KR102473754B1 - 가스 엔진의 오일 공급장치 - Google Patents

Abstract

가스 엔진의 오일 공급장치가 개시된다. 가스 엔진의 오일 공급장치는, 엔진의 크랭크 샤프트의 내부에 설치되어 오일이 공급되는 오일 라인과, 오일 라인에서 공급된 오일을 연소실로 공급하는 오일 노즐과, 오일 노즐에 오일을 공급하는 오일 펌프와, 오일 펌프와 엔진의 실린더와 오일 노즐을 연결하는 펌프 라인과, 크랭크 샤프트의 회전과 연동하여 오일 펌프를 구동하는 제어부를 포함한다.

Description

가스 엔진의 오일 공급장치{OIL SUPPLY APPARATUS FOR GAS ENGINE}

본 발명은 연소실의 조기 점화 등의 이상 연소 현상 발생을 억제하는 가스 엔진의 오일 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동 엔진에 가스 연료를 적용하는 기술은 현행으로써 적합하다고 평가되어 진다. 가스 연료는 환경적인 측면에서도 무공해 연료라는 긍정적인 부분이 존재한다.

유망한 미래 동력 기술로 떠오르고 있는 가스의 개질을 이용한 연료전지의 도입은 가까운 미래에 있어서 그 실현에 불확실한 면이 있다.

반면에 가스연료의 독특한 연소특성인 넓은 가연한계 및 작은 점화에너지를 이용하고자 미국 및 독일 등이 가스기관개발에 착수하여 유용성을 입증하였고, 수소경제로 인도하는 교두보의 역할을 할 것으로 평가하고 있다.

2행성 가스 엔진에서 야기되는 문제점은, 피스톤이 상하운동을 할 때 실린더와 피스톤의 마찰을 줄이고, 연소, 팽창 행정시의 압력이 빠져나가지 않도록 해주는 오일의 공급 부분에 있다.

4행정 엔진은 오일과 연료의 공급이 분리되어 작동하는 반면에 2행정 엔진은 연료와 오일을 혼합하여 공급한 후, 연소실 내에서 윤활 작용을 하고 연소도 하는 방식이다. 따라서 오일의 혼합이 불가능한 가스를 이용하는 2행정 엔진에서는 오일을 독립적으로 공급해야 한다.

2행정 엔진 오일은 연소시 연료와 혼합을 용이하게 하고, 또한 연소를 쉽게 하기 위하여 엔진오일 내에 연소점이 낮은 솔벤트(Solvent)를 혼합시키는 것이 일반적이나, 오일만 독립적으로 공급할 경우 미립화가 잘 일어나지 않아 액적상태를 유지하여 적절한 윤활 작용을 하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명의 일 실시예는, 크랭크 샤프트에 연소실의 내부로 오일을 공급하는 오일 노즐을 설치하여 오일을 연소실의 내부로 비산 공급하여, 윤활 작용이 가능하고 흡입 공기의 온도를 저감하여 조기 점화 등의 이상 연소 발생을 방지는 가스 엔진의 오일 공급장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는, 엔진의 크랭크 샤프트의 내부에 설치되어 오일이 공급되는 오일 라인과, 오일 라인에서 공급된 오일을 연소실로 공급하는 오일 노즐과, 오일 노즐에 오일을 공급하는 오일 펌프와, 오일 펌프와 엔진의 실린더와 오일 노즐을 연결하는 펌프 라인과, 크랭크 샤프트의 회전과 연동하여 오일 펌프를 구동하는 제어부를 포함한다.

오일 펌프는, 제어부의 제어 작동에 따라 크랭크축의 회전에 연동 작동되어, 엔진의 회전수에 비례 구동되어 오일 라인에 오일을 공급할 수 있다.

오일 라인은, 크랭크 샤프트의 내부에 삽입된 상태로 일단이 크랭크 샤프트의 외부로 노출되어 크랭크 샤프트의 회전과 함께 회전되며, 노출된 부분에는 오일 펌프의 구동부에 연결되는 회전 연결부가 설치될 수 있다.

펌프 라인은, 오일 펌프와 오일 라인을 연결하는 제1 공급 라인과, 오일 펌프와 실린더를 연결하는 제2 공급 라인을 포함할 수 있다.

오일 펌프에서 공급된 오일이 연소 가스의 압력에 의해 역류하는 것을 방지하는 체크밸브를 더 포함할 수 있다.

