KR200363267Y1

KR200363267Y1 - 일렬로 배열된 14개의 실린더들을 구비한 2행정 과급내연기관

Info

Publication number: KR200363267Y1
Application number: KR20-2004-0013332U
Authority: KR
Inventors: 뢰네달페르; 한센보
Original assignee: 엠에이엔 비앤드떠블유 디젤 에이/에스
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2004-10-01
Also published as: JP2005214191A; KR20050077708A; JP3991039B2; PL1496217T3; DK1496217T3; ATE287493T1; EP1496217B1; DE202004002185U1; CN1648443A; CN100346065C; KR100589766B1; EP1496217A1; DE602004000001D1; DE602004000001T2

Abstract

2행정 과급 내연기관(a two-stroke turbocharged internal combustion engine)은 일렬로 배열된 14개의 실린더들, 적어도 하나의 연신된 소기에어수용체(elongated scavenge air receiver)가 구비된 소기(掃氣)시스템(scavenge air system)을 구비한다. 상기 기관은,

4번째 순서의 가스파동(gas pulsation)에 대하여,

a)

5번째 순서의 가스파동에 대하여,

b)

6번째 순서의 가스파동에 대하여,

c)

7번째 순서의 가스파동에 대하여,

d)

(여기서 n은 상기 실린더번호이며,은 실린더 n의 점화각도(firing angle)이고, F(n)은 실린더 C1에서 F(1)=1로부터 실린더 C14에서 F(14)=-1까지의 선형(linearly) 내삽(內揷,interpolated) 하중함수(weighting function)이고, ∥은상기 벡터의 길이를 표시함.)

적어도 다음의 4개의 필요조건 a) 내지 d)가 만족되도록, 상기 기관의 C1 내지 C14의 실린더들의 점화시퀀스(n1 - n14)(firing sequence)를 구비한다.

Description

일렬로 배열된 14개의 실린더들을 구비한 2행정 과급 내연기관{Two-stroke turbocharged internal combustion engine having 14 cylinders in a single row}

본 고안은, 일렬로 배열된 14개의 실린더들, 적어도 하나의 배기가스 수용체, 적어도 두 개의 터보챠져(turbocharger) 및 적어도 하나의 연신된 소기에어수용체가 구비된 소기(掃氣)시스템(scavenge air system)을 구비하는 2행정 정압 과급 내연기관에 관한 것으로서, 각 실린더는 상기 소기에어수용체에 연결된 소기에어입구(scavenge air inlet)와 적어도 하나의 상기 배기가스수용체로 인도하는 배기로를 구비하며, 상기 터보챠저들은 터빈측의 상기 배기가스수용체 및 컴프레서(compressor)측의 상기 소기시스템에 연결되어 있으며, 이 기관은 상기 기관의 C1 내지 C14 실린더들의 점화시퀀스(firing sequence)(n1 - n14)를 구비한다.

상기 소기에어수용체를 구비하는 기관은 소위 정압 과급(constant pressure turbocharging)을 이용하는데, 이 정압 과급(turbocharging)은, 상기 배기가스를 상기 실린더들로부터 상기 연결된 배기로를 통하여 공통의 배기수용체로 통과시키는 것에 의하여, 상기 각 실린더들로부터의 배기가스의 유동펄스들(flow pulses)이 균일하게 된다는 원칙에 기초하고 있으며, 이 배기수용체는 상기 실린더들로 부터의 매우 격렬한 가스유동펄스들을 팽창시켜 균일한 압력에서의 보통의 가스유동으로 만들 수 있도록 충분한 체적을 가진 연신된 압력용기이다.

상기 기관에 부하가 일정하게 걸릴 때, 상기 터보챠저들의 터빈부는 정압으로 배기가스를 받아들이며, 이것은 상기 터보챠저들의 효율을 증가시키고, 상기 터보챠저들의 컴프레서 부분으로부터 상기 기관의 실린더의 유입구측의 상기 소기시스템으로 일정하게 공기를 유입하는 결과를 초래한다.

상기 배기가스 수용체내의 압력변동은 상기 터보챠저들의 파워의 변동을 초래하며, 이렇게 해서 불균일하고 변화하는 챠징에어(charging air)를 챠징에어시스템(charging air system)으로 이송하게 한다.

상기 기관의 유입구 측으로 소기에어(scavenge air)를 공급하는 것은 챠징에어를 상기 실린더들에 채우는 데 영향을 미치며, 이렇게 해서 상기 실린더내의 연소과정과 상기 연소에서 발생되는 파워에 영향을 미친다. 상기 14개의 실린더들이 구비된 직렬 기관은 매우 긴 길이를 가지며 이렇게 해서 긴 소기에어수용체를 가진다. 상기 터보챠저로부터 공급된 챠징에어에서의 압력변화는 상기 소기수용체 내에서의 압력변화를 어느 정도 발생시킬 수 있다. 그러나, 상기 소기에어수용체내에서의 큰 압력변동은 상기 실린더들이 상기 소기에어수용체로부터 소기에어 및 챠징에어를 소모하는 방식에 의해서 생성된다.

14개의 실린더의 2행정 직렬 기관에는, 적어도 하나의 소기에어수용체 내에서의 가스압력변동이, 상기 실린더들에 상기 챠징에어를 로딩함에 있어서의 상이성(differences)을 발생시킨다는 문제점이 있다. 이러한 상이성들은 서로 이격되어 있는 실린더들 사이에서 일어나며, 실린더내의 연소에서 발생되는 파워의 바람직하지 않은 변화를 야기하며, 특히 연료주입에 관하여 상기 실린더들의 제어에 영향을 미친다.

본 고안의 목적은, 상기 기관이 일정한 부하가 걸려서 작동될 때, 상기 챠징에어를 상기 실린더에 충전함에 있어서의 변화들에 의하여 야기되는 상기 기관의 연료주입에 관한 변동을 최소화하거나 방지하는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 14개의 실린더들을 구비한 2행정 기관의 단면도이다.

도 2는 도 1의 상기 기관의 측면도이다.

도 3은 도 1의 상기 기관의 크랭크축의 사시도이다.

도 4는 도 3의 크랭크축에 부속하는 상기 실린더들의 점화시퀀스의 예시이다.

도 5는 상기 소기에어수용체에서 다양한 유형들의 가스파동을 예시한 것이며, 도 6은 닉모멘트(nick moment)들을 발생시키는 힘들을 예시한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 ... 크랭크축저널 12 ... 바닥판

17... 이음봉 19 ... 배기가스수용체

20 ... 터보챠저 21 ... 배기로

22 ... 터빈부 24 ... 에어유동로

25 ... 유입에어쿨러 26 ... 소기에어시스템

27 ... 소기에어수용체 33 ... 크랭크스로

34 ... 크랭크암

이러한 관점에서, 본 고안에 따른 상기 2행정 정압 과급 내연기관은, 적어도 이하의 네 개의 필요조건( a) 내지 d))이 충족될 수 있도록, 14개의 실린더들은 점화시퀀스(n1-n14)를 구비하는 것에 특징이 있다.

