KR20100030026A - 선박엔진의 흡기공기 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선박엔진의 흡기공기 제어장치에 관한 것으로서, 선박엔진과 흡기덕트의 사이에 설치되며, 상방으로 개구되어 상기 흡기덕트에 연결되는 제 1 개구부와 엔진 룸을 향하여 측방으로 개구되는 제 2 개구부를 형성하는 본체와, 본체의 내부에 설치되어 힌지축을 중심으로 회동되어 제 1 개구부와 제 2 개구부를 선택적으로 개폐하게 되는 개폐판과, 힌지축에 링크절로 연결되어 개폐판을 회동시키는 구동수단을 포함한다. 따라서 본 발명에 의하면 엔진과 흡입덕트 사이에 흡기공기 제어장치를 설치함으로써, 흡입 공기의 온도 제한이 있는 시동 및 엔진 부하량이 20% 미만일 경우에는 엔진 룸의 공기를 흡기하다가 온도 제한이 없는 엔진 부하량이 20% 이상일 경우에는 외부 공기를 흡기하여 정상 운전이 가능하도록 하는 간단한 구조의 흡기공기 제어장치를 통하여 엔진의 제품 단가가 낮아지고, 흡기 효율이 향상되어 엔진의 출력이 향상되는 효과를 가진다.
선박엔진, 흡입공기, 흡기덕트, 온도, 엔진룸

Description

선박엔진의 흡기공기 제어장치{combustion air control device of engine}
본 발명은 선박엔진의 흡기공기 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소 공기의 온도에 제한을 받는 선박용 엔진에서 시동 및 엔진 부하량이 20% 미만일 경우와 정상 운전시 외부 공기 흡기 방향을 제어할 수 있는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 내연기관의 엔진은 실린더 내에서 피스톤의 운동에 의하여 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4 행정으로 이루어 지고 있으며 흡기행정에서 혼합한 공기와 연료를 흡입하여 압축행정에서 혼합된 공기와 연료를 압축시킨 후, 폭발 행정에서 점화 플러그를 이용하여 스파크를 발생시켜 혼합된 공기와 연료가 폭발할 때, 폭발 압력에 의하여 피스톤이 하강하면서, 크랭크 축을 회전시키며 이때 크랭크 축에 발생하는 회전력을 동력원으로 하여 자동차 선박 산업기계 등 각종 기계를 가동시키고 있다.
이러한 엔진 중 시동 및 엔진 부하량이 20% 미만일 경우 연소를 위한 흡입 공기가 0℃ 이상 이여야 작동이 이루어지는 온도 조건을 가지는 선박용 엔진이 있 다.
따라서 도시된 도 1에서와 같이, 엔진(10)에는 압축된 연소 공기를 반송하기 위한 흡기덕트(12)와, 엔진(10)으로부터의 배기가스를 반송하기 위한 배기덕트(14)가 포함된다.
여기서 엔진(10)에 압축된 연소 공기를 반송하기 위한 흡기덕트(12)상에는 외기 온도가 0℃ 이하일 경우 외기 온도를 히팅 시키기 위한 히터(20)가 설치된다.
따라서 흡기되는 외부 공기의 온도가 0℃ 이상으로 요구되는 엔진의 시동 및 엔진 부하량이 20% 미만일 경우 흡기덕트(12)를 통하여 흡기되는 공기의 온도를 히터(20)로 상승시켜서 엔진(10)으로 유입시키게 된다.
그러나, 흡입되는 외부 공기의 온도 조건을 만족시키기 위하여 흡기덕트(12)에 설치되는 히터(20)의 적용으로 제품의 제조 비용 상승의 원인이 되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명에서는, 시동 및 엔진 부하량이 20% 미만일 경우에만 연소 공기의 온도 제한이 있으며, 특히 이들 조건에서는 흡기 공기의 소모량이 크지 않는 점에 착안하여 시동 및 엔진 부하량이 20% 미만일 경우에는 엔진 룸의 공기를 흡기하다가 온도 제한이 없는 엔진 부하량이 20% 이상일 경우에는 외부 공기를 흡기하여 정상 운전이 가능하도록 하는 흡기공기 제어장치를 엔진과 흡입덕트 사이에 설치하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 선박엔진의 흡기공기 제어장치에 있어서, 선박엔진과 흡기덕트의 사이에 설치되며, 상방으로 개구되어 상기 흡기덕트에 연결되는 제 1 개구부와 엔진 룸을 향하여 측방으로 개구되는 제 2 개구부를 형성하는 본체와, 본체의 내부에 설치되어 힌지축을 중심으로 회동되어 제 1 개구부와 제 2 개구부를 선택적으로 개폐하게 되는 개폐판과, 힌지축에 링크절로 연결되어 개폐판을 회동시키는 구동수단을 포함하는 선박엔진의 흡기공기 제어장치를 제공한다.
