KR102058380B1 - A large two-stroke compression-ignited internal combustion engine with dual fuel systems - Google Patents
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Abstract
크로스헤드 유형의 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 다기관 내연기관(9)은 제1 유형 연료를 엔진의 실린더에 전달하는 제1 연료 공급 분사 시스템(52)을 포함하며, 제1 연료 공급 분사 시스템(52)은 유압 동력 펌프(43) 및/또는 제1 유형 연료를 가압하는 압력 부스터를 포함하며, 제2 유형 연료를 엔진의 실린더에 전달하는 제2 연료 공급 분사 시스템(52)을 포함하며, 제2 연료 공급 분사 시스템(52)은 유압 동력 펌프(43) 및/또는 제2 유형 연료를 가압하는 압력 부스터(39)를 포함하며, 유압 펌프 스테이션(22)은 복수의 기계 구동 유압 펌프(24, 25)를 포함하며, 기계 구동 펌프(24, 25)는 엔진의 동력 인출 장치로 구동된다. 엔진은 제1 연료 또는 제2 연료로 선택적으로 작동하도록 구성된다. 유압 펌핑 스테이션(22)은 엔진이 제1 연료로 작동할 때 제1 연료 공급 분사 시스템에 유압 동력을 공급하도록 구성되고, 유압 펌핑 스테이션(22)은 엔진이 제2 연료로 작동할 때 제2 연료 공급 분사 시스템에 유압 동력을 공급하도록 구성된다.The large two-stroke turbocharging compression ignition manifold internal combustion engine 9 of the crosshead type comprises a first fuel supply injection system 52 for delivering a first type fuel to a cylinder of an engine, and a first fuel supply injection system 52. ) Includes a hydraulic power pump 43 and / or a pressure booster for pressurizing the first type of fuel, a second fuel supply injection system 52 for delivering the second type of fuel to a cylinder of the engine, The fuel supply injection system 52 includes a hydraulic power pump 43 and / or a pressure booster 39 for pressurizing the second type of fuel, the hydraulic pump station 22 comprising a plurality of mechanically driven hydraulic pumps 24, 25. Mechanical drive pumps 24, 25 are driven by a power take-off of the engine. The engine is configured to selectively operate with a first fuel or a second fuel. The hydraulic pumping station 22 is configured to supply hydraulic power to the first fuel supply injection system when the engine operates with the first fuel, and the hydraulic pumping station 22 has a second fuel when the engine operates with the second fuel. And to supply hydraulic power to the supply injection system.
Description
본 개시는 이중 연료 시스템을 갖춘 대형 2 행정 압축 점화 내연기관에 관한 것이다.The present disclosure relates to a large two-stroke compression ignition internal combustion engine with a dual fuel system.
대형 2 행정 단류(uniflow) 터보차징 압축 점화 내연 크로스헤드 엔진은 통상적으로 대형 선박의 추진 시스템이나 발전소의 원동기로 사용되고 있다. 엄청난 크기, 무게 및 동력 출력으로 이 엔진은 일반 연소 엔진과 아주 다르며, 대형 2 행정 터보 차칭 압축 내연기관은 그 자체가 하나의 클래스로 분류된다.Large two-stroke uniflow turbocharging compression ignition internal combustion crosshead engines are commonly used as propulsion systems for large ships or as prime movers for power plants. With its immense size, weight and power output, the engine is very different from a normal combustion engine, and the large two-stroke turbocharged compression internal combustion engine is itself a class.
대형 2 행정 압축 점화 내연기관은 전통적으로 연료유나 중유 등과 같은 액체 연료로 작동한다. 그러나 환경 측면에 대한 관심이 증가함에 따라 천연가스, 석유 가스, 메탄올, 에탄올, 석탄 슬러리, 석유 코크스 등과 같은 대체 유형 연료를 사용하는 방향으로 발전하고 있다. 가스는 일반적으로 액체 형태로 저장하지만 기체 형태로 분사된다.Large two-stroke compression ignition internal combustion engines traditionally operate on liquid fuels such as fuel oil or heavy oil. However, with increasing environmental concerns, the development of alternative types of fuels such as natural gas, petroleum gas, methanol, ethanol, coal slurry, petroleum coke, etc. has developed. The gas is usually stored in liquid form but injected in gaseous form.
이러한 대체 유형 연료는 특성이 기존의 연료 펌프로 처리하기가 어렵거나 불가능하다. 일부는 석탄 슬러리와 같이 연마성이 있으며, 일부는 휘발유 또는 에탄올과 같이 윤활 품질이 매우 떨어지며, 일부는 액화 가스(극저온 연료)와 같이 극저온이 필요하다. These alternative type fuels are difficult or impossible to handle with conventional fuel pumps. Some are abrasive, such as coal slurries, some are very poorly lubricated, such as gasoline or ethanol, and some require cryogenic temperatures, such as liquefied gases (cryogenic fuels).
대부분의 적용에서 엔진은 선박용 디젤유 또는 중유와 같은 기존 연료와 액화 가스 또는 에탄올과 같은 대체의 환경 친화 연료 중 하나에 의해 작동할 수 있어야 한다. In most applications, the engine must be able to operate on existing fuels such as marine diesel or heavy oil and on alternative environmentally friendly fuels such as liquefied gas or ethanol.
따라서 전용 연료 공급 분사 시스템이 사용하는 연료 유형마다 필요하다. 이와 같은 두 개의 별도 연료 공급 분사 시스템 요구로 엔진 구성을 위한 초기 비용이 많이 증가하고 엔진 복잡성과 유지보수 비용도 증가한다. Therefore, a dedicated fuel supply injection system is required for each type of fuel used. These two separate fuel injection injection system requirements greatly increase the initial cost for engine configuration, increase engine complexity and maintenance costs.
따라서 추가 비용과 복잡성을 없애거나 적어도 낮추어 두 가지 유형의 연료를 처리할 수 있는 엔진이 필요하다.Therefore, there is a need for an engine that can handle both types of fuel, eliminating or at least reducing the additional cost and complexity.
위에 언급한 문제를 극복하거나 적어도 줄이는 엔진을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.It is an object of the present invention to provide an engine which overcomes or at least reduces the above mentioned problems.
전술한 목적과 다른 목적은 독립 청구항의 특징에 의해 달성된다. 추가 구현 형태는 종속 청구항, 설명 및 도면으로 명백하다.The above and other objects are achieved by the features of the independent claims. Further implementations are apparent from the dependent claims, the description and the drawings.
제1 양태에 따르면, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 다기통 내연기관이 제공되며, 상기 엔진은,According to a first aspect, there is provided a large two-stroke turbocharging compression ignition multi-cylinder internal combustion engine of the crosshead type, the engine comprising:
엔진의 실린더에 제1 유형 연료를 전달하는 제1 연료 공급 분사 시스템으로서 유압 동력 펌프 및/또는 제1 유형 연료를 가압하는 압력 부스터를 포함하는 상기 제1 연료 공급 분사 시스템; A first fuel supply injection system for delivering a first type fuel to a cylinder of an engine, the first fuel supply injection system including a hydraulic power pump and / or a pressure booster for pressurizing the first type fuel;
엔진의 실린더에 제2 유형의 연료를 전달하는 제2 연료 공급 분사 시스템으로서 유압 동력 펌프 및/또는 제2 유형의 연료를 가압하는 압력 부스터를 포함하는 상기 제2 연료 공급 분사 시스템; 및A second fuel supply injection system for delivering a second type of fuel to a cylinder of an engine, the second fuel supply injection system including a hydraulic power pump and / or a pressure booster for pressurizing the second type of fuel; And
복수의 기계 구동 유압 펌프를 포함하는 유압 펌핑 스테이션으로서 기계 구동 펌프는 엔진의 동력 인출 장치에 의해 구동되는 유압 펌핑 스테이션을 포함하고,A hydraulic pumping station comprising a plurality of mechanically driven hydraulic pumps, wherein the mechanically driven pump comprises a hydraulic pumping station driven by a power take-off of the engine,
상기 엔진은 제1 연료 또는 제2 연료로 선택적으로 작동하도록 구성되며,The engine is configured to selectively operate with a first fuel or a second fuel,
상기 유압 펌핑 스테이션은 엔진이 제1 연료로 작동할 때 유압 동력을 제1 연료 공급 분사 시스템에 공급하도록 구성되고, 엔진이 제2 연료로 작동할 때 유압 동력을 제2 연료 공급 분사 시스템에 공급하도록 구성된다.The hydraulic pumping station is configured to supply hydraulic power to the first fuel supply injection system when the engine operates on the first fuel, and to supply hydraulic power to the second fuel supply injection system when the engine operates on the second fuel. It is composed.
두 개의 연료 공급 시스템 중 하나에 동력을 유연하게 공급할 수 있는 단일 유압 펌핑 스테이션을 제공함으로써 각 연료 공급 시스템 전용의 유압 펌핑 스테이션을 피할 수 있으므로 비용과 복잡성을 줄일 수 있다.By providing a single hydraulic pumping station that can flexibly power one of the two fuel supply systems, the hydraulic pumping station dedicated to each fuel supply system can be avoided, reducing cost and complexity.