4번째 순서의 가스파동에 대하여,

a)

5번째 순서의 가스파동에 대하여,

b)

6번째 순서의 가스파동에 대하여,

c)

7번째 가스파동에 대하여,

d)

여기서 n은 실린더번호이며,은 실린더 n의 점화각도(firing angle)이고, F(n)은 실린더 C1에서 F(1)=1로부터 실린더 C14에서 F(14)=-1 사이의 상기 실린더의 위치에 대한 선형(linearly) 내삽(內揷,interpolated) 하중함수(weighting function)이고, ∥은 상기 벡터의 길이를 가리킨다. 상기 벡터의 길이는, 사인요소(sine component)의 제곱승과 결과적인 코사인요소(cosine component)의 제곱승의 합의 제곱근으로서, 전통적 방식에 의하여 계산된다.

상기 14개의 실린더의 점화시퀀스가 이 필요조건들에 부합될 때, 소기에어수용체에서의 압력변동들을 형성하는 첫 번째 원인은 매우 낮은 수준으로 최소화 되어, 상기 실린더들로의 연료주입은 소기에어 압력변동들에 의하여 대부분 영향을 받지 않는다. 이 필요조건들을 만족하는 상기 점화시퀀스로 인하여, 상기 실린더은 상기 소기에어수용체로부터의 소기에어 및 챠징에어를, 상기 소기에어수용체내에서 에어의 매우 큰 압력변동들이 발생되지 않도록 하는, 순서에 따라 소모하게 된다.

바람직한 실시예에서, 이하의 필요조건 e)도 역시 충족되도록 상기 14개의 실린더들은 점화시퀀스(n1-n14)를 구비한다.

e)

여기서 n은 실린더의 번호이며,은 실린더n에 대한 점화각도이고, F(n)은 실린더 C1에서 F(1)=0 및 F(n)=F(n-1) + ((실린더Cn-1의 중앙선으로부터 실린더Cn의 중앙선까지의 거리)/실린더들간의 공칭거리(nominal distance))의 하중함수이며, ∥은 상기 벡터의 길이를 가리킨다. 상기 실린더들간의 공칭거리는, 실린더들 사이에 단지 하나의 주베어링(main bearing)만을 구비하는 실린더들간의 거리이며, 전형적으로 실린더 C1 및 C2의 중앙선간의 거리이다. 상기 14개의 실린더들의 기관에서, 상기 크랭크축은, 일반적으로 두개의 실린더들 사이에서, 전형적으로는 볼트결합에 의하여 두 개의 부분들이 결합됨으로써 제조된다. 이들 두개의 실린더들 사이에는 두개의 주베어링들이 있으며, 결국 이들 실린더들은 상기 공칭거리보다 더 멀리 떨어져 있게 된다.

14개 실린더 2행정 기관으로서 긴 직렬 기관은 전형적으로 선박에서 추진기관으로서 사용된다. 필요조건 a) 내지 d)에 따른 점화시퀀스를 설계함에 의하여 얻어지는 장점은 또한 필요조건 e)가 만족되면 더욱 커진다. 더욱이 필요조건 e)는 소위 닉모멘트(nick-moment)가 감소된다는 장점을 제공한다. 닉모멘트들은, 이음봉들 및 주베어링들에 작용하는 수직한 힘들의 실린더들에 걸친 가중의 합계이다. 상기 닉모멘트들은 상기 기관 및 선체(ship hull, 船體)의 수직면에서 바람직하지 않은 진동을 유발하는 경향이 있다.

다른 실시예에서, 상기 14개의 실린더들은 이하의 필요조건 f)도 역시 충족되도록, 점화시퀀스(n1-n14)를 구비한다.

f)

여기서 n은 실린더의 번호이며,은 실린더n에 대한 점화각도이고, F(n)은 실린더 C1에서 F(1)=0 및 F(n)=F(n-1) + ((실린더Cn-1의 중앙선으로부터 실린더Cn의 중앙선까지의 거리)/실린더들간의 공칭거리)의 하중함수이며, ∥은 상기 벡터의 길이를 가리킨다. 상기 두 번째 순서의 닉모멘트는 이음봉들 및 주베어링들에 작용되는 두 번째 순서의 수직한 힘들의 상기 모든 실린더들에 걸친 가중의 합계이다. 이 두 번째 순서의 닉모멘트들도 바람직하지 않은 수직 진동들을 유발할 수 있다. 상기 필요조건 e) 및 f)를 둘 다 만족시키도록, 점화시퀀스(n1-n14)를 갖춘 14개의 실린더들을 구비한 기관을 만드는 것도 역시 가능하며, 이것은 선체의 수직 진동에 대한 닉모멘트의 영향을 최소화 할 수 있다. V_nick(2)는 3.0 미만인것이 바람직하며, 2.0 미만인 것이 더욱 바람직하다.

가장 바람직한 실시예에서, 상기 1개의 실린더들은 이하의 점화시퀀스(n1-n14)를 구비한다.

a) 네번째 가스파동에 대하여, Vgas(4) < 2,

b) 다섯번째 가스파동에 대하여, Vgas(5) < 2,

c) 여섯번째 가스파동에 대하여, Vgas(6) < 2,

d) 일곱번째 가스파동에 대하여, Vgas(7) < 2.2,

e) 첫번째 닉모멘트에 대하여, Vnick(1) < 1.5,

f) 두번째 닉모멘트에 대하여, Vnick(2) < 1.5.

이러한 조건들을 만족하는 상기 점화시퀀스는, 상기 소기에어수용체내에서 총길이방향을 따라 일정한 압력을 가지는 것과 관련하여 매우 양호한 운전조건을 상기 기관에 부여하며, 더욱이 종래로부터 고려되던 진동수준을 허용가능한 한계내에 있다는 점에서, 진동수준은 일반적으로 매우 양호해진다. 상기 14개 실린더의 기관에 대한 가능한 점화시퀀스의 수 6,227,020,800 중에서 단지 600개 미만의 점화시퀀스만이 상기 조건들을 만족한다.

상기 점화시퀀스는, 연속적인 두 개의 실린더들의 점화사이에서 상기 크랭크축의 터닝각도(turning angle)가 360°/14 이라는 점에서 균등하다. 이 고정된 크기의 각도는 기관에서의 모든 실린더들에 대해 사용된다. 특정한 기관을 설치하는데 있어서 특별한 문제점이 있다면, 연속적으로 점화되는 적어도 두 쌍의 실린더들의 점화 사이에서의 상기 크랭크축의 터닝각도가 360/14과 다르다는 점에서 불균등한 점화시퀀스를 사용함으로써, 상기 진동패턴을 미조정(微調整, fine-tune)하는 것도 역시 가능하다.

