KR20090109893A - 소기공기 압력을 이용한 선박용 4행정 주기관의 매연감소장치 - Google Patents

소기공기 압력을 이용한 선박용 4행정 주기관의 매연감소장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박의 조정을 위하여 감속기 클러치가 작동될 시에 증가되는 연료량에 상응하여 연소 공기의 양 또한 충분히 증가시켜 연소실 내로 유입시켜 희박 연소의 발생을 방지하여 매연 발생량을 감소시킴과 동시에 터보차저 내부의 공기 충격 또한 대폭 완화시킬 수 있어 터보차저 구동부품의 수명을 대폭 연장시킬 수 있는 소기공기 압력을 이용한 선박용 4행정 주기관의 매연 감소장치에 관한 것이다.
상기 소기공기 압력을 이용한 선박용 4행정 주기관의 매연 감소장치는, 터보차저의 흡기 컴프레서와 압축공기 공급라인을 통해 연결되는 공기 압축탱크; 상기 압축공기 공급라인 상에 설치되며 제어부와 연결되는 전자 제어밸브; 상기 공기 냉각장치와 연소실을 연결하는 연소공기 공급라인과 일측 끝단이 연결되며 배기터빈과 타측 끝단이 연결되는 소기 공급관; 상기 소기 공급관 상에 설치되는 흡기공기 플랫밸브; 및 상기 흡기공기 플랫밸브 및 제어부와 연결되는 전자 제어밸브;로 구성된다.
선박, 매연 감소장치, 터보차저, 소기공기, 흡기공기 플랫밸브

