존재하는 오일 주입 구멍에 반대쪽에 위치하는 경우에, 인젝터를 모든 주입 구멍에 장착하는 것이 불가능하다는 점을 수반하게 된다.

그리하여, 환형 영역에 골고루 분포된 주입 구멍을 위치시킬 것이 필요한 각각의 위치에 새로운 인젝터를 설치하기 위한 공간이 없는 엔진들이 있다. 이것은 실린더 벽으로 윤활 오일을 전달하기 위한 일체화된 덕트 시스템의 적용에 기인한다.

여기에 설치 비용의 감축과 관련하여, 가동하고 유지보수를 수행함으로써, 가능한한 최소한의 구성요소를 구비하여 결국 가능한 최소한의 인젝터를 구비하고자 하는 소망이 추가되었다.

유럽특허 EP 1 350 929 국제특허공개 WO 00/28194

종래 기술의 시스템의 단점을 극복하고 실린더 윤활 오일을 균일하게 분포할 수 있는 오일 주입시스템, 오일 주입 방법 및 오일 주입 인젝터를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명에 따르면, 앞에서 기술된 형태의 인젝터에 의하여 상기 본 발명의 목적이 달성되는데, 노즐 팁을 통과하는 중심선에 대하여 방사상으로 다른 각도로 그리고 노즐 팁을 통과하는 중심선에 수직하는 면에 대하여 축방향으로 노즐 구멍이 형성되어, 윤활 오일 제트의 중심이, 상기 실린더 벽의 원주변의 다른 영역에서 인젝터 위에서 동일한 높이로 실린더 벽에 부딪칠 수 있게 되어 있는 점에서 본 발명의 인젝터는 특이하다.

노즐 팁을 통과하는 중심선에 대하여 방사상으로 다른 각도로 그리고 노즐 팁을 통과하는 중심선에 수직하는 면에 대하여 축방향으로 노즐 구멍이 형성되어, 윤활 오일 제트의 중심이, 상기 실린더 벽의 원주변의 다른 영역에서 인젝터 위에서 동일한 높이로 실린더 벽에 부딪칠 수 있게 되어 있는 점에서 본 발명에 따른 상기 분배 시스템은 특이하다.

노즐 팁을 통과하는 중심선에 대하여 방사상으로 다른 각도로 그리고 노즐 팁을 통과하는 중심선에 수직하는 면에 대하여 축방향으로 노즐 구멍이 형성되어, 상기 윤활 오일 제트의 중심이, 상기 실린더 벽의 원주변의 다른 영역의 인젝터 위에서 동일한 높이로 실린더 벽에 부딪칠 수 있게 되어 있는 점에서 본 발명에 따른 상기 방법은 특이하다.

공간 상의 이유로 스프레이나 제트 윤활의 이러한 형태를 미리 적용할 수 없는 엔진에서는, 본 발명에 의하여 이러한 해결책을 계속 만족스럽게 적용하는 것이 가능하고, 또한 윤활 오일의 소모도 줄일 수 있게 된다.

구성요소의 숫자도 줄어들고, 전체 시스템의 설비와 작동 및 유지보수도 단순화시킬 수 있다. 따라서 상당한 경제적인 개선도 얻을 수 있게 된다.

윤활 오일의 향상된 분포는, 윤활 오일이 노즐 구멍으로부터 실린더 벽까지 이동하는 거리의 길이에 따라, 다른 분무 크기를 실현하는 가능성에 기인하여 윤활 스프레이에 의하여 달성된다.

인젝터 당 전달된 주입량이 클수록, 주입은 조정하기가 더 정확해지고 쉬워진다. 더욱이, 이것은 더 작은 엔진에서 윤활 오일량의 자동 주입을 위하여 이런 타입의 인젝터를 다른 시스템에 그리고 다른 조정 유니트에 결합하는 것이 가능하다는 것을 의미하는데, 최소한의 윤활 오일량이 인젝터 당 하나의 노즐 구멍만 구비하는 종래의 인젝터에 의한 윤활 오일량에 비해 두배로 된다. 윤활 오일의 주입은 통상적으로 엔진의 실린더 당 산출에 대하여 투입되기 때문에, 윤활 오일의 양은 윤활 오일 펌프에 의한 펌프 스트로크 당 윤활 오일의 주입으로서 중요하다.

더욱이, 본 발명에 따른 인젝터를 사용함으로써, 인젝터를 유량 측정을 위한 종래의 시스템이나 유니트와 결합하는 것도 더욱 용이해진다. 일반적으로, 아주 작은 유량은 측정하기가 어렵다. 본 발명에 따른 시스템에 의하여, 최소한으로, 인젝터 당 하나의 노즐 구멍만 구비한 종래의 인젝터와 비교하여 윤활 오일의 측정된 양이 두배로 될 것이다. 이것은 유량 측정과 관련하여 새롭고 향상된 가능성을 제공하게 된다.