본 고안의 실시예들의 실예들이 상당히 개략화된 도면들을 참조하여 이하에서 더욱 상세히 설명된다.

도 1에는 14개의 실린더들을 구비하며 크로스헤드(crosshead)타입의 2행정 정압 과급 내연기관의 단면도가 도시되어 있다. 상기 기관은 예컨대 MAN B&W Diesel에서 제조된 MC 또는 ME 타입 또는 Wartslia에서 제조된 Sulzer RT-flex 또는 Sulzer RTA 타입이 될 수 있다. 상기 실린더들은 예컨대 60Cm 내지 120Cm, 바람직하게는 80Cm 내지 120Cm, 더욱 바람직하게는 95Cm 내지 120Cm 범위의 구멍(bore)을 가질 수 있다. 상기 기관은, 실린더당 적어도 5000kw처럼, 예컨대 실린더당 3000kw 내지 8500kw, 바람직하게는 4000kw 내지 8000kw 범위의 파워를 가질 수 있다. C1-C14의 각 실린더는 전형적으로, 그 하단에서 소기에어포트들(2, scavenge air port)과 일렬로 배열된 실린더 라이너(1, liner) 및 상기 실린더의 상부에 위치한 배기밸브(4)를 구비한 실린더커버(3)를 구비한다.

피스톤(5)은 피스톤로드(6)위에 장착되며, 이 피스톤로드는 크로스헤드(7) 및 연결로드(8)를 경유하여 크랭크축(10)의 크랭크핀(9)에 연결된다. 상기 크랭크축 저널(crankshaft journal)(11)은 바닥판(bed-plate)에 장착된 주베어링에 위치하여 있다.

상기 크로스헤드는, 수직하게 연장되어 있는 안내판들(guide planes)상에서 슬라이딩되는 안내블럭들(guide shoes)에 의하여 가로방향으로 지지되어 있다. 상기 안내판들은 상기 기관의 고정된 A-프레임(14)에 고정되어 있다. 실린더부분(15)은 상기 A-프레임의 상부에 장착되어 있다.

상기 실린더커버(3)는, 커버못들(16, cover studs)에 의하여 상기 실린더부분에 고정되어 있다. 이음봉(17)들은 상기 실린더부분으로부터 하방향의 상기 바닥판쪽으로 연장되어 있고, 그들은 상기 실린더부분(15)을 상기 바닥판(12)에 고정시킨다. 4개의 이음봉(17)들은 전형적으로 각 실린더부분에 작용하며, 상기 이음봉들로부터 하방향으로의 힘들의 합은 상기 실린더의 연소실에서 연소에 의하여 발생된 최고압력에 의하여 생성되는 상기 실린더커버상에 걸리는 상방향 힘을 초과한다.

배기가스덕트(18)는 배기밸브영역에 있는 개별적 실린더로부터 연장되어 있으며, 다수의 실린더들에 공통된 배기가스수용체(19)안으로 개구되어 있다. 상기 기관은 모든 실린더들에서 공통된 단지 하나의 배기가스수용체를 구비할 수 있으며, 또는 서로의 연장으로 끝과 끝으로 위치되어 있으며, 전형적으로 가스유동로를 통해 서로 연결되어 있는 2개 또는 3개와 같은 복수의 배기가스수용체들을 구비할수 있다.

상기 배기가스수용체는 원형의 원통형단면을 가지는 압력용기이다. 상기 배기가스덕트(18)는 상기 배기수용체(19)로 연장되어 있으며, 상기 배기밸브가 개방되었을 때 상기 배기가스를 상기 부속한 연소실로부터 이송한다. 상기 배기가스수용체에서, 상기 배기가스덕트들로부터 방사된 상기 배기가스파동에 의하여 생성된 압력변화들은 균일한 압력으로 균등하게 된다.

4개의 터보챠저들(20)은, 상기 배기가스가 상기 배기로(21)를 거쳐 상기 터보챠저의 터빈부(22)를 통과하는 방식으로 상기 배기가스수용체(19)에 연결되어 있으며, 이 터보챠져에서 터빈부는 터빈휠을 위한 구동매개체로 역할하며, 이 터빈휠은 상기 터보챠져의 컴프레서부(23)에 위치한 컴프레서휠을 위한 구동축 상에 설치된다. 상기 컴프레서부(23)는 압축공기를 화살표(A)방향으로 에어유동로(24, air flow passage) 및 가능하게는 유입에어쿨러(25,inlet air cooler)를 거쳐 소기에어시스템(26, scavenge air system)으로 이송한다.

상기 소기에어시스템은 몇몇의 또는 모든 실린더에 공통되는 적어도 하나의 소기에어수용체(27) 및 상기 실린더에 의하여 소모될 공기로써 상기 유입에어챔버(inlet air chamber)에 채우기 위하여 유입에어가 화살표(B)방향으로 유동되도록 유입공기챔버(29)와 상기 소기에어수용체를 연결하는, 개별 실린더를 위한 유동로(28)를 구비한다. 상기 소기에어수용체는 단면이 원형인 원통형상의 압력용기이다. 체크밸브(31, check valve)들은 소기에어수용체(27)의 하부의 에어유입구들에 마련되어 있다.

상기 유입공기는 소기에어 또는 챠징에어로 불린다. 그러나, 상기 유입에어는 하나이며 동일한 것이다. 2행정 기관에 있어서, 상기 배기밸브가 개방되어 있는 동안 연소실의 연소생성물을 배기(청소)하기 위한 유입에어가 요구되며, 상기 배기밸브가 차단된 후의 후속 연소과정을 위하여 상기 실린더에 에어를 채우기 위해 유입에어가 필요하다. 상기 유입에어챔버(29)는 소기에어포트들(2)과 함께 실린더 라이너(1)의 하부를 둘러싼다.

2행정 싸이클의 연소행정 중에 피스톤(5)은 상기 실린더라이너의 최하단의 하사점(bottom dead centre position)에 위치할때까지 하방향으로 이동되며, 하사점에서 상기 피스톤의 상면은 소기에어포트들(2)의 밑에 위치하게 된다. 이 하방향 운동중에 상기 피스톤이 상기 소기에어포트들을 통과하는 시점에서, 에어는 유입에어챔버(29)로부터 상기 실린더로 유입되고, 상기 챔버에서의 압력을 떨어뜨리고 상기 실린더로 인도하는 유동로(28) 가까이의 영역에서의 상기 소기에어수용체내의 압력을 또한 저하시킨다.

