KR20000077086A - Method and apparatus for the starting, braking and reversing of a two stroke diesel engine - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 2행정 디젤 엔진의 기동, 제동, 및 역전 방법에서, 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 적어도 하나의 실린더에 압축된 유체, 구체적으로는 압축공기가 공급되어 여기에서의 압력 변화에 의해 상기 실린더 내에 위치된 피스톤이 가속되거나 제동되고, 상기 실린더는 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 가변적으로 개폐되는 배기 밸브(4a)를 가짐으로써, 기동을 위해 상기 배기 밸브(4a)의 폐쇄 플랭크(closing flank; 22b)가 상사점(OTP)을 향해 이동되어 상기 실린더는 대체로 비압축 상태로 되며, 제동을 위해 상기 배기 밸브(4a)의 개방 플랭크가 상사점(OTP)을 향해 이동되어 상기 실린더에 조기 압력 강하 효과가 일어난다.In the method of starting, braking and reversing a two-stroke diesel engine according to the present invention, the compressed fluid, specifically compressed air, is supplied to at least one cylinder according to the rotation angle of the crankshaft, so that A piston located within the cylinder is accelerated or braked, the cylinder having an exhaust valve 4a which is opened and closed variably according to the rotational angle of the crankshaft, thereby closing the closing flank of the exhaust valve 4a for starting; 22b) is moved toward the top dead center (OTP) so that the cylinder is generally in an uncompressed state, and the open flank of the exhaust valve 4a is moved toward the top dead center (OTP) for braking to cause an early pressure drop in the cylinder. Effect occurs.
Description
본 발명은 첨부된 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 2행정 디젤 엔진의 기동(起動), 제동(制動), 및 역전(逆轉)을 위한 방법에 관한 것이며, 또한 제11항의 전제부에 따른 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for starting, braking, and reversing a two-stroke diesel engine according to the preamble of claim 1, and also according to the preamble of claim 11. An apparatus for carrying out a method is provided.
이하에서 디젤 엔진으로 표현될 자동점화식 왕복피스톤 연소기관(self igniting reciprocating piston combustion engine)을 공압식으로 기동, 제동, 또는 역전하는 것은 공지되어 있다. 그러므로 예를 들어, 선박의 추진용으로 사용되는 2행정 대형 디젤 엔진은 제1 작동 단계에서 압축된 유체, 구체적으로는 압축공기가 실린더 내부로 유입되어 상기 실린더 내부에 위치된 피스톤을 운동시켜 상기 디젤 엔진이 구동되는 방식으로 기동되며, 최저의 회전속도에 도달한 후의 제2 작동 단계에서 상기 실린더에 연료가 공급되고 상기 실린더는 점화되어 다음 단계의 내연기관 작동이 이루어진다. 또한, 이러한 종류의 디젤 엔진은 압축공기와 같은 압축된 유체를 사용함으로써 제동될 수 있으며, 정지 상태까지 이르는데 적당하다. 또한 상기 디젤 엔진은 필요한 경우, 상기 회전중인 디젤 엔진이 정지 상태가 되고 다시 반대 방향으로 회전을 시작함으로써 역전될 수 있다. 압축된 유체로서는 압축공기가 특히 적당하며, 다른 비연소 유체(non combustible fluid)가 또한 사용될 수 있다. 2행정 디젤 엔진, 특히 선박용 대형 디젤 엔진 또는 2행정 대형 디젤 엔진 각각의 공지된 공압식 기동, 제동, 및 역전 방법의 단점은 고압의 압축공기를 다량 필요로 한다는 것이다. 그러므로 12번의 기동을 수행하기 위한 충분한 압축공기가 공급되어야 한다는 국제규정이 있으며, 예를 들어 선박용 대형 디젤 엔진에는 30bar의 압력과 30㎥의 용량의 압축공기가 필요하다. 이러한 종류의 압축공기 저장용기는 매우 대형이고, 부피가 크고, 고가이며, 재충전을 위한 고가의 콤프레서가 추가로 필요하다.It is known to pneumatically start, brake, or reverse a self-igniting reciprocating piston combustion engine, which will now be represented by a diesel engine. Thus, for example, a two-stroke large diesel engine used for propulsion of a ship may have a fluid compressed in the first operating stage, specifically compressed air, introduced into a cylinder to move a piston located inside the cylinder to move the diesel. The engine is started in a driven manner, the fuel is supplied to the cylinder in the second operating stage after reaching the lowest rotational speed and the cylinder is ignited to perform the next stage of internal combustion engine operation. In addition, this kind of diesel engine can be braked by using compressed fluid such as compressed air, which is suitable for reaching a stationary state. The diesel engine can also be reversed, if necessary, by the rotating diesel engine being stopped and again starting to rotate in the opposite direction. Compressed air is particularly suitable as a compressed fluid, and other non combustible fluids may also be used. A disadvantage of the known pneumatic starting, braking and reversing methods of two-stroke diesel engines, in particular marine large diesel engines or two-stroke large diesel engines, is that they require large amounts of high pressure compressed air. Therefore, there is an international regulation that must supply sufficient compressed air to perform 12 maneuvers. For example, a large diesel engine for ships requires compressed air with a pressure of 30 bar and a capacity of 30 m3. Compressed air reservoirs of this kind are very large, bulky, expensive and additionally require expensive compressors for recharging.