주입된 윤활 오일의 양은 인젝터 당 증가되고, 그리하여 개별적인 윤활 지점이 먼지에 의해 막힘이 시작되는 경우에도 더 높은 압력을 전달할 수 있어서 고장의 위험을 감소시키게 된다.

각각의 인젝터는 2 이상의 노즐 구멍을 가진다. 어떤 노즐 구멍도 노즐 팁의 중심선에 수직인 평면에 축방향으로 또는 방사방향으로 동일한 각도를 갖기 때문에, 실린더에서 상방향 또는 안쪽으로의 각도에서 윤활 오일 제트의 가도는 변할 것이다. 이에 따라, 윤활 오일 제트의 중심은, 콤팩트 제트(compact jets)이거나 분무 스프레이이거나 관계없이, 인젝트 위로 그러나 실린더 벽의 원주부의 다른 영역에서 동일 높이로 전달될 것이다. 인젝터는, 종래기술의 분무기 노즐로 또는 종래의 비복귀 밸브(nonreturn valves)로서 적용되느냐에 관계없이, 하나 또는 두 개의 종래의 인젝터를 대체할 수 있다.

두 개의 노즐 구멍에 의하여, 두 개의 인젝터 사이의 원주변 간격의 길이의 한 배 또는 두 배의 거리에 상응하는 원주변 거리에 걸쳐 분포된 인젝터들 위에서 같은 레벨에서 상기 윤활 오일 제트의 중심이 부딪히도록 각도가 배치된다.

실린더에서 인젝터는 환형 영역에서 불균일한 분포를 갖고 비대칭으로 배치될 수 있다. 노즐 구멍의 수와 노즐 구멍의 각도를 고려하여, 서로 다른 인젝터들이 실린더의 원주 영역에서 윤활 오일의 균일한 분포를 형성하기 위하여 사용될 수 있다.

그러나, 그렇게 필요한 경우 인젝터는, 예컨대 구성요소의 수를 줄이는 것과 관련하여, 마찬가지로 환형 영역에서 균일한 분포를 갖고 대칭적으로 분포될 수 있다.

실린더에서 원주 영역을 따라 실린더 윤활 오일의 균일한 분포를 형성하기 위하여 실린더에서 환형 영역에서 균일하지 않게 분포된 인젝터를 사용하는 것이 가능하다.

동일한 인젝터에서 몇 개의 노즐 구멍을 사용할 때 다른 윤활 오일 제트를 작동시킬 필요가 있다. 이것은 특히, 윤활 오일이 상대적으로 멀리 보내야 할 때 필요하다. 윤활 오일의 특성 상의 이러한 차이는 다양한 원칙에 의하여 또는 다양한 원칙을 결합함으로써 얻을 수 있다.

본 발명의 추가의 실시예에 따르면, 노즐 팁의 중심선에 수직인 평면에 대하여 가장 큰 각도를 갖는 노즐 구멍이 인젝터 하우징에 가장 가깝게 배치된다는 점에서 인젝터는 독특하다. 가장 긴 전달 경로를 갖고 윤활 오일 제트를 전달하게 되는 노즐 구멍이 인젝터 하우징에 가장 가까이 배치될 것이고, 두 번째로 긴 전달 경로를 갖는 노즐 구멍은 인젝터 하우징에 두 번째로 가깝게 배치될 것이고, 그런식으로 배치될 것이다. 그리하여 인젝터로부터 가장 멀리 윤활 오일을 전달하게 될 노즐 구멍에서 가장 큰 압력이 발생한다. 어떠한 각도도 일치하지 않고, 윤활 오일 제트는 일치하지 않고 오일 제트는 충돌 없이 교차될 수 있다.

본 발명에 따른 추가의 실시예에 따르면, 인젝터는 노즐 구멍이 각각 다른 크기로 형성된다는 점에서 독특하다.

본 발명에 따른 추가의 실시예에 따르면, 가장 큰 노즐 구멍이 인젝터 하우징에 가장 가깝게 배치된다는 점에서 독특하다.

본 발명에 따른 추가의 실시예에 따르면, 인젝터의 노즐 구멍이 다른 크기를 가져서 윤활 오일 제트의 접촉면이, 바람직하게는 분무된 스프레이의 형태로, 실린더 벽에서 노즐 구멍, 결국 윤활 오일의 주입 분량에 비례하도록 되어 있는 점에서 인젝터는 독특하다.

본 발명에 따른 추가의 실시예에 따르면, 인젝터의 노즐 구멍이 다른 크기를 가져서 분무된 스프레이 형태의 다른 윤활 오일 제트가 각각 다른 방울 크기로 형성될 수 있게 되고, 가장 짧은 경로를 가진 스프레이는 더 작은 방울로 형성되고, 가장 긴 경로를 가진 스프레이는 더 큰 방울로 형성될 수 있게 되어 있는 점에서 인젝터는 독특하다.