Description

소기공기 압력을 이용한 선박용 4행정 주기관의 매연 감소장치{Smoke reduction system for four stroke marine diesel engine by using of charge air pressure}
본 발명은 소기공기 압력을 이용한 선박용 4행정 주기관의 매연 감소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박의 조정을 위하여 감속기 클러치가 작동될 시에 증가되는 연료량에 상응하여 연소 공기의 양 또한 충분히 증가시켜 연소실 내로 유입시켜 희박 연소의 발생을 방지하여 매연 발생량을 감소시킴과 동시에 터보차저 내부의 공기 충격 또한 대폭 완화시킬 수 있도록 하는 소기공기 압력을 이용한 선박용 4행정 주기관의 매연 감소장치를 제공하는 것이다.
이하, 도면을 참조하여 배경기술과 그 문제점에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 통상적인 선박용 4행정 주기관의 매연 감소장치를 설명하기 위한 도면이다.
통상적으로 고정익 추진기를 장착하는 중소형 선박용 4행정 디젤 주기관은 엔진의 회전속도를 감속시키고 엔진의 동력을 차단하는 클러치가 부착되어 있고, 상기와 같은 클러치는 선박의 이 접안 또는 운항 중의 선박의 조정 시(정지, 전진, 후진)에 작동되며, 상기와 같이 클러치가 작동되면 추진기의 급속부하 상승으로 인하여 엔진의 연료량은 증가하는데 반하여 연소공기가 감소하게 되어 희박연소가 이루어짐으로써 엔진 배기 출구 측으로 매연이 발생하게 된다는 문제점이 있었다.
그리하여 이러한 매연 감소장치로는 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 제트 공기시스템을 이용한 매연 감소장치(1)가 실용화되어 선박용 4행정 디젤 주기관에 적용되고 있다.
도 1을 참조하면, 통상적인 선박용 4행정 디젤 주기관(2)은, 연소실(30)에 터보차저 시스템(20)이 장착되며, 상기 터보차저 시스템(20)에는 매연 감소장치(1)가 설치된다.
상기와 같은 터보차저 시스템(20)은 상기 연소실(30)의 일측과 연결되는 공기 냉각장치(200)와, 상기 연소실(30)의 타측과 연결되는 배기 메니폴트(201)와, 상기 공기 냉각장치(200) 및 배기 메니폴드(201)와 각각 흡기 컴프레서(202a)와 배기 터빈(202b)이 연결되는 터보차저(202)로 구성된다.
또한, 상기 매연 감소장치(1)는 상기 터보차저(202)의 흡기 컴프레서(202a)와, 압축공기 공급라인(10)에 의해 연결되는 공기 압축탱크(11)와, 제어부(도시되지 않음)와 연결되도록 상기 압축공기 공급라인(10) 상에 설치되는 전자 제어밸브(12)로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 종래의 매연 감소장치(1)는, 선박 조정 및 클러치 작 동 시 선박 조정신호나 클러치 입력신호가 전자 제어밸브(12)에 입력되면, 상기 전자 제어밸브(12)가 작동되어 개방된다.
상기와 같이 전자 제어밸브(12)가 작동되어 개방되면, 공기 압축탱크(11)의 압축 공기가 압축공기 공급라인(10)을 통해 흡기 컴프레서(202a)로 유입되어 터보차저(202)의 회전수를 증가시켜 공기 냉각장치(200)를 통해 연소실(30) 내부로 유입되는 공기량을 증가시킴으로써 연소를 개선시켜 매연감소 기능을 달성하게 된다.
그러나 상기와 같은 종래의 매연 감소장치(1)는 공기 압축탱크(11) 내의 압축공기가 단지 흡기 컴프레서(202a) 측으로만 편중되어 유입됨으로써 압축공기에 의한 공기 충격현상으로 터보차저 베어링(202c)이 손상되거나 흡기 컴프레서(202a)나 배기 터빈(202b)의 블레이드(도시되지 않음)가 파손된다는 등의 기술적인 문제점이 발생되고 있는 실정이다.
따라서 본 발명의 목적은, 선박의 조정을 위하여 감속기 클러치가 작동될 시에 증가되는 연료량에 상응하여 연소 공기의 양 또한 충분히 증가시켜 연소실 내로 유입시켜 희박 연소의 발생을 방지하여 매연 발생량을 감소시킴과 동시에 터보차저 내부의 공기 충격 또한 대폭 완화시킬 수 있어 터보차저 구동부품의 수명을 대폭 연장시킬 수 있는 소기공기 압력을 이용한 선박용 4행정 주기관의 매연 감소장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연소실의 일측과 연결되는 공기 냉각 장치와, 상기 공기 냉각장치와 흡기 컴프레서가 연결되는 터보차저와, 상기 터보차저의 배기터빈과 일측이 연결되고 타측은 연소실의 타측과 연결되는 배기 메니폴트로 구성된 터보차저 시스템을 포함하는 선박용 4행정 주기관에 있어서, 상기 터보차저의 흡기 컴프레서와 압축공기 공급라인을 통해 연결되는 공기 압축탱크; 상기 압축공기 공급라인 상에 설치되며 제어부와 연결되는 전자 제어밸브; 상기 공기 냉각장치와 연소실을 연결하는 연소공기 공급라인과 일측 끝단이 연결되며 배기터빈과 타측 끝단이 연결되는 소기 공급관; 상기 소기 공급관 상에 설치되는 흡기공기 플랫밸브; 및 상기 흡기공기 플랫밸브 및 제어부와 연결되는 전자 제어밸브;로 구성되는 소기공기 압력을 이용한 선박용 4행정 주기관의 매연 감소장치를 제공하는 것이다.
이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 소기공기 압력을 이용한 선박용 주기관의 매연 감소장치는, 제어부로부터 클러치 입력신호가 발생되면 공기 압축탱크 내의 압축공기가 흡기 컴프레서로 공급됨과 동시에 연소공기 공급라인 내의 소기공기 압력이 소기 공급관을 통해 배기터빈으로 유입됨으로써 배압효과가 발생되어 연소실 내부로 유입되는 소기공기의 압력을 증가시켜 매연발생을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라, 터보차저 내부의 공기 충격을 완화시켜 터보차저 베어링과 배기터빈 및 흡기 컴프레서의 블레이드의 파손을 방지할 수 있도록 하여 터보차저 구동부품의 수명을 대폭 연장시킬 수 있도록 하는 효과가 있어 매우 유용한 발명인 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의를 위하여 종래의 매연 감소장치와 동일 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였다.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 소기공기 압력을 이용한 선박용 4행정 주기관의 매연 감소장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 통상적인 선박용 4행정 주기관(2)의 연소실(30)에는 터보차저 시스템(20)이 장착된다.
