KR20100042605A

KR20100042605A - 대형 디젤 엔진

Info

Publication number: KR20100042605A
Application number: KR1020090098227A
Authority: KR
Inventors: 콘라트 롸스; 마티아스 아모세어
Original assignee: 베르트질레 슈바이츠 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2010-04-26
Also published as: JP2015025457A; DK2177720T3; CN101725385A; EP2177720A1; JP5676869B2; KR101602303B1; JP2010096181A; RU2505685C2; EP2177720B1; RU2009138193A; CN105888766A

Abstract

보어(B) 및 길이방향 축(A)을 갖는 1개 이상의 실린더(2), 상기 실린더(2) 내의 주행면(21)을 따라 왕복운동할 수 있게 배치된 피스톤(3), 및 상기 실린더 윤활을 위해, 상기 주행면(21)에 윤활제를 공급할 수 있는 2개 이상의 급유점(6)과 윤활제 저장부(10)에서 상기 급유점(6)으로 상기 윤활제를 전달하기 위한 윤활제 공급부(8)를 포함하는 윤활 시스템(5)을 포함한 대형 디젤 엔진이 제시되어 있다.

상기 윤활제 공급부(8)는 상기 급유점(6)에 배치되는 1개 이상의 펌프-노즐 유닛(7)을 포함하고, 각각의 상기 펌프-노즐 유닛(7)이 2개 이하의 급유점(6)에 연결된 펌프(72)를 포함하여, 각각의 펌프-노즐 유닛(7)이 2개 이하의 급유점(6)에 상기 윤활제를 공급한다.

실린더, 주행면, 피스톤, 급유점, 윤활제 저장부, 윤활제 공급부, 펌프-노즐 유닛, 펌프

Description

대형 디젤 엔진{LARGE DIESEL ENGINE}

본 발명은 독립 청구항 1의 전제부에 따른 대형 디젤 엔진에 관한 것이다.

2행정 엔진 또는 4행정 엔진으로 설계될 수 있는 대형 디젤 엔진은 선박용 구동 장치 또는 예컨대 발전용 대형 발전기를 구동시키기 위한 고정식 운전에 흔히 사용된다. 이와 관련하여, 영구 가동시 상기 엔진은 대체로 상당한 시간동안 작동되며, 이는 높은 작동 신뢰도와 가용도를 필요로 한다. 그러므로, 특히 긴 가동 수명, 낮은 마모율 및 연료의 경제적 사용은 조작자들에 있어 중요한 판단기준이다.

이와 관련하여, 실린더 윤활 및 피스톤 윤활은 중요한 의미를 갖는다. 작동 상태에 있을 때, 피스톤은, 주행면으로 기능하며, 통상 실린더 라이너의 형태로 이루어지는 실린더의 내벽을 따라 미끄러진다. 한편으로, 피스톤은 실리더 내에서 방해받지 않으면서 가능한 한 부드럽게 미끄러져야 하고, 다른 한편으로, 피스톤은, 연소 공정 동안 배출되는 에너지를 기계적 일로 효율적으로 전환하는 것을 보장하기 위해, 실린더 내의 연소 공간을 가능한 한 긴밀하게 밀봉해야 한다.

이러한 이유로, 디젤 엔진의 작동 중에 통상 윤활유가 실린더 안으로 유입되 어, 피스톤의 우수한 주행 특성을 이루고, 피스톤 및 피스톤 링에 대한 실린더 벽의 마모를 가능한 한 작게 유지할 수 있다. 또한, 윤활유는 부식성 연소 생성물을 중성화시킬 뿐만 아니라, 부식을 방지할 수도 있다. 수요가 많기 때문에, 윤활유로 고품질 고가의 물질이 흔히 사용된다.

통상 대형 디젤 엔진에 사용되는 윤활 시스템은 윤활제, 보통 윤활유를 실린더 벽을 통해 주행면 상에 또는 직접 피스톤의 피스톤 링 패키지로 전달하여, 피스톤 링은 움직이는 동안 주행면 상에 윤활제를 공급한다. 통상 노즐의 배출 개구, 윤활 바 또는 소위 퀼(quills)을 이루는 급유점을 통해 윤활제의 유입이 일어난다.

개별 급유점의 보충을 위해, 1개의 실린더에 대해 1개의 윤활유 펌프가 통상 사용되며, 상기 윤활유 펌프는 실린더의 모든 급유점에 윤활제를 공급한다. 구조 설계로 인해, 상기 윤활유 펌프는 개별 실린더 또는 개별 급유점으로부터 몇 미터 떨어져 위치될 수 있다.

공지된 시스템에 대해서는, 바람직한 연료 분사가 이루어지더라도 대단히 어렵게 보장될 수 있을 뿐이라는 것이 문제이다.

만일, 예를들어 엔진의 전속력으로 급유점의 위치에 따라 윤활제가 피스톤 링 패키지 안으로 유입되어야 한다면, 단 밀리초 동안에 피스톤 링 패키지는 급유점을 지나게 될 것이다. 예컨대 윤활제의 압축성 또는 유압 관성에 의해서도 발생되는 시스템 관성 때문에, 윤활유 펌프는 보상하는데 리드 타임(lead time)을 가져야하고, 복잡하고 고가의 방식으로 제조 및 설치되어야 한다.