체크밸브는, 오일 라인에 설치되는 제1 체크 밸브와, 제2 공급 라인에 설치되는 제2 체크 밸브를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 2행정 엔진의 엔진 회전수와 비례하여 연소실의 내부로 오일을 미립화된 상태로 비산 공급하는 바, 엔진의 윤활 작용과 함께 연소실로 공급되는 흡기의 냉각 작용이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 엔진의 오일 공급장치를 개략적으로 도시한 요부 도면이다.
도 2는 도 1의 크랭크 샤프트의 내부에 오일 라인과 오일 노즐이 설치된 상태를 개략적으로 도시한 요부 도면이다.
도 3은 도 1의 오일 라인과 제1 공급 라인이 회전 연결부에 의해 연결된 상태를 개략적으로 도시한 요부 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 엔진의 오일 공급장치를 개략적으로 도시한 요부 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 엔진의 오일 공급장치를 개략적으로 도시한 요부 도면이고, 도 2는 도 1의 크랭크 샤프트의 내부에 오일 라인과 오일 노즐이 설치된 상태를 개략적으로 도시한 요부 도면이며, 도 3은 도 1의 오일 라인과 제1 공급 라인이 회전 연결부에 의해 연결된 상태를 개략적으로 도시한 요부 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 엔진의 오일 공급장치(100)는, 엔진의 크랭크 샤프트(10)의 내부에 설치되는 오일 라인(20)과, 오일 라인(20)에서 공급된 오일(31)을 연소실(11)로 공급하는 오일 노즐(30)과, 오일 노즐(30)에 오일을 공급하는 오일 펌프(40)와, 오일 펌프(40)와 엔진의 실린더와 오일 노즐(30)을 연결하는 펌프 라인(50) 및 크랭크 샤프트(10)의 회전과 연동하여 오일 펌프(40)를 구동하는 제어부(70)를 포함한다. 이하에서 설명하는 엔진은 2행정 가스 엔진으로 적용될 수 있다.

크랭크 샤프트(10)는 엔진의 피스톤에 구동력을 전달하도록 설치되는 것으로, 내부에는 오일 라인(20)이 설치될 수 있다.

오일 라인(20)은 크랭크 샤프트(10)의 내부에 설치된 상태에서 일부분은 크랭크 샤프트(10)의 외부로 돌출되는 것은, 엔진의 구동 과정에서 연소실의 내부로 오일(13)을 비산 공급하여 흡입 공기의 온도 저감에 따른 엔진의 조기 점화 등의 이상 연소 현상이 발생되는 것을 방지하도록 설치될 수 있다. 이에 대해 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.

오일 라인(20)은, 크랭크 샤프트(10)의 내부에 삽입된 상태로 일단이 크랭크 샤프트(10)의 외부로 노출되어 크랭크 샤프트(10)의 회전과 함께 회전 가능하게 설치될 수 있다.

오일 라인(20)에는 후술하는 오일 펌프(40)의 구동에 의해 오일이 공급되는 것으로, 오일 라인(20)에는 실린더(14)의 연소실(11) 방향으로 오일의 비산 공급을 위한 오일 노즐(30)이 설치될 수 있다.

오일 노즐(30)은 크랭크 샤프트(10)의 내부에 설치된 오일 라인(20)에서 연소실(11)에 대응하는 위치에 설치되는 것으로, 크랭크 샤프트(10)의 표면에 형성된 관통홀(12)에 설치될 수 있다.

따라서 오일 라인(20)으로 공급된 오일은 오일 노즐(30)을 통해 엔진 구동 과정에서 연소실(11)의 내부로 공급되는 바, 분사된 오일이 미립화된 상태로 비산 공급될 수 있다.

이에 따라, 오일의 비산 공급에 의한 미립화시에 기화 잠열이 발생되는 바, 연소실로 흡입되는 공기의 온도를 저감하는 것이 가능하여, 조기 점화 등의 이상 연소현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

오일 라인(20)으로 공급되는 오일의 공급량은 엔진의 회전수에 비례하여 오일 펌프(40)에 의해 공급될 수 있다.

오일 펌프(40)와 오일 라인(20) 및 실린더(14)의 사이에는 오일의 공급을 위한 펌프 라인(50)이 설치될 수 있다.

펌프 라인(50)은, 오일 펌프(40)와 오일 라인(20)을 연결하는 제1 공급 라인(51)과, 오일 펌프(40)와 실린더(14)를 연결하는 제2 공급 라인(53)을 포함할 수 있다.

제1 공급 라인(51)은 일단은 크랭크 샤프트(10)의 외부로 돌출된 오일 라인(20)에 연결되고 타단은 오일 펌프(40)에 연결되어, 오일 펌프(40)로부터 토출된 오일을 크랭크 샤프트(10)의 내부에 설치된 오일 라인(20)에 공급하도록 설치될 수 있다.

제1 공급 라인(51)과 오일 라인(20)은 회전 연결부(60)에 의해 회전 가능하게 연결될 수 있다.

회전 연결부(60)는 크랭크 샤프트(10)의 회전 작동과 함께 회전되는 오일 라인(20)을 제1 공급 라인(51)에 회전 가능하게 연결하도록 설치될 수 있다.

