KR102164368B1 - 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템 - Google Patents

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김훈석
한승용
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현대중공업 주식회사
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    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

본 발명은 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 에어를 이용하여 최초 엔진을 구동하기 위한 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 에어를 이용하여 최초 엔진을 구동하기 위한 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템에 있어서, 컴프레셔로부터 에어를 공급받는 메인 에어 파이프; 상기 메인 에어 파이프 일측에 연결되고 메인 에어 파이프를 통해 유입된 에어를 2곳으로 분기하여 배출시키기 위한 에어 분기 블록; 상기 에어 분기 블록의 일측에 설치되고, 에어 분기 블록에서 분기되어 배출된 어느 한 곳의 에어를 실린더로 공급하기 위한 메인 분기 파이프; 및 상기 에어 분기 블록의 타측에 설치되고, 에어 분기 블록에서 분기되어 배출된 다른 한 곳의 에어가 유입되고, 유입된 공기를 통해 실린더 내부로 에어를 공급하는 스타팅 에어밸브의 개폐를 제어하기 위한 파일롯 에어부;를 포함하며, 상기 파일롯 에어부에 의해 스타팅 에어밸브가 개방되면 상기 메인 분기 파이프에 유입된 에어가 실린더로 보내지도록 구성되는 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템을 제공한다.

Description

엔진의 스타팅 에어밸브 시스템{Starting air valve system for engine}
본 발명은 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 에어를 이용하여 최초 엔진을 구동하기 위한 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 선박용 엔진과 같이 대형 4행정 엔진의 경우 최초 엔진을 구동을 할 때에는 일반적인 소형 엔진과 같이 시동모터를 이용하여 엔진의 시동을 하기에 어려움이 있다.
즉, 전기적으로 구동되는 시동모터로는 통해 관성력이 큰 대형 4행정 엔진을 구동하여 일정 RPM까지 도달하기 불가능하며, 이러한 문제로 인해 종래에는 실린더 내부에 직접 에어를 공급하여 엔진을 구동시키는 엔진 스타팅 과정이 이루어지고 있다.
도 1은 종래의 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템을 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템(10)은 메인 에어 파이프(11), 메인 분기 파이프(12), 파일롯 분기 파이프(13)을 포함하여 구성된다.
상기 종래의 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템(10)은 컴프레셔(C)를 통해 공급받은 에어가 메인 에어 파이프(11)로 이송되고, 메인 에어 파이프(11)에서 분기된 메인 분기 파이프(12)를 통해 실린더(14)로 직접 에어가 공급되는 구조를 갖는다.
즉, 컴프레셔(C)에서 공급된 에어가 메인 에어 파이프(11)로 이송되고, 이때 메인 분기 파이프(12)와 파일롯 분기 파이프(13)로 각각 분기되어 실린더 헤드(15)를 거쳐, 파일롯 분기 파이프(13)에서 이송된 에어가 스타팅 에어밸브(16)를 개방하여 메인 분기 파이프(12)에서 이송된 에어가 실린더(14)로 공급되도록 구성되는 것이다.
이때, 상기 메인 에어 파이프(11)에는 실린더(14) 내부로 공급되는 에어의 흐름을 제어하는 스타팅 에어밸브(16)를 동작시키기 위해 파일롯 에어를 공급하는 파일롯 분기 파이프(13)가 설치된다.
하지만, 이러한 종래의 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템(10)에 경우, 메인 에어 파이프(11)와 파일롯 분기 파이프(13)가 마지막 실린더(14)까지 별도로 설치되고 각 실린더(14)까지 공급되도록 파이프를 설계함으로써, 파이프 설계가 복잡하고 공간의 제약이 발생하게 된다.