노즐 구멍이 다른 직경을 가지는 경우, 인젝터 하우징으로부터 더 먼 노즐 구멍이 가장 크고, 인젝터 하우징으로부터 두 번째로 먼 노즐 구멍은 두 번째로 크게, 그리고 이런 식으로 형성하는 것이 바람직하다. 가장 먼 거리로 전달될 스프레이에서의 방울 크기와 콤팩트한 윤활 오일 제트에서 세기는 더 짧은 거리로 전달될 제트나 스프레이의 거리보다 클 것이다.

더 큰 노즐 구멍으로 인해, 이러한 오일 제트도 더 큰 영역과 원주부를 커버한다는 사실에 상응하게, 가장 멀리 전달될 오일 제트는 오일의 더 큰 부분이 될 것이다.

본 발명에 따른 추가의 실시예에 따르면, 인젝터는 밸브 본체와 인젝터를 개폐하기 위한 밸브 시트(valve seat)를 갖는 통합된 밸브를 구비하는 점에서 독특하다. 이것은, 인젝터에 연결된 개별적인 밸브를 사용하는 것과 비교하여 구성요소의 수를 줄이게 되어 특히 단순한 디자인으로 되어 있다.

본 발명에 따른 추가의 실시예에 따르면, 인젝터는 밸브가 분무 밸브(atomising valve)이고, 밸브 시트(valve seat)가 상기 밸브 본체와 노즐 구멍 사이에 구비된 점에서 독특하다. 본 발명은 위에서 언급한 국제특허공개 WO 00/28194에 설명된 형태의 시스템 또는 윤활 오일의 분무와 함께 작동하는 다른 시스템에 사용하기에 특히 적합하다.

본 발명에 따른 추가의 실시예에 따르면, 인젝터는 밸브가 비복귀 밸브(nonreturn valve)이고, 밸브 본체가 상기 밸브 시트와 노즐 구멍 사이에 구비된 점에서 독특하다. 본 발명은 위에서 언급한 유럽특허 EP 1 350 929에 설명된 형태의 시스템 또는 콤팩트 오일 제트로서 윤활 오일의 주입과 함께 작동하는 다른 시스템에 사용하기에 특히 적합하다.

본 발명에 따른 추가의 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 인젝터는 2 개의 노즐 구멍을 구비하는 점에서 독특하다. 이것은 인젝터들을 환형 영역에 균일하게 분포시킬 수 없은 많은 시스템에서 윤활 오일의 균일한 분포를 허용할 수 있는 특히 단순한 기술적인 설계이다.

노즐 팁의 바깥쪽 자유단이 실린더 벽 내에 위치하도록 인젝터가 실린더 벽의 잘라낸 부분(cutout)에 배치될 것이다. 따라서, 오일 제트/스프레이가 실린더 벽을 치도록 실린더에 대하여 접하는 평면에 대하여 작은 각도로 모든 제트/스프레이가 주입될 수 있도록 상기 도려낸 부분에 경사진 설계가 구비될 것이다.

본 발명에 따른 방법과 인젝터에 의한 윤활 오일의 배출 또는 주입은, 윤활이 통상 비교적 멀리 전달되어야 하기 때문에, 균일하게 분포된 인젝터에 의해 윤활 오일의 균일한 분포를 갖고서 종래의 시스템에 의한 것보다 더 일찍 실행될 것이다. 상기 윤활 오일은 통상 피스톤이 상방향으로 이동 중에 통과하기 전에 전달된다.

인젝터에 의해 배출되는 윤활 오일의 양은 오일 배출 구멍의 수에 의존되고, 그리하여 본 발명에 따라 적용된 인젝터에 의해 대체된 인젝터의 수에 의해 결정된다.

윤활 오일의 전달을 위하여, 유럽특허 EP 2 044 300 또는 유럽특허 EP 1 426 571에 설명된 것과 같은 윤활 시스템이 사용되어야 한다.

노즐 구멍의 수가 변하고 또 다양한 인젝터의 분포가 변하는 한 가지 이상의 형태의 인젝터가 실린더에서 사용될 수 있다.

분무된 윤활 오일의 2 개의 스프레이가 사용된 본 발명에 따른 윤활 오일 배출 시스템에서 공급 압력은 통상적으로 (예컨대 50-100 바아) 조정되어야 하는데, 윤활 오일이 실린더에 대하여 아래 같은 배치로 분무된다:

- 하나의 인젝터 당 6 개의 윤활 지점이 최소한 원주의 1/3을 커버하도록;

- 하나의 인젝터 당 8 개의 윤활 지점이 최소한 원주의 1/4을 커버하도록;

- 하나의 인젝터 당 10 개의 윤활 지점이 최소한 원주의 1/5을 커버하도록.