제1 양태의 가능한 구현예에 따르면, 상기 엔진은 엔진이 제1 유형 연료와 제2 유형 연료로 작동할 때 모두 작동하는 유압 동력 배기 밸브 작동 시스템을 포함하며, 상기 펌핑 스테이션은 엔진이 제1 유형 연료와 제2 유형 연료로 작동할 때 배기 밸브 작동 시스템에 유압 동력을 공급하도록 구성된다.According to a possible embodiment of the first aspect, the engine comprises a hydraulic power exhaust valve actuation system that operates when the engine is operated with both a first type fuel and a second type fuel, wherein the pumping station is configured such that the engine is of a first type. And to supply hydraulic power to the exhaust valve actuation system when operating with fuel and a second type of fuel.
제1 양태의 가능한 구현예에 따르면, 복수의 기계 구동 펌프 중 선택된 그룹은 배기 밸브 작동 시스템과 제1 연료 공급 분사 시스템에 유압 동력을 전용으로 공급하며, 상기 복수의 기계 구동 펌프 중 하나 이상의 비전용 펌프는 엔진이 제2 유형 연료로 작동할 때 제2 연료 공급 분사 시스템에 유압 동력을 선택적으로 제공한다.According to a possible embodiment of the first aspect, a selected group of the plurality of mechanical drive pumps exclusively supplies hydraulic power to the exhaust valve actuation system and the first fuel supply injection system, wherein at least one of the plurality of mechanical drive pumps is non-dedicated. The pump selectively provides hydraulic power to the second fuel supply injection system when the engine is operating on the second type of fuel.
제1 양태의 가능한 구현예에 따르면, 비전용 펌프의 출구 측 제1 전자 제어 밸브는 제1 도관이나 제2 도관에 선택적으로 연결할 수 있으며, 제1 도관은 제1 전자 제어 밸브를 제1 연료 공급 분사 시스템에 연결하고 제2 도관은 제1 전자 제어 밸브를 제2 연료 공급 분사 시스템에 연결한다. According to a possible embodiment of the first aspect, the outlet side first electronic control valve of the non-dedicated pump can be selectively connected to the first conduit or the second conduit, the first conduit connecting the first electronic control valve to the first fuel supply. A second conduit connects the first electronic control valve to the second fuel supply injection system.
제1 양태의 가능한 구현예에 따르면, 제1 연료 공급 분사 시스템에 필요한 제1 유압(P1)은 제2 연료 공급 분사 시스템에 필요한 제2 유압(P2)보다 적어도 낮은 특정한 엔진 작동 조건에 있으며, 제1 도관은 제1 연료 공급 분사 시스템에 유압 펌핑 스테이션과 함께 연결하고 제2 도관은 제2 연료 공급 분사 시스템에 유압 펌핑 스테이션과 함께 연결하며, 제1 도관은 또한 바람직하게는 배기 밸브 작동 시스템에 공급한다.According to a possible embodiment of the first aspect, the first hydraulic pressure P1 required for the first fuel supply injection system is at a particular engine operating condition at least lower than the second hydraulic pressure P2 required for the second fuel supply injection system, The first conduit connects with the hydraulic pumping station to the first fuel supply injection system and the second conduit connects with the hydraulic pumping station to the second fuel supply injection system, the first conduit also preferably supplies to the exhaust valve actuation system. do.
제1 양태의 가능한 구현예에 따르면, 유압 부스터 펌프는 펌핑 스테이션에 의해 전달된 제1 압력(P1)을 제2 압력(P2)으로 증압하는 제2 도관에 배치되며, 유압 부스터 펌프는 바람직하게는 유압 모터 또는 전기 구동 모터로 구동된다.According to a possible embodiment of the first aspect, the hydraulic booster pump is arranged in a second conduit which boosts the first pressure P1 delivered by the pumping station to the second pressure P2, wherein the hydraulic booster pump is preferably It is driven by hydraulic motor or electric drive motor.
제1 양태의 가능한 구현예에 따르면, 유압 감압 밸브 장치는 펌핑 스테이션에 의해 전달된 제2 압력(P2)을 제1 압력(P1)으로 감압하는 제1 도관에 배치된다.According to a possible embodiment of the first aspect, the hydraulic pressure reducing valve device is arranged in a first conduit for reducing the second pressure P2 transmitted by the pumping station to the first pressure P1.
제1 양태의 가능한 구현예에 따르면, 복수의 기계 구동 펌프 중 선택된 그룹은 배기 밸브 작동 시스템과 제1 연료 공급 분사 시스템에 유압 동력을 전용으로 공급하며, 복수의 기계 구동 펌프 중 하나 이상의 가변 용량 전용 펌프는 엔진이 제2 유형 연료로 작동될 때 제2 연료 공급 분사 시스템에 유압 동력을 제공한다.According to a possible implementation of the first aspect, a selected group of the plurality of machine driven pumps exclusively supplies hydraulic power to the exhaust valve actuation system and the first fuel supply injection system, and wherein only one or more of the plurality of machine driven pumps The pump provides hydraulic power to the second fuel supply injection system when the engine is operated on a second type of fuel.
제1 양태의 가능한 구현예에 따르면, 하나 이상의 기계 구동 펌프는 가변 용량 유압 펌프이다.According to a possible embodiment of the first aspect, the at least one machine driven pump is a variable displacement hydraulic pump.
제1 양태의 가능한 구현예에 따르면, 상기 엔진은 제1 연료 공급 분사 시스템, 제2 연료 공급 분사 시스템, 배기 밸브 작동 시스템 및 유압 펌핑 스테이션의 작동을 제어하도록 구성되는 전자제어장치를 포함하며, 상기 전자제어장치는 다음을 하도록 구성된다. According to a possible embodiment of the first aspect, the engine comprises an electronic control unit configured to control the operation of the first fuel supply injection system, the second fuel supply injection system, the exhaust valve actuation system and the hydraulic pumping station; The electronic control device is configured to:
제1 유형의 연료로부터 제2 유형의 연료로 작동을 전환하라는 지시를 받으면, 유압 펌핑 스테이션에 의해 공급되는 유압 동력의 일부를 제1 연료 공급 분사 시스템으로부터 제2 연료 공급 분사 시스템으로 전환하기 위해,When directed to switch operation from the first type of fuel to the second type of fuel, to convert a portion of the hydraulic power supplied by the hydraulic pumping station from the first fuel supply injection system to the second fuel supply injection system,
제1 연료 공급 분사 시스템을 점차 줄이고(ramp down), Gradually ramp down the first fuel supply injection system,
제2 연료 공급 분사 시스템을 점차 늘린다(ramp up).Gradually ramp up the second fuel supply injection system.
제1 양태의 가능한 구현예에 따르면, 전자제어장치는 제2 유형의 연료로부터 제1 유형의 연료로 작동을 전환하라는 지시를 받으면, 제1 연료 공급 분사 시스템을 점차 늘리고, 제2 연료 공급 분사 시스템을 점차 줄여, 유압 펌핑 스테이션에 의해 공급되는 유압 동력의 일부를 제2 연료 공급 분사 시스템으로부터 제1 연료 공급 분사 시스템으로 전환하도록 구성된다.According to a possible implementation of the first aspect, the electronic control unit gradually increases the first fuel supply injection system when instructed to switch operation from the second type of fuel to the first type of fuel, and the second fuel supply injection system. And gradually reduce the portion of the hydraulic power supplied by the hydraulic pumping station from the second fuel supply injection system to the first fuel supply injection system.
제1 양태의 가능한 구현예에 따르면, 제2 연료 공급 분사 시스템에 공급되는 유압 동력은 압축기를 구동하는 유압 회전 모터 또한 공급하며, 상기 압축기는 기체 형태의 제2 유형 연료를 압축한다.According to a possible embodiment of the first aspect, the hydraulic power supplied to the second fuel supply injection system also supplies a hydraulic rotary motor for driving the compressor, the compressor compressing the second type fuel in gaseous form.
제1 양태의 가능한 구현예에 따르면, 제2 연료 공급 분사 시스템은 유압 구동 고압 펌프를 포함하며, 상기 고압 펌프는 두 개 이상의 펌프 유닛을 포함하고 각 펌프 유닛은 단일 펌프 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 펌프 피스톤과 단일 구동 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 유압 동력 구동 피스톤을 포함하며, 상기 구동 피스톤은 펌프 피스톤을 구동하기 위해 펌프 피스톤에 연결된다.According to a possible embodiment of the first aspect, the second fuel supply injection system comprises a hydraulically driven high pressure pump, wherein the high pressure pump comprises at least two pump units and each pump unit is slidably arranged in a single pump cylinder. And a hydraulic power drive piston slidably disposed within the pump piston and the single drive cylinder, the drive piston being connected to the pump piston to drive the pump piston.