상기 에어를 소모하는 것 및 관련된 상기 소기에어수용체 내에서의 국부영역의 압력저하는 상기 소기에어수용체의 길이를 따라 배치된 유동로(28)에서 발생한다. 상기 기관의 점화시퀀스에 의존하는 시점에, 상기 실린더들은 순차적으로 에어를 소모한다. 상기 유입에어의 상기 실런더들로의 이송이 시간과 장소 모두에 대하여 변화하는 것과 같이, 상기 소기에어수용체내의 에어는 변동될 수 있다. 상기 소기에어수용체내의 상기 길이방향 가스압력파(gas pressure wave)의 고유진동수(natural frequency)는, 다른 요인들 중에서, 상기 수용체의 길이에 의존한다.

도 5에 도시되어 있는 상기 소기에어수용체는 기관의 모든 실린더들에 공통되며, 이것은 결국 상기 기관의 총길이를 따라 연장되어 있다. 상기 소기에어수용체내의 에어파동들에 있어서 최저 고유주파수는 이른바 첫 번째 유형(mode)의 가스파동(gas pulsation)들과 대응되며, 이 파동에서 상기 수용체 단부에서의 압력들은 역상(counterphase)이며, 최대속도변화들은 상기 수용체의 중간부에서 발생한다. 상기 첫 번째 유형의 가스파동은 도 5의 곡선에 의하여 도시되어 있다. 상기 두 번째 유형의 가스파동은 도 5의 곡선(b)에 의하여 도시되어 있다. 도 5에는 상기 첫 번째 유형의 가스파동은 하나의 결절점(32, node)를 구비하며, 상기 두 번째 유형의 가스파동은 두 개의 결절점(32)들을 구비하며, 유형번호가 하나씩 늘어날 때마다 결절점도 하나씩 부가되는 등으로 도시되어 있다.

상기 소기에어수용체내의 가스의 동적 진동을 촉진하기 위한 상기 에어를 순차적으로 소모하는 성능은 상기 기관의 점화시퀀스 및 현재의 기관 속도에 의존한다. 상기 압력파의 진동수가 가스파동의 특정 유형의 고유진동수와 일치한다면, 보다 큰 에어압력변동들이 발생할 수 있다. 이러한 바람직하지 않은 변동들은 상기 실린더, 특히 상기 관련된 진동순서에서 결절점들(32)로부터 가장 멀리 이격되어서 위치한 실린더를 채우는데 영향을 미칠 것이다.

상기 소기에어수용체를, 끝과 끝이 서로 차례로 연결된 관계가 되도록 배치된, 여러 개의 수용체부분들로 분할하는 것도 물론 가능하다. 이 분할을 통하여 상기 개별적 소기에어수용체의 길이가 변화되더라도, 압력파동의 문제를 해결할지 못한다. 왜냐하면 첫째 상기 파동들은 여전히 발생할 것이며, 둘째 모든 실린더들에 공통된 단일 소기에어수용체에서의 에어의 양의 변화들이 균일하게 될 수 없는 것처럼, 동시에 상기 분할은 각각의 터보챠저들로부터 이송된 에어의 양을 변화시킬 수 있기 때문이다.

전술한 필요조건 a) 내지 d)에 따라 상기 점화시퀀스를 선택함에 의하여, 상기 실린더들이 상기 소기에어수용체로부터 나온 에어를 소모하는 상기 시퀀스에서, 소기에어의 파동들에 기인하여 실린더를 충진하는 변화량은 매우 작아서 그 변화들은 상기 실린더들에 대한 연료셋팅에 있어서의 조절을 방해하지 않는다.

상기 필요조건 a) 내지 f)를 만족하는 점화시퀀스들의 예들은 다음과 같이 주어질 수 있다.

번호. 실린더들 C1 내지 C14의 점화시퀀스

1 1-4-9-14-7-2-6-11-12-5-3-8-10-13

2 1-4-9-14-7-2-6-12-11-5-3-8-10-13

3 1-5-8-14-7-2-6-11-12-4-3-9-10-13

4 1-5-8-14-7-2-6-11-13-4-3-9-10-12

5 1-5-8-14-7-2-6-13-11-4-3-9-10-12

6 1-5-9-14-7-2-6-11-12-4-3-8-10-13

7 1-5-11-12-6-2-8-10-13-3-4-7-14-9

8 1-6-9-14-5-2-7-12-11-4-3-8-13-10

9 1-6-9-14-5-2-7-13-11-3-4-8-12-10

10 1-6-10-14-2-5-7-12-11-3-4-9-13-8

11 1-6-11-13-2-5-7-14-9-3-4-10-12-8

12 1-6-11-14-2-5-7-12-10-3-4-9-13-8

13 1-6-11-14-2-5-7-12-10-4-3-9-13-8

14 1-6-11-14-2-5-7-13-9-3-4-10-12-8

15 1-6-11-14-2-5-7-13-10-3-4-9-12-8

16 1-6-13-11-4-2-8-14-7-5-3-12-10-9

17 1-6-13-11-4-2-9-14-7-5-3-12-10-8

18 1-7-10-14-2-5-6-12-11-3-4-9-13-8

19 1-7-13-11-4-2-9-14-6-5-3-12-10-8

20 1-8-10-13-2-4-9-14-7-3-5-11-12-6

21 1-8-11-12-2-4-9-14-7-3-5-10-13-6

22 1-8-11-12-2-5-7-13-9-3-4-10-14-6

23 1-8-12-9-5-2-10-13-7-4-3-14-11-6

24 1-8-12-10-4-2-11-13-6-5-3-14-9-7

25 1-8-12-10-5-2-9-14-7-4-3-13-11-6

26 1-8-13-9-2-4-11-12-6-5-3-14-10-7

27 1-8-13-9-4-2-11-12-6-5-3-14-10-7

28 1-9-12-8-5-2-11-13-7-4-3-14-10-6

29 1-9-12-10-2-3-13-11-6-4-5-14-8-7

30 1-9-12-10-2-3-13-11-6-5-4-14-8-7

31 1-9-12-10-3-2-13-11-6-4-5-14-8-7

32 1-9-12-10-4-2-11-13-6-3-5-14-8-7

33 1-10-11-9-4-2-12-13-5-3-6-14-8-7

34 1-10-11-9-4-2-13-12-5-3-6-14-8-7

35 1-10-12-9-2-4-13-11-5-3-6-14-8-7

36 1-10-13-8-2-4-12-11-7-3-5-14-9-6

37 1-11-10-9-4-2-12-13-5-3-6-14-8-7

38 1-12-10-9-2-4-13-11-5-3-7-14-8-6

39 1-12-11-8-2-4-13-10-7-3-6-14-9-5

40 1-12-11-8-2-5-13-10-6-3-7-14-9-4

41 1-13-10-8-2-5-12-11-6-3-7-14-9-4

42 1-13-10-8-2-6-12-11-5-3-7-14-9-4

43 1-14-10-8-2-6-12-11-5-3-7-13-9-4

44 1-14-11-6-2-8-12-10-4-3-9-13-7-5

다른 점화시퀀스들도 또한 상기 필요조건들을 만족할 수 있으며, 결국 상술한 점화시퀀스들은 바람직한 것으로 여겨지지만, 상기 14개의 실린더 엔진의 점화시퀀스의 예들을 제한하는 것은 아니다.