그리고 바람직하게 개폐판은, 90˚범위 내에서 회동되며, 90˚의 회전이 가 능하도록 하는 구동수단은 링크절에 연결되는 실린더와, 실린더에 공급되는 공기를 제어하는 밸브로 구성된다.
그리고 구동수단에 의하여 개폐판은, 선박엔진의 시동 및 엔진 부하량이 20% 미만일 경우에는 제 1 개구부를 차단하고 제 2 개구부를 통하여 엔진 룸의 공기를 흡기하게 되며, 엔진 부하량이 20% 이상인 정상 운전시에는 제 2 개구부를 차단하고 제 1 개구부를 통하여 외부 공기를 흡기하게 되는 것을 특징으로 한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에서 선박엔진의 흡기공기 제어장치에 따르면, 엔진과 흡입덕트 사이에 흡기공기 제어장치를 설치함으로써, 흡입 공기의 온도 제한이 있는 시동 및 엔진 부하량이 20% 미만일 경우에는 엔진 룸의 공기를 흡기하다가 온도 제한이 없는 엔진 부하량이 20% 이상일 경우에는 외부 공기를 흡기하여 정상 운전이 가능하도록 하는 간단한 구조의 흡기공기 제어장치를 통하여 엔진의 제품 단가가 낮아지고, 흡기 효율이 향상되어 엔진의 출력이 향상되는 효과를 가진다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러 므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선박엔진의 흡기공기 제어장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박엔진의 흡기공기 제어장치의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 흡기공기 제어장치가 엔진에 장착된 상태를 보여주는 예시도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 선박엔진의 흡기공기 제어장치(200)는, 크게 선박엔진(100)과 흡기덕트(110)의 사이에 설치되는 본체(210)와, 본체(210)의 내측에서 회동되는 개폐판(220)과, 개폐판(220)의 회동 구동을 돕는 구동수단으로 구성된다.
여기서 본체(210)는, 금속재로 하는 사각의 틀 형상으로 내부에 공간을 형성하며, 흡기덕트(110)에 연결되도록 상방이 개구되는 제 1 개구부(212)와, 엔진(100)이 설치된 엔진 룸 공간을 향하도록 일측방으로 개구되는 제 2 개구부(214)를 형성한다.
바람직하게 제 1 개구부(212)는 흡기덕트(110)와 동일 면적으로 형성되며 흡기덕트(110)와 볼팅 등을 통하여 결합되고, 제 2 개구부(214)의 개구 면적은 제한하지는 않으나, 충분히 엔진 룸의 공기를 흡입할 수 있는 크기이면 가능하다.
그리고 본체(210)의 내부에 회동 가능하게 설치되는 평판의 개폐판(220)은, 금속재나 합성수지재로 제작되며, 크기는 제 1 개구부(212) 및 제 2 개구부(214)와 동일 하거나 큰 것이 바람직하다.
개폐판(220)은, 일단부측에 힌지축(230)이 설치되어 힌지축(230)을 중심으로 90˚범위 내에서 회동되면서 제 1 개구부(212)와 제 2 개구부(214)을 선택적으로 차단 또는 개방시키게 된다.
개폐판(220)을 회동시키기 위하여 힌지축(230)에 링크절(240)을 매개로 하여 구동수단이 설치되며, 구동수단은 링크절(240)에 연결되는 실린더(250)와, 실린더(250)의 로드를 전후진 시키기 위하여 공급되는 공기를 제어하는 밸브(252)로 구성된다.
여기서 힌지축(230)에는 미도시 되었지만 핸들이 설치 가능하여 수동 조작도 가능하다. 그리고 밸브(252)는 솔레노이드 밸브가 바람직하며, 미도시 되었지만 밸브(252)의 후측으로는 공기 공급부가 설치된다.
또한, 밸브(252)는 미도시된 제어부를 통하여 공기의 공급이 제어된다.
이와 같은 구조로 이루어진 선박엔진의 흡기공기 제어장치의 작용은 다음과 같이 이루어진다.
도 3을 참고하면, 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4 행정으로 이루어지는 선박용 엔진에서 흡기행정 시 엔진(100)측으로 유입되는 연소 공기의 온도 제한이 있다.
즉, 엔진(100)의 시동 및 엔진 부하량이 20% 미만일 경우 연소를 위한 흡입 공기가 0℃ 이상 이여야 정상 작동이 이루어지므로 이 흡입 공기의 온도를 맞춰주어야 한다.
따라서 본 발명에서는 엔진(100)의 시동 및 엔진 부하량이 20% 미만일 경우, 0℃ 이상의 연소 공기 흡기를 위하여 실린더(250)의 로드가 밸브(252)의 흡입 동작에 따라 후퇴하고, 로드의 후퇴에 따라 링크절(240)도 내측으로 회동하면서 힌지 축(230)을 중심으로 개폐판(220)이 상방으로 회동되어 제 1 개구부(212)를 차단하게 된다.