상기 2행정 디젤 엔진은 기다란 샤프트에 의해 프로펠러와 직결(directly coupled)되는 경우가 있으며, 이로 인해 상기 프로펠러 블레이드의 위치가 고정된다. 그러므로 상기 프로펠러 상에 작용하는 힘이 상기 2행정 디젤 엔진으로 직접 전달되며, 이것은 상기 2행정 디젤 엔진의 기동, 제동, 또는 역전을 보다 어렵게 만든다. 상기 2행정 디젤 엔진의 기동, 제동, 또는 역전을 위해서는, 상기 2행정 디젤 엔진의 관성 뿐 아니라 상기 프로펠러 상에 작용하는 힘은 물론 추가의 매스(mass)들에 작용하는 힘이 극복되어야 한다.The two-stroke diesel engine may be directly coupled to the propeller by an elongated shaft, thereby fixing the position of the propeller blade. Therefore, the force acting on the propeller is transmitted directly to the two-stroke diesel engine, which makes starting, braking, or reversing the two-stroke diesel engine more difficult. For starting, braking, or reversing the two-stroke diesel engine, not only the inertia of the two-stroke diesel engine, but also the forces acting on the propeller as well as the forces acting on the additional masses must be overcome.
본 발명의 목적은 2행정 디젤 엔진의 기동, 제동, 및 역전을 위한 경제적으로 보다 유리한 방법 및 이에 상응하는 장치를 제안하는 것이다.It is an object of the present invention to propose a more economically advantageous method and corresponding device for starting, braking and reversing a two-stroke diesel engine.
상기 목적은 특허청구범위 제1항의 특징을 갖는 방법에 의해 만족된다. 종속청구항 제2항 내지 제10항은 보다 유리한 방법의 단계와 관련된다. 상기 목적은 제11항의 특징을 갖는 방법을 수행하기 위한 장치에 의해 보다 만족된다.This object is met by a method having the features of claim 1. The dependent claims 2 to 10 relate to the steps of a more advantageous method. The object is further met by an apparatus for carrying out the method with the features of claim 11.
상기 목적은 특히 적어도 하나의 실린더에 압축된 유체, 구체적으로는 압축공기가 공급되어 여기에서의 압력 변화에 의해 상기 실린더 내에 위치된 피스톤이 운동되거나 제동되고, 상기 실린더는 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 가변적으로 개폐되는 적어도 하나의 배기 밸브를 가짐으로써 상기 실린더가 대체로 비압축 상태로 유지되거나 상기 실린더 내부에 조기 압력 강하 효과가 일어나며, 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 상호 동조되어(mutually attuned) 상기 실린더에 압축된 유체를 공급하고 배출시킴으로써 상기 협동을 통해 상기 실린더 내부에 압력변화 폭을 증가시키는 2행정 디젤 엔진의 기동, 제동, 및 역전을 위한 방법에 의해 만족된다.The object is in particular to supply a compressed fluid, in particular compressed air, to at least one cylinder, whereby a piston located in the cylinder is moved or braked by a change in pressure therein, the cylinder being dependent upon the angle of rotation of the crankshaft. By having at least one exhaust valve that is variably opened and closed, the cylinder remains substantially uncompressed or has an early pressure drop effect inside the cylinder and is mutually attuned to the cylinder according to the rotational angle of the crankshaft. It is satisfied by a method for starting, braking and reversing a two-stroke diesel engine which increases the range of pressure changes inside the cylinder by supplying and discharging compressed fluid.