이하의 점화시퀀스들도 청구항 5의 필요조건들 a)<1, b)<2, c)<2, d)<2.2, e)<1.5, f)<1.5 을 만족한다.

45 1-9-14-8-2-4-11-13-5-3-7-12-10-6

46 1-5-10-14-6-2-7-12-11-4-3-8-13-9

47 1-6-14-10-5-2-9-13-8-3-4-11-12-7

48 1-5-11-12-7-2-6-14-10-4-3-8-13-9

49 1-5-11-12-6-2-7-14-10-3-4-8-13-9

50 1-8-13-9-4-2-10-14-6-3-5-12-11-7

51 1-6-11-12-5-2-7-14-10-3-4-9-13-8

52 1-5-12-11-6-2-7-13-10-3-4-8-14-9

이하의 점화시퀀스들도 필요조건들 a)<1, b)<1, c)<1, d)<1, e)<1, f)<1 을 만족한다.

53 1-8-14-9-2-4-11-12-7-3-5-13-10-6

54 1-8-13-9-4-2-11-14-5-3-6-12-10-7

55 1-8-14-9-2-4-12-11-7-3-5-13-10-6

상술한 점화시퀀스 번호.1에서, 상기 C1 내지 C14는 1 4 9 14 7 2 6 11 12 5 3 8 10 13의 시퀀스로 점화한다.

상기 점화시퀀스를 달성하기 위하여 요구되는 각도 패턴을 따라 향하여 있는 크랭크스로(33, crankthrows)와 함께 상기 크랭크축을 형성함으로써, 상기 점화시퀀스는 상기 기관에서 실행된다.

상기 점화시퀀스는 상기 크랭크축의 디자인에 따라 결정된다. 도 3에는, 균등한 점화시퀀스 즉, 상기 점화들 사이에 규칙적인(균등한) 360/°14의 각도 간격을 가지는 점화시퀀스와 같은 1번 점화시퀀스에서 요구되는 패턴이 예시되어 있다. 각 크랭크스로(crank throw, 33)는 두 개의 크랭크암(34)과 크랭크핀(9)을 구비하며, 크랭크축저널(11)은 상기 크랭크스로에 결합되어 완전한 크랭크축을 구성한다. 상기 크랭크축저널들은 상기 크랭크축의 중앙선(35)를 따라 일렬로 정렬되며 그들은 바닥판(12)내의 주베어링들에 의하여 지지된다.

상기 실린더들간의 거리(L)는 도 3에 도시된 상기 크랭크축 전체에서 일정하지만, 예외적으로 실린더 C7과 C8 사이의 거리는 L2 = L + L1 이다. 즉, 실린더들 사이의 보통거리에, 두 개의 주베어링의 존재와 볼트에 의하여 결합되는 두 개의 크랭크축 섹션에 위치하는 플랜지연결부와 같은 중간 크랭크축 조인트의 존재로 인한 부가적 길이(L1)이 더해진다. 상기 각 섹션의 무게를 줄이기 위하여 상기 크랭크축은 적절하게 두 섹션으로 분리될 수 있다. 이는, 엔진을 조립하는 동안 상기 크랭크축을 상기 바닥판에 올려 놓는 것을 용이하게 하며, 또한 상기 14개실린더로 이루어진 기관의 완성된 크랭크축의 크기는 250t 이상의 무게를 지님에도 불구하고 상기 크랭크축의 제조를 용이하게 한다. 상기 조인트에 위치한 실린더들간의 거리(L2)는 다른 실린더들 사이의 거리(L1)보다 크다. 상기 크랭크축 조인트를 실린더 C8과 C9사이에 위치시키는 것도 가능하다.

이러한 기관은, 예컨대 ME 타입의 기관처럼, 연료펌프들과 배기밸브를 작동시키기 위한 캠샤프트가 없이 전자적으로 제어되는 기관이 될 수 있다. 가령 상기 엔진이 캠샤프트를 구비하는 고전적 타입이라면, 상기 캡샤프트는 크랭크축으로부터 구동체인 또는 전동장치를 거쳐 구동되며, 이것은 넓은 거리(L2)로 이격되어 있는 실린더들 사이에 적절하게 위치할 수 있다.

도 3의 상기 크랭크축의 크랭크스로(33)들 사이의 각 각도들은 도 4에 도시되어 있다. 불규칙한 점화시퀀스 즉, 적어도 두 쌍 및 가능하게는 여러 쌍들의 연속적으로 점화하는 실린더들의 점화사이의 각도간격이 360°/14으로부터 벗어나 있다는 점에서 균등하지 못한 점화시퀀스를 사용하는 것도 역시 가능하다. 단지 약간의 각도이탈이 상기 기관에서 서로 다른 진동패턴을 만들 수 있다. 이러한 불규칙한 점화시퀀스는 상기 기관의 결과적인 진동특징(resulting vibration characteristics)을 미조정(微調整, fine-tune)하는데에 유용하게될 수 있다. 상기 소기에어수용체에서의 가스파동에 대하여, 양호한 정도의 낮은 수준의 가스파동을 얻기 위하여 중요한 것은 점화시퀀스 그 자체이며, 상기 점화시퀀스가 규칙적인지 불규칙적인지 여부가 아니다.

특정 점화시퀀스가 상기 a) 내지 d)의 개별적 필요조건들 및 e) 및/또는 f)의 추가적 조건들을 만족하는지에 대한 계산은, MAN B&W Diesel에서 개발되었거나 또는 Springer-Verlag Wien New York에 의하여 출판되어 H. Maass/H. Klier and K.e. Hanfner/H Maass의 "Die Verbrennungskraft maschine"에 개시된 프로그램교과서에 의하여 개발된 PROFIR와 같은 컴퓨터 프로그램에 의하여, 일반적으로 전자적방식으로 수행된다.

상기 계산은, 도 2에 도시된 14 실린더 기관에 대하여 이하에서 예시되어 있다. MAN B&W Diesel에서 제조한 MC형 엔진, 더욱 정확하게는 14K98MC엔진은 0.98m의 실린더보어(cylinder bore)와 1.75m의 공칭거리(nominal distance)를 가진다. 실린더 C1 및 C14의 수직중앙선간의 총길이는 23.99m이며, 구동체인은 실린더 C7과C8사이에 위치한다.

상기 실린더 C7과 C8사이의 부가적 길이(L1)는 1.24m이므로, 상기 실린더 C7과 C8사이의 결과거리 L2 = 2.99m가 된다. 상기 1번점화시퀀스 1 4 9 14 7 2 6 11 12 5 3 8 10 13를 가지고, 이하의 값들이 계산된다.