제1 양태의 가능한 구현예에 따르면, 상기 엔진은 하나 이상 펌프 유닛의 구동 실린더로/로부터의 유압유 유동을 제어하는 유압 펌핑 스테이션과 탱크에 연결된 적어도 하나의 메인 컨트롤 밸브를 포함하며, 상기 고압 유압유 공급원은 바람직하게는 가변적이면서 제어 가능한 압력 레벨을 갖는 공급원이다.According to a possible embodiment of the first aspect, the engine comprises a hydraulic pumping station for controlling hydraulic oil flow to / from a drive cylinder of at least one pump unit and at least one main control valve connected to the tank, wherein the high pressure hydraulic oil source Is preferably a source having a variable and controllable pressure level.
제1 양태의 가능한 구현예에 따르면, 상기 엔진은 유압 구동 고압 펌프의 출구에 연결된 열교환기 또는 증발기를 포함한다. According to a possible embodiment of the first aspect, the engine comprises a heat exchanger or an evaporator connected to the outlet of the hydraulically driven high pressure pump.
제2 양태에 따르면, 상기 구현예에 따른 두 개의 엔진을 포함하는 어셈블리가 제공되며, 상기 엔진들은 단일 유압 구동 고압 펌프와 열교환기 또는 증발기를 공유한다.According to a second aspect, there is provided an assembly comprising two engines according to the above embodiment, wherein the engines share a single hydraulically driven high pressure pump and a heat exchanger or evaporator.
제2 양태의 가능한 구현예에 따르면, 각 엔진의 펌핑 스테이션은 적어도 하나의 비전용 펌프를 포함하며, 상기 엔진 중 하나의 펌핑 스테이션에 대한 비전용 펌프의 입구에는 해당 입구를 다른 엔진의 탱크 및 여과 시스템 또는 해당 엔진의 탱크 및 여과 시스템과 선택적으로 연결하는 선택 밸브가 제공된다.According to a possible embodiment of the second aspect, the pumping station of each engine comprises at least one non-dedicated pump, the inlet of the non-dedicated pump for one pumping station of the engines having its inlet connected to the tank and filtration of another engine. Selection valves are provided that selectively connect with the system or tanks and filtration systems of the engine.
제2 양태의 가능한 구현예에 따르면, 상기 어셈블리는 해당 비전용 펌프가 제2 연료 공급 분사 시스템에 연결될 때 선택 벨브가 제공된 비전용 펌프의 입구를 다른 엔진의 탱크 및 여과 시스템에 연결하는 선택 밸브를 제어하도록 구성된다.According to a possible embodiment of the second aspect, the assembly comprises a selection valve that connects the inlet of the non-dedicated pump provided with a selection valve to the tank and filtration system of another engine when the non-dedicated pump is connected to the second fuel supply injection system. Configured to control.
제2 양태의 가능한 구현예에 따르면, 두 엔진의 펌핑 스테이션 각각은 적어도 하나의 가변 용량 전용 펌프를 포함하며, 적어도 하나의 상기 가변 용량 전용 펌프의 입구는 어셈블리 내 두 엔진 중 하나의 탱크 및 여과 시스템에 연결된다.According to a possible implementation of the second aspect, each of the pumping stations of the two engines comprises at least one variable displacement pump, wherein the inlet of the at least one variable displacement pump is a tank and a filtration system of one of the two engines in the assembly. Is connected to.
본 발명의 이들 양태와 다른 양태는 이하에서 설명되는 실시예로 명백해질 것이다.These and other aspects of the invention will be apparent from the examples described below.
본 개시에 관한 다음의 상세한 설명 부분에서, 본 발명은 도면에 도시된 일례의 실시예들을 참조하여 더 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 대형 2행정 디젤 엔진의 상승상태 정면도이다.
도 2는 두 개의 연료 공급 분사 시스템, 배기 밸브 작동 시스템 및 유압 펌핑 스테이션이 포함된 도 1 엔진의 개략도이다.
도 3은 두 개의 연료 공급 분사 시스템과 밸브 작동 시스템을 더 상세하게 나타낸 개략도이다.
도 4 내지 도 7은 두 개의 연료 공급 분사 시스템, 배기 밸브 작동 시스템 및 유압 펌핑 스테이션이 포함된 도 1 엔진의 다른 실시예의 개략도이다.
도 8 내지 도 10은 네 개의 연료 공급 분사 시스템, 배기 밸브 작동 시스템 및 유압 펌핑 스테이션이 포함된 도 1의 두 개 엔진 어셈블리에 대한 또 다른 실시예의 개략도이다.
도 11은 임의의 실시예에 따른 엔진에서 제1 유형 연료로부터 제2 유형 연료로 작동을 전환하는 동안 연료 공급 유동을 도시하는 그래프이다.
도 12는 도 11의 제1 유형 연료로부터 제2 유형 연료로 작동을 전환하는 동안 각 연료 공급 분사 시스템의 유압 동력 소비량을 도시하는 그래프이다.In the following detailed description of the disclosure, the invention is described in more detail with reference to exemplary embodiments shown in the drawings.
1 is a front elevation view of a large two-stroke diesel engine according to one embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram of the FIG. 1 engine including two fuel supply injection systems, an exhaust valve operating system and a hydraulic pumping station.
3 is a schematic diagram showing in more detail two fuel supply injection systems and a valve actuation system.
4-7 are schematic diagrams of another embodiment of the FIG. 1 engine including two fuel supply injection systems, an exhaust valve actuation system and a hydraulic pumping station.
8-10 are schematic diagrams of yet another embodiment of the two engine assemblies of FIG. 1 including four fuel supply injection systems, an exhaust valve actuation system, and a hydraulic pumping station.
FIG. 11 is a graph illustrating fuel supply flow during switching operation from a first type fuel to a second type fuel in an engine according to some embodiments. FIG.
FIG. 12 is a graph showing hydraulic power consumption of each fuel supply injection system during switching operation from the first type fuel to the second type fuel in FIG. 11.
다음의 상세한 설명에서, 크로스헤드가 포함된 대형 2행정 저속 터보차징 압축 점화 내연기관(9)에 대한 연료 공급 시스템을 예시적인 실시예를 참조하여 설명한다. 도 1은 터닝 휠(7)과 크로스헤드가 포함된 대형 저속 터보차징 2행정 디젤 엔진(9)을 도시한다. 이 일례의 실시예에서, 상기 엔진은 여섯 개의 실린더를 열을 지어 구비한다. 대형 저속 터보차징 2 행정 디젤 엔진은 통상적으로 엔진 프레임(6)에 의해 지지가 되는 실린더 프레임에 의해 지지가 되며, 열을 지어 4개 내지 14개의 실린더를 갖는다. 엔진(9)은 예컨대 해양 선박의 주 엔진 또는 발전소의 발전기 작동을 위한 고정식 엔진으로 사용할 수 있다. 엔진의 총 출력은, 예를 들면, 1,000 내지 110,000 kW 범위일 수 있다.In the following detailed description, a fuel supply system for a large two-stroke low speed turbocharging compression ignition