시스템 마모 또는 작동 상태에 따라, 필요한 상기 리드 타임은 변하므로, 리 드 타음을 관측하여, 실제 유입 시간과 비교하고, 선택적으로는 수정하여야 한다.

이러한 측정에도 불구하고, 예컨대 급유점과 윤활제를 공급하는 윤활제 펌프 사이의 실제 개별 거리차로 인해, 특히 각 경우에, 상이한 유압 관성들과 이동될 윤활제의 압축성의 차이가 상기 실제 개별 거리차를 발생시키기 때문에, 윤활제의 실제 유입 시간에 대해 바람직하지 못한 높은 부정확성이 여전히 발생될 수 있다.

상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 목적은, 가능한 한 효율적이고 유연한 실린더 또는 피스톤의 윤활을 허용하고, 윤활제의 유입 시간을 간단한 방식으로 매우 정확시 설정할 수 있는, 윤활 시스템을 구비한 대형 디젤 엔진을 제시하는 데 있다.

본 발명의 목적을 만족시키는 본 발명의 해결 수단은 독립 청구항의 특징부에 의해 정해지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 보어 및 길이방향 축을 갖는 1개 이상의 실린더, 및 주행면을 따라 왕복운동할 수 있게 배치된 피스톤을 포함하는 대형 디젤 엔진에 있어서, 주행면에 윤활제를 공급할 수 있는 2개 이상의 급유점과, 윤활제 저장부로부터 급유점으로 윤활제를 전달하기 위한 윤활제 공급부를 포함하는 윤활 시스템이 실린더 윤활을 위해 제공되는 것을 특징으로 한다. 윤활제 공급부는 급유점에 배치되는 1개 이상의 펌프-노즐 유닛을 포함하고, 각각의 펌프-노즐 유닛은, 각각의 펌프-노즐 유닛이 2개 이하의 급유점에 윤활제를 공급하도록 2개 이하의 급유점에 연결된 펌프를 포함한다.

펌프-노즐 유닛은, 특히 급유점이 노즐의 배출 개구를 형성하도록, 급유점에 직접 제공되기 때문에, 펌프와 펌프에 의해 보충된 급유점 사이에는 매우 작은 간격이 얻어진다. 이에 따라, 긴 계통에 의해 발생되고, 특히 유압 관성 및 윤활제의 압축성에 의해 발생되는 문제는 실제로 상당히 감소되어, 윤활제의 유입 시점에 대해 높은 정확성을 나타낼 수 있다.

바람직하게, 각각의 펌프-노즐 유닛의 펌프는 나머지 다른 펌프-노즐 유닛의 펌프와 독립하여 작동될 수 있다. 독립적으로 작동될 수 있는 개별 펌프가 2개 이하의 급유점에 제공되기 때문에, 특히 간단한 방식으로 대형 디젤 엔진의 개별 작동 상태에 맞게 조절될 수 있는 매우 유연하고 유용한 실린더 윤활이 추가로 이루어진다.

각 경우에, 펌프-노즐 유닛의 펌프의 출력부와 이 출력부에 연결된 각각의 급유점 사이의 최대 간격이 실린더 보어의 직경에 대응하는 경우에, 윤활제의 유입 정확성에 대해 가능한 한 정확한 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에서는, 이를 위해, 각각의 펌프-노즐 유닛은 펌프의 출력부를 복수의 급유점 중 어느 하나에 연결하는 1개 이상의 노즐을 포함하며, 각각의 노즐의 최대 길이는 실린더 보어의 직경에 해당한다.

바람직한 실시예에서는, 단 하나의 펌프-노즐 유닛, 바람직하게 독립적으로 작동될 수 있는 펌프-노즐 유닛이 각각의 급유점마다 구비되어, 각각의 급유점은 시간 정확도를 가지며 개별적으로 제어될 수 있다. 이에 따라, 실린더 윤활에 대한 매우 높은 유연성이 얻어질 수 있다.

또 다른 실시예에서는, 2개의 급유점에 연결되고, 펌프의 출력부에서 급유점까지의 간격이 두 급유점에 대한 크기와 동일하게 배치된, 1개 이상의 펌프-노즐 유닛이 구비된다. 1개의 펌프-노즐 유닛에 대해 2개의 급유점을 포함하는 실시예는 장치와 관련된 노력 및/또는 비용을 감소시킨다. 급유점이 펌프-노즐 유닛으로부터 동일한 간격을 가지기 때문에, 즉 특히 급유점이 펌프-노즐 유닛에 대하여 대 칭적으로 배치되기 때문에, 급유점과 이 급유점을 보충하는 펌프 사이에 위치한 계통의 상이한 길이로 인해 발생되는 모든 문제가 방지될 수 있다.