상기 방법을 수행하기 위한 필요 조건은 상기 디젤 엔진이 상기 크랭크샤프트와 기계적으로 분리되어 작동될 수 있는 밸브를 갖는 것이다. 상기 디젤 엔진이 기동할 때에 상기 밸브는 상기 디젤 엔진이 대체로 비압축 상태로 기동될 수 있도록 작동되거나 개방을 유지한다. 2행정 디젤 엔진은, 예를 들어 실린더 내에서 피스톤이 상사점(upper dead centre)에 위치된 직후, 배기 밸브가 폐쇄되고 압축공기가 유입되어 상기 피스톤을 하사점(lower dead centre)으로 이동시키는 방식으로 기동된다. 나머지 실린더의 배기 밸브들은 개방을 유지하여 실린더 내에서 실질적으로 비압축 상태이다. 곧이어 또 다른 피스톤이 상사점에 위치된 직후, 배기 밸브가 폐쇄되고 압축공기가 유입되어 마찬가지로 이 피스톤을 하사점으로 이동시킨다. 압축공기에 의해 실린더의 피스톤이 하사점에 도달하기 전에, 배기 밸브가 다시 개방되어 상기 피스톤은 대체로 압축 없이 다시 상사점으로 이동한다. 전술된 바와 같이, 예를 들어 두 개의 실린더에는 압축공기가 충전되어 상기 디젤 엔진을 기동시킬 수 있는 반면, 다른 실린더들은 대체로 비압축 상태로 유지된다. 그러나 모든 실린더에는 전술된 바와 같이 차례로 압축공기가 충전될 수도 있다. 상기 피스톤이 상사점에 위치되는 시점에서 상기 실린더는 대체로 비압축 상태이므로, 이것은 본 발명에 따른 상기 방법이 낮은 공기압력으로 상기 디젤 엔진을 기동시키는데 충분하다는 사실과 관련한 상당한 장점을 갖도록 한다. 종래에는, 상기 피스톤이 상사점에 있을 때 기동하는 경우, 상기 기동을 위해 사용되는 공기는 실린더 내에 존재하는 압축 압력보다 대체로 높은 압력을 가져야 했었다. 그러므로, 본 발명에 따른 상기 방법은 압축공기용 저장용기 내의 압력이 낮게 유지될 수 있는 장점을 갖는다. 상기 압축공기 저장용기는 압축공기 봄베(bottle)로 장치되는 것이 바람직하고, 이렇게 함으로써 저렴하거나 소형인 장치가 가능하며, 종래의 압축공기용 저장용기 내의 압축공기로 기동 횟수를 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 압축공기 저장용기를 충전하기 위해 보다 경제적인 콤프레서가 사용될 수 있다.A necessary condition for carrying out the method is that the diesel engine has a valve which can be operated mechanically separate from the crankshaft. When the diesel engine is started, the valve is actuated or kept open so that the diesel engine can be started in a generally uncompressed state. In a two-stroke diesel engine, for example, immediately after the piston is positioned at the upper dead center in the cylinder, the exhaust valve is closed and compressed air is introduced to move the piston to the lower dead center. Is started. The exhaust valves of the remaining cylinders remain open and are substantially uncompressed in the cylinder. Shortly after another piston is located at the top dead center, the exhaust valve is closed and compressed air is introduced to likewise move this piston to the bottom dead center. Before the piston of the cylinder reaches bottom dead center by compressed air, the exhaust valve is opened again so that the piston moves back to top dead center as a rule without compression. As mentioned above, for example, two cylinders can be charged with compressed air to start the diesel engine, while the other cylinders remain largely uncompressed. However, all cylinders may in turn be filled with compressed air as described above. Since the cylinder is generally uncompressed at the point where the piston is located at top dead center, this makes it a significant advantage with regard to the fact that the method according to the invention is sufficient to start the diesel engine at low air pressure. Conventionally, when starting when the piston is at top dead center, the air used for the starting had to have a pressure substantially higher than the compression pressure present in the cylinder. Therefore, the method according to the invention has the advantage that the pressure in the reservoir for compressed air can be kept low. The compressed air storage container is preferably installed with a compressed air bottle, thereby enabling a cheap or compact device, and can increase the number of starts of the compressed air in the conventional compressed air storage container. In addition, a more economical compressor can be used to fill the compressed air reservoir.
상기 디젤 엔진을 제동하기 위해서는, 상기 피스톤이 압축 행정 운동을 하는 동안 상기 실린더 내부에 압축공기가 유입되고, 그 다음에 상기 피스톤이 상사점을 통과한 직후에 상기 실린더의 배기 밸브가 작동되어 개방됨으로써 상기 실린더 내부에 존재하는 압축공기를 배출시키며, 이로 인해 상기 압축공기가 팽창됨으로써 상기 피스톤의 구동이 감소된다.In order to brake the diesel engine, compressed air is introduced into the cylinder during the compression stroke, and then the exhaust valve of the cylinder is activated and opened immediately after the piston passes through the top dead center. The compressed air present in the cylinder is discharged, thereby expanding the compressed air, thereby reducing the driving of the piston.