C1 내지 C14 실린더들의 점화각도들은 : 0°, 128.6°, 257.1°, 25.7°, 231.4°, 154.3°, 102.9°, 282.9°, 51.4°, 308.6°, 180.0°, 205.7°, 334.2° 및 77.1°이다.

상기 가스파동의 계산을 위하여, 실린더 C1에서 F(1)=1과 실린더 C14에서 F(14)=-1 사이에서의 상기 실린더의 위치에 대하여, F(n)의 다음 값들이 선형내삽법(linearly interpolation)에 의하여 발견된다 : F(1)=1, F(2)=0.85411, F(3)=0.70821, F(4)=0.56232, F(5)=0.41642, F(6)=0.27053, F(7)=0.12464, F(8)= -0.1246, F(9)= -0.2705, F(10)=-0.4164, F(11)= -0.5623, F(12)=-0.7082, F(13)=-0.8541 및 F(14)=-1 이 된다. 상기 실린더의 위치는, 상기 엔진의 길이방향으로 상기 실린더 C1으로부터 상기 실린더Cn까지의 거리를 실린더 C1과 실린더 C14의 중앙선들 사이의 총거리로 나누는 것에 의하여 계산된다. F(n)은 결국 1 - 2×(실린더 C1으로부터 실린더 Cn까지의 거리)/(실린더C1으로부터 실린더 C14까지의 총거리)와 동일하게 된다.

방정식 a) 내지 f)의 상기 벡터합에서 ωt의 값에 대하여, 상기 벡터의 길이는, 상기 결과백터의 길이가 시간에 독립적인 것처럼, t값이 0일 때에 대하여 계산될 수 있다.

필요조건 a)에서 규정되는 4번째 순서의 가스 힘들의 값에 대하여, 개별적 실린더들에 대한 F(n)이 곱해진 상기 사인요소(sine components)는 다음과 같다 : C1=0, C2=0.37058, C3=-0.5537, C4=0.54822, C5=-0.1807, C6=-0.2637, C7=0.09744, C8=-0.0974, C9=0.11738, C10=-0.1807, C11=0.0000, C12=-0.6905, C13=0.83269, C14=0.78138 및 상기 사인요소의 합은 0.7814이다.

상기 개별 실린더들에 대한 방정식 a)의 F(n)이 곱해진 코사인요소(cosine component)는 다음과 같다 : C1=1, C2=-0.7695, C3=0.44156, C4=-0.1251, C5=-0.3752, C6=-0.0602, C7=0.07771, C8=-0.0777, C9=0.24374, C10=0.37518, C11=-0.56232, C12=0.15759, C13=0.19006, C14=-0.6235 및 상기 코사인요소의 합은 -0.108이된다. 상기 벡터의 결과길이는 (0.7814×0.7814 + (-0.108) × (-0.108))의 제곱근이며 그 값은 0.789이며 2.5보다 매우 낮다.

필요조건 b)에서 규정되는 5번째 순서의 가스 힘들의 값에 대하여, 개별적 실린더들의 F(n)이 곱해진 상기 사인요소(sine components)는 다음과 같다 : C1=0, C2=-0.8327, C3=-0.3073, C4=0.43964, C5=0.40598, C6=0.21151, C7=0.05408, C8=0.0541, C9=0.26375, C10=-0.406, C11=0.0000, C12=0.5537, C13=0.6678, C14=-0.4339 및 상기 사인요소의 합은 0.6707이다.

상기 개별 실린더들에 대한 방정식 b)의 F(n)이 곱해진 코사인요소(cosine component)는 다음과 같다 : C1=1, C2=0.19006, C3=-0.6381, C4=-0.3506, C5=0.09266, C6=0.16867, C7=-0.1123, C8=-0.1123, C9=0.0602, C10=0.09266, C11=0.56232, C12=-0.4416, C13=0.53253, C14=-0.901 및 상기 코사인요소의 합은0.1433이 된다. 상기 벡터의 결과길이 0.6858은 2.0보다 매우 낮다.

필요조건 c)에서 규정되는 6번째 순서의 가스 힘들의 값에 대하여, 개별적 실린더들의 F(n)이 곱해진 상기 사인요소(sine components)는 다음과 같다 : C1=0, C2=0.66777, C3=0.69046, C4=0.24398, C5=-0.3256, C6=-0.1174, C7=-0.1215, C8=0.12151, C9=0.21151, C10=-0.3256, C11=0.0000, C12=-0.3073, C13=0.37058, C14=-0.9749 및 상기 사인요소의 합은 0.1336이다.

상기 개별 실린더들에 대한 방정식 c)의 F(n)이 곱해진 코사인요소(cosine component)는 다음과 같다 : C1=1, C2=0.53253, C3=-0.1576, C4=-0.5066, C5=0.25964, C6=-0.2437, C7=-0.0277, C8=0.02773, C9=-0.1687, C10=-0.2596, C11=-0.5623, C12=0.63808, C13=0.76952, C14=0.22252 및 상기 코사인요소의 합은 1.5237이 된다. 상기 벡터의 결과길이 1.5295는 2.1보다 매우 낮다.

필요조건 d)에서 규정되는 7번째 순서의 가스 힘들의 값에 대하여, 개별적 실린더들의 F(n)이 곱해진 상기 사인요소(sine components)는 다음과 같다 : C1=0, C2=0.0000, C3=0.0000, C4=0.0000, C5=0.0000, C6=0.0000, C7=0.0000, C8=0.0000, C9=0.0000, C10=0.0000, C11=0.0000, C12=0.0000, C13=0.0000, C14=0.0000 및 상기 사인요소의 합은 0.0000이다.

상기 개별 실린더들에 대한 방정식 d)의 F(n)이 곱해진 코사인요소(cosine component)는 다음과 같다 : C1=1, C2=-0.8541, C3=0.7082, C4=-0.5623, C5=-0.4164, C6=0.2705, C7=0.1246, C8=0.12464, C9=-0.2705, C10=-0.4164, C11=0.5623, C12=-0.7082, C13=0.85411, C14=1.0 및 상기 코사인요소의 합은1.4164가 된다. 상기 벡터의 결과길이 1.4164는 2.2보다 매우 낮다.