이에 개방된 제 2 개구부(214)를 통하여 0℃ 이상으로 유지되는 실온의 엔진 룸 공기가 유입되며, 이때, 공기의 소모량이 많지 않기 때문에 제 2 개구부(214)의 개방만으로도 충분히 엔진(100)에서 요구되는 공기량을 충족시킬 수 있다.
이어서 0℃ 이상의 흡기 공기를 통하여 엔진(100)이 정상 작동이 이루어지면, 이 경우 흡기 공기의 온도 제한이 없으므로 이번에는 실린더(250)에 밸브(252)를 통하여 공기가 유입되면, 실린더(250)의 로드는 전진하면서 링크절(240)을 회동시키고, 링크절(240)의 회동에 따라 힌지축(230)을 중심으로 개폐판(220)이 하방으로 90˚회동되어 제 2 개구부(214)를 차단하게 된다.
이에 흡기덕트(110)와 연통된 제 1 개구부(212)로는 외기 공기가 유입되며, 이때 외기 공기가 0℃ 이하여도 엔진(100)의 부하량이 20% 이상인 정상 운전 상황에서는 온도 영향을 받지 않기 때문에 엔진(100)은 정상 작동이 이루어지게 된다.
그리고 제 1 개구부(212)의 개방은 엔진(100)의 작동 중에 항상 개방 되어지며, 엔진(100)의 정지 후 재 시동시에는 개폐판(220)이 위와 같은 반복 작동으로 회동된다.
그러므로 본 발명에서는 외부 공기의 온도를 높이기 위한 고가의 히터 대신에 엔진에 흡기되는 외부 공기를 제어할 수 있는 흡기공기 제어장치(200)에 의해 흡입 공기의 온도 제한이 있는 시동 및 엔진 부하량이 20% 미만일 경우에는 엔진 룸의 공기를 흡기하다가 온도 제한이 없는 엔진 부하량이 20% 이상일 경우에는 외 부 공기를 흡기하여 정상 운전이 가능하도록 하였다.
더욱이 본 발명의 장점으로 선박에 있어서 갑자기 에어 컨트롤러용 전원이 차단되거나 구동키 위한 압축 공기가 없을 때에는 개폐판(220)이 중력에 의해 외기 공기가 유입되는 방향으로 복원됨으로서 비상시에 엔진이 갑자기 공기 공급 부족으로 엔진이 멈추지 않도록 고려되었다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따라 외부 공기를 선택하여 엔진으로 흡기되도록 하는 선박엔진의 흡기공기 제어장치에 대하여 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 종래의 엔진에서 흡기덕트 상에 히터가 설치되는 것을 보여주는 개략적인 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선박엔진의 흡기공기 제어장치의 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선박엔진의 흡기공기 제어장치의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 흡기공기 제어장치가 엔진에 장착된 상태를 보여주는 예시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 엔진 110 : 흡기덕트
200 : 흡기공기 제어장치 210 : 본체
212, 214 : 제 1, 2 개구부 220 : 개폐판
230 : 힌지축 240 : 링크절
250 : 실린더 252 : 밸브

Claims (4)

  1. 선박엔진의 흡기공기 제어장치에 있어서,
    상기 선박엔진과 흡기덕트의 사이에 설치되며, 상방으로 개구되어 상기 흡기덕트에 연결되는 제 1 개구부와 엔진 룸을 향하여 측방으로 개구되는 제 2 개구부를 형성하는 본체와,
    상기 본체의 내부에 설치되어 힌지축을 중심으로 회동되어 상기 제 1 개구부와 상기 제 2 개구부를 선택적으로 개폐하게 되는 개폐판과,
    상기 힌지축에 링크절로 연결되어 상기 개폐판을 회동시키는 구동수단
    을 포함하는 선박엔진의 흡기공기 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐판은,
    90˚범위 내에서 회동되는 선박엔진의 흡기공기 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동수단은,
    상기 링크절에 연결되는 실린더와,
    상기 실린더에 공급되는 공기를 제어하는 밸브
    로 구성되는 선박엔진의 흡기공기 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동수단에 의하여 상기 개폐판은,
    상기 선박엔진의 시동 및 엔진 부하량이 20% 미만일 경우에는 상기 제 1 개구부를 차단하고 상기 제 2 개구부를 통하여 엔진 룸의 공기를 흡기하게 되며, 엔진 부하량이 20% 이상인 정상 운전시에는 상기 제 2 개구부를 차단하고 상기 제 1 개구부를 통하여 외부 공기를 흡기하게 되는 선박엔진의 흡기공기 제어장치.
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