마찬가지로, 본 발명에 따른 상기 방법은 전술한 바와 같이, 상기 디젤 엔진이 제1 부분적 단계에서 정지 상태가 되도록 제동되고, 제2 부분적 단계에서 상기 피스톤의 위치에 따라 압축공기가 유입되어 상기 디젤 엔진이 반대 방향으로 회전운동을 함으로써 상기 반대 방향으로 회전하고 있는 디젤 엔진이 제3 부분적 단계에서 상기 기술된 방법으로 기동되도록 상기 배기 밸브가 작동되는 방식으로 상기 디젤 엔진을 역전시키는데 적당하다.Similarly, the method according to the invention is braking such that the diesel engine is at rest in the first partial stage, as described above, and compressed air is introduced in accordance with the position of the piston in the second partial stage so that the diesel engine is By rotating in the opposite direction it is suitable for reversing the diesel engine in such a way that the exhaust valve is actuated such that the diesel engine rotating in the opposite direction is started in the method described in the third partial step.
본 발명에 따른 상기 방법은 2행정 디젤 엔진에 적당하다.The method according to the invention is suitable for two-stroke diesel engines.
본 발명에 따른 상기 방법 및 그 장치는 다음의 예시적 실시예를 참조하여 각각 기술된다.The method and apparatus thereof according to the present invention are each described with reference to the following exemplary embodiments.
도 1은 상기 방법을 수행하기 위한 장치를 갖는 2행정 디젤 엔진의 개략도.1 is a schematic diagram of a two-stroke diesel engine having a device for performing the method.
도 2a는 공지된 2행정 디젤 엔진이 기동되는 동안 실린더 압력을 크랭크샤프트 각도의 함수로 나타내는 선도.2A is a diagram showing cylinder pressure as a function of crankshaft angle while a known two-stroke diesel engine is started.
도 2b는 본 발명의 방법에 따라 2행정 디젤 엔진이 기동되는 동안 실린더 압력을 크랭크샤프트 각도의 함수로 나타내는 선도.2b is a diagram showing the cylinder pressure as a function of crankshaft angle while the two-stroke diesel engine is started in accordance with the method of the present invention.
도 2c는 본 발명의 방법에 따라 2행정 디젤 엔진이 제동되는 동안 실린더 압력을 크랭크샤프트 각도의 함수로 나타내는 선도.2C is a diagram showing cylinder pressure as a function of crankshaft angle during braking of a two-stroke diesel engine according to the method of the present invention.
도 2d는 본 발명의 방법에 따라 2행정 디젤 엔진이 역전되는 동안 실린더 압력을 크랭크샤프트 각도의 함수로 나타내는 선도.2D is a diagram showing cylinder pressure as a function of crankshaft angle while a two-stroke diesel engine is reversed in accordance with the method of the present invention.
도 1에 개략적으로 예시되는 상기 2행정 디젤 엔진은 복수의 실린더를 갖는 실린더 하우징(6)―여기서 각 실린더 하우징(6)은 공급라인(3a, 3b)을 구비하는 분사 펌프(injection pump; 3)를 가짐―, 및 크랭크샤프트(2)를 구비하는 크랭크샤프트 하우징(7)을 포함한다. 작동 및 조절 장치(excitation and regulation apparatus; 8)는 전기라인(8a, 8d, 8e, 8f, 8h)에 의해The two-stroke diesel engine schematically illustrated in FIG. 1 has a cylinder housing 6 having a plurality of cylinders, where each cylinder housing 6 has an injection pump 3 having supply lines 3a and 3b. And a crankshaft housing (7) having a crankshaft (2). The excitation and regulation apparatus 8 is connected by electric lines 8a, 8d, 8e, 8f and 8h.