또한, 메인 에어 파이프(11)에서 분기되는 파일롯 분기 파이프(13)를 통해 각 실린더(14)까지 파일롯 에어를 공급하는데 있어, 실린더(14)의 개수가 많은 엔진의 경우 앞에 배치된 실린더(14)와 끝에 배치된 실린더(14)간에 공급되는 파일롯 에어의 압력차가 발생하여 엔진의 시동이 스타팅 하는데 불안정하게 구동하는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 파이프 구조를 간소화시켜 제작 비용을 줄이고 공간의 활용성을 향상시키며, 각 실린더로 공급되는 에어의 압력 손실을 최소화하여 압력차가 발생하지 않도록 하는 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 에어를 이용하여 최초 엔진을 구동하기 위한 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템에 있어서, 컴프레셔로부터 에어를 공급받는 메인 에어 파이프; 상기 메인 에어 파이프 일측에 연결되고 메인 에어 파이프를 통해 유입된 에어를 2곳으로 분기하여 배출시키기 위한 에어 분기 블록; 상기 에어 분기 블록의 일측에 설치되고, 에어 분기 블록에서 분기되어 배출된 어느 한 곳의 에어를 실린더로 공급하기 위한 메인 분기 파이프; 및 상기 에어 분기 블록의 타측에 설치되고, 에어 분기 블록에서 분기되어 배출된 다른 한 곳의 에어가 유입되고, 유입된 공기를 통해 실린더 내부로 에어를 공급하는 스타팅 에어밸브의 개폐를 제어하기 위한 파일롯 에어부;를 포함하며, 상기 파일롯 에어부에 의해 스타팅 에어밸브가 개방되면 상기 메인 분기 파이프에 유입된 에어가 실린더로 보내지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 파일롯 에어부는, 에어 분기 블록에서 분기되어 배출된 에어가 이송되는 제1파일롯 파이프; 상기 제1파일롯 파이프와 연결되도록 설치되고, 제1파일롯 파이프에서 이송된 에어가 유입되는 연료펌프 드라이브; 및 상기 연료펌프 드라이브에서 배출된 에어가 스타팅 에어밸브로 이송되는 제2파일롯 파이프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파일롯 에어부는, 에어 분기 블록을 통해 배출되는 에어가 제1파일롯 파이프로 이송되고, 제1파일롯 파이프로 이송된 에어는 연료펌프 드라이브로 유입되며, 연료펌프 드라이브로 유입된 에어는 연료펌프 드라이브의 동작에 의해 제2파일롯 파이프로 이송되어, 제2파일롯 파이프로 이송된 에어가 실린더로 공급되도록 하여, 실린더에 공급되는 에어 공급 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 에어 분기 블록은, 각 실린더 당 1개씩 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 에어 분기 블록과 연료펌프 드라이브는 일체형으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명에 따른 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
컴프레셔로부터 공급되는 메인 에어 파이프에 실린더로 공급되는 메인 에어와 스타팅 에어밸브를 동작시키는 파일롯 에어를 각각 분기되도록 하는 에어 분기 블록을 설치하여, 각 실린더까지 에어가 이송되기 위한 구간을 축소함으로써 파이프 설계를 간소화시킬 수 있게 된다.
이에 따라, 파이프 설계를 간소화하여 설치 공간을 활용성을 향상시키고, 각 실린더로 공급되는 에어의 압력차이를 줄여 안정적인 엔진의 스타팅 구동을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템을 개략적으로 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템을 개략적으로 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템의 흐름을 나타낸 흐름도.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도 2 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템을 개략적으로 나타낸 개략도, 도 3은 본 발명에 따른 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템의 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템(100)은 크게, 메인 에어 파이프(110), 에어 분기 블록(120), 메인 분기 파이프(130), 파일롯 에어부(140)를 포함한다.
상기 본 발명에 따른 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템(100)은 에어를 이용하여 최초 엔진을 구동하기 위한 것으로, 선박용 엔진과 같이 대형 4행정 엔진의 경우 시동모터를 대신하여 최초 엔진을 구동을 하기 위한 것이다.
엔진의 스타팅 에어밸브 시스템(100)에 있어서, 엔진의 실린더(150)는 실린더 헤드(160)에 스타팅 에어밸브(170)가 설치되고, 스타팅 에어밸브(170)가 개방되면 스타팅 에어밸브(170)를 통해 실린더(150) 내부로 에어가 공급되어 엔진이 구동되는 방식으로 이루어진다.
먼저, 메인 에어 파이프(110)는 컴프레셔(C)로부터 에어를 공급받는 부분이다.