구조적 측면에서 보면 매우 단순하게 이루어기 때문에, 바람직한 실시예는, 작동 피스톤이 펌프 공간 내에서 왕복운동할 수 있게 배치되어, 작동 피스톤의 매 행정마다 전달하고자 하는 양 만큼의 윤활제를 펌프의 출력부를 통해 노즐 안으로 전달하는, 피스톤 펌프로 이루어진 펌프-노즐 유닛의 펌프로 사실상 구성된다.

일 변형예는, 개별 펌프 공간 내에 각각 배치된 복수의 작동 피스톤을 포함하는, 펌프-노즐 유닛의 펌프로 구성된다. 예를들어, 이러한 수단을 사용하면, 1회 작동 사이클 동안 하나 또는 복수의 급유점에 전달하고자 하는 양 만큼의 윤활제가 간단하게 설정될 수 있다. 예컨대 부분 부하 운전의 경우에, 윤활제 요구량이 적으면, 단 하나의 작동 피스톤이 작동될 수 있으며, 윤활제 요구량이 많으면, 2개 이상의 작동 피스톤이 작동하게 된다.

여러 실시예들에 있어서, 만일, 작동 피스톤과 이와 대응되는 펌프-노즐 유닛의 펌프 공간이 전달량이 다르게 구성된다면, 펌프 노즐의 작동 피스톤은 일정한 전달 부피로 작동되는 것이 특히 바람하다. 윤활제 요구량이 감소되면, 작동 피스톤은 1 행정당 보다 적은 전달량으로 작동될 수 있는 반면, 윤활제 요구량이 증가되면, 작동 피스톤은 1 행정당 보다 많은 전달량으로 작동될 수 있거나, 복수의 작동 피스톤이 작동될 수 있다.

바람직하게, 펌프-노즐 유닛의 펌프는 유압식, 공압식, 또는 유공압식으로 작동될 수 있다.

물론, 펌프-노즐 유닛의 펌프가 전기에 의해 작동될 수 있는 경우도 가능하다.

바람직한 실시예에 있어서, 윤활 시스템은 윤활제에 대한 커먼레일 저장부를 포함하며, 이 저장부는 모든 윤활제 공급부에 연결된다.

특히 효율적이고 유연한 실린더의 윤활을 위해, 급유점이 실린더의 길이방향 축을 따르는 축방향에 대하여 상이한 위치에 배열되어 있는 것은 바람직할 수 있다. 이에 따라, 윤활제는 실린더의 상이한 높이에서 유입될 수 있다.

또한, 상이한 윤활제가 급유점에 공급될 수 있도록, 상이한 윤활제에 대해 2개 이상의 윤활제 저장부가 제공되는 것도 바람직할 수 있다. 대체로, 2개 이상의 급유점이 대형 디젤 엔진에 제공되기 때문에, 본 발명에 따른 윤활 시스템의 실시예는 2개 이상의 상이한 윤활제를 실린더 안으로 유입시킬 수 있다. 따라서, 예를 들면, 부식성 연소 생성물의 중화성에 대해 특히 바람직한 윤활제가 연소 공간 부근에서 사용될 수 있는 반면, 미끄럼 특성에 대해 특히 바람직한 윤활제는 연소 공간으로부터 훨씬 멀리 떨어진 위치에서 사용된다. 엔진의 작동 상태, 예컨대 부분 부하 또는 전부하에 따라 실린더 윤활하는데 상이한 윤활제를 사용하는 것도 가능하다.

또한, 펌프-노즐 유닛에 의해 전달되는 윤활제량을 사전 설정가능한 값으로 설정하는 수단이 구비된 경우도 바람직한 수단이 된다. 따라서, 실린더 윤활은 개별 작동 상태에 맞게 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 수단 및 바람직한 실시예는 종속 청구항에 의해 규정된다.

이하, 발명의 실시를 위한 구체적인 내용과 첨부 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 여기서 도면은 임의의 척도로 되어 있는 개략적인 부분 단면도로 도시되어 있다.

도 1은 본 발명에 따른 대형 디젤 엔진의 제1 실시예의 개략도를 나타내는 것으로, 상기 대형 디젤 엔진은 전반적으로 참조번호 1로 표시되며, 2행정 엔진 또는 4행정 엔진으로 설계될 수 있다. 도 2는 도 1의 대형 디젤 엔진(1)의 통상 다수의 실린더(2) 중 하나의 실린더에 대한 개략 단면도를 나타낸다. 실린더(2)는 직경이 B로 표시되고 길이방향 축이 A인 보어(bore)를 갖는다. 도 2의 단면은 실린더(2)의 길이방향 축(A)에 대해 수직을 이룬다.

피스톤(3)이 공지된 방식으로 실린더(2) 내에서 왕복운동할 수 있게 배치되며, 대형 디젤 엔진(1)의 작동 상태에서 실린더(2) 내벽의 주행면(21)을 따라 움직인다. 주행면(21)은 통상 실린더 인서트(cylinder insert) 또는 라이너에 의해 형성된다. 본 도면에 따르면, 피스톤(3)의 상단부는 연소 공간(4)의 경계를 형성하며, 상기 연소 공간에는 연소 공정이 일어나고, 전반적으로 피스톤 링 패키지(31)로 표시되는 복수의 피스톤 링을 통상 포함한다.