- 크랭크샤프트(2)의 회전각도를 측정하는 회전각도 센서(9),A rotation angle sensor 9 for measuring the rotation angle of the crankshaft 2,
- 배기 밸브(4a),Exhaust valve 4a,
- 압축공기 밸브(4b),Compressed air valve (4b),
- 분사 펌프(3), 및An injection pump 3, and
- 압축공기 용기(11) 내의 압력을 측정하는 센서(12)A sensor 12 for measuring the pressure in the compressed air container 11
와 연결된다.Connected with
압축공기는 압축공기 용기(11)로부터 라인(11b)을 거쳐 압축공기 밸브(4b)로 공급된다. 배기가스 라인(13)은 배기 밸브(4a) 후방에 배열된다. 상기 2행정 디젤 엔진에는 예시되지는 않지만 상기 실린더 내에 위치되는 흡기 슬릿(inlet slit)을 거쳐 투입 공기(input air)가 공급된다.Compressed air is supplied from the compressed air container 11 to the compressed air valve 4b via the line 11b. The exhaust gas line 13 is arranged behind the exhaust valve 4a. Although not illustrated in the two-stroke diesel engine, input air is supplied via an inlet slit located in the cylinder.
도 2에는 상기 2행정 디젤 엔진의 실린더 내부 압력(20)이 크랭크샤프트(2)에 대한 크랭크샤프트 각도(ω)의 함수로 도시된다. 좌측 처음에서 상기 피스톤이 하사점(UTP)을 향해 이동함으로써, 곡선(22)에 의해 예시되는 바와 같이 우선 실린더 압력(20)이 감소하고, 곡선(21)에 의해 예시되는 바와 같이 다음에 배기 밸브(4a)가 개방되며, 상기 2행정 디젤 엔진의 흡기 슬릿이 개방된다. 상기 피스톤이 하사점(UTP)으로부터 상사점으로 이동하는 동안 먼저 상기 흡기 슬릿이 폐쇄되고, 다음에 배기 밸브(4a)가 폐쇄되며, 이로 인해 실린더 압력(20)이 상승함으로써 압축을 일으킨다. 상기 실린더의 피스톤이 상사점(OTP)에 도달한 직후에 상기 실린더에 압축공기(23)가 공급됨으로써, 압축공기 밸브(4b)가 작동하게 되어 상기 실린더의 내부 압력은 증가되는 압력 선도(20)를 갖게 된다. 곡선 구간(20a)은 압축공기가 유입되지 않을 때의 압력 선도를 도시한다. 영역(24a)은 상기 실린더 내의 압력 증가를 도시하며, 이것은 곡선(21, 22)에 의해 예시되는 바와 같이, 상기 피스톤이 하방으로 가압되어 배기 밸브(4a) 및 상기 흡기 슬릿이 개방될 때까지 압력(20)이 연속적으로 느슨해지는 것에 근거한다. 상기 디젤 엔진은 도 2a에 예시되는 바와 같이 상기 실린더에 연료가 공급되어 점화시킴으로써 상기 디젤 엔진이 내연기관의 작동 상태로 전환되어 상기 디젤 엔진이 미리 정해진 정격 회전속도를 초과할 때까지 적어도 2개의 실린더 내에, 그러나 바람직하게는 모든 실린더 내에 압축공기가 공급되는 방식으로 기동된다.2 shows the in-cylinder pressure 20 of the two-stroke diesel engine as a function of the crankshaft angle ω relative to the crankshaft 2. By moving the piston towards the bottom dead center (UTP) at the beginning of the left, the cylinder pressure 20 first decreases as illustrated by curve 22 and then the exhaust valve as illustrated by curve 21. 4a is opened, and the intake slit of the two-stroke diesel engine is opened. While the piston moves from the bottom dead center UTP to the top dead center, the intake slit is first closed, and then the exhaust valve 4a is closed, which causes the cylinder pressure 20 to rise, causing compression. Compressed air 23 is supplied to the cylinder immediately after the piston of the cylinder reaches the top dead center (OTP), so that the compressed air valve 4b is operated to increase the internal pressure of the cylinder. Will have Curve section 20a shows a pressure plot when compressed air is not introduced. Region 24a shows the increase in pressure in the cylinder, which is illustrated by curves 21 and 22, until the piston is pushed downward to release the exhaust valve 4a and the intake slit. (20) is based on continuous loosening. The diesel engine has at least two cylinders until fuel is supplied to the cylinder and ignited as illustrated in FIG. 2A until the diesel engine is switched to an operating state of the internal combustion engine such that the diesel engine exceeds a predetermined rated rotation speed. In, but preferably in such a way that compressed air is supplied to all cylinders.
