KR20100108196A

KR20100108196A - 윤활제 분배 수단을 포함한 실린더

Info

Publication number: KR20100108196A
Application number: KR1020100014064A
Authority: KR
Inventors: 콘라드 롸스; 카롤 갈루스카
Original assignee: 베르트질레 슈바이츠 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2010-10-06
Also published as: RU2536480C2; JP6194150B2; RU2010111706A; EP2236800B1; DK2236800T3; EP2236800A1; KR20160128271A; CN101846010A; CN101846010B; KR101860458B1; JP2010230002A

Abstract

피스톤 링이 장착된 1개 이상의 피스톤을 수용하기 위한 왕복 피스톤 엔진용 실린더(1)는 윤활제의 수용 및 분배를 위한 슬릿형 컷-아웃부(5)를 포함한다. 실린더는 피스톤(2)을 위한 미끄럼면(7)을 포함하고, 이 미끄럼면(7)은 상사점 영역(8)으로부터 실린더 상에 배치된 일 열의 소기용 슬릿(6)까지 연장된다. 슬릿형 컷-아웃부(5)는 미끄럼면(7)에 배치된다. 슬릿형 컷-아웃부는 제1 부분(18) 및 제2 부분(19)을 포함하되, 제1 부분(18)은 제1 단부(20) 및 제2 단부(21)를 포함하고, 제1 단부(20)는 실린더 내부 공간에 대한 제1 개구(30)를 포함하며, 제2 단부(21)는 실린더 내부 공간에 대한 제2 개구(31)를 포함한다. 제2 부분(19)은 제2 단부(21) 및 제3 단부(22)를 포함하고, 제3 단부(22)는 실린더 내부 공간에 대한 제3 개구(32)를 포함하며, 피스톤 링이 제1 개구(30) 또는 제3 개구(32) 중 어느 하나와 제2 개구(31) 사이에 위치될 때, 피스톤 링 위에 위치된 실린더 내부 공간과 피스톤 링 아래에 위치된 실린더 내부 공간 사이에 윤활제를 위한 통로가 형성될 수 있도록, 제1 개구(30) 및 제3 개구(32)가 슬릿형 컷-아웃부를 지나는 피스톤 링 아래에 배치되는 동시에, 제2 개구(31)는 슬릿형 컷-아웃부를 지나는 피스톤 링 위에 배치된다.

Description

윤활제 분배 수단을 포함한 실린더{CYLINDER HAVING MEANS FOR THE DISTRIBUTION OF LUBRICANT}

본 발명은 윤활제 분배 수단을 포함한 왕복 피스톤 엔진용 실린더에 관한 것이다.

대형 2행정 엔진 또는 4행정 엔진에서는, 윤활제로 습윤해야 하는 표면이 상당히 크기 때문에, 윤활제의 분배가 중요하다. 윤활제는 실린더 주변에 배치된 제한된 개수의 공급 개구를 통해 실린더 내부 공간 안으로 들어간다. FR 1174532에서 나타내는 바와 같이, 액상 윤활제가 실린더 내벽 전반에 걸쳐 균일하게 분배되도록, 주변 홈이 형성된다. 그러나 엔진의 장시간 작동시, 홈은, 최상위 피스톤 링의 상사점으로부터 피스톤의 하사점 방향으로 최대 약 15%가 되는 부분에 걸쳐 연장된, 실린더의 고하중부에서 특히 커다란 재료 손실에 노출된다. 이 부분에서 나타나는 200바(bar)에 달하는 고압 및 300℃ 이상에 달하는 고온으로 인한 열 팽창 때문에, 피스톤 단면과 피스톤 링 단면의 확대가 일어난다. 헐거워진 피스톤 링은 압력에 의해 실린더 내벽 방향으로 가압되는데, 이 압력은 연소 공간 내의 압력 상승에는 필요하지만, 실린더 내벽에서 전단력을 통한 커다란 하중을 동반한다. 주변 홈에 의해 형성된 부분은 장시간 작동시 상기 전단력에 의해 제거되거나 매끄러워진다. 이로 인하여, 장시간 작동시 윤활제의 균일한 분배가 더이상 보장되지 않는 문제가 발생하게 된다. 만일, 윤활제의 균일한 분배가 일어나지 않는다면, 고체 마찰(solid friction), 즉 피스톤 링 외측면과 실린더 내벽 간의 직접 접촉이 적어도 국부적으로 발생하여, 미끄럼 특성이 손상될 뿐만 아니라, 전술한 재료 손실 및 실린더 내벽에 대한 추가 손상이 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, WO98/53192 또는 EP 0 299 174 A1에서는, 매우 큰 하중을 받는 실린더의 고하중부에, 복수의 리세스(recesses)를 형성하는 것이 제안되었는데, 상기 리세스는 실린더 주변부에 링 형태로 배치된 홈(groove) 또는 홈 섹션(groove sections)으로 구성된다. 이렇게 하면 실제로, 실린더 내벽의 고하중부에 더욱 균일한 윤활제 분배가 이루어질 수 있다. 그러나, 이러한 개선은, 최상위 피스톤 링의 상사점으로부터 길이방향으로 최대 20%가 되는 부분에 제한된다. 또한, 링 형상의 홈은 추가의 단점을 갖는다. 피스톤 링의 에지는 홈의 에지에 의해 접촉되어, 이들 에지 간의 재료 손실이 크며, 이 손실은 너무 커서, 피스톤 링의 손상을 발생시킬 수 있다.