본 발명은 종래 기술의 시스템의 단점을 극복하고 실린더 윤활 오일을 균일하게 분포할 수 있는 오일 주입시스템, 오일 주입 방법 및 오일 주입 인젝터를 제공한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조로 하여 이하에서 자세히 설명될 것이다.
도 1은 스테이 볼트(stay bolts)의 배치가 기존의 윤활 오일 배출 구멍의 각각에 인젝터가 설치될 수 없게 하는 실린더를 통한 단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 실린더를 나타내는데, 원래 8 개의 윤활 오일 배출 구멍 중에 4 개에 본 발명에 따른 인젝터가 구비된 것을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 배출 시스템을 개략적으로 나타낸 부분도로서, 실린더에서 다양한 내향 및 상방향 각도로 오일 스프레이를 주입하는 2 개의 노즐 구멍을 구비한 인젝터가 적용된 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 인젝터를 사용할 때, 도 2에 보인 실린더를 위한 주입 패턴 개략적으로 나타낸다.
도 5는 2 개의 노즐 구멍을 구비한 본 발명에 따른 인젝터를 부분적으로 자세히 나타낸 도면이다.
도 6은 스프레이 패턴을 개략적으로 나타내고, 실린더 벽에서 윤활 오일의 분포의 세기를 나타낸다.

도 1은 실린더(2)의 중심축에 수직인 그리고 종이의 평면에 상응하는 평면에서 실린더의 원주 방향으로 균일하게 배치된 8 개의 윤활 오일 배출 구멍(12)을 구비하는 실린더(2)의 예를 나타낸다. 8 개의 스테이 볼트(21, stay bolts) 중 4 개가 기존의 윤활 오일 배출 구멍(12)의 반대쪽에 위치하기 때문에 스테이 볼트의 배치가, 모든 기존의 윤활 오일 배출 구멍(12, 12.1 내지 12.8)에 인젝터(도 2)가 장착될 수 없게 한다.

이어지는 도면을 참조로 하여 설명될 실시의 기본은, 8 개의 윤활 오일 배출 구멍(12)을 구비하는 실린더(2)를 나타내는 도 1에 보인 종래의 엔진이다.

8 개의 윤활 오일 배출 구멍(12.1 내지 12.8)이 나타나 있는데, 윤활 오일 배출 구멍(12)을 통해 실린더 윤활 오일을 전달하는 데 사용된 종래의 비복귀 밸브(nonreturn valve, 미도시)를 위해 사용된다. 실린더 내의 피스톤은 윤활 오일을 분포시키는 데 사용된다. 더욱이, 엔진 블럭(11) 그 자체가 도시되어 있다.

피스톤의 통과 전에 실린더 벽(16)에 직접 또는 간접적으로 윤활 오일을 전달하도록 되어 있는 다른 형식의 인젝터를 장착함으로써 이 엔진이 개량될 때, 공간에 대한 해결 문제가 발생한다. 예를 들어, 도시된 윤활 오일 배출 구멍(12.8)은, 실린더 스테이 볼트(21) 중의 하나가 중간에 있기 때문에 방사 방향으로 도달할 수 없게 되어 있다.

또 2는 도 1에 보인 실린더(2)를 나타내는데, 윤활 오일이 8 개의 윤활 오일 배출 구멍(12.1 내지 12.8)을 통하여 그리고 8 개의 비복귀 밸브를 통하여 미리 공급되고, 4 개만의 윤활 오일 배출 구멍에 구비된 인젝터(1)를 구비하도록 되어 있다. 상기 실린더(2)은 분무된 윤활 오일을 주입하기 위한 각각 두 개의 스프레이를 전달하는 4 개의 인젝터를 통하여 윤활된다.

2 개 형식의 인젝터(1.1, 1.2)가 사용된다. 이들 사이의 차이는 스프레이를 주입하는 각도인데, 인젝터(1) 위로 실린더 벽(16)에서 주어진 레벨에서 개별적인 스프레이(A, B, C, D)가 실린더 벽을 칠 수 있게 하여 실린더 원주변에 윤활 오일의 고른 분포가 이루어질 수 있게 한다.

사용되지 않는 윤활 오일 배출 구멍(101)은 물론 덮여져야 한다. 이것은, 예를 들어, 본래의 비복귀 밸브를 막음 플러그(blind plug)로서 머물게 함으로써 작용시킬 수 있다.