상기 메인 에어 파이프(110)로 공급되는 에어는 압축된 공기를 생성하는 컴프레셔(C)로부터 공급받으며, 상기 컴프레셔(C)에서 생성된 압축공기를 별도의 에어탱크(미도시)에 보관되어 공급되거나, 컴프레서(C)에서 생성되는 에어를 상시 공급 받을 수 있다.
이러한 상기 메인 에어 파이프(110)는 후술하는 복수개의 실린더(150)의 마지막 위치에 해당하는 실린더(150) 위치까지 연장되도록 설치된다.
이때, 상기 컴프레셔(C)와 메인 에어 파이프(110) 사이에는 컴프레셔(C)로부터 공급되는 압축된 에어의 흐름을 단속하기 위해 밸브(미도시)가 더 설치될 수도 있다.
또한, 상기 메인 에어 파이프(110)는 압축된 에어의 원할한 공급과 압력차를 줄이기 위해서 실린더(150)가 배치된 위치에서 가깝게 설치되는 것이 바람직하다.
다음으로, 에어 분기 블록(120)은 상기 메인 에어 파이프(110)로부터 유입된 에어를 2곳으로 분기하여 배출하기 위한 역할을 한다.
상기 에어 분기 블록(120)은 메인 에어 파이프(110) 일측에 연결되도록 설치된다.
이때, 상기 에어 분기 블록(120)은 실린더(150) 당 1개씩 구비될 수 있다.
이러한 상기 에어 분기 블록(120)은 내부에 에어가 유입되는 1곳의 입구와 에어가 배출되는 2곳의 출구가 형성된다.
즉, 메인 에어 파이프(110)로부터 에어 분기 블록(120)의 일측에 형성된 입구로 유입된 후, 타측에 형성된 2곳의 출구로 분기되어 배출되게 되는 것이다.
또한, 메인 에어 파이프(110) 상에 각 실린더(150) 마다 에어 분기 블록(120)이 설치될 때, 에어 분기 블록(120)과 메인 에어 파이프(110) 직접 연결되도록 설치되거나, 이들 사이를 연결하는 배관이 설치될 수도 있다.
한편, 상기 에어 분기 블록(120) 내부에는 에어의 흐름을 단속하기 위한 별도의 밸브(미도시)가 더 설치될 수도 있다.
다음으로, 메인 분기 파이프(130)는 상기 에어 분기 블록(120)의 2곳의 출구 중 일측에 형성된 곳을 통해 배출된 에어가 이송되기 위한 부분이다.
상기 메인 분기 파이프(130)는 에어 분기 블록(120)을 통해 배출된 에어를 실린더(130)로 공급하기 위한 것으로, 메인 에어 파이프(110)에서부터 에어 분기 블록(120)을 거쳐 이송된 에어를 실린더(1150)까지 이송하기 위한 부분이다.
상기 메인 분기 파이프(130)는 상기 에어 분기 블록(120)의 2곳의 출구 중 일측에 형성된 출구와 연결되도록 설치된다.
즉, 메인 분기 파이프(130)는 에어 분기 블록(120)과 실린더(150) 사이에 배치되어 실린더(150)로 공급되는 에어가 이송하는 통로가 된다.
이에 따라, 메인 분기 파이프(130)에서 이송된 에어는 실린더(160)를 거쳐 스타팅 에어밸브(170)가 개방되면 실린더(150) 내부로 공급되게 된다.
다음으로, 파일롯 에어부(140)는 스타팅 에어밸브(170)를 구동하기 위한 파일롯 에어를 공급하기 위한 역할을 한다.
상기 파일롯 에어부(140)는 크게, 제1파일롯 파이프(141), 연료펌프 드라이브(142), 제2파일롯 파이프(143)를 포함한다.
이러한 상기 파일롯 에어부(140)는 에어 분기 블록(120)에 설치된다.
이때, 상기 파일롯 에어부(140)는 에어 분기 블록(120)에 있어 에어가 분기되어 배출되는 2곳의 출구 중 상기 메인 분기 파이프(130)가 설치되지 않은 출구에 연결되도록 설치된다.
즉, 상기 제1파일롯 파이프(141)가 에어 분기 블록(120)에 설치되게 된다.