상기와 같은 터보차저 시스템(20)은, 상기 연소실(30)의 일측과 연결되는 공기 냉각장치(200)와, 상기 공기 냉각장치(200)와 흡기 컴프레서(202a)가 연결되는 터보차저(202)와, 상기 터보차저(202)의 배기터빈(202b)과 일측이 연결되고 타측은 연소실(30)의 타측과 연결되는 배기 메니폴트(201)를 포함하여 구성된다.
그리고 본 발명에 따른 일실시예에 의한 매연 감소장치(1)는, 상기 터보차저(202)의 흡기 컴프레서(202a)와 압축공기 공급라인(10)을 통해 연결되는 공기 압축탱크(11)와, 제어부(도시되지 않음)와 연결되도록 상기 압축공기 공급라인(10) 상에 설치되는 전자 제어밸브(12)와, 상기 공기 냉각장치(200)와 연소실(30)을 연결하는 연소공기 공급라인(300)과 일측 끝단이 연결되며 타측 끝단은 배기터빈(202b)과 연결되는 소기 공급관(13)과, 상기 소기 공급관(13) 상에 설치되는 흡기공기 플랫밸브(14)와, 상기 흡기공기 플랫밸브(14) 및 제어부와 연결되는 전자 제어밸브(15)로 구성된다.
다시, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 일실시예에 의한 매연 감소장치의 작용 및 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 일실시예에 의한 매연 감소장치(1)는, 선박의 조정 시 감속기 클러치(도시되지 않음)가 작동되어 제어부(도시되지 않음)로부터 클러치 입력신호가 발생되면 압축공기 공급라인(10) 상에 설치된 전자 제어밸브(12)에 클러치 입력신호가 입력되어 전자 제어밸브(12)가 개방된다.
상기와 같이 압축공기 공급라인(10) 상에 설치된 전자 제어밸브(12)가 개방 되면 공기 압축탱크(11) 내의 압축공기가 압축공기 공급라인(10)을 통해 터보차저(202)의 흡기 컴프레서(202a)로 유입된다.
상기와 같이 압축공기 공급라인(10)을 통해 터보차저(202)의 흡기 컴프레서(202a)로 유입된 압축공기는 흡기 컴프레서(202a)의 회전력을 더욱 상승시켜 공기 냉각장치(200)를 거쳐 연소실(30) 내부로 유입되는 연소공기의 양을 증가시킴으로써 연소를 개선시켜 매연감소 기능을 달성하게 된다.
이와 동시에, 선박의 조정 시에 감속기 클러치가 작동되어 제어부로부터 발생되는 클러치 입력신호는 흡기공기 플랫밸브(14)와 연결된 전자 제어밸브(15)에도 입력되어 상기 전자 제어밸브(15)를 작동시킨다.
상기와 같이 전자 제어밸브(15)가 작동되면, 상기 전자 제어밸브(15)와 연결된 흡기공기 플랫밸브(14)가 개방되어 연소공기 공급라인(300) 내부의 소기공기 압력을 소기 공급관(13)을 통해 배기터빈(202b)으로 유입시키는 배압효과로 배기터빈(202b)의 회전속도를 증가시키게 된다.
상기와 같이 배기터빈(202b)의 회전속도가 증가됨으로써 증가된 배기터빈(202b)의 회전력이 회전축(202d)을 통해 흡기 컴프레서(202a)로 전달되어 공기 압축탱크(11)에서부터 압축공기 공급라인(10)을 통해 흡기 컴프레서(202a)로 유입되는 압축공기와 함께 상기 흡기 컴프레서(202a)의 회전속도를 더욱 증가시켜 보다 높은 압력으로 많은 양의 소기공기를 연소공기 공급라인(300)을 통해 연소실(30) 내부로 유입시킬 수 있도록 하여 매연발생량을 대폭 저감시킬 수 있도록 한다.
또한, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 일실시예에 의한 매연 감소장치(1) 는, 선박의 조정 시에 감속기 클러치가 작동되어 제어부로부터 클러치 입력신호가 발생되면 공기 압축탱크(11) 내의 압축공기가 흡기 컴프레서(202a)로 공급됨과 동시에 연소공기 공급라인(300) 내의 소기공기 압력을 소기 공급관(13)을 통해 배기터빈(202b)으로 유입시켜 배압효과가 발생됨으로써 터보차저(202) 내부의 공기 충격을 완화시켜 터보차저 베어링(202c)과 배기터빈(202b) 및 흡기 컴프레서(202a)의 블레이드의 파손을 방지할 수 있도록 하여 터보차저(202)의 운전 및 정비성을 개선시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 통상적인 선박용 4행정 주기관의 매연 감소장치를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 소기공기 압력을 이용한 선박용 4행정 주기관의 매연 감소장치를 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 매연 감소장치 (10) : 압축공기 공급라인
(11) : 공기 압축탱크 (12)(15) : 전자 제어밸브
(13) : 소기 공급관 (14) : 흡기공기 플랫밸브

Claims (1)

  1. 연소실의 일측과 연결되는 공기 냉각 장치와, 상기 공기 냉각장치와 흡기 컴프레서가 연결되는 터보차저와, 상기 터보차저의 배기터빈과 일측이 연결되고 타측은 연소실의 타측과 연결되는 배기 메니폴트로 구성된 터보차저 시스템을 포함하는 선박용 4행정 주기관에 있어서,
    상기 터보차저의 흡기 컴프레서와 압축공기 공급라인을 통해 연결되는 공기 압축탱크;
    상기 압축공기 공급라인 상에 설치되며 제어부와 연결되는 전자 제어밸브;
    상기 공기 냉각장치와 연소실을 연결하는 연소공기 공급라인과 일측 끝단이 연결되며 배기터빈과 타측 끝단이 연결되는 소기 공급관;
    상기 소기 공급관 상에 설치되는 흡기공기 플랫밸브; 및
    상기 흡기공기 플랫밸브 및 제어부와 연결되는 전자 제어밸브;로 구성되는 소기공기 압력을 이용한 선박용 4행정 주기관의 매연 감소장치.
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