이 실시예에서 엔진(9)은 실린더 라이너(1)의 하부 영역에 소기 포트를, 실린더 라이너(1)의 상부에 중앙 배기 밸브(4)를 갖는 2 행정 단류형 압축 점화 엔진이다. 상기 소기는 소기 리시버(2)로부터 개별 실린더(1)의 소기 포트로 통과한다. 실린더 라이너(1) 내의 피스톤은 소기를 압축하고, 예컨대 기체 연료 또는 액체 연료와 같은 고압 연료는 실린더 커버의 연료 밸브를 통해 분사되고, 연소가 뒤따르며 배기가스가 생성된다. The
배기 밸브(4)가 열릴 때, 배기가스는 해당 실린더와 관련된 배기 덕트를 통해 배기가스 리시버(3)로 유동하고 계속해서 터보차저(5)의 터빈으로 유동하여, 거기서 배기가스는 배기 도관을 통해 대기로 흘러간다. 터보차저(5)의 터빈은 흡기구를 경유하여 신선한 공기가 공급되는 압축기를 구동한다. 상기 압축기는 소기 리시버(2)에 이르는 소기 도관에 가압한 소기를 전달한다. 소기 도관 내의 소기는 소기를 냉각하는 인터쿨러를 통과한다.When the
도 2는 연료 분사시스템(52, 53), 배기 밸브 작동 시스템(54) 및 유압 펌핑 스테이션(22)을 포함하는 엔진(9)의 개략도이다. 전자제어장치(50)는 이들 시스템의 작동을 제어한다. 전자제어장치(50)가 단일 장치로 도시되었지만 분산된 형태일 수 있다. 엔진(9)과 그 시스템은 LNG선이나 컨테이너선과 같은 해양 선박에 설치할 수 있다. 2 is a schematic diagram of an
엔진(9)에는 선박 디젤유 또는 중유와 같은 제1유형 연료용 제1 연료 공급 분사 시스템(53)이 제공된다.The
엔진(9)에는 예컨대 액화석유가스(LPG), 액화천연가스(LNG), 액화에탄가스(LEG)와 같은 제2 유형 연료용 제2 연료 공급 분사 시스템(53)이 제공된다. 이들 액화 가스는 분사 전에 기화되어 기체 형태로 엔진 내로 분사된다. 제2 연료 시스템용으로 사용할 수 있는 다른 연료 유형에는 에탄 또는 메탄올과 같은 저인화점 연료가 있다.The
엔진(9)에는 유압 동력과 전자 제어 배기 밸브 작동 시스템(54)이 제공된다.The
유압 펌핑 스테이션(22)은 각종 유압 동력 소비 장치에 유압 동력을 공급하는데, 제1 연료 공급 분사 시스템(52), 제2 연료 공급 분사 시스템(53) 및 배기 밸브 작동 시스템(54) 등에 유압 동력을 공급한다. 펌핑 스테이션(22)에는 복수의 기계 구동 펌프(24, 25)가 제공된다. 이들 유압 펌프(24, 25)는 유압 펌프(24, 25)를 엔진 크랭크축에 연결하는, 예컨대 체인 또는 기어 드라이브에 의한 엔진의 동력 인출 장치로 구동된다. The
펌핑 스테이션(22)에는 또한 전기 구동 모터로 구동되는 유압 스타트업 펌프(26)가 두 개 제공된다. 이들 유압 스타트업 펌프(26)는 엔진 시동 단계에 유압 동력과 압력을 제공하는 역할을 한다. 이들 스타트업 펌프(26)와 다른 전기 구동 펌프(도시되지 않음) 또한 엔진이 작동할 때 추가 유압 동력을 제공하는 역할을 할 수 있다. 스타트업 펌프의 전력은 엔진이나 주전원 또는 배터리와 같은 다른 적절한 전력 공급원과 관련된 발전기 세트를 통해 제공될 수 있다.The pumping
엔진(9)에는 윤활유 시스템과 저압 유압 시스템이 제공된다. 일 실시예에서, 저압 유압 시스템은 여과된 윤활유를 유압 액체로 사용한다.The
저압 펌프(29)는 저압 유압 시스템을 가압한다. 유압 펌핑 스테이션(22)에는 필터(28)를 포함하는 도관을 경유하여 저압 유압 시스템으로부터 유압 액체가 제공된다.The
엔진(9)은 제1 유형 연료 또는 제2 유형 연료로 작동하도록 구성된다. 엔진(9)이 제2 유형 연료로 작동할 때 파일럿 연료(점화액)로 매우 적은 양의 제1 유형 연료를 사용할 수 있다. 그러나 이 매우 적은 양의 파일럿 연료는 제1 연료 공급 분사 시스템에 의해 제공되지 않고, 대신에 바람직하게는 제2 연료 공급 분사 시스템(53)과 일체형인 전용 파일럿 오일 전달 시스템에 의해 제공된다.The
도 11은 제1 유형 연료의 연료 소비량은 실선으로, 제2 유형 연료의 연료 소비량은 점선으로 시간에 따라 도시한 그래프이다. 따라서 상기 그래프는 제1 유형 연료로부터 제2 유형 연료로 작동 전환을 도시한다. 그래프의 시작에서 엔진(9)은 제1 유형 연료로 작동한다. t1에서 전자제어장치(50)는 작동을 제1 유형 연료로부터 제2 유형 연료로 변경하라는 지시를 받거나, t1에서 전자제어장치(50)는 제1 유형 연료에서 제2 유형 연료로 작동을 변경하는 것을 결정한다. 그에 따라, 전자제어장치(50)는 제1 유형 연료의 양이 0이 되고 제2 유형 연료의 양이 원하는 레벨인 t2가 될 때까지 전달되는 제1 유형 연료의 양을 점차 줄이고, 제2 유형 연료의 양을 점차 늘린다.FIG. 11 is a graph showing the fuel consumption of the first type of fuel over a solid line and the fuel consumption of the second type of fuel over a dotted line. The graph thus shows the operational transition from a first type fuel to a second type fuel. At the beginning of the graph the
동시에, 전자제어장치(50)는 t1에서 시작하여 펌핑 스테이션(22)을 제어하여 제1 연료 공급 분사 시스템(52)에 공급되는 유압 동력의 양을 줄이고 제2 연료 공급 분사 시스템(53)에 공급되는 유압 동력의 양을 늘린다. t2에서 유압 동력 분배가 통합된다.At the same time, the
도 2에 개략적으로 도시한 바와 같이, 엔진(9)에는 엔진이 제1 유형 연료와 제2 유형 연료로 작동할 때 모두 작동하는 유압 동력 배기 밸브 작동 시스템(54)이 제공된다. 펌핑 스테이션(22)은 엔진(9)이 제1 유형 연료와 제2 유형 연료로 작동할 때 모두 배기 밸브 작동 시스템(54)에 유압 동력을 공급하도록 구성된다. 유압 동력 배기 밸브 작동 시스템(54)은 전자제어장치(50)에 의해 제어된다.As schematically shown in FIG. 2, the
도 2의 실시예에서, 유압 펌핑 스테이션(22)은 기계 구동 유압 펌프(24, 25) 3개를 포함한다. 상기 펌프들은 엔진(9)의 동력 인출 장치에 의해 구동된다. 이 실시예에서 기계 구동 유압 펌프(24, 25)는 전자제어장치로 제어되는 가변 용량 펌프이다. 즉, 상기 펌프의 용량은 전자제어장치(50)로 제어된다. 복수의 기계 구동 펌프(24)(도시된 실시예에서, 선택된 그룹은 2개의 기계 구동식 펌프(24)를 포함한다) 중 선택된 그룹은 배기 밸브 작동 시스템(54)과 제1 연료 공급 분사 시스템(52)에 유압 동력을 전용으로 제공한다. 복수의 기계 구동 펌프 중 하나 이상의 비전용(non-dedicated) 펌프(25)(도시된 실시예에, 하나의 비전용 펌프(25)가 도시됨)는 엔진이 제2 유형 연료로 작동될 때 제2 연료 공급 분사 시스템(53)에 선택적으로 유압 동력을 제공한다.In the embodiment of FIG. 2, the
비전용 펌프(25) 출구 측의 제1 전자 제어 밸브(27)는 제1 도관(32) 또는 제2 도관(33)에 선택적으로 연결할 수 있다. 제1 도관(32)은 제1 전자 제어 밸브(27)를 제1 연료 공급 분사 시스템(52)과 밸브 작동 시스템(54)에 연결하고, 제2 도관(33)은 제1 전자 제어 밸브(27)를 제2 연료 공급 분사 시스템(53)에 연결한다. 전자제어장치(50)는 제1 전자 제어 밸브(27)에 명령한다. 따라서 전자제어장치(50)는 비전용 펌프(25)를 제1 도관(32) 또는 제2 도관(33)에 선택적으로 연결하여, 비전용 펌프(25)로부터 제1 연료 공급 분사 시스템(52)과 유압 배기 밸브 작동 시스템(54) 또는 제2 연료 공급 분사 시스템(53)에 유압 동력을 선택적으로 공급한다.The first electronically controlled
제2 연료 공급 분사 시스템(53)은 유압 구동 고압 펌프의 출구에 연결된 열교환기 또는 증발기(참조 부호 71로 함께 지정)를 포함한다.The second fuel
사용 유압 액체는 제1 및 제2 연료 공급 분사 시스템으로부터 그리고 유압 배기 밸브 작동 시스템으로부터 탱크(61)로 리턴한다. 저압 펌프(29)는 필터(28)를 포함하는 도관을 경유하여 유압 펌핑 스테이션(22)을 포함한 각종 소비 장치에 유압 액체를 공급한다.The used hydraulic liquid is returned to the
도 3은 제1 연료 공급 분사 시스템(52), 제2 연료 공급 분사 시스템(53) 및 유압 배기 밸브 작동 시스템(54)을 더 상세하게 도시한다. 3 shows in more detail the first fuel
제2 연료 공급 시스템(53)은 제2 유형 연료가 저장된 연료 저장 탱크(8)를 포함한다. 연료가 액화 가스이면 연료 저장 탱크(8)의 극저온 조건에 저장된다. 피드 도관은 연료 또는 윤활제 저장 탱크(8)의 출구를 고압 펌프(40)에 연결한다. 피드 펌프(10)는 저장 탱크(8)로부터 고압 펌프(40)의 입구로 연료 또는 윤활제의 운반을 지원한다. The second
고압 펌프(40)에는 두 개 이상의 펌프 유닛(41, 42, 43)이 제공된다(본 실시예 3에 펌프 유닛이 도시됨). 각 펌프 유닛(41, 42, 43)에는 펌프 실린더(61) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 펌프 피스톤(62)과 드라이브 실린더(45) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 유압 동력 구동 피스톤(46)을 포함하며, 구동 피스톤(46)은 펌프 피스톤(62)을 구동하기 위해 펌프 피스톤(62)에 연결된다. The
펌프 피스톤(62)과 펌프 실린더(61)는 용적식 펌프를 형성한다. 일 실시예에서, 펌프 피스톤(62)과 펌프 실린더(61)는 액화 가스를 펌핑하기 위해 펌프 챔버(63)와 함께 극저온 펌프 유닛의 소위 저온 단부를 형성한다.