대형 디젤 엔진(1)의 작동 중에는, 피스톤(3)의 우수한 주행 특성을 이루고, 피스톤(3) 및 피스톤 링 패키지(31)에 대한 실린더 벽의 마모를 최대한 줄이기 위해, 피스톤(3), 피스톤 링 패키지(31) 및 주행면을 윤활하는 윤활제, 예컨대 윤활 유를 주행면(21)에 공급하는 것이 필요하다. 또한, 윤활제는 부식성 연소 생성물의 중성화시킬 뿐만 아니라, 부식, 예컨대 황화물 부식을 방지할 수 있다.

실린더 윤활 또는 피스톤 윤활을 위해, 주행면(21)에 윤활제를 공급할 수 있는 복수의 급유점(6)을 포함하는 윤활 시스템(5)이 제공된다. 제1 실시예에서는, 실린더(2)의 주변을 따라 배치되는 총 8개의 급유점(6)이 제공된다(도 2참조). 각각의 급유점(6)은 노즐(71)의 배출 개구를 형성하고, 이 배출 개구를 통해 윤활제가 실린더(2) 안으로 유입된다. 본 출원 구성의 관점에서 "노즐"이라는 용어는 윤활제를 유입시키는데 적합한 모든 장치를 의미하는 것으로, 이 장치는, 예컨대 윤활제를 집중 제트(concentrated jet)로 주입하거나 분무 형태로 주입하는 협의의 노즐일 수 있거나, 윤활제를 배출하는, 예컨대 퀼(quills)이라 칭하는 채널 또는 스터브(stubs), 또는 대형 디젤 엔진(1)의 실린더(2) 안으로 윤활제를 유입하는 것으로 알려진 모든 다른 장치일 수 있다.

또한, 윤활제 저장부(10)에서 급유점(6)으로 윤활제를 전달하기 위해, 윤활제 공급부(8)가 제공된다. 본 실시예에서, 윤활제 저장부(10)는 충분한 압력을 받아 윤활제를 저장하는 커먼레일 저장부(common-rail store) 또는 어큐물레이터(accumulator)로 이루어져, 윤활제는 저장부 또는 어큐물레이터에서 급유점(6)까지 유동할 수 있다. 윤활제는 1바(bar) 내지 20바(bar)의 압력을 받으며 커먼레일 저장부로부터 공급된다. 또한, 펌프(도시되지 않음)가 저장 용기로부터 윤활제를 전달하거나, 윤활제가 윤활제 저장부로서의 디프탱크(deep tank) 내에 저장되어 그 윤활제 저장부로부터 윤활제가 중력의 영향으로 배출될 수 있는 것도 물론 가능하 다.

본 발명에 따르면, 윤활제 공급부(8)는 급유점(6)에서 윤활유 공급부(8)로 통합되는 1개 이상의 펌프-노즐 유닛(7)을 포함하며, 각각의 펌프-노즐 유닛(7)은 2개 이하의 급유점(6)을 보충하도록 2개 이하의 급유점(6)에 연결되는 펌프(72)를 포함한다. 제1 실시예에서, 각각의 펌프(72)는 나머지 다른 개별 펌프-노즐 유닛(7)의 펌프와 독립하여 작동될 수 있다.

도 2가 나타내는 바와 같이, 제1 실시예에서는, 각각의 급유점(6)마다 독립적으로 가동될 수 있는 펌프-노즐 유닛(7)이 단 하나씩만 구비되어, 각각의 펌프-노즐 유닛(7)은, 펌프-노즐 유닛의 개수가 급유점(6)의 개수만큼 많아지도록, 급유점(6)을 보충한다.

윤활유 공급부(8)에 통합되는 펌프-노즐 유닛(7) 각각은 급유점(6), 예컨대 실린더(2)의 외벽에 직접 배치되어, 개별 펌프(72)와, 펌프-노즐 유닛에 의해 보충된 급유점(6) 사이에 매우 작은 간격이 형성된다. 배출 개구가 개별 급유점(6)을 형성하는 노즐(71)은 개별 펌프(72)를 구비한 펌프-노즐 유닛(7)을 형성하기 때문에, 펌프(72)와 노즐(71) 사이에 어떠한 연결 계통도 존재하지 않는다. 실제로 짧은 반응 시간이 윤활 시에 일어나기 때문에, 윤활제 유입의 정확성은 상당히 증가된다.

펌프-노즐 유닛(7)의 펌프(72)의 출력부와 이 펌프에 연결된 급유점(6) 사이의 최대 간격(D)(도 2)은 실린더(2) 보어의 직경(B)에 대응할 수 있다. 구체적으로는, 펌프(72)의 출력부를 급유점(6)에 연결하는 펌프-노즐 유닛(7)의 노즐(71)의 최대 길이가 실린더(2) 보어의 직경에 해당할 수도 있다.

급유점(6)으로부터 펌프(72)로 윤활제의 역류를 방지하기 위해, 개별 체크 밸브(check valve)(73)(도 2에 도시되지 않음)가 노즐(71) 내에 설치된다.