도 2b는 본 발명에 따른 상기 기동 방법 동안의 실린더 압력(20)을 크랭크샤프트 각도(ω)의 함수로 도시한다. 곡선(22) 구간에서 배기 밸브(4a)는 개방된 상태이며, 곡선(22)은 배기 밸브(4a)를 개방하는 플랭크(flank; 22a) 및 배기 밸브(4a)를 폐쇄하는 플랭크(22b) 갖는다. 정격 작동하는 동안, 즉 상기 2행정 디젤 엔진이 일정한 속도로 작동하는 동안, 배기 밸브(4a)는 도 2a의 곡선(22)에 의해 예시되는 바와 같이 본질적으로 개폐된다. 본 발명에 따른 상기 장치는 플랭크(22a, 22b)에 의해 예시되는 바와 같이, 배기 밸브(4a)가 자유롭게 선택가능한 크랭크샤프트 각도(ω)에서 개방될 수 있는 특성을 갖는다. 상기 흡기 슬릿이 상기 2행정 디젤 엔진의 구조로 인해 도 2a 내지 도 2d에 따른 선도에서 동일한 시점에 개폐되는 반면, 배기 밸브(4a)는 나중에 폐쇄되는데, 이것은 정상적으로 작동하는 동안 상사점(OTP)을 향해 이동되는 것을 의미하며, 도 2b에 따른 선도에서, 압력 선도(20)에 예시되는 바와 같이, 상사점(OTP)을 향하는 방향으로 이동하는 상기 피스톤이 상기 실린더 공간을 거의 압축하지 않는 효과를 갖게 되는데, 이것은 상기 공기가 배기 밸브(4a)를 거쳐 빠져나감으로써 상기 실린더가 대체로 비압축 상태를 유지하게 되기 때문이다. 배기 밸브(4a)는 상사점(OTP) 전에서 즉시 폐쇄된다. 상기 피스톤이 상사점(OTP)을 통과한 후, 곡선(23)으로 예시되는 바와 같이, 압축공기 밸브(4b)가 개방되고 압축공기가 상기 실린더 내부로 유도됨으로써 압력 선도(20)를 형성한다. 곡선 구간(20a)은 압축공기가 공급되지 않는 경우의 압력 선도를 도시한다. 영역(24a)은 상기 피스톤이 팽창 운동을 실행함으로 인한 상기 실린더 내의 압력 증가를 도시한다. 배기 밸브(4a)는 작동 곡선(22)에 의해 작동되고, 압축공기 밸브(4b)는 작동 곡선(23)에 의해 작동됨으로써, 상기 실린더가 상사점(OTP)에서 대체로 비압축 상태로 되거나 내부 압력이 낮아지게 되고, 후속하여 유입되는 압축공기가 상기 실린더 내에서 비교적 커다란 압력 변화를 일으키도록 상호 동조하게 된다. 도 2a에 따른 공지된 방법과는 대조적으로, 도 2b에서는 대체로 압력이 낮은 압축공기가 필요하고, 상기 압축공기는 상기 실린더 내에서 압력변화 폭을 추가로 증가시키며, 상기 피스톤의 팽창을 돕는다. 도 2의 설명에서 이미 기술된 바와 같이, 미리 정해진 정격 회전속도를 초과한 후에 상기 기동이 일어나지 않는 한 상기 디젤 엔진은 내연기관의 작동 상태로 전환된다.2b shows the cylinder pressure 20 during the starting method according to the invention as a function of the crankshaft angle ω. In the section of curve 22, the exhaust valve 4a is open, and the curve 22 has a flank 22a for opening the exhaust valve 4a and a flank 22b for closing the exhaust valve 4a. . During rated operation, ie while the two-stroke diesel engine is operating at a constant speed, the exhaust valve 4a is essentially opened and closed as illustrated by the curve 22 of FIG. 2A. The device according to the invention has the property that the exhaust valve 4a can be opened at a freely selectable crankshaft angle ω, as illustrated by the flanks 22a, 22b. The intake slit is opened and closed at the same point in time in the diagram according to FIGS. 2A to 2D due to the structure of the two-stroke diesel engine, while the exhaust valve 4a is closed later, which causes the top dead center (OTP) to operate during normal operation. 2, in the diagram according to FIG. 2b, as illustrated in the pressure diagram 20, the piston moving in the direction towards the top dead center OTP has the effect of hardly compressing the cylinder space. This is because the air is drawn out through the exhaust valve 4a so that the cylinder is generally kept in an uncompressed state. The exhaust valve 4a is immediately closed before the top dead center OTP. After the piston passes the top dead center (OTP), as illustrated by curve 23, the compressed air valve 4b is opened and the compressed air is led into the cylinder to form a pressure curve 20. Curve section 20a shows a pressure diagram when compressed air is not supplied. Region 24a shows the increase in pressure in the cylinder as the piston performs an expansion motion. Exhaust valve 4a is actuated by actuation curve 22 and compressed air valve 4b is actuated by actuation curve 23 such that the cylinder is generally uncompressed or at internal pressure at top dead center OTP. This is lowered and the subsequent incoming compressed air is synchronized to cause a relatively large pressure change in the cylinder. In contrast to the known method according to FIG. 2A, in FIG. 2B, compressed air is required, which is generally low in pressure, the compressed air further increases the range of pressure changes in the cylinder and aids in expansion of the piston. As already described in the description of FIG. 2, the diesel engine is switched to the operating state of the internal combustion engine as long as the starting does not occur after exceeding a predetermined rated rotation speed.