이러한 회전 연결부(60)는 오일 라인(20)의 단부에 고정되어 함께 회전되며, 제1 공급 라인(51)에는 회전 가능하게 연결된 회전 커플러 타입으로 설치될 수 있다. 따라서 회전되는 오일 라인(20)은 고정된 제1 공급 라인(51)에 회전 연결부(60)에 의해 안정적으로 연결될 수 있다.

제2 공급 라인(53)은 일단은 실린더(14)에 연결되고 타단은 오일 펌프(40)에 연결되는 것으로, 실린더에 윤활을 위한 오일을 공급하도록 설치될 수 있다.

제어부(70)는 크랭크 샤프트(10)의 회전 작동과 연동되어 오일 펌프(40)를 구동 제어하는 것으로, 엔진의 회전수에 비례하여 오일 펌프(40)를 구동 제어할 수 있다. 제어부(70)는 ECU(engine control unit)으로 적용될 수 있다.

즉, 제어부(70)는 엔진의 회전수와 비례하여 오일 펌프(40)의 오일 폄핑 구동을 제어하는 것으로, 엔진의 구동 회전수에 비례하여 오일을 오일 라인(20)의 내부로 공급하도록 제어할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 가스 엔진의 오일 공급장치(100)는, 2행정 엔진의 엔진 회전수와 비례하여 연소실(11)의 내부로 오일을 미립화된 상태로 비산 공급하는 바, 엔진의 윤활 작용과 함께 연소실로 공급되는 흡기의 냉각 작용이 가능하다.

따라서, 엔진의 내부로 유입되는 흡입 공기의 냉각에 따른 엔진의 조기 점화 등의 이상 연소 현상이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 엔진의 오일 공급장치를 개략적으로 도시한 요부 도면이다. 도 1 내지 도 3과 동일 참조 번호는 동일 또는 유사 기능의 동일 또는 유사부재를 말한다. 이하에서 동일 참조 번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 엔진의 오일 공급장치(200)는, 펌프 라인(50)에 연소 가스의 압력에 의한 오일의 역류를 방지하는 체크 밸브(110)가 설치될 수 있다.

체크 밸브(110)는 제1 오일 라인(20)에 설치되는 제1 체크 밸브(111)와, 제2 오일 라인(20)에 설치되는 제2 체크 밸브(113)를 포함할 수 있다.

따라서, 엔진의 작동 중에 발생되는 연소 가스의 압력에 의해 오일이 오일 라인에서 역류하는 것을 방지하여, 엔진의 내구성 및 구동 효율의 향상이 가능하다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10...크랭크 샤프트 11..연소실
12...관통홀 13...오일
14...실린더 20...오일 라인
30...오일 노즐 40...오일 펌프
50...펌프 라인 51...제1 공급 라인
53...제2 공급 라인 60...회전 연결부
70...제어부 110..체크 밸브
111..제1 체크 밸브 113..제2 체크 밸브

Claims (6)

1. 엔진의 크랭크 샤프트의 내부에 설치되어 오일이 공급되는 오일 라인;
   상기 오일 라인에서 공급된 오일을 연소실로 공급하는 오일 노즐;
   상기 오일 노즐에 오일을 공급하는 오일 펌프;
   상기 오일 펌프와 엔진의 실린더와 상기 오일 노즐을 연결하는 펌프 라인; 및
   상기 크랭크 샤프트의 회전과 연동하여 상기 오일 펌프를 구동하는 제어부;
   를 포함하고,
   상기 오일 펌프에서 공급된 오일이 연소 가스의 압력에 의해 역류하는 것을 방지하는 체크밸브를 포함하는, 가스 엔진의 오일 공급장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 오일 펌프는, 상기 제어부의 제어 작동에 따라 상기 크랭크축의 회전에 연동 작동되어, 상기 엔진의 회전수에 비례 구동되어 상기 오일 라인에 오일을 공급하는, 가스 엔진의 오일 공급장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 오일 라인은, 상기 크랭크 샤프트의 내부에 삽입된 상태로 일단이 상기 크랭크 샤프트의 외부로 노출되어 상기 크랭크 샤프트의 회전과 함께 회전되며, 노출된 부분에는 상기 오일 펌프의 구동부에 연결되는 회전 연결부가 설치되는, 가스 엔진의 오일 공급장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 펌프 라인은,
   상기 오일 펌프와 상기 오일 라인을 연결하는 제1 공급 라인; 및
   상기 오일 펌프와 상기 실린더를 연결하는 제2 공급 라인;
   을 포함하는, 가스 엔진의 오일 공급장치.
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,
   상기 체크밸브는,
   상기 오일 라인에 설치되는 제1 체크 밸브; 및
   상기 제2 공급 라인에 설치되는 제2 체크 밸브;
   를 포함하는, 가스 엔진의 오일 공급장치.

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