펌프-노즐 유닛(7)의 펌프(72)는 작동 피스톤(74)이 펌프 공간(75)에서 왕복운동할 수 있게 배치되는 피스톤 펌프로 이루어진다. 작동 피스톤(74)의 매 행정마다, 전달하고자 하는 양 만큼의 윤활제가 펌프(72)의 출력부를 통해 노즐(71) 안으로 전달된다.

펌프(72)의 작동 피스톤(74)을 가동시키기 위해, 도 1에 도시된 실시예에서 전기 제어식 3/2 분기 밸브인 스위칭 부재(9)가 제공된다. 제1 전환 위치에 있을 때, 스위칭 부재(9)는 작동 피스톤(74)의 후면부를 작동 매체, 예컨대 유압액, 압축유 또는 압축공기에 연결시킨다. 도 1에 도시되어 있는 제2 전환 위치에 있을 때, 스위칭 부재(9)는 작동 피스톤(74)의 후면부를, 펌프(72)에 의해 작동 피스톤(74)의 후면부로부터 작동 유체를 배출시킬 수 있는 배출 계통(103)에 연결시킨다. 또한, 스위칭 부재(9)는, 스프링(92)의 힘에 반하여 스위칭 부재(9)를 제2 전환 위치에서 제1 전환 위치로 이동시키기 위해, 전자석(91)을 포함한다.

스위칭 부재의 작동을 위한 전자석(91)의 제어가 쇄선으로 도시된 신호선(200)을 통해 스위칭 부재(9)에 연결되는 제어 유닛(12)에 의해 일어난다.

제어 유닛(12)은 자동 제어기 입력단(13) 및 수동 제어기 입력단(14)을 포함하며, 이들 각각은 제어 유닛(12)에 신호연결된다(도 1에서 쇄선 화살표(201, 202)). 자동 제어기 입력단(13)은 바람직하게 실시간으로 엔진의 속도 또는 부하 등의 현재 작동 상태 또는 기타 다른 시스템 파라미터, 예컨대 크랭크 샤프트의 상태 또는 위치에 대한 정보를 포함한 입력 신호를 자동으로 수용한다. 이들 입력 신호에 대해, 주행면(21) 상의 윤활제 유입을 위해 제어될 시점 및 선택적으로 양과 급유점(6)이 결정된다. 파라미터 또는 디폴트값은 수동 제어기 입력단(14)을 통해 제어 유닛(12)에 직접 전송될 수 있다.

윤활 시스템(5)은 작동 상태에서 다음과 같이 작동된다. 어떠한 윤활제도 주행면(21)에 적용되지 않는 한, 윤활 시스템(5)은 도 1에 도시된 상태에 있게 된다. 스위칭 부재(9)는, 작동 피스톤(74)의 후면부가 작동 매체를 배출시킬 수 있는 배출 계통(103)에 연결되는 전환 위치에 있게 된다. 펌프 공간(75)은 계통(100)을 통해 윤활제 저장부(10)에 연결되고, 상기 계통(100)에는 펌프 공간(75)으로부터 윤활제 저장부(10)로의 윤활제 역류를 방지하는 체크 밸브(76)가 설치된다. 윤활제는, 체크 밸브(76)를 개방하기에는 충분하지만 노즐(71)의 체크 밸브(73)를 개방하기에는 충분하지 않는 압력, 예컨대 정상 압력보다 약간 높은 0.2바(bar) 내지 1바(bar)의 압력을 받으며 윤활제 저장부(10) 내에 저장된다. 따라서, 펌프 공간(75)은 윤활제로 전부 채워져, 작동 피스톤(74)은 본 도면에서 펌프 공간의 좌측에 도시된 하사점 또는 인접부로 미끄러진다. 또한, 선택적으로, 작동 피스톤(74)을 본 도면에서 도시되는 위치로 치우치게 하는 스프링(도시되지 않음)으로 작동 피스톤(74)에 부하를 주는 것도 바람직할 수 있다.

윤활 과정을 일으키기 위해, 제어 유닛(12)는, 전자석이 스위치 부재를 다른 전환 위치로 바꾸도록, 신호선(200)을 통해 제어 펄스를 출력한다. 다음으로, 작 동 프스톤(74)의 후면부는 작동 매체에 대한 압력 저장부에 연결된다. 작동 매체는 연결 계통(102)을 통해 압력 저장부(11)로부터 작동 피스톤(74)의 후면부 쪽으로 유동하여, 작동 피스톤(74)이 본 도면에서 펌프 공간의 우측에 도시된 하사점 또는 인접부에 도달할 때까지, 작동 피스톤(74)을 우측으로 이동시킨다. 작동 피스톤(74)의 이러한 움직임에 의해, 펌프 공간(75) 내의 윤활제는 노즐(71)을 통해 밀어 내어져, 급유점(6)을 통해 실린더(2) 내의 주행면(21)으로 이동한다.