한편, 상기 연료펌프 드라이브(142)는 제1파일롯 파이프(141)와 연결되도록 설치되고, 엔진의 실린더(150)로 분사되는 연료를 공급하기 위한 부분이다.
상기 연료펌프 드라이브(142)의 동작과 연동하여 각 실린더(150)로 연료를 공급하기 위한 연료분사 시점을 고려하여 에어 분사 시점을 설정할 수 있다.
즉, 연료펌프 드라이브(142)가 작동되면 내부에 구성된 유체의 압축이나 압력의 전달하기 위한 플런저(미도시)의 상하운동에 따라 제1파일롯 파이프(141)에서 이송된 에어가 연료펌프 드라이브(142)를 통해 이송될 수 있게 되는 것이다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 제1파일롯 파이프(141)와 연료펌프 드라이브(142)가 연결되는 부분에 에어 유입홀(미도시)이 형성되고, 플런저와 상기 에어 유입홀과 연통되도록 관통홀(미도시)이 형성되어, 플런저의 상하운동시 특정 위치에서 연료펌프 드라이브(142)의 유입홀과 플런저의 관통홀이 일치되게 되면 제1파일롯 파이프(141)로 유입되는 에어가 연료펌프 드라이브(142)를 관통할 수 있도록 형성되는 것이다.
이에 따라, 상기 에어 분기 블록(120)에서 배출된 에어는 제1파일롯 파이프(141)를 거쳐 연료펌프 드라이브(142)의 동작에 따라 이송되거나 차단될 수 있게 된다.
즉, 상기 연료펌프 드라이브(142)는 제1파일롯 파이프(141)에서 이송되는 에어를 단속하는 수단이 되는 것이다.
그 다음, 상기 제2파일롯 파이프(143)는 일측이 연료펌프 드라이브(142)의 에어가 배출되는 부분과 연결되도록 설치되고, 타측은 스타팅 에어밸브(170)와 연결되도록 설치된다.
상기 제2파일롯 파이프(143)는 연료펌프 드라이브(142)에서 전달된 에어를 스타팅 에어밸브(170)를 동작시키기 위해 스타팅 에어밸브(170)로 공급한다.
이렇게 상기 파일롯 에어부(140)에 의해 스타팅 에어밸브(170)가 개방되면 상기 메인 분기 파이프(130)에 유입된 에어가 실린더(150)로 보내지도록 구성된다.
즉, 상기 파일롯 에어부(140)는 에어 분기 블록(120)을 통해 배출되는 에어가 제1파일롯 파이프(141)로 이송되고, 제1파일롯 파이프(141)로 이송된 에어는 연료펌프 드라이브(142)로 유입되며, 연료펌프 드라이브(142)로 유입된 에어는 연료펌프 드라이브(142)의 동작에 의해 제2파일롯 파이프(143)로 이송되어, 제2파일롯 파이프(143)로 이송된 에어가 실린더(150)로 공급되도록 하여, 스타팅 에어밸브(170)의 개폐를 제어함으로써, 실린더(150)에 공급되는 에어 공급 타이밍을 제어할 수 있게 되는 것이다.
한편, 에어 분기 블록(120)과 연료펌프 드라이브(142)는 일체형으로 구성될 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 3을 참조하여 상기 설명한 스타팅 에어밸브 시스템의 작용에 대하여 설명한다.
먼저, 컴프레셔(C)로부터 이송되는 압축된 에어는 메인 에어 파이프(110)로 이송하게 된다.
그 다음, 메인 에어 파이프(110)로 이송된 에어는 각 실린더(150)에 배치된 에어 분기 블록(120)으로 유입되고, 에어 분기 블록(120)에서 2곳으로 분기되어 배출되는 에어 중 일측의 출구로 배출되는 에어는 메인 분기 파이프(130)로 보내지고, 타측의 출구로 배출되는 에어는 파일롯 에어부(140)의 제1파일롯 파이프(141)로 이송되게 된다.
그 다음, 제1파일롯 파이프(141)로 이송되는 에어는 연료펌프 드라이브(142)로 이송되며, 연료펌프 드라이브(142)의 동작에 따라 연료펌프 드라이브(142)에서 관통되는 에어는 제2파일롯 파이프(143)로 보내지게 된다.