도 3은, 실린더에서 다양한 내향 및 상향 각도에서 분무된 윤활 오일을 주입하는 2 개의 노즐 구멍을 갖는 노즐을 그 내부 단부에 구비하는 이른바 SIP 인젝터(1)를 보여준다. 모든 다른 윤활 오일 배출 구멍에서 인젝터(1)의 대칭적인 배치가 도시되어 있다. 그러나, 도 2에 보인 것과 같이 단일 스프레이(A, B, C, D)가 도 2에 보인 스프레이 패턴(8)으로 주입되는, 비대칭적으로 배치된 인젝터도 마찬가지로 가능하다.

도 3은 본 발명에 따른 배출 시스템을 나타낸다. 종래의 기계적 윤활 장치(4)가 사용되는데, 선박의 구동부에 기계적으로 연결되어 있다. 여기서 기계적 윤활 장치(4)는 엔진과 동시적으로 작동된다. 대형 엔진에서, 통상적으로 2 개의 실린더 당 하나의 기계적 윤활 장치(4)가 적용된다. 통상적으로 6 내지 10개의 많은 수의 인젝터(1)가 각각의 실린더에 위치된다. 각각의 인젝터(1)에 대하여 개별적인 윤활 오일 펌프를 갖는 상기 기계적 윤활 장치(4)를, 이 윤활 장치(4)에 합체된 비복귀 밸브를 통하여 개별적인 인젝터(1)로 연결하는 오일 공급 파이프(3)가 구비되어 있다.

더욱이, 상기 인젝터(1)로부터 상기 윤활 장치(4)로 초과 오일을 되돌려 보내는 복귀 파이프(6)가 나타나 있다.

각각의 실린더(2)에는 인젝터(1)를 위한 다수의 오일 배출 구멍(12)이 구비되어 있다. 각각의 인젝터(1)에 대하여 잘라낸 부분(7, cutout)이 구비되어, 인젝터에서 노즐 팁(5)의 자유단(23)에 배치된 노즐 구멍들이 윤활 오일을 실린더 벽(16)으로 전달할 수 있게 된다. 도 3에는 인젝터(1)로부터 스프레이 패턴(8)으로 주입되는 분무된 오일(9)이 나타나 있다. 상기 스프레이 패턴(8)은 두 가지 다는 스프레이를 포함하는데, 2 개의 스프레이(C,D)를 갖는 도 2에 보인 인젝터(1.1)로부터 분사된 스프레이에 상응한다.

노즐 팁(5)을 통하여 중앙선(22)에 대하여 방사상으로 그리고 노즐 팁의 중앙선(22)에 대해 수직인 평면에 대하여 축방향으로 다른 각도로 구비된 노즐 구멍(10, 도 5 참조)이 좌측 하단의 확대된 도면에 보여진다. 이 사실은, 실린더에서 두 개의 노즐 구멍(10)이 다른 각도 안쪽 방향과 상방향의 각도로 분사한다는 것으로도 표현될 수 있다. 윤활 오일 제트(C, D)의 중심은 인젝터(1) 위의 동일한 레벨에서 실린더 벽(16)에 구비되나, 실린더 벽의 원주부의 다른 영역에 구비될 것이다.

도 4는 도 2로부터의 원칙적인 스프레이 패턴(8)를 나타낸다 (도 4a에서 위로부터 본 것). 이것은 모든 스프레이(A, B, C, D)가 실린더 벽(16)을 치는 실린더 축에 수직인 평면에 나타난다. 개별적인 스프레이(A, B, C, D)가 놓이는 가상의 목격점(15, sighting points)이 나타나 있다. 스프레이의 중심은 실린더 벽의 원주부에 균일하게 분포될 것이다. 상기 스프레이(A, B, C, D)는, 피스톤이 상부 위치로 이동할 때, 실린더에서 일어나는 소용돌이형으로 상방으로 가는 공기흐름(회오리)의 각도에 상응하는 배향을 갖고 상방향으로 향한다.

도 4b에서, 동일한 실린더(2)가 펼쳐진 상태로 보여져 있다. 도 4b로부터, 모든 인젝터(1)가 상기 잘라낸 부분(7)에 배치된 노즐 팁(5)을 갖고 장착된 평면(24) 위의 레벨에서 스프레이의 중심/목격점(15)이 실린더 벽(16)을 치는 것으로 결정된 모습을 보여준다.

가상적인 목격점(15)는 펼쳐진 실린더 벽(16)에 추가로 표시된다. 펼쳐진 도면을 보면, 분출된 스프레이는 충돌 위험이 있다는 것을 알 수 있다. 그러나 도 4b에 나타낸 도면이 도 4a에 나타낸 도면과 결합되면, 스프레이가 충돌하지 않는 것을 명확히 볼 수 있다. 이 사실은 2 개의 노즐 구멍(10)이 실린더에서 서로 다른 방향, 안쪽방향 및 상방향 각도에서 분사된다는 것으로 표현될 수 있다.