펌프 실린더(61)는 피스톤 로드(49)를 경유하여 해당 펌프 유닛(41, 42, 43)의 구동 피스톤에 연결된다. 구동 피스톤(46)은 드라이브 실린더(45)의 내부를 구동 챔버(48)와 리턴 챔버(47)로 분할한다.The
드라이브 실린더(45)는 유압 펌핑 스테이션(22)에 연결된다. 메인 컨트롤 밸브(19)는 드라이브 실린더(45)로 고압 유압 액체의 유동을 제어한다. 메인 컨트롤 밸브(19)는 개별 구동 챔버(48)를 도관(33) 또는 탱크에 선택적으로 연결하도록 구성된다. The
각 펌프 유닛(41, 42, 43)에는 펌프 실린더(61)에 의해 형성된 선형 용적 펌프 형태의 펌프를 포함하며, 펌프 피스톤(62)은 펌프 실린더 내에 수용되어 펌프 챔버(63)를 형성한다. 펌프 챔버(63)는 압력 챔버(63)로만 유동하게 하는 제1 일방향 밸브(도시되지 않음)를 통해 피드 도관(9)에 연결된다. 펌프 챔버(63)는 압력 챔버(63)로만 유동하게 하는 제2 일방향 밸브(도시되지 않음)를 통해 공급 도관(18)에 연결된다. Each
제2 유형 연료가 LNG 또는 LPG 등과 같은 극저온 연료이면 고압 펌프(40)는 극저온 펌프이다. 제2 유형 연료가 에탄올 등과 같이 극저온 연료가 아니면 고압 펌프(40)는 비극저온 액체를 펌핑하기 위한 통상적인 선형 용량식 펌프이다.The
제2 연료 공급 분사 시스템(53)은 천연가스 등이 극저온 상태로 보관되는 액화 가스 저장 탱크(8)를 포함한다(비극저온 연료를 제2 유형 연료로 사용하면 통상적인 저장 탱크(8)가 사용된다). LNG 저장 탱크(8) 내의 압력은 기화 가스가 해양 선박의 보조 기관과 같은 보일러 또는 저압 가스 분사 엔진 등에 사용되는 탱크로부터 빠져나가는 것을 허용함으로써 상대적으로 낮고 일정하게 유지된다. 또한, 기화 프로세스는 저장 탱크 내의 액화 가스를 저온으로 유지한다. 저장 탱크(8) 내의 액화 가스는 천연가스 외에 에탄이나 메탄 등의 다른 유형일 수 있다. The second fuel
피드 도관(9)은 LNG 저장 탱크(8)의 출구를 고압 펌프(40)의 입구에 연결한다. 저압 피드 펌프(10)는 LNG 저장 탱크(8)로부터 고압 펌프(40)의 입구로 액화 가스의 운반을 지원한다. 또는, LNG 저장 탱크(8)는 저압 공급 펌프(10)를 생략할 수 있도록 가압할 수 있다. 이송 도관(13)은 고압 펌프(40)의 출구를 고압 액화 가스를 고압 펌프(40)로부터 고압 증발기(14)로 운반하기 위해 고압 증발기(14)의 입구에 연결한다. 제2 유형 연료가 액화 가스가 아니면 고압 증발기는 열교환기(14)로 대체된다. 고압 펌프(40)는 이송 도관(13)을 경유하여 고압 증발기(14)로 액화 가스를 펌핑한다. 고압 증발기(14)는 고압의 액화 가스를 수용하고 고압 증발기(14) 내의 열교환기를 사용하여 액화 가스를 증발시킨다. 고압 증발기(14)는 순환 회로(15)를 통해 순환하는 글리콜 등과 같은 열교환 매체와 액화 가스 사이에 열을 교환한다. 순환 회로(15)는 순환 펌프(16)와 히터(17)를 포함한다. 고압 증발 가스는 연료 공급 도관(18)에 연결된 고압 증발기(14)의 출구를 통해 고압 증발기(14)를 떠난다. 고압 펌프(40)는 증발기(14)와 함께 펌프 증발기 유닛(PVU: Pump Vaporizer Unit)으로 불리며 참조 부호는 71이다. The
공급 도관(18)은 고압 증발기(14)의 출구를 제2 연료 공급 분사 시스템(53)의 연료 분사 시스템 입구에 연결한다. 도관들은 공급 도관(18)으로부터 제2 유형 연료를 실린더(1) 내로 분사하도록 구성된 개별 분사기(64)로 분기한다.The
엔진 실린더(1)에는 제2 유형 연료를 분사하기 위한 연료 밸브(64)와 제1 유형 연료를 분사하기 위한 연료 분사 밸브(23)가 제공된다.The
제1 연료 분사 시스템(52)에는 제1 도관(32)을 경유하여 유압 동력이 제공된다. 어큐물레이터 또는 압축 챔버(67)는 안정적인 압력을 유압 동력의 각종 소비 장치에서 이용 가능하도록 보장하고, 분배 도관(69)은 개별 제어 밸브(11, 44, 55)를 통해 각종 소비 장치에 공급한다.The first
제1 유형 연료는 저장 탱크(12)(서비스 탱크)로부터 제공되고 전기 구동 공급 펌프(16)에 의해 피드 도관(73)을 경유하여 압력 부스터(39)로 운반된다. 전기 구동 공급 펌프(16)는 연료 시스템의 저압 부분에서 약 4 bar의 압력이 유지되도록 한다. The first type of fuel is provided from storage tank 12 (service tank) and conveyed to pressure
제1 유형 연료의 연료 분사는 실린더(1)마다 하나씩 있는 전자 제어 압력 부스터(39)에 의해 수행된다. 압력 부스터(39)는 저압(유압유가 인가되는 경우) 측으로부터 고압 측(연료 측)으로 고정된 비율로 압력을 증대시킨다.Fuel injection of the first type of fuel is performed by an electronically controlled
압력 부스터(39)는 가압한 유압유로 구동된다. 유압 펌핑 스테이션(22)은 일반적으로 수백 bar의 고압 유압유를 전달한다. 리턴 유체는 실린더로부터 도관(65)을 경유하여 탱크(61)로 이송된다. The
압축 챔버(67)는 각 쌍의 실린더(1)마다 제공된다(엔진에 실린더가 홀수이면 실린더 중 하나는 한 개의 압축 챔버가 제공된다). 도관(69)은 압축 챔버(67)를 비례 제어 밸브(44), 온오프 밸브(55) 및 비례 제어 밸브(11)에 연결한다.A compression chamber 67 is provided for each pair of cylinders 1 (one of the cylinders is provided with one compression chamber if the engine has an odd number of cylinders).