필요조건 e) 및 f)와 연관된 상기 닉모멘트(nick moment)의 계산을 위하여, F(n)값은 이하의 방식으로 계산된다 : F(n) = F(n+1) + ((실린더 Cn-1 의 중앙선으로부터 실린더 Cn 의 중앙선까지의 거리)/(상기 실린더들간의 공칭거리)). 상기 실린더들간의 공칭거리는, 실린더들 사이에 구동체인이 구비되지 않은, 인접한 두 개의 실린더들의 수직선 사이의 수평거리이다. 상기 기관에 캠샤프트를 위한 구동체인이 제공될 때, 이 구동체인은 전형적으로 상기 기관의 중간부에 위치한다. 상기 실린더들 사이의 공칭거리는, 결국 보통의 경우에, 실린더 C1 및 C2 사이의 거리와 같이, 상기 기관의 단부에서의 실린더들간의 거리로 규정될 수 있다. 상기 기관에 대하여, 다음의 값들이 발견된다 : F(1)=0, F(2)=1, F(3)=2, F(4)=3, F(5)=4, F(6)=5, F(7)=6, F(8)=7.70857, F(9)=8.70857, F(10)=9.70857, F(11)=10.70857, F(12)=11.70857, F(13)=12.70857 및 F(14)=13.70857이 된다.

필요조건 e)에서 첫 번째 순서의 닉모멘트의 값에 대하여, 상기 개별 실린더들에 대한 F(n)이 곱해진 사인요소는 다음과 같다 : C1=0, C2=0.78183, C3=-1.94499, C4=1.30165, C5=-3,1273, C6=2.1694, C7=5.84957, C8=-7.5153, C9=6.8086, C10=-7.5905, C11=0.0000, C12=-5.0802, C13=-5.514, C14=13.3649 및 상기 사인요소의 합은 -0.501이 된다.

상기 개별 실린더들에 대한 방정식 e)의 F(n)이 곱해진 코사인요소는 다음과 같다 : C1=0, C2=-0.6235, C3=-0.445, C4=2.70291, C5=-2.49396, C6=-4.50484, C7=-1.3351, C8=1.71532, C9=5.42971, C10=6.0532, C11=-10.7086, C12=-10.549,C13=11.45, C14=3.0504 및 상기 코사인요소의 합은 -0.258이 된다. 상기 벡터의 결과길이 0.5639는 2.5보다 매우 낮다.

필요조건 f)에서 두 번째 순서의 닉모멘트의 값에 대하여, 상기 개별 실린더들에 대한 F(n)이 곱해진 사인요소는 다음과 같다 : C1=0, C2=-0.9749, C3=0.86777, C4=2.3459, C5=3.8997, C6=-3.90916, C7=-2.6033, C8=-3.3446, C9=8.4902, C10=-9.4652, C11=0.0000, C12=9.15413, C13=-9.936, C14=5.9479 및 상기 사인요소의 합은 0.4721이 된다.

상기 개별 실린더들에 대한 방정식 f)의 F(n)이 곱해진 코사인요소는 다음과 같다 : C1=0, C2=-0.2225, C3=-1.8019, C4=1.87047, C5=-0.89008, C6=3.1174, C7=-5.4058, C8=-6.9452, C9=-1.9378, C10=-2.1604, C11=10.70857, C12=7.30017, C13=7.92366, C14=-12.351 및 상기 코사인요소의 합은 -0.794가 된다. 상기 벡터의 결과길이는 0.9241로서 6.0보다 매우 낮다.

상기 닉모멘트를 발생시키는 힘들은 도 6에 도시되어 있다. 14번 실린더가 순차 연소를 수행할 때, 상기 실린더 커버상에 걸리는 상방향 힘은 상기 바닥판과 실린더부분을 연결하는 있는 4개의 이음봉내에서 상방향 힘(36)을 발생시키고 동시에 14번 실린더에 연관된 주베어링은 하방향 추력(37, thrust force)을 받게 된다. 다른 실린더들에도, 그들이 점화할 때, 유사한 힘이 발생한다. 이 수직하게 작용하는 힘들은, 상기 기관 및 상기 기관지지구조에 수직진동들을 일으키는 방식으로 작용하는 소위 닉모멘트을 발생시킨다. 이러한 수직진동들은, 상기 닉모멘트들은 매우 바람직하지 않은 성질인 선체진동(hull vibrations)을 유발하기 때문에 특히상기 기관이 컨테이너선박에서 주추진기관일 때, 부정적인 영향을 미친다. 본 고안에 따른 기관은 상기 닉모멘트의 크기를 제한하는 점화시퀀스를 가지며, 결국 상기 기관은, 전형적으로 긴 선체를 가지며 고가의 화물을 운송할 때 필요한 빠른 속도로 선박을 추진하기 위하여 주기관이 큰 파워를 발생시켜야 하는 콘테이너선에 사용하기에 특히 적합하다.

따라서 본 고안에 다른 기관은 특히 컨테이너선박의 주추진기관으로서 사용되기에 적합하며, 특히 10200 내지 14000TEU와 같이, 적어도 10000TEU의 수용량을 구비하는 컨테이너선박에 적합하다, 여기서 1TEU는 단일 20' 컨테이너들에 해당하다. TEU는 컨테이너선박의 용량에 대한 표준척도이다.

이하의 표1은 상기한 다른 점화시퀀스들 중 몇몇의 연관된 진동값을 보여준다. 상기 점화시퀀스들은 상기한 시퀀스들의 번호매김에 따라 FS1등으로 번호매겨져 있다. 이하의 표1(table 1)은 상기 필요조건들 a) 내지 f)의 각각에 따른 벡터의 길이를 나타내고 있다.

위에서 설명한 상기 실시예들의 변형이 가능하다. 상기 기관의 터보챠져의 수를 더 많게 하여 사용하는 것, 예컨대 2개 또는 3개 및 5개 내지 8개의 터보챠저들과 같이 4개 이상의 터보챠저들을 사용하는 것이 가능하다. 상기 기관의 프레임은 임의의 적합한 형상일 수 있으며, 상기 실린더부분은 상기 프레임내에 일체로 될 수 있다. 상기 소기에어수용체- 및 가능하게는 상기 배기가스수용체도 원형단면 이외의 단면, 예컨대 다각형 또는 하나 이상의 선분과 조합된 부분원형을 가질수 있다. 상기 소기에어수용체는 여러개의 수용체들로 분리되어 1개부터 5개의 소기에어수용체들이 될 수 있다. 상기 소기에어시스템은 설명된 구성요소들 외의 구성요소 예컨대 수분수집기(water mist collector)들을 포함할 수 있다. 상기 실린더들은 상기 기관의 선단에서 C1으로, 후단에서 C14로 번호매겨질 필요없다. 상기 실린더들은 후단에서 C1 및 선단에서 C14으로 동등하게 번호매겨질 수 있다. 선박에서 주기관으로 사용되는 대신, 상기 기관은 발전소에서 고정된 기관으로서 사용될 수 있다.