배기 밸브(4a)는 상사점(OTP) 전의 -180도와 0도 사이의 범위, 구체적으로는 상사점(OTP) 전의 -90도와 0도 사이의 범위에서 폐쇄된다.The exhaust valve 4a is closed in the range between -180 degrees and 0 degrees before the top dead center OTP, specifically, in the range between -90 degrees and 0 degrees before the top dead center OTP.
본 발명에 따른 상기 제동 방법은 실린더 압력(20)이 크랭크샤프트 각도(ω)의 함수로 예시되는 도 2c를 참조하여 설명된다. 우선 연료의 공급이 억제된다. 압축 행정을 하는 동안, 압축공기는 곡선(23)에 의해 예시되는 바와 같이 상기 실린더에 공급되어 압축공기가 공급되지 않는 경우의 압력(20a) 보다 높게 실린더 압력(20)을 증가시키며, 이로 인해 실린더 압력은 영역(24a) 만큼 증가된다. 상사점(OTP)을 통과한 후, 곡선(22), 구체적으로는 개방 플랭크(22a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 배기 밸브가 조기 개방되는데, 이것은 정상적으로 작동하는 동안 개방 플랭크(22a)가 상사점(OTP)을 향해 이동되는 것을 의미하며, 이로 인해 실린더 압력(20)은 그렇지 않은 경우의 압력(20b)과 비교하여 대체로 낮은 압력을 갖게 되고, 상기 차이점이 영역(24b)에 의해 예시된다. 상기 배기 밸브(4a)의 조기 개방으로 인해, 상기 실린더 내에 위치된 유체는 대체로 상기 피스톤에 의해 팽창되지 않고 주변으로 유출된다. 그러므로, 상기 피스톤 운동은 상사점(OTP) 전에 상기 압축공기를 투입함으로써 제동되고, 상기 상사점을 통과한 후에 상기 압축된 유체로 인한 구동 작용이 감소된다. 본 발명의 상기 제동 방법에 따르면 적어도 하나의 실린더가 작동되며, 상기 디젤 엔진이 각각 신속한 제동 또는 신속한 정지 상태가 되도록 하기 위해 모든 실린더가 작동되는 것이 바람직하다.The braking method according to the invention is described with reference to FIG. 2C in which the cylinder pressure 20 is illustrated as a function of the crankshaft angle ω. First, the supply of fuel is suppressed. During the compression stroke, the compressed air is supplied to the cylinder as illustrated by curve 23 to increase the cylinder pressure 20 higher than the pressure 20a when no compressed air is supplied, thereby The pressure is increased by area 24a. After passing through the top dead center (OTP), the exhaust valve opens prematurely, as seen in curve 22, specifically open flank 22a, which causes the top flank 22a to top dead center during normal operation. Moving toward OTP, which causes the cylinder pressure 20 to have a generally lower pressure compared to the pressure 20b otherwise, and the difference is illustrated by the region 24b. Due to the premature opening of the exhaust valve 4a, the fluid located in the cylinder is generally not expanded by the piston and flows out to the surroundings. Therefore, the piston motion is braked by injecting the compressed air before top dead center (OTP), and the driving action due to the compressed fluid after the top dead center is reduced. According to the braking method of the present invention, at least one cylinder is operated, and it is preferable that all cylinders are operated so that the diesel engine is in a quick braking or a quick stop state, respectively.
상기 제동에서, 상기 배기 밸브는 상사점(OTP) 후의 0도와 90도 사이, 예를 들어 대략 45도에서 개방되며, 즉 상기 개방은 배기 밸브(4a)를 개방하는 힘이 상기 폐쇄하는 힘을 극복하는 경우에 상기 실린더 내의 압력에 의해 발생된다.In the braking, the exhaust valve opens between 0 and 90 degrees after top dead center (OTP), for example approximately 45 degrees, ie the opening overcomes the closing force by the force opening the exhaust valve 4a. Is generated by the pressure in the cylinder.