엔진(9)의 각 실린더(1)는 일반적인 동기화 및 제어 신호를 수신하는 전자제어장치(50)와 연결되고 전자 제어 신호를 특히 신호 라인 또는 와이어(59)를 통해 비례 제어 밸브(44)로 전송한다. 실린더(1)마다 하나의 관리 제어 유닛(50)이 있거나, 몇 개의 실린더(1)가 동일한 전자제어장치(50)와 연결될 수 있다. Each
전자제어장치(50)는 엔진(9)의 작동 조건에 따라 타이밍, 분사율 및 연료 분사량을 계산한다. 여기서, 전자제어장치(50)는 크랭크축의 회전 위치, 크랭크축의 회전 속도(회전 위치 신호로부터 전자제어장치(50)에 의해 도출될 수 있음), 주변 온도, 부하, 각종 엔진 유체의 온도에 관한 정보를 수신한다. 전자제어장치(50)는 또한 엔진을 반전시키기 위해 연료 분사 타이밍을 조정한다. 비례 제어 밸브(44) 내에서 스풀의 이동은 전자제어장치(50)로 제어된다. The
안정 위치에서 비례 제어 밸브(44)는 압력 부스터(39) 저압 측의 압력 챔버를 탱크에 연결한다. 전자제어장치(50)가 정해진 실린더에 연료 분사를 시작하기 위한 신호를 전송할 때, 비례 제어 밸브(44) 중 하나는 일정한 정도까지 열리고, 이에 의해 압력 부스터(39)의 저압 측을 도관(69)을 경유하여 압축 챔버(67)에 연결함으로써, 펌핑 스테이션(22)으로부터 압력 부스터(39)의 저압 측에 유압 고압을 인가한다.In the stable position the
압력 부스터(39)의 저압 측 압력은 일반적으로 약 400 내지 1500 bar의 분사 압력에 도달하도록 증대된다. 피드 도관(51)은 고압 연료를 압력 부스터(39)로부터 연료 분사기(23)로 운반하며, 이 연료 분사기는 노즐을 통해 연소 챔버에 분사함으로써 제1 유형 연료를 분무한다.The low pressure side pressure of the
전자제어장치(50)는 또한 배기 밸브(4)의 작동을 제어한다. 배기 밸브는 유압 밸브 액추에이터(21)에 의해 공기 스프링의 힘에 대항하여 개폐된다. 비례 제어 밸브(11)는 유압 밸브 액추에이터(21)를 도관(77)과 압축 챔버(67)를 경유하여 제1 도관(35)에 또는 도관(78과 65)을 경유하여 탱크(61)에 선택적으로 그리고 비례하여 제어할 수 있도록 연결한다. 전자제어장치(50)는 신호 라인 또는 와이어(59)를 통해 비례 제어 밸브(11)를 제어한다. 전자제어장치(50)는 크랭크축 위치와 엔진 작동 조건에 따라 배기 밸브(4)의 리프트 타이밍을 제어한다. 안정 위치에서 비례 제어 밸브(11)는 유압 배기 밸브 액추에이터(21)를 탱크(61)에 연결한다. The
전자제어장치(50)는 또한 실린더 주유기(57)에 가압된 실린더 윤활유 공급을 제어하는 온오프 밸브(55)를 제어한다. 작동 조건과 크랭크축 위치에 기초하여, 전자제어장치(50)는 실린더 윤활유가 실린더(1)로 펌핑하는 시기와 양을 결정한다. 안정 위치에서, 온오프 밸브(55)는 실린더 주유기(57)를 탱크(61)에 연결한다. 주어진 온오프 밸브(55)는 윤활유를 특정 실린더 내로 펌핑하기 위해 전자제어장치(50)로부터 신호를 수신하면 온오프 밸브(55)가 개방되고, 그에 따라 실린더 주유기(57)를 도관(69)을 경유하여 압축 챔버(67)에 연결하며, 실린더 주유기는 실린더 내로 윤활유 펌핑을 시작한다. 전자제어장치(50)는 온오프 밸브(55)의 작동 길이를 통해 실린더 내로 펌핑되는 윤활유의 양을 결정한다.The
따라서, 일 실시예에서, 제1 도관(32)은 유압 동력을 엔진 실린더 윤활 시스템에 추가로 공급한다. 그러나 엔진 실린더 윤활 시스템은 일반적으로 배기 밸브 작동 시스템과 연료 분사 시스템(들)이 사용하는 유압 동력의 양과 비교하여 상대적으로 적은 양의 유압 동력을 사용한다는 점에 유의해야 한다.Thus, in one embodiment, the
도 4는 제2 도관(33)에 제2 연료 공급 분사 시스템(53)에 공급되는 유압을 증가시키는 부스터 펌프(34)가 제공된 것 외에는 도 2의 실시예와 실질적으로 동일한 실시예를 도시한다. 제1 연료 공급 분사 시스템(52)은 실시예에서 제2 연료 공급 분사 시스템(53)에 필요한 유압 공급 압력(P2)과 비교하여 더 낮은 유압 공급 압력(P1)이 필요할 수 있다. 실시예에서, 제1 연료 공급 분사 시스템(52)과 배기 밸브 작동 시스템(54)에 필요한 공급 압력(P1)은 엔진 부하를 따르고 최대 엔진 부하에서의 압력(P2)과 실질적으로 동일할 수 있다. 부스터 펌프(34)는 비전용 펌프(25)의 출력 압력을 압력 P1에서 압력 P2로 증가시킨다. 부스터 펌프(34)는 이 실시에에서 유압 모터(36)로 구동한다. 유압 모터(36)에는 제2 도관(33)으로부터 유압 동력으로 동력을 공급 받는다.FIG. 4 shows an embodiment substantially the same as the embodiment of FIG. 2 except that a
도 5는 부스터 펌프(34)가 전기 구동 모터(38)로 구동되는 것 외에는 도 4의 실시예와 실질적으로 동일한 실시예를 도시한다.FIG. 5 shows an embodiment substantially the same as the embodiment of FIG. 4 except that the
도 6은 모든 기계 구동 펌프(24, 25)가 고압(P2)을 공급하고 제1 연료 공급 분사 시스템(52)과 유압 배기 밸브 작동 시스템(52)이 저압(P1)을 수용하도록 감압 밸브 장치(31)를 제1 도관(32)에 배치하여 저압(P1)을 달성하는 것 외에는 도 4의 실시 예와 실질적으로 동일한 실시예를 도시한다.FIG. 6 shows a pressure reducing valve arrangement (10) so that all the mechanically driven pumps 24, 25 supply high pressure P2 and the first fuel
도 7은 적어도 하나의 기계 구동 가변 용량 펌프(20)가 제2 도관(32)을 경유하여 제2 연료 공급 분사 시스템(53)에 전용으로 공급하는 것 외에는 도 2의 실시예와 실질적으로 동일한 실시예를 도시한다. 따라서 제2 연료 공급 분사 시스템(53)에 공급되는 압력(P2)은 전자제어장치(50)의 제어에 따라 전용 가변 용량 펌프(20)를 조정하여 독립적으로 조정할 수 있다.7 is substantially the same as the embodiment of FIG. 2 except that at least one mechanically driven
도 8은 2개의 유압 펌핑 스테이션(22)이 1개의 PVU(71)를 공통으로 사용하는 2개의 엔진(9) 어셈블리를 도시한다. 두 유압 펌핑 스테이션(22)은 단일 공통 PVU(71)에 유압 동력을 공급한다. 한 엔진 유압 시스템의 오염을 다른 엔진과 함께 피하기 위해, 단일 공통 PVU(71)의 리턴 유압 액체는 한 엔진의 탱크(61)로 가고, 두 엔진에 대한 유압 펌핑 스테이션(22)의 전용 가변 용량 유압 펌프(20)는 한 엔진의 탱크(61)로부터 유압 액체를 받는다.8 shows two
도 9는 펌핑 스테이션에 비전용 기계 구동 펌프(25)가 제공되는 것 외에는, 도 8의 어셈블리와 실질적으로 동일한 두 개 엔진(9)의 어셈블리를 도시한다. 한 엔진으로부터 다른 엔진으로 유압 오일의 오염을 피하기 위해, 한 엔진 펌핑 스테이션(22)의 비전용 유압 구동 펌프(25)에는 그 입구 내에 전자 제어 선택 밸브(30)가 제공되고, 전자제어장치(50)가 해당 비전용 기계 구동 펌프(25)에 비전용 기계 구동 펌프(25)가 속하는 엔진으로부터 또는 다른 엔진으로부터 유압 유를 선택적으로 제공한다. 따라서, 전자제어장치(50)는 비전용 기계 구동 펌프(25)가 제1 연료 공급 분사 시스템(52)으로부터 제2 연료 공급 분사 시스템(52)으로 공급을 바꿀 경우 또는 그 반대의 경우에, 위치를 바꾸도록 두 펌핑 스테이션(22)의 제1 전자 제어 밸브(27)와 한 펌핑 스테이션(22)의 전자 제어 선택 밸브에 명령한다.FIG. 9 shows an assembly of two
도 10은 본 실시예가 압축기(72)를 구동하는 유압 회전 모터(70)를 추가로 포함하는 것 외에는 도 7의 실시예와 실질적으로 동일한 실시예를 도시한다. 압축기(72)는 제2 연료 공급 분사 시스템(53)에서 사용하기 위해 기체 형태로 제2 유형 연료를 압축한다. 제2 연료 공급 분사 시스템(53)에 공급된 유압 동력 또한 압축기(72)를 구동하는 유압 회전 모터(70)에 동력을 공급한다.FIG. 10 shows an embodiment substantially the same as the embodiment of FIG. 7 except that the present embodiment further includes a hydraulic
도 11은 제1 유형 연료(실선으로 도시)로 100% 작동으로부터 제2 유형 연료(점선으로 도시)로 100% 작동하기까지 작동 전환 동안 임의의 실시예에 따른 엔진에서 시간 t(s)에 따른 연료 공급 유동(F(l/s))을 도시한다. t1에서 제1 유형 연료를 점차 줄이는 동시에 제2 유형 연료를 점차 늘리면서 작동한다. 엔진이 제2 유형 연료로 100% 작동하는 t2까지 제1 유형 연료 작동을 점차 줄이고 제2 유형 연료 작동을 점차 늘리는 과정이 계속된다. 따라서, t2에서 전환이 완료된다.11 shows the time t (s) in an engine according to any embodiment during an operation transition from 100% operation with a first type fuel (shown in solid line) to 100% operation with a second type fuel (shown in dashed line). The fuel supply flow F (l / s) is shown. It works by gradually reducing the
도 12는 도 11의 제1 유형 연료로부터 제2 유형 연료로 작동을 전환 동안 각 연료 공급 분사 시스템의 유압 동력 소비량(H(kW))을 도시한다. 제1 연료 시스템과 배기 밸브 작동 시스템의 유압 동력 소비량은 실선으로 도시되며 제2 연료 시스템의 유압 동력 소비는 점선으로 도시된다. 제1 연료 시스템과 배기 밸브 작동 시스템의 동력 소비는 t2의 안정된 레벨에 도달할 때까지, 즉 연료 전환이 완료될 때까지 t1에서 감소하기 시작한다. 나머지 연료 소비는 제1 연료 시스템이 더는 유압 동력을 사용하지 않으므로 배기 밸브 작동 시스템의 연료 소비를 나타낸다. t1에서 제2 연료 시스템의 동력 소비는 증가하기 시작하여 전환이 완료된 t2에서 안정된 레벨에 도달한다. FIG. 12 shows the hydraulic power consumption H (kW) of each fuel supply injection system during switching operation from the first type fuel to the second type fuel of FIG. 11. The hydraulic power consumption of the first fuel system and the exhaust valve operating system are shown in solid lines and the hydraulic power consumption of the second fuel system is shown in dashed lines. The power consumption of the first fuel system and the exhaust valve operating system starts to decrease at t1 until a stable level of t2 is reached, i.e., the fuel transition is completed. The remaining fuel consumption represents the fuel consumption of the exhaust valve actuation system since the first fuel system no longer uses hydraulic power. At t1 the power consumption of the second fuel system starts to increase and reaches a stable level at t2 where the conversion is complete.