더욱이, 도 4b에서, 문제의 인젝터(1)에서 각각의 노즐 팁(5)을 둘러싸는 잘라낸 부분(7)을 볼 수 있다. 이러한 잘라낸 부분은, 실린더 내로 돌출하는 노즐 팁(5) 없이 윤활 오일의 전달을 가능하게 하기 위하여 상기 노즐 팁(5)이 실린더 벽(16)의 표면 아래에 배치될 수 있다는 것을 나타낸다.

도 5는 인젝터(1)의 자세하게 확대한 도면이다. 이것은 2 개의 노즐 구멍(10.1, 10.2)을 갖는 노즐 팁(5)을 구비한다. 도 5에는 2 개의 노즐 구멍(10)만 나타내었으나, 2 개 이상의 노즐 구멍도 문제없이 가능하다. 밸브 본체(18)를 갖는 밸브가, 상기 2 개의 노즐 구멍(10.1, 10.2)을 통한 주입을 개폐하기 위하여 밸브 시트(17)와 상호작용하는 노즐 팁(5)에 구비되는 것이 나타나 있다.

도 5b에는, 인젝터가 스프레이(A, B)나 스프레이(C, D)에 상응하는가에 따라 달라지는 2 개의 스프레이(8.1, 8.2)를 분사하는 노즐(5)이 나타나 있다. 도면에서 왼쪽으로, 인젝터(1)가 실린더(2)의 중심으로부터 보여지고, 여기서 상방향으로 향한 각도는 2 개의 스프레이(8.1, 8.2)에 의해 다르게 되어 있고, 스프레이(8.1)는 가장 큰 상방향 각도를 가진다. 동일한 방식으로, 단면 A와 B에서 안쪽으로 향한 각도는 스프레이(8.2)에서 가장 큰데, 즉 접선방향 주입에 대하여 가장 큰 각도를 가진다.

도 5c에는, 실린더 벽(16)에 직,간접으로 접촉하기 전에 가장 큰 전달 경로를 갖는 스프레이(8.2)가 존재하는 실시예가 나타나 있고 밸브 시트(17)에 가장 가까이 위치한 노즐 구멍(10.2)을 보인다. 그리고 이와 상응하게, 실린더 벽(16)에 직,간접으로 접촉하기 전에 가장 짧은 전달 경로를 갖는 스프레이(8.2)가 존재하는 실시예가 나타나 있고 밸브 시트(17)에서 가장 멀리 위치한 노즐 구멍(10.2)을 보인다.

도 6(도 6a, 도 6b, 도 6c)는 2 개의 스프레이(8.1, 8.2)를 갖는 스프레이 패턴(8)을 보여주는데, 실린더 벽(16)에서 윤활 오일의 퍼짐은 세기에 따라 점차 변하게 되어 다음과 같이 나타난다:

- 높은 세기 영역(20.1);

- 오일로 전부 커버되는 중간 세기 영역(20.2);

- 넓은 영역에 나타나고 많은 부분영역은 전부 커버되나 그 사이는 단일 점으로 나타나서 산발적으로 커버되는 영역(20.3);

- 바람직하게는 단일 점 및/또는 분무된 오일 입자로 가볍게 산발적으로 커버되는 영역(20.4).

도 6의 상부에는 요약으로서 위로부터 보듯이 오일로 커버되는 정도를 나타내고 있다. 상기 영역(20.1, 20.2, 20.3)을 같이 추가함으로써, 커버 정도를 갖는 원주부 거리가 정의된다. 주입된 스프레이의 상방향과 내부방향의 각도에 따라, 실린더 벽(16)에서의 "인상(impression)"이 변한다. 보여진 실시예에서, 상기 영역(20.1, 20.2, 20.3)의 요약은 또한 스프레이(8.1)에 대하여 O1, 그리고 스프레이(8.2)에 대하여 O2로 각각 불린다.

앞에서 설명한 본 발명의 다른 실시예는, 노즐 구멍(10)에 다른 크기가 사용될 수 있다는 것이다. 이러한 방식으로, 모든 노즐 구멍(10)을 통하여 나오는 윤활 오일의 동일한 분량을 전달하는 대신에, 배분의 기본이 만들어져 상기 O1과 O2 사이의 관계가 윤활 오일의 전달된 량의 관계에 대한 표현이 될 수 있다. 도 6b에는, 인젝터(1)에 대한 평면(24) 위의 레벨(H)에서의 접촉 거리를 봄으로써 이러한 관계를 계산하는 근사적인 이론적인 방법 P1/P2를 나타내고 있다. 계속하여, 상기 노즐 구멍(10.1, 10.2)의 크기는 그에 상응하게 적용된다.

(D1/D2)^2 ~ (O1/O2)x 상수 ~ (P1/P2)x 상수

근사하여, 상기 노즐 구멍(10.1, 10.2)에서 "덕트 길이"(L1, L2)는 동일한 길이로 산정되고 기하학적 조건은 상기 2 개의 노즐 구멍(10.1, 10.2)에 대하여 동일한 것으로 계산된다.