그 다음, 제2파일롯 파이프(143)에서 이송되는 에어는 실린더 헤드(160)에 설치된 스타팅 에어밸브(170)에 전달되어 스타팅 에어밸브(170)이 개방되도록 제어하며, 이때, 메인 분기 파이프(130)에서 이송된 에어는 스타팅 에어 밸브(170)로 보내져 실린더(150) 내부로 보내지면서 최로 엔진이 구동할 수 있게 된다.
이렇게, 상기와 같이 에어를 통해 엔진이 구동되면 일정 수준의 RPM에 도달하게 되면 에어 공급이 정지되고 연료를 공급하면서 엔진이 구동하게 된다.
상기 설명한 바와 같이, 컴프레셔(C)로부터 공급되는 메인 에어 파이프(110)에 실린더(150)로 공급되는 메인 에어와 스타팅 에어밸브(170)를 동작시키는 파일롯 에어를 각각 분기되도록 하는 에어 분기 블록(120)을 설치하여, 각 실린더(150)까지 에어가 이송되기 위한 구간을 축소함으로써 파이프 설계를 간소화시킬 수 있게 된다.
이에 따라, 파이프 설계를 간소화하여 설치 공간을 활용성을 향상시키고, 각 실린더(150)로 공급되는 에어의 압력차이를 줄여 안정적인 엔진의 스타팅 구동을 도모할 수 있는 특징이 있는 것이다.
한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.
100: 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템 110: 메인 에어 파이프
120: 에어 분기 블록 130: 메인 분기 파이프
140: 파일롯 에어부 141: 제1파일롯 파이프
142: 연료펌프 드라이브 143: 제2파일롯 파이프
150: 실린더 160: 실린더 헤드
170: 스타팅 에어밸브 C: 컴프레셔

Claims (5)

  1. 에어를 이용하여 최초 엔진을 구동하기 위한 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템에 있어서,
    컴프레셔로부터 에어를 공급받는 메인 에어 파이프;
    상기 메인 에어 파이프 일측에 연결되고 메인 에어 파이프를 통해 유입된 에어를 2곳으로 분기하여 배출시키기 위한 에어 분기 블록;
    상기 에어 분기 블록의 일측에 설치되고, 에어 분기 블록에서 분기되어 배출된 어느 한 곳의 에어를 실린더로 공급하기 위한 메인 분기 파이프; 및
    상기 에어 분기 블록의 타측에 설치되고, 에어 분기 블록에서 분기되어 배출된 다른 한 곳의 에어가 유입되고, 유입된 공기를 통해 실린더 내부로 에어를 공급하는 스타팅 에어밸브의 개폐를 제어하기 위한 파일롯 에어부;를 포함하며,
    상기 파일롯 에어부에 의해 스타팅 에어밸브가 개방되면 상기 메인 분기 파이프에 유입된 에어가 실린더로 보내지도록 구성되고,
    상기 파일롯 에어부는,
    에어 분기 블록에서 분기되어 배출된 에어가 이송되는 제1파일롯 파이프;
    상기 제1파일롯 파이프와 연결되도록 설치되고, 제1파일롯 파이프에서 이송된 에어가 유입되는 연료펌프 드라이브; 및
    상기 연료펌프 드라이브에서 배출된 에어가 스타팅 에어밸브로 이송되는 제2파일롯 파이프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 파일롯 에어부는,
    에어 분기 블록을 통해 배출되는 에어가 제1파일롯 파이프로 이송되고, 제1파일롯 파이프로 이송된 에어는 연료펌프 드라이브로 유입되며, 연료펌프 드라이브로 유입된 에어는 연료펌프 드라이브의 동작에 의해 제2파일롯 파이프로 이송되어, 제2파일롯 파이프로 이송된 에어가 실린더로 공급되도록 하여, 실린더에 공급되는 에어 공급 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 에어 분기 블록은,
    각 실린더 당 1개씩 구비되는 것을 특징으로 하는 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템.
  5. 제 1항, 제 3항 및 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    에어 분기 블록과 연료펌프 드라이브는 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템.
KR1020150146547A 2015-10-21 2015-10-21 엔진의 스타팅 에어밸브 시스템 KR102164368B1 (ko)

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