본 발명을 본 명세서의 다양한 실시예와 관련하여 설명했다. 그러나 개시된 실시예에 대한 다른 변형들은 도면, 개시된 내용 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 청구된 본 발명을 실시하는 당업자에 의해 이해 및 실시될 수 있다. 청구 범위에서, "포함하는"이라는 단어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 부정관사 "하나"는 복수를 배제하지 않는다. 전자제어장치는 별도의 전자 제어 장치의 결합에 의해 형성될 수 있다. 특정 방안들이 서로 다른 종속항에서 인용된다는 단순한 사실만으로 방안으로 사용된 이들의 조합이 유리하게 사용될 수 없음을 나타내는 것은 아니다. 청구항에 사용된 참조 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.The present invention has been described in connection with various embodiments herein. However, other variations to the disclosed embodiments can be understood and practiced by those skilled in the art which practice the invention as claimed from the drawings, the disclosure and the study of the appended claims. In the claims, the word comprising does not exclude other elements or steps, and the indefinite article "a" does not exclude a plurality. The electronic controller can be formed by combining a separate electronic controller. The simple fact that certain measures are cited in different subclaims does not indicate that a combination of them used as a measure cannot be used advantageously. Reference signs used in the claims should not be construed as limiting the scope.
Claims (17)
크랭크축;
제1 유형 연료를 기관(엔진)의 실린더(1)에 전달하는 제1 연료 공급 분사 시스템(52);
제2 유형 연료를 상기 엔진의 실린더(1)에 전달하는 제2 연료 공급 분사 시스템(53); 및
복수의 기계 구동 유압 펌프(24, 25)를 포함하고, 상기 기계 구동 유압 펌프(24, 25)는 상기 엔진의 동력 인출 장치에 위해 구동되는 유압 펌핑 스테이션(22);을 포함하며,
상기 제1 연료 공급 분사 시스템(52)은 상기 제1 유형 연료를 가압하기 위한 복수의 제1 유압 동력 펌프(43) 및/또는 압력 부스터(39)를 포함하고,
상기 제2 연료 공급 분사 시스템(53)은 상기 제2 유형 연료를 가압하기 위한 복수의 제2 유압 동력 펌프(43) 및/또는 압력 부스터(39)를 포함하며,
상기 엔진은 상기 제1 유형 연료 또는 상기 제2 유형 연료로 선택적으로 작동하도록 구성되고,
상기 유압 펌핑 스테이션(22)은 상기 엔진이 상기 제1 유형 연료로 작동할 때 상기 복수의 제1 유압 동력 펌프 및/또는 압력 부스터(39)에 동력을 공급하기 위해 상기 제1 연료 공급 분사 시스템에 유압 동력을 공급하도록 구성되며, 상기 엔진이 상기 제2 유형 연료로 작동할 때 상기 복수의 제2 유압 동력 펌프 및/또는 압력 부스터(43)에 동력을 공급하기 위해 상기 제2 연료 공급 분사 시스템에 유압 동력을 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 다기통 내연기관(9).
In the large two-stroke turbocharging compression ignition multi-cylinder internal combustion engine 9 of the crosshead type,
Crankshaft;
A first fuel supply injection system 52 for delivering a first type of fuel to a cylinder 1 of an engine (engine);
A second fuel supply injection system (53) for delivering a second type of fuel to a cylinder (1) of the engine; And
A plurality of mechanically driven hydraulic pumps (24, 25), wherein the mechanically driven hydraulic pumps (24, 25) comprise a hydraulic pumping station (22) driven for power take-off of the engine
The first fuel supply injection system 52 includes a plurality of first hydraulic power pumps 43 and / or pressure boosters 39 for pressurizing the first type fuel,
The second fuel supply injection system 53 includes a plurality of second hydraulic power pumps 43 and / or pressure boosters 39 for pressurizing the second type fuel,
The engine is configured to selectively operate with the first type fuel or the second type fuel,
The hydraulic pumping station 22 supplies the first fuel supply injection system to power the plurality of first hydraulic power pumps and / or pressure boosters 39 when the engine is operated with the first type of fuel. And to supply hydraulic power to the second fuel supply injection system to power the plurality of second hydraulic power pumps and / or pressure boosters 43 when the engine is operated with the second type of fuel. A large two-stroke turbocharging compression ignition multi-cylinder internal combustion engine of the crosshead type, characterized in that it is configured to supply hydraulic power.
상기 엔진이 상기 제1 유형 연료와 상기 제2 유형 연료로 작동할 때 모두 작동하는 유압 동력 배기 밸브 작동 시스템(54)을 포함하고, 상기 펌핑 스테이션(22)은 상기 엔진이 상기 제1 유형 연료로 작동할 때 및 상기 제2 유형 연료로 작동할 때 상기 배기 밸브 작동 시스템(54)에 유압 동력을 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 다기통 내연기관(9).
The method of claim 1,
And a hydraulic power exhaust valve actuation system 54 that operates when both the engine operates with the first type fuel and the second type fuel, and the pumping station 22 allows the engine to run with the first type fuel. A large two-stroke turbocharged compression ignition multi-cylinder internal combustion engine of the crosshead type, characterized in that it is configured to supply hydraulic power to the exhaust valve actuation system 54 when operating and when operating with the second type of fuel. ).
상기 복수의 기계 구동 펌프(24) 중 선택된 그룹은 상기 배기 밸브 작동 시스템(54)과 상기 제1 연료 공급 분사 시스템(52)에 유압 동력을 제공하는 데 전용되고, 상기 복수의 기계 구동 펌프 중 하나 이상의 비전용 펌프(25)는 상기 엔진이 상기 제2 유형 연료로 작동할 때 상기 제2 연료 공급 분사 시스템(53)에 선택적으로 유압 동력을 제공하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 다기통 내연기관(9).
The method of claim 2,
A selected group of the plurality of mechanical drive pumps 24 is dedicated to providing hydraulic power to the exhaust valve actuation system 54 and the first fuel supply injection system 52, one of the plurality of mechanical drive pumps. The above non-dedicated pump 25 is a large two-stroke turbocross-type turbo, characterized in that to selectively provide hydraulic power to the second fuel supply injection system 53 when the engine is operated with the second type of fuel. Charging compression ignition multi-cylinder internal combustion engine (9).
상기 비전용 펌프(25)의 출구 측 상의 제1 전자 제어 밸브(27)는 제1 도관(32)이나 제2 도관(33)에 선택적으로 연결할 수 있으며, 상기 제1 도관(32)은 제1 전자 제어 밸브(27)를 상기 제1 연료 공급 분사 시스템(52)과 상기 배기 밸브 작동 시스템(54)에 연결하고 상기 제2 도관(33)은 제1 전자 제어 밸브(27)를 상기 제2 연료 공급 분사 시스템(53)에 연결하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 다기통 내연기관(9).
The method of claim 3,
A first electronically controlled valve 27 on the outlet side of the non-dedicated pump 25 can be selectively connected to either the first conduit 32 or the second conduit 33, the first conduit 32 being the first An electronic control valve 27 is connected to the first fuel supply injection system 52 and the exhaust valve actuation system 54 and the second conduit 33 connects a first electronic control valve 27 to the second fuel. A large two-stroke turbocharging compressed ignition multi-cylinder internal combustion engine (9) of the crosshead type, characterized in that it is connected to a feed injection system (53).
상기 제1 연료 공급 분사 시스템(52)에 필요한 제1 유압(P1)은 상기 제2 연료 공급 분사 시스템(53)에 필요한 제2 유압(P2)보다 적어도 낮은 특정한 엔진 작동 조건에 있으며, 제1 도관(32)은 상기 제1 연료 공급 분사 시스템(52)에 상기 유압 펌핑 스테이션(22)에 연결하고 제2 도관(33)은 상기 제2 연료 공급 분사 시스템(53)에 상기 유압 펌핑 스테이션(22)을 연결하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 다기통 내연기관(9).