스프레이(8.2)로부터 실린더 벽(16) 위로 직접적인 퍼짐이 스프레이(8.1)의 2배 크기라면, 윤활 오일의 양도 분포되어야 하고, 노즐 구멍(10.2)이 노즐 구멍(10.1)보다 커야 함을 의미한다. 만약 상기 노즐 구멍(10.1)이 Φ 0.3mm이고, 상기 노즐 구멍(10.2)은 약 Φ 0.42mm가 되어야 한다. 그리하여, 실린더 벽(16)에서 윤활 오일의 대략적인 균일 분포가 일어나도록, 2 개의 스프레이(8.1, 8.2)에 의해 커버되는 원주거리 사이의 관계에 상응하는 윤활 오일 양의 분포가 나타난다.

더욱이, 도 6에서는 오일의 다양한 양이 배출되어 스프레이(8.2)가 스프레이(8.1)에 의해 커버되는 영역의 약 2 배를 커버하도록 한다. 전체 상기 영역(20.1, 20.2, 20.3)에 대한 2 개의 스프레이로부터 실린더 벽에서의 퍼짐을 비교해 보면, 상기 스프레이(8.2)에 대한 영역이 상기 스프레이(8.1)에 대한 영역의 약 2 배 크기이다.

도 6에는, 스프레이(8.1, 8.2)가 다른 뿔각도(V1, V2, cone angles)를 가질 수 있는 것을 보이고 있으나, 원칙적으로 동일한 뿔각도를 가질 수도 있다. 더욱이, 도 6a에는 각각 스프레이(8.1, 8.2)에서 중앙선의 방향에 대하여 각도(V1^*, V2^*)가 표시되어 있다. 점선으로 보인 중앙선은 앞에서 언급한 목격점(15, 도 4b)을 향하도록 되어 있다. 상기 중앙선의 각도는 상기 실린더의 중심축에 대하여 나타내어져 있다. 인젝터(1)가 구비된 평면(24, 도 4b)과, 상기 목격점(15, 도 4b)이 위치한 새로운 평면 사이의 수직 거리인 레벨(H)을 알면, 그리고 상기 각도(V1, V2, V1^*, V2^*)로 나타내어지는 스프레이의 기하학적 구조를 알면, 상기 2 개의 스프레이(8.1, 8.2)가 상기 실린더 벽(16)에서 커버하게 될 원주변 거리를 계산할 수 있다.

상기 노즐 구멍(10.1, 10.2)이 동일한 직경(D1, D2)을 갖는다면, 윤활 오일이 배출된 분량은 대략 동일할 것이다. 각각의 스프레이에 의해 "휩쓸리는(swept)" 영역에 대한 윤활 오일양의 상대적인 분포를 결정하고자 하는 경우, 원주변 거리(P1, P2)는 분포의 근거로서 사용될 수 있을 것이다. 이러한 사실에 기초하여 상기 노즐 구멍(10.1, 10.2)의 다른 직경을 계산하는 것이 가능하다. 이러한 방법은, 예를 들어, 상기 2 개의 스프레이에 대한 상기 뿔각도(V1, V2)가 실험적인 방법으로 결정될 때 적용될 수 있다. 상기 뿔각도(V1, V2)는 통상 서로 비교적 가까운 크기를 가질 것이다. 그러나, 이것은 노즐 구멍들의 수와, 그들이 "휩쓸(sweep)" 영역에 좌우된다. 이러한 방법은 상기 실린더 벽에서 윤활 오일의 아주 균일한 분포를 확실히 하게 될 것이다.

1: 인젝터 2: 실린더
4: 윤활 장치 5: 노즐 팁
8: 스프레이 패턴 10: 노즐 구멍
12: 오일 배출구멍 16: 실린더 벽
21: 실린더 스테이 볼트

Claims (12)