상기 필요조건들에 대한 기준을 위에서 언급한 기준보다 엄격하게 적용시키는 것도 또한 가능하다. 상기 가스파동에 대하여, 필요조건 a)는 Vgas(4)<1.2 또는 Vgas(4)<0.9 인것도 가능하다. 상기 가스파동에 대하여, 필요조건 b)는 Vgas(5)<1.2 또는 Vgas(5)<1.0 으로 제한될 수 있으며, 필요조건 c)는 Vgas(6)<1.2 또는 Vgas(6)<1.0 으로 제한될 수 있다. 필요조건 d)는 Vgas(7)<2.0 또는 Vgas(7)<1.5로 제한될 수 있다. 필요조건 e)는 Vnick(1)<1.3 또는 Vnick(1)<1.0 으로 제한될 수 있고 필요조건 f)는 Vnick(2)<1.3 또는 Vnick(2)<1.0으로 제한될 수 있다.

이러한 보다 엄격한 필요조건들은 요구에 따라 개별적으로 또는 조합되어 적용될 수 있다. 상기 보다 엄격한 필요조건들은 상기 필요조건을 만족시키는 점화시퀀스의 수를 줄이지만, 동시에 그들은 14개의 실린더들이 보다 바람직한 진동특성을 갖도록 한다.

상기 기관의 실린더들의 서로 다른 충전의 다양한 문제점 및 고출력 기관에 관련된 문제점을 해결하는 것에 더하여, 본 고안에 따른 기관은, 동시에, 콘테이너선의 추진에 관련된 주요한 진동문제 중의 하나를 해결한다.

Claims

일렬로 배열된 14개의 실린더들, 적어도 하나의 배기가스 수용체(exhaust gas receiver), 적어도 두 개의 터보챠져(turbocharger) 및 적어도 하나의 기다란 소기에어수용체(elongated scavenge air receiver)가 구비된 소기(掃氣)시스템(scavenge air system)을 구비하며, 각 실린더는 상기 소기에어수용체에 연결된 소기에어입구(scavenge air inlet) 및 적어도 하나의 배기가스수용체로 인도하는 배기로를 구비하며, 상기 터보챠저들은 터빈측에서 상기 배기가스수용체와 연결되고 컴프레서측에서 상기 소기시스템에 연결되어 있으며, C1 - C14 실린더들의 점화시퀀스(firing sequence)(n1 - n14)를 구비하는 2행정 과급 내연기관에 있어서,

상기 14개의 실린더들은,

4번째 순서의 가스파동에 대하여,

a)

5번째 순서의 가스파동에 대하여,

b)

6번째 순서의 가스파동에 대하여,

c)

7번째 순서의 가스파동에 대하여,

d)

(여기서 n은 상기 실린더번호이며,은 실린더 n의 점화각도(firing angle)이고, F(n)은 실린더 C1에서 F(1)=1로부터 실린더 C14에서 F(14)=-1까지의 선형(linearly) 내삽(內揷,interpolated) 하중함수(weighting function)이고, ∥은 상기 벡터의 길이를 표시함.)

적어도 상기 4개의 필요조건 a) 내지 d)가 만족되도록 점화시퀀스(n1 - n14)를 구비하는 것을 특징으로 하는 2행정 과급 내연기관.
제1항에 있어서,

14개의 실린더들은, 다음의 필요조건 e)를 만족하도록, 점화시퀀스(n1 - n14)을 구비하며,

e)

여기서 n은 실린더의 번호이며,은 실린더 n에 대한 점화각도이고, F(n)은 실린더 C1에서 F(1)=1 및 F(n)=F(n-1) + ((실린더Cn-1의 중앙선으로부터 실린더Cn의 중앙선까지의 거리)/실린더들간의 공칭거리(nominal distance))의 하중함수이며, ∥은 상기 벡터의 길이를 표시하는 것을 특징으로 하는 2행정 과급 내연기관.
제1항에 있어서,

14개의 실린더들은, 다음의 필요조건 f)를 만족하도록, 점화시퀀스(n1 - n14)을 구비하며,

f)

여기서 n은 실린더의 번호이며,은 실린더n에 대한 점화각도이고, F(n)은 실린더 C1에서 F(1)=1 및 F(n)=F(n-1) + ((실린더Cn-1의 중앙선으로부터 실린더Cn의 중앙선까지의 거리)/실린더들간의 공칭거리)의 하중함수이며, ∥은 상기 벡터의 길이를 표시하는 것을 특징으로 하는 2행정 과급 내연기관.
제2항에 있어서,

14개의 실린더들은, 다음의 필요조건 f)를 만족하도록, 점화시퀀스(n1 - n14)을 구비하며,

f)

여기서 n은 실린더의 번호이며,은 실린더n에 대한 점화각도이고, F(n)은 실린더 C1에서 F(1)=1 및 F(n)=F(n-1) + ((실린더Cn-1의 중앙선으로부터 실린더Cn의 중앙선까지의 거리)/실린더들간의 공칭거리)의 하중함수이며, ∥은 상기 벡터의 길이를 표시하며,

a) 네번째 가스파동에 대하여, Vgas(4) < 2,

b) 다섯번째 가스파동에 대하여, Vgas(5) < 2,

c) 여섯번째 가스파동에 대하여, Vgas(6) < 2,

d) 일곱번째 가스파동에 대하여, Vgas(7) < 2.2,

e) 첫번째 닉모멘트에 대하여, Vnick(1) < 2,

f) 두번째 닉모멘트에 대하여, Vnick(2) < 3 인 것을 특징으로 하는 2행정 과급내연기관.
제4항에 있어서,

14개의 실린더들은 (n1-n14)의 점화시퀀스를 구비함으로써,

a) 네번째 가스파동에 대하여, Vgas(4) < 1,

b) 다섯번째 가스파동에 대하여, Vgas(5) < 2,

c) 여섯번째 가스파동에 대하여, Vgas(6) < 2,

d) 일곱번째 가스파동에 대하여, Vgas(7) < 2.2,

e) 첫번째 닉모멘트에 대하여, Vnick(1) < 1.5,

f) 두번째 닉모멘트에 대하여, Vnick(2) < 1.5 인 것을 특징으로 하는 2행정 과급내연기관.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 점화시퀀스는, 연속적인 두 개의 실린더들의 점화사이에서의 상기 크랭크축의 터닝각도(turning angle)는 360°/14라는 점에서 균등한 것을 특징으로 하는 2행정 정압 과급 내연기관.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 점화시퀀스는, 연속적으로 점화되는 적어도 두 쌍의 실린더들의 점화 사이에서 상기 크랭크축의 점화각도는 360°/14와 다르다는 점에서 불균등한 것을 특징으로 하는 2행정 과급 내연기관.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기관은 콘테이너선박에서 주추진기관(main propulsion engine)이며, 바람직하게는 10000TEU이상의 용량을 가지는 콘테이너선박인 것을 특징으로하는 2행정 정압 과급 내연기관.
제8항에 있어서,

상기 기관은, 실린더 당 적어도 5000kw의 최대동력을 구비하는 것을 특징으로 하는 2행정 과급 내연기관.