The method according to any one of claims 1 to 4,
The first hydraulic pressure P1 required for the first fuel supply injection system 52 is at a particular engine operating condition that is at least lower than the second hydraulic pressure P2 required for the second fuel supply injection system 53, and the first conduit 32 connects the hydraulic pumping station 22 to the first fuel supply injection system 52 and a second conduit 33 connects the hydraulic pumping station 22 to the second fuel supply injection system 53. A large two-stroke turbocharging compression ignition multi-cylinder internal combustion engine of the crosshead type, characterized in that it is connected.
유압 부스터 펌프(34)는 상기 유압 펌핑 스테이션(22)에 의해 전달된 제1 압력(P1)을 제2 압력(P2)으로 증압하는 상기 제2 도관(33)에 배치되는 것을 특징으로 하는 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 다기통 내연기관(9).
The method of claim 5,
A hydraulic booster pump 34 is arranged in the second conduit 33, which boosts the first pressure P1 transmitted by the hydraulic pumping station 22 to the second pressure P2. Stroke turbocharging compression ignition multi-cylinder internal combustion engine (9).
유압 감압 밸브 장치(31)는 상기 유압 펌핑 스테이션(22)에 의해 전달된 상기 제2 압력(P2)을 상기 제1 압력(P1)으로 감압하는 상기 제1 도관(32)에 배치되는 것을 특징으로 하는 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 다기통 내연기관(9).
The method of claim 6,
The hydraulic pressure reducing valve device 31 is arranged in the first conduit 32 for reducing the second pressure P2 transmitted by the hydraulic pumping station 22 to the first pressure P1. Large two-stroke turbocharged compression ignition multi-cylinder internal combustion engine (9).
상기 복수의 기계 구동 펌프(24) 중 선택된 그룹은 상기 배기 밸브 작동 시스템(54)과 상기 제1 연료 공급 분사 시스템(52)에 유압 동력을 전용으로 공급하며, 상기 복수의 기계 구동 펌프 중 하나 이상의 가변 용량 전용 펌프(25)는 상기 엔진이 제2 유형 연료로 작동할 때 상기 제2 연료 공급 분사 시스템(53)에 선택적으로 유압 동력을 제공하는 것을 특징으로 하는 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 다기통 내연기관(9).
The method of claim 2,
A selected group of the plurality of mechanical drive pumps 24 exclusively supplies hydraulic power to the exhaust valve actuation system 54 and the first fuel supply injection system 52, wherein at least one of the plurality of mechanical drive pumps is provided. Variable displacement pump 25 is a large two-stroke turbocharged compression ignition multi-cylinder characterized in that it selectively provides hydraulic power to the second fuel supply injection system 53 when the engine is operated with a second type of fuel. Internal combustion engines (9).
하나 이상의 상기 기계 구동 펌프(24, 25)는 가변 용량 유압 펌프인 것을 특징으로 하는 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 다기통 내연기관(9).
The method of claim 1,
At least one of said machine driven pumps (24, 25) is a variable displacement hydraulic pump.
상기 제1 연료 공급 분사 시스템(52), 상기 제2 연료 공급 분사 시스템(53), 상기 배기 밸브 작동 시스템(54) 및 상기 유압 펌핑 스테이션(22)의 작동을 제어하도록 구성되는 전자제어장치(50)를 포함하며, 상기 전자제어장치(50)는,
상기 제1 유형 연료로부터 상기 제2 유형 연료로 작동을 전환하라는 지시를 받으면, 유압 펌핑 스테이션(22)에 의해 공급되는 유압 동력의 일부를 상기 제1 연료 공급 분사 시스템(52)으로부터 상기 제2 연료 공급 분사 시스템으로 전환하기 위해,
상기 제1 연료 공급 분사 시스템(52)을 점차 줄이고,
상기 제2 연료 공급 분사 시스템(53)을 점차 늘리는 것을 특징으로 하는 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 다기통 내연기관(9).
The method of claim 2,
Electronic control device 50 configured to control the operation of the first fuel supply injection system 52, the second fuel supply injection system 53, the exhaust valve actuation system 54 and the hydraulic pumping station 22. ), The electronic control device 50,
Upon being instructed to switch operation from the first type fuel to the second type fuel, a portion of the hydraulic power supplied by the hydraulic pumping station 22 is transferred from the first fuel supply injection system 52 to the second fuel. To switch to the feed injection system,
Gradually reducing the first fuel supply injection system 52,
A large two-stroke turbocharging compression ignition multi-cylinder internal combustion engine, characterized by gradually increasing the second fuel supply injection system (53).
상기 전자제어장치(50)는,
상기 제2 유형 연료로부터 상기 제1 유형 연료로 작동을 전환하라는 지시를 받으면, 유압 펌핑 스테이션에 의해 공급되는 유압 동력의 일부를 상기 제2 연료 공급 분사 시스템(53)으로부터 상기 제1 연료 공급 분사 시스템(52)으로 전환하기 위해,
상기 제1 연료 공급 분사 시스템(52)을 점차 늘리고,
상기 제2 연료 공급 분사 시스템(53)을 점차 줄이는 것을 특징으로 하는 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 다기통 내연기관(9).
The method of claim 10,
The electronic control device 50,
Upon being instructed to switch operation from the second type fuel to the first type fuel, a portion of the hydraulic power supplied by the hydraulic pumping station is transferred from the second fuel supply injection system 53 to the first fuel supply injection system. To switch to 52,
Gradually increasing the first fuel supply injection system 52,
A large two-stroke turbocharging compression ignition multi-cylinder internal combustion engine, characterized by gradually reducing the second fuel supply injection system (53).
상기 제2 연료 공급 분사 시스템(53)은 유압 구동 고압 펌프(40)를 포함하며, 상기 고압 펌프(40)는 두 개 이상의 펌프 유닛(41, 42, 43)을 포함하고 각 펌프 유닛(41, 42, 43)은 단일 펌프 실린더(61) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 펌프 피스톤(62)과 단일 구동 실린더(45) 내에 슬라이딩 가능하게 배치된 유압 동력 구동 피스톤(46)을 포함하며, 상기 구동 피스톤(46)은 상기 펌프 피스톤(62)을 구동하기 위해 상기 펌프 피스톤(62)에 연결되는 것을 특징으로 하는 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 다기통 내연기관(9).
The method of claim 1,
The second fuel supply injection system 53 includes a hydraulically driven high pressure pump 40, wherein the high pressure pump 40 includes two or more pump units 41, 42, 43 and each pump unit 41, 42 and 43 include a pump piston 62 slidably disposed within a single pump cylinder 61 and a hydraulic power drive piston 46 slidably disposed within a single drive cylinder 45. 46 is a large two-stroke turbocharged compression ignition multi-cylinder internal combustion engine, characterized in that it is connected to the pump piston (62) for driving the pump piston (62).
하나 이상 상기 펌프 유닛(41, 42, 43)의 상기 단일 구동 실린더(45)로/로부터의 유압유 유동을 제어하기 위해 유압 펌핑 스테이션(22)과 탱크에 연결된 적어도 하나의 메인 컨트롤 밸브(19)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 다기통 내연기관(9).
The method of claim 12,
At least one main control valve 19 connected to the hydraulic pumping station 22 and the tank to control hydraulic oil flow to / from the single drive cylinder 45 of the pump unit 41, 42, 43. A large two-stroke turbocharging compression ignition multi-cylinder internal combustion engine, further comprising: a.
상기 유압 구동 고압 펌프(40)의 출구에 연결된 열교환기(14) 또는 증발기(14)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 2 행정 터보차징 압축 점화 다기통 내연기관(9).
The method of claim 12,
And a heat exchanger (14) or an evaporator (14) connected to the outlet of said hydraulically driven high pressure pump (40).
상기 엔진은 단일 유압 구동 고압 펌프(40)와 열교환기(14) 또는 증발기(14)를 공유하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
Comprising two said engines according to claim 14,
The engine is characterized in that it shares a single hydraulically driven high pressure pump (40) with a heat exchanger (14) or an evaporator (14).
각 엔진의 펌핑 스테이션(22)은 적어도 하나의 비전용 펌프(25)를 포함하며, 엔진 중 하나의 펌핑 스테이션(22)에 대한 비전용 펌프(25)의 입구에는 해당 입구를 다른 엔진의 탱크 및 필터링 시스템 또는 해당 엔진의 탱크 및 필터링 시스템과 선택적으로 연결하는 선택 밸브(30)가 제공되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
The method of claim 15,
The pumping station 22 of each engine includes at least one non-dedicated pump 25, and the inlet of the non-dedicated pump 25 to one pumping station 22 of the engine has its inlet connected to a tank of another engine and And a selection valve (30) for selectively connecting with the filtering system or the tank and filtering system of the engine.
해당 비전용 펌프(25)가 제2 연료 공급 분사 시스템(53)에 연결될 때 선택 밸브(30)가 제공된 비전용 펌프의 입구를 다른 엔진의 탱크 및 필터링 시스템에 연결하는 상기 선택 밸브(30)를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 어셈블리. The method of claim 16,
When the non-dedicated pump 25 is connected to the second fuel supply injection system 53, the selector valve 30 which connects the inlet of the non-dedicated pump provided with the selector valve 30 to the tank and the filtering system of the other engine is And configured to control.
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