실질적으로 제어 유닛(12)은 스위칭 부재(9)를, 스프링(92)에 의해 지지되는 도 1에 도시된 전환 위치로 다시 전환시키기 때문에, 작동 유체가 작동 피스톤(74)의 후면부로부터 배출 계통(103)으로 배출됨에 따라, 작동 피스톤(74)은 본 도면에서 펌프 공간의 좌측에 도시된 하사점으로 다시 이동되고, 펌프 공간(75)은 계통(100)을 통해 윤활제로 다시 채워진다.

만일, 작동 매체가 압축 공기라면, 작동 매체는 배출 계통(103)을 통하여 쉽게 배출될 수 있다. 만일, 작동 매체가 압축유 또는 유압액이라면, 작동 매체는 역류로서 배출 계통(103)을 통해 공급된 후, 예컨대 커먼레일 저장부로 이루어지는 압력 저장부에 다시 공급될 수 있다.

앞서 언급된 펌프(72)의 유압식 또는 공압식 작동 외에도, 유공압식 작동도 실시될 수 있다.

코일에 의한 전자기력 및/또는 그렇지 않으면 전기 작동식 변환기 또는 펄서(pulsers), 예컨대 압전 소자 작동식 변환기 또는 펄서에 의해 작동 피스톤(74)을 직접 왕복운동시키는 펌프(72)의 직접 전기 작동도 가능하다.

윤활제가 펌프(72)에서 노즐(71)로 직접 유입되어 급유점(6)으로 이동하기 때문에, 대형 디젤 엔진의 공지된 윤활 시스템에 비해, 반응 시간이 매우 짧다. 유압 관성, 및 펌프(72)와 급유점(6) 사이의 윤활제의 압축성 모두로 인해, 어떠한 지연 효과를 더이상 나타내지 않은 결과, 정확성이 매우 높은 윤활 시점이 결정된다. 이에 따라 윤활 과정 또는 급유점(6)의 위치결정은 가능하거나, 작동 사이클마다 단 몇 밀리초만에 윤활될 수 있도록, 피스톤이 고속을 갖는 지점에서 더 잘 이루어질 수 있다.

각각의 펌프-노즐 유닛(7)은 나머지 다른 개별 펌프-노즐 유닛(7)과 독립하여 작동될 수 있기 때문에, 윤활의 유연성 및 효율성이 매우 높아질 수 있다. 따라서, 감소된 윤활제 소요량에 대하여, 예컨대 도 2에서 도시되는 8개 전부의 급유점(6)을 사용하는 것이 아니라, 윤활제가 총 8개의 급유점(6) 중 4개의 급유점을 통해서만 주행면(21)에 공급되도록 하기 위해, 4개의 펌프-노즐 유닛(7)을 작동시키는 것만이 가능하다.

스위칭 부재(9)가 상이한 펌프-노즐 유닛(7)의 복수의 펌프(72)를 작동시키는 실시예도 가능하다. 예를 들면, 실린더(2)마다, 이 실린더(2)의 모든 펌프(72)를 작동시키는 단 하나의 스위칭 부재(9)가 제공될 수 있다. 이러한 수단에 의해, 장치 및 비용과 관련된 노력이 감소된다.

펌프-노즐 유닛(7)의 각각의 펌프(72)가 각각의 일정한 전달 부피를 가지며 작동되도록, 윤활제의 유입이 일어날 수 있는데, 즉, 작동 피스톤(74)이 각각 활성화되거나 작동될 때, 펌프 공간(75)의 개별 총 부피는 노즐(71)로 전달된다.

또한, 행정 제어 전달이 제공되는 실시예도 가능하다. 이와 관련하여, 스위칭 부재(9)는, 작동 피스톤(74)이 펌프 공간(75) 내에 들어있는 윤활제의 일부만을 노즐(1) 안으로 전달하도록, 적절한 시기에 제어된다. 이를 위해, 작동 피스톤(74)이 도 1의 도면에 따라 펌프 공간의 우측의 최종 위치에 이르기 전에, 작동 피스톤(74) 후면부의 압력이 감소된다. 이에 따라, 전달 과정은 종료되고, 작동 피스톤(74)은 본 도면에 따라 좌측으로 이동하며, 윤활제가 계통(100)을 통해 윤활제 저장부(10)에서 펌프 공간(75) 안으로 유입된다.

행정 제어 전달에, 작동 피스톤(74)의 개별 위치를 감지할 수 있는 센서를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 그러면, 감지된 작동 피스톤의 위치는 제어 유닛(12)으로 보내지게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 대형 디젤 엔진(1)의 제2 실시예의 펌프-노즐 유닛(7)을 나타내고 있다. 기능에 대해 동일하거나 상당한 부분에 대해서는 도 1 및 도 2와 동일한 참조번호가 사용된다.

도 1 및 도 2 및 제1 실시예에 대해 이루어진 모든 설명은 제2 실시예에 대해서도 동일 또는 유사하게 적용된다.

본 실시예에 있어서, 펌프-노즐 유닛(7)은 2개의 급유점(6)에 연결된다. 이와 관련하여, 펌프(72)의 출력부에서 급유점(6)까지의 간격이 2개의 급유점(6)에 대한 크기와 동일하게 배치된, 펌프-노즐 유닛(7)이 구비될 수 있다.