대안적으로, EP 0943 794에서는, 홈을 예상하여, 이들 홈도 리세스를 구성하는 것을 제안하였다. 윤활제는 이들 홈 내에 축적될 수 있다. 홈이 피스톤 링에 대해 기울어져 있다면, 작동 시에 홈의 일부는 피스톤 링 위에 위치되고, 홈의 다른 부분은 피스톤 링 아래에 위치된다. 피스톤 링 위의 공간과 피스톤 링 아래의 공간 사이에는 압력 평형이 일어날 수 있다. 이들 홈은 중첩하여 서로 평행하게 배치되거나, 서로 교차할 수 있다. 또한, 상기 홈은, 일시적으로 국부적으로 윤활제가 부적합하게 공급되어 발생되는 불충분한 윤활을 보상하기 위한 윤활제의 저장소로 사용될 수도 있다. 이 때문에, 상기 홈은 윤활제 공급의 국부적 편차를 균일하게 하기 위해 국부적 윤활제 저장소를 형성한다. 그러나, 상기 홈은 우선 가스의 통과를 위한 압력 평형을 위해 기능을 한다. 이 압력 평형은 WO97/42406에 개시된 리세스에 의해서도 얻어진다. 따라서, 리세스의 최근접부에 국부적으로만 윤활제 분배의 개선이 이루어질 수 있다.

이러한 모든 이유로, 실제 윤활제 소비량은 피스톤과 실린더의 미끄럼짝(sliding pair)을 윤활하는데 필요한 최소한의 윤활제량보다 많다. 상당한 비용 외에도, 특히 대형 엔진에 있어서, 윤활제 소비량은 환경 오염을 나타낸다. 피스톤 엔진에 의해 배출되는 배기 가스 입자의 대부분은 윤활제로부터 발생된다.

따라서, 본 발명의 목적은 미끄럼면으로 사용되는 실린더의 전체 길이에 걸쳐, 즉 상사점 영역에서 하사점 영역까지 연장되는 부분에 윤활제를 균일하게 분배시키는데 있다. 또한, 본 발명의 목적은 윤활제 소비량을 줄이는데 있다.

피스톤 링이 장착된 1개 이상의 피스톤을 수용하기 위한 피스톤 엔진용 실린더 윤활제의 수용 및 분배를 위한 슬릿형 컷-아웃부(slit-shaped cut-out)를 포함한다. 상기 실린더는 피스톤이 미끄러질 수 있는 미끄럼면을 포함하고, 상기 미끄럼면은 상사점 영역에서 실린더 상에 배치된 한 열의 소기형 슬릿(scavenging slits)까지 연장된다. 상기 슬릿형 컷-아웃부는 미끄럼면에 배치된다.

상기 상사점 영역은 최상위 피스톤 링의 사점이 위치되는 면으로 나타내어진다.