1. 다수의 인젝터가 실린더의 축에 수직인 평면에서 실린더 벽에 배치되어 있고, 각각의 인젝터는 인젝터 하우징과 인젝터 하우징에 연속적으로 구비된 노즐 팁을 구비하고, 상기 노즐 팁에는 그 바깥 자유단에 몇 개의 노즐 구멍이 구비되어 몇개의 윤활 오일 제트를 각각의 인젝터로부터 각각 다른 방향으로 실린더 벽으로 전달할 수 있게 되어 있는 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 인젝터에 있어서, 노즐 팁을 통과하는 중심선에 대하여 방사상으로 다른 각도로 그리고 노즐 팁을 통과하는 중심선에 수직하는 면에 대하여 축방향으로 노즐 구멍이 형성되어, 윤활 오일 제트의 중심이, 상기 실린더 벽의 원주변의 다른 영역에서 인젝터 위에서 동일한 높이로 실린더 벽에 부딪칠 수 있게 되어 있으며, 상기 노즐 팁의 중심선에 수직인 평면에 대하여 가장 큰 각도를 갖는 상기 노즐 구멍은 상기 인젝터 하우징에 가장 가까이 배치되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 인젝터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 노즐 구멍은 다른 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 인젝터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 가장 큰 노즐 구멍은 상기 인젝터 하우징에 가장 근접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 인젝터.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 인젝터의 상기 노즐 구멍은 다른 크기로 형성되어, 윤활 오일 제트가 실린더 벽에서 윤활 오일 제트의 접촉면이 노즐 구멍, 결국 배출된 윤활 오일의 분량과 비례하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 인젝터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 인젝터의 상기 노즐 구멍은 다른 크기로 형성되어, 분무된 스프레이 형태의 다른 윤활 오일 제트가 다른 윤활 오일 방울 크기로 형성될 수 있고, 가장 짧은 경로를 갖는 스프레이가 더 작은 방울로 형성되고, 가장 긴 경로를 갖는 스프레이가 더 큰 방울로 형성되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 인젝터.
6. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 인젝터는 이 인젝터를 개폐하기 위하여 밸브 본체와 밸브 시트를 구비한 일체화된 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 인젝터.
7. 제6항에 있어서,
   상기 밸브는 분무하는 밸브이고, 상기 밸브 시트는 상기 밸브 본체와 상기 노즐 구멍 사이에 구비된 것을 특징으로 하는 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 인젝터.
8. 제6항에 있어서,
   상기 밸브는 비복귀 밸브이고, 상기 밸브 본체는 상기 밸브 시트와 상기 노즐 구멍 사이에 구비된 것을 특징으로 하는 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 인젝터.
9. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
   2 개의 노즐 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 인젝터.
10. 다수의 인젝터가 실린더의 축에 수직인 평면에서 실린더 벽에 배치되어 있고, 각각의 인젝터는 인젝터 하우징과 인젝터 하우징에 연속적으로 구비된 노즐 팁을 구비하고, 상기 노즐 팁에는 그 바깥 자유단에 몇 개의 노즐 구멍이 구비되어 몇개의 윤활 오일 제트를 각각의 인젝터로부터 각각 다른 방향으로 실린더 벽으로 전달할 수 있게 되어 있는 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 분배 시스템에 있어서, 노즐 팁을 통과하는 중심선에 대하여 방사상으로 다른 각도로 그리고 노즐 팁을 통과하는 중심선에 수직하는 면에 대하여 축방향으로 노즐 구멍이 형성되어, 윤활 오일 제트의 중심이, 상기 실린더 벽의 원주변의 다른 영역에서 인젝터 위에서 동일한 높이로 실린더 벽에 부딪칠 수 있게 되어 있으며, 상기 노즐 팁의 중심선에 수직인 평면에 대하여 가장 큰 각도를 갖는 상기 노즐 구멍은 상기 인젝터 하우징에 가장 가까이 배치되는 것을 특징으로 하는, 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 분배 시스템.
    
11. 윤활 오일이 실린더의 축에 수직인 평면에서 환형 영역에 실린더 벽에 배치된 다수의 인젝터에 의하여 실린더 벽으로 전달되고, 각각의 인젝터는 인젝터 하우징과 인젝터 하우징에 연속적으로 구비된 노즐 팁을 구비하고, 상기 노즐 팁에는 그 바깥 자유단에 몇 개의 노즐 구멍이 구비되어 몇개의 윤활 오일 제트를 각각의 인젝터로부터 각각 다른 방향에서 실린더의 벽으로 전달할 수 있게 되어 있는 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 방법에 있어서, 노즐 팁을 통과하는 중심선에 대하여 방사상으로 다른 각도로 그리고 노즐 팁을 통과하는 중심선에 수직하는 면에 대하여 축방향으로 윤활 오일 제트가 주입되어, 상기 윤활 오일 제트의 중심이, 상기 실린더 벽의 원주변의 다른 영역의 인젝터 위에서 동일한 높이로 실린더 벽에 부딪칠 수 있게 되고, 상기 노즐 팁의 중심선에 수직인 평면에 대하여 가장 큰 각도를 갖는 상기 노즐 구멍은 상기 인젝터 하우징에 가장 가까이 배치되고, 가장 긴 전달 경로를 갖고 윤활 오일 제트를 전달하게 되는 노즐 구멍이 인젝터 하우징에 가장 가까이 배치될 것이고, 두 번째로 긴 전달 경로를 갖는 노즐 구멍은 인젝터 하우징에 두 번째로 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는, 디젤 엔진에서 대형 실린더로 실린더 윤활 오일을 주입하기 위한 방법.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
12. 삭제

Images