여기서, 노즐(71)은, 급유점(6)에 각각 연결되는 2개의 암(71a, 71b)으로 갈라진 포크형 노즐(71)로 이루어진다. 노즐(71)을 대칭 설계함으로써, 2개의 급유 점에 대한 상기 노즐의 공급이 완전히 동시에 일어나는 것이 보장된다. 노즐(71)의 길이가 암(71a)이나 암(71b)에 대해 측정되기 때문에, 노즐(71)의 최대 길이는 실린더(2)의 보어의 직경(B)에 대응할 수 있다.

포크형 노즐 대신에, 펌프(72)의 펌프 공간(75)이나 펌프(72)의 출력부에 개방되고, 펌프(72)에서 2개의 급유점(6) 중 하나의 급유점에 각각 연결되는, 2개의 노즐을 제공하는 것도 물론 가능하다.

도 4는 제1 실시예와 제2 실시예에 사용가능한 급유점(6)의 배열에 대한 변형예를 나타내고 있다.

본 변형예에서, 급유점(6', 6")은 실린더(2)의 길이방향 축(A)을 따르는 축방향에 대하여 상이한 위치에 배열된다. 본 도면에 따르면, 급유점(6')은 보다 아래에 배치되는 반면, 연소 공간(4)에 더 가깝게 위치한 급유점(6")은 보다 위에 배치된다.

특히, 본 변형예에 대해서는, 상이한 윤활제에 대해 2개 이상의 윤활제 저장부(10)가 제공되어, 상이한 윤활제가 급유점(6', 6")에 공급될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 부식성 연소 생성물의 중화성에 대해 특히 바람직한 윤활제가 연소 공간(4) 부근의 급유점(6")을 통해 주입될 수 있는 반면, 미끄럼 특성에 대해 특히 바람직한 윤활제는 연소 공간(4)으로부터 훨씬 멀리 떨어져 사용된다. 엔진의 작동 상태, 예컨대 부분 부하 또는 전부하에 따라 실린더 윤활을 위해 상이한 윤활제를 사용하는 것도 가능하다.

도 4에 도시되는 것과는 달리, 축 높이가 상이한 2개의 급유점(6' 6")은 동 일한 펌프-노즐 유닛(7), 즉 도 3에 도시된 것과 동일 및 유사한 방식으로 공급될 수도 있다.

도 5는 제1 실시예와 제 2 실시예에 사용가능한 펌프-노즐 유닛(7)에 대한 변형예의 개략도를 나타내고 있다.

본 변형예에 있어서, 펌프-노즐 유닛(7)은, 각각이 개별 펌프 공간(751, 752, 753) 내에 배치되는 복수의 작동 피스톤, 즉 여기서는 3개의 작동 피스톤(741, 742, 743)을 포함한다. 스위칭 부재(9', 9", 9"')는, 이미 앞서 설명했던 것과 같은 동일유사한 방식으로 개별 작동 피스톤(741, 742, 743)을 각각 작동시키기 위해, 각각의 작동 피스톤에 대해 각각 제공된다. 본 변형예는, 이미 언급된 행정-제어 전달 외에도, 펌프-노즐 유닛(7)에 의해 전달하고자 하는 양 만큼의 윤활제를 사전 설정가능한 값으로 설정하기 위한 수단이 구비되는데, 즉 윤활 과정을 통해 작동 피스톤(741, 742, 743)은 단 하나만 작동되거나, 2개 또는 3개 모두가 작동하게 된다.

펌프 공간(751, 752, 753)은 부피가 동일하거나 상이할 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에서, 펌프 공간(751)은 최소 부피를 가지며, 펌프 공간(752)은 두번째로 큰 부피를 가지고, 펌프 공간(753)은 최대 부피를 갖는다. 따라서, 펌프 공간(751, 752, 753)이 각각의 경우 작동 피스톤(741, 742, 743)에 의해 완전히 비워지는 일정한 전달에 따라, 1회의 작동 사이클에 대한 전달량은, 작동 피스톤(741)이 작동되는 경우에만, 가장 작을 것이다. 만일, 개별 작동 피스톤(741, 742, 743) 중 단 하나만이 작동된다면, 작동 피스톤(743)이 작동될 때, 전달량은 최대가 된다.

작동 피스톤(741, 742, 743) 중 2개 또는 3개 모두를 함께 작동시키는 것도 물론 가능하다. 이러한 식으로, 윤활제의 개별 전달량은 대형 디젤 엔진(1)의 개별 작동 상태에 맞게 간단한 방식으로, 그리고 이상적으로 조절될 수도 있다. 물론, 도 5에 도시된 변형예는 행정-제어 전달에 의해 작동될 수도 있다.

상기 실시예들과는 달리, 윤활제가 피스톤(3)으로부터 주행면(21)에 공급되도록, 대형 디젤 모터(1)의 피스톤(3)에 급유점을 제공하는 것도 가능하다. 그 다음, 펌프-노즐 유닛(7)은 피스톤(3)이나 피스톤 로드에 배치될 수도 있다. 또한, 급유점(6)이 피스톤(3)과 실린더(2)에 제공되는 실시예도 물론 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 대형 디젤 엔진의 제1 실시예의 개략도이다.