슬릿형 컷-아웃부는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하되, 상기 제1 부분은 제1 단부 및 제2 단부를 포함하고, 상기 제1 단부는 실린더 내부 공간에 대한 제1 개구를, 상기 제2 단부는 실린더 내부 공간에 대한 제2 개구를 포함하며, 상기 제2 부분은 제2 단부 및 제3 단부를 포함하고, 상기 제3 단부는 실린더 내부 공간에 대한 제3 개구를 포함하며, 피스톤 링이 제1 개구 또는 제3 개구 중 어느 하나와 제2 개구 사이에 위치될 때, 피스톤 링 위에 위치된 실린더 내부 공간과 피스톤 링 아래에 위치된 실린더 내부 공간 사이에 윤활제를 위한 통로가 형성될 수 있도록, 상기 제1 개구 및 제3 개구가 슬릿형 컷-아웃부를 지나는 피스톤 링 아래에 배치되는 동시에, 상기 제2 개구는 슬릿형 컷-아웃부를 지나는 피스톤 링 위에 배치된다.

윤활제의 공급을 위한 윤활원이 피스톤 링과 실린더의 미끄럼짝을 위해 실린더의 내부 공간에 제공된다. 윤활제는 실린더의 내벽에 형성된 유입구를 통해 윤활원으로부터 피스톤 공간 안으로 들어간다. 대안적으로 또는 추가적으로, 윤활제 공급이 피스톤에 의해서도 일어날 수 있다. 따라서, 윤활제를 피스톤 공간 안으로 전달하기 위해, 유입구는 실린더의 내벽에 형성될 수 있다. 또한, 단부가 서로 연결된 복수의 슬릿형 컷-아웃부가 제공되므로, 미끄럼면을 따라 연장되는 관통로가 형성되고, 윤활제 공급을 위한 유입구는 상기 관통로 내에 배치된다.

시험에서는, 슬릿형 컷-아웃부가 마찰 시스템에 대한 긍정적인 효과를 발생시키는데 윤활원을 포함할 필요가 없음을 보여주었다. 이를 위해, 슬릿형 컷-아웃부는 윤활원에 연결될 수 있는 유입구를 포함한 윤활제 홈의 형태로 형성된다. 상기 윤활제 홈은 절삭 수단에 의해 실린더의 내벽 상에 통상 형성된다. 물론, 실린더의 내벽은 실린더 라이너의 내벽을 의미할 수도 있다. 상기 유입구는 외주 방향으로 윤활제를 분배할 수 있도록 구성된다. 특히, 유입구의 상류에 위치되는 윤활제 통로는 실린더의 내벽에 대해 접선 방향으로 연장될 수 있다. 상기 유입구는 슬릿형 컷-아웃부로 이루어진 윤활제 홈으로 이어질 수 있으며, 대한적으로 또는 추가적으로, 유입구에서 시작하고, 실린더 축에 대해 수직하게 연장되는 면에 실제로 배치되는, 추가의 윤활제 홈이 형성될 수도 있다. 상기 추가의 윤활제 홈의 깊이는 유입구로부터의 간격이 증가됨에 따라 계속해서 감소될 수 있다. 또한, 상기 추가의 윤활제 홈의 폭도 유입구로부터의 간격이 증가됨에 따라 감소될 수 있다.

또한, 노즐 등의 전달 부재 또는 체크 밸브를 구비한 제한점(restriction points)이 윤활원과 유입구 사이에 배치될 수 있다.

슬릿형 컷-아웃부는 윤활원으로부터 간격을 두고 배치되어, 실린더의 내벽에 대한 윤활제의 분배를 개선시킨다.

특히, 슬릿형 컷-아웃부는 상사점 영역으로부터, 피스톤 행정의 최대 20%, 바람직하게는 피스톤 행정의 최대 10%, 특히 바람직하게는 피스톤 행정의 최대 5%에 달하는 간격을 두고 배치될 수 있다.

놀랍게도, 슬릿형 컷-아웃부 뿐만 아니라, 관통로를 형성하도록 단부가 서로 연결된 복수의 슬릿형 컷-아웃부가 형성되어 있는 왕복 피스톤 엔진은 종래 기술로부터 공지된 해결 수단에 비해 윤활제 소비량이 적음을 알 수 있었다. 이에 따라, 마찰짝의 미끄럼 특성 및 피스톤 엔진의 작동 조건을 전혀 변경시키지 않더라도, 윤활원으로부터 공급될 윤활제의 전달량은 종래 기술에 비해 감소될 수 있다.

관통로는 하나 또는 복수의 유입구를 통해 실린더의 내부 공간에 이르는 윤활제를 분배하기 위해 사용된다.