배기 밸브(4a)는 작동 곡선(22)에 의해 작동되고, 압축공기 밸브(4b)는 작동 곡선(23)에 의해 작동됨으로써, 상기 실린더가 압축되는 동안 내부 압력이 증가되고, 팽창하는 동안 압력이 조기에 감소되어, 이로 인해 상기 실린더의 내부 공간에서 압력증가 폭이 감소하고, 보다 적은 압축 에너지로 상기 피스톤을 운동시킬 수 있도록 상호 동조하게 된다.The exhaust valve 4a is actuated by the operating curve 22 and the compressed air valve 4b is actuated by the operating curve 23 so that the internal pressure is increased while the cylinder is compressed, and the pressure is increased during expansion. It is reduced prematurely, thereby reducing the pressure increase in the inner space of the cylinder and cooperating to move the piston with less compressive energy.
도 2d는 디젤 엔진(1)의 역전에 있어서, 실린더 압력(20)을 크랭크샤프트 각도(ω)의 함수로 도시한다. 이를 위해, 곡선(23)에 의해 예시되는 바와 같이 피스톤이 상사점(OTP)에 위치되기 전에 상기 실린더에 압축공기가 공급되어, 압축공기가 사용되지 않는 압력 선도(20a)와 비교하여 증가되는 압력 선도(20)를 만든다. 이렇게 함으로써, 상기 피스톤이 크랭크샤프트(2)를 반대 방향으로 회전시켜, 디젤 엔진(1)이 역전되도록 한다. 크랭크샤프트(2)가 반대 방향으로 회전을 하는 즉시, 디젤 엔진은 도 2b에 예시되는 상기 기동 방법에 따라 가속될 수 있어서 상기 디젤 엔진이 최저 회전속도에 도달하는 경우 내연기관의 작동으로 전환된다. 도 2d에 따른 역전에서, 상기 실린더의 내부 공간은 우선 배기 밸브(4a)의 동작을 통해 대체로 비압력 상태로 될 수 있으며, 배기 밸브(4a)가 폐쇄된 후에 압축공기가 공급된다.FIG. 2D shows the cylinder pressure 20 as a function of the crankshaft angle ω in reverse of the diesel engine 1. To this end, the compressed air is supplied to the cylinder before the piston is positioned at top dead center (OTP) as illustrated by curve 23, so that the pressure is increased compared to the pressure line 20a where no compressed air is used. Create a diagram 20. By doing so, the piston rotates the crankshaft 2 in the opposite direction, causing the diesel engine 1 to reverse. As soon as the crankshaft 2 rotates in the opposite direction, the diesel engine can be accelerated according to the starting method illustrated in FIG. 2B so that the diesel engine switches to operation of the internal combustion engine when the minimum rotational speed is reached. In the reversing according to FIG. 2d, the inner space of the cylinder can first be brought into a generally non-pressure state through the operation of the exhaust valve 4a, and compressed air is supplied after the exhaust valve 4a is closed.
가동중인 디젤 엔진의 역전은 제1 단계에서 도 2c에 예시되는 제동 방법에 의해 정지 상태로 제동되고, 그 다음 제2 단계에서 도 2d에 예시되는 역전 방법에 의해 회전 방향이 반전(反轉)되어, 제3 단계에서 도 2b에 예시되는 기동 방법에 의해 상기 디젤 엔진을 다시 상기 반대 방향으로 가속시켜서 최저 회전속도를 초과하였을 때 연료를 공급하고 상기 연료가 점화된 후에 상기 엔진을 내연기관의 작동으로 전환시키는 복수의 부분적 단계에서 일어난다.The reversal of the running diesel engine is braked in the stationary state by the braking method illustrated in FIG. 2C in the first stage, and then the rotation direction is reversed by the reversing method illustrated in FIG. 2D in the second stage. In a third step, the diesel engine is accelerated again in the opposite direction by the starting method illustrated in FIG. 2B to supply fuel when the minimum rotational speed is exceeded and to operate the internal combustion engine after the fuel is ignited. Occurs in a plurality of partial stages of conversion.
본 발명에 따른 상기 방법은 보다 신속한 역전이 가능하므로, 보다 적은 회전으로 상기 디젤 엔진이 제동, 역전, 및 반대 방향으로 회전 구동되며, 선박을 추진하는 경우, 상기 선박이 보다 짧은 거리 내에서 정지될 수 있다.The method according to the invention allows for a faster reversal, so that the diesel engine is driven to brake, reversal, and rotate in the opposite direction with less rotation, and when the ship is propelled, the vessel may stop within a shorter distance Can be.
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