도 2는 제1 실시예의 실린더의 개략 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 대형 디젤 엔진의 제2 실시예의 펌프-노즐 유닛이다.

도 4는 급유점의 배열에 대한 변형예이다.

도 5는 펌프-노즐 유닛의 변형예에 대한 개략도이다.

Claims

보어(B) 및 길이방향 축(A)을 갖는 1개 이상의 실린더(2),

상기 실린더(2) 내의 주행면(21)을 따라 왕복운동할 수 있게 배치된 피스톤(3), 및

상기 실린더 윤활을 위해, 상기 주행면(21)에 윤활제를 공급할 수 있는 2개 이상의 급유점(6)과 윤활제 저장부(10)에서 상기 급유점(6)으로 상기 윤활제를 전달하기 위한 윤활제 공급부(8)를 포함하는 윤활 시스템(5)을 포함하며,

상기 윤활제 공급부(8)는 상기 급유점(6)에 배치되는 1개 이상의 펌프-노즐 유닛(7)을 포함하고, 각각의 펌프-노즐 유닛(7)이 2개 이하의 급유점(6)에 연결된 펌프(72)를 포함하여, 각각의 펌프-노즐 유닛(7)이 2개 이하의 급유점(6)에 상기 윤활제를 공급하는,

대형 디젤 엔진.
제1항에 있어서,

각각의 펌프-노즐 유닛(7)의 펌프(72)는 나머지 다른 펌프-노즐 유닛(7)의 펌프와 독립하여 작동될 수 있는, 대형 디젤 엔진.
제1항 또는 제2항에 있어서,

각각의 펌프 노즐 유닛(7)의 펌프(72)의 출력부와 상기 출력부에 연결된 각 각의 급유점(6) 사이의 최대 간격(D)은 상기 실린더(2) 보어의 직경(B)에 대응하는, 대형 디젤 엔진.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

각각의 펌프-노즐 유닛(7)은 상기 펌프(72)의 출력부를 복수의 상기 급유점(6) 중 어느 하나에 연결하는 1개 이상의 노즐(71)을 포함하며, 각각의 노즐(71)의 최대 길이는 상기 실린더(2) 보어의 직경(B)에 해당하는, 대형 디젤 엔진.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

바람직하게 독립적으로 작동가능한 단 하나의 펌프-노즐 유닛(7)이 각각의 급유점(6)마다 구비된, 대형 디젤 엔진.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

2개의 급유점(6)에 연결되고, 상기 펌프(72)의 상기 출력부에서 상기 급유점(6)까지의 간격이 상기 2개의 급유점(6)에 대한 크기와 동일하게 배치된, 1개 이상의 펌프-노즐 유닛(7)이 구비된, 대형 디젤 엔진.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 펌프-노즐 유닛(7)의 펌프(72)는, 작동 피스톤(74)이 펌프 공간(75)에서 왕복운동할 수 있게 배치된, 피스톤 펌프로 이루어지며, 상기 작동 피스톤(74) 의 매 행정마다, 전달하고자 하는 양 만큼의 윤활제가 상기 펌프(72)의 상기 출력부를 통해 상기 노즐(71) 안으로 전달되는, 대형 디젤 엔진.
제7항에 있어서,

상기 펌프-노즐 유닛(7)의 펌프(72)는, 개별 펌프 공간(751, 752, 753) 내에 각각 배치되는 복수의 작동 피스톤(741, 742, 743)을 포함하는, 대형 디젤 엔진.
제8항에 있어서,

상기 작동 피스톤(741, 742, 743) 및 이에 대응되는 상기 펌프 노즐(7)의 상기 펌프 공간(751, 752, 753)은 전달량이 상이해지도록 설계되는, 대형 디젤 엔진.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 펌프-노즐 유닛(7)의 상기 펌프(72)는 유압식, 공압식 또는 유공압식으로 작동될 수 있는, 대형 디젤 엔진.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 펌프-노즐 유닛(7)의 펌프(72)는 전기로 작동될 수 있는, 대형 디젤 엔진.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 윤활 시스템(5)은 상기 윤활제에 대한 커먼레일 저장부(common-rail store)(10)를 포함하며, 상기 커먼레일 저장부(10)는 모든 윤활제 공급부(8)에 연결되는, 대형 디젤 엔진.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 급유점(6, 6', 6")은 상기 실린더(2)의 길이방향 축(A)을 따르는 축방향에 대하여 상이한 위치에 배치되어 있는, 대형 디젤 엔진.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상이한 윤활제에 대해 2개 이상의 윤활제 저장부가 제공되어, 상기 상이한 윤활제가 상기 급유점(6, 6', 6")에 공급될 수 있는, 대형 디젤 엔진.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 펌프-노즐 유닛(7)에 의해 전달되는 윤활제의 양을 사전 설정가능한 값으로 설정하는 수단이 구비된, 대형 디젤 엔진.