상기 관통로의 사용으로, 예상과는 달리, 종래 기술로부터 예상되었던 것에 비해 본 발명에 따른 해결 수단에 의해서 윤활제 소비량은 낮아질 수 있다.

만일, 피스톤이 압축 행정을 실행하는 경우, 피스톤 링은 실린더의 내벽을 따라 미끄러진다. 대부분의 경우에는, 복수의 피스톤 링이 피스톤에 부착된다. 따라서, 내벽에 위치되는 윤활제는 작동 공간에 가장 근접해 있는 피스톤 링에 의해 적어도 부분적으로 처리된다. 상기 작동 공간은 연료가 위치되는 실린더의 내부 공간의 영역으로 이해되어진다. 실린더가 수직 배치되면, 상기 피스톤 링은 최상위 피스톤 링이다.

피스톤 링에 의해 처리되는 윤활제는 피스톤 링 상에 모아지고, 종래의 해결 수단에 따라 작동 공간 안으로 들어가, 이 공간에서 연료가 소비될 것이다. 만일, 이러한 윤활제가 슬릿형 컷-아웃부와 충돌하면, 이 슬릿형 컷-아웃부에는 윤활제가 채워진다. 제2 개구가 피스톤 링 위에 배치되고, 제1 개구와 제3 개구가 피스톤 링 아래에 배치되는 위치에 피스톤 링이 위치되는 순간에, 압력 평형이 일어난다.

이러한 압력 평형이 빠르게 일어나면 일어날수록, 슬릿형 컷-아웃부는 상사점 영역에 더욱 더 가까워지는데, 이는 즉, 압력 평형은 상사점 영역으로부터의 거리에 따라 달라진다는 것을 의미한다.

압력 평형은 윤활제를 슬릿형 컷-아웃부를 통해 제1 개구와 제3 개구로 다시 전달시킬 수 있다. 이는, 윤활제가 측면 유동으로서 소기용 슬릿을 포함한 흡입측 방향으로 작동 공간으로부터 피스톤 링 옆을 지나면서 유동한다는 것을 의미한다. 만일, 복수의 피스톤 링이 피스톤 상에 배치된다면, 그 측면 유동은 작동 공간을 형성하는 제1 피스톤 링 옆을 지나, 제1 피스톤 링과 제2 피스톤 링에 의해 형성되는 중간 공간으로 안내된다. 작동 공간과 중간 공간 사이에는 압력차가 존재하며, 이 압력차에 따라 윤활제가 중간 공간 방향으로 전달된다. 윤활유 분배의 개선 외에도, 특히 슬릿형 컷-아웃부를 상사점 영역 아래로 피스톤 행정의 최대 약 20%가 되는 부분에 배치시키면, 또 다른 이점이 얻어진다. 왕복 피스톤 엔진의 작동 공간이 흡입측 공간 또는 2개의 피스톤 링 사이에 배치된 중간 공간에 연결되도록, 피스톤 링 옆을 지나면서 유동하는 윤활제의 측면 유동이 상기 슬릿형 컷-아웃부에 의해 발생하여, 작동 공간에 가해지는 고압은 감소된다. 이와 같이, 윤활제가 슬릿형 컷-아웃부를 통해 전달된다는 점에서, 윤활제의 측면 유동에 의해 압력 평형이 일어난다. 이에 따라, 작동 공간을 향한 제1 피스톤 링 표면에 가해지는 압력은 감소된다. 이로 인하여 실린더 내벽에서의 피스톤 링의 마찰이 적어지는 결과, 피스톤 링과 실리더 내벽 간의 마멸은 감소된다. 결과적으로, 피스톤 링과 실린더의 내용 연수는 증가된다.

압력 평형이 빠르게 일어나, 윤활제가 슬릿형 컷-아웃부를 통해 전달된다. 특히, 피스톤 링이 복수개 존재할 때, 상기 압력 평형은 순차적으로 일어난다. 이는, 작동 공간에 가까이 배치된 피스톤 링에서 작동 공간으로부터 멀리 떨어져 배치된 피스톤 링 각각에 의해 압력 평형이 일어난다는 것을 의미한다. 그러나, 이로부터, 유동 속도는 종래 기술과 비교해 볼 때 순차적으로 감소될 수도 있다. 만일, 어떠한 슬릿형 컷-아웃부도 형성되어 있지 않다면, 압력 보상은 단지 피스톤 링으로부터 흡입 공간으로 일어나는데, 이는, 다시 말해, 이 단계에서 작동 공간에 가해지는 압력은 우선 흡입 공간 내의 압력으로 감소되어야 한다는 것을 의미한다. 그 결과, 윤활제가 소기용 슬릿 안으로 유입될 수 있도록 고속 유동이 발생한다. 이 고속 유동은 순차적 압력 평형에 의해서도 일어날 수 있지만, 소기용 슬릿 안으로 들어가는 윤활제량은 상당히 감소된다. 이를 위해, 바람직하게는, 복수의 피스톤 링이 피스톤에 부착될 수 있다. 작동 공간 또는 흡입 공간에 인접한 1개 이상의 피스톤 링에는 개방형 기밀식 잠금장치(open or gas-tight lock)가 설치될 수 있어서, 피스톤 링은 슬릿형 컷-아웃부가 사용되지 않은 부분에서의 작동 공간을 기밀 방식으로 밀폐시킬 수 있다.

슬릿형 컷-아웃부의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 제1 부분 및 제2 부분은 평면 상에 미끄럼면을 투사했을 때, 끼인 각도가 0°보다 크고 180°보다 작은, 제1 통로와 제2 통로로 이루어진 통로를 형성한다. 이러한 슬릿형 컷-아웃부는 V자 형상를 가지며, "V"자 형상의 슬릿형 컷-아웃부의 팁부는 상사점 영역(8)과의 간격이 가장 작다. 특히, 상기 각도는 둔각, 바람직하게는 100°내지 180°, 특히 바람직하게는 130°내지 175°, 특히 150°내지 170°로 이루어진다.

특히, 상기 슬릿형 컷-아웃부는 그 제1 부분 또는 제2 부분 중 어느 하나가 소정의 길이, 폭 및 깊이를 갖도록 이루어질 수 있으며, 상기 길이는 상기 폭 또는 상기 깊이보다 더 크다.

상기 깊이는, 본 경우에서 슬릿형 컷-아웃부가 재가공 또는 보수 없이 실린더의 전체 평균 작동 기간 동안 사용될 수 있기 때문에, 바람직하게 0.4㎜ 이상이 될 수 있다. 피스톤 링은 실린더의 내벽면과 접촉하여 재료 손실을 초래할 수 있는데, 이는 실린더 내경을 증가시켜, 슬릿형 컷-아웃부의 깊이가 감소된다. 만일, 슬릿형 컷-아웃부가 대체로 예상될 수 있는 재료 제거로 발생하는 깊이의 손실보다 더 큰 깊이를 갖는다면, 슬릿형 컷-아웃부는 사용 중에 재가공될 필요가 없다.

특히, 단부가 서로 연결된 복수의 슬릿형 컷-아웃부가 제공되어, 미끄럼면을 따라 연장되는 관통로가 형성될 수 있다. 이러한 관통로는 1개 이상의 유입구를 통해 실린더의 내부 공간 안으로 들어가는 윤활제를 분배하는 기능을 한다. 상기 관통로는 슬릿형 컷-아웃부보다 상사점 영역으로부터 더 멀리 떨어져 배치된다. 바람직하게는, 상기 관통로는 실린더, 특히 실린더 라이너의 미끄럼면 주변으로 연장된다.

유입구가 윤활제를 공급하기 위해 관통로에 배치될 수 있다. 특히, 실린더의 내벽 전반에 걸쳐 더욱 균일하게 윤활제를 분배하도록 복수의 유입구가 형성될 수도 있어서, 윤활제에 의해 실린더 내벽은 균일하게 습윤된다. 피스톤 행정의 마지막 30%에 대하여 압축 행정 동안 작동 공간 내의 내부 압력 상승으로 인해 윤활제의 수요가 증가되기 때문에, 유입구 또는 관통로는 상사점 영역 아래로 피스톤 행정의 약 30%의 거리에 해당하는 위치에 바람직하게 위치될 수 있다.

본 발명의 실시예 중 어느 하나에 따른 슬릿형 컷-아웃부는 제2 단부에서 정점을 가지며, 인접한 슬릿형 컷-아웃부의 정점은 상사점 영역으로부터 동일한 간격으로 배치된다. 상기 정점은 상사점 영역으로부터의 간격이 가장 작은 슬릿형 컷-아웃부의 지점이다.

복수의 슬릿형 컷-아웃부는 일 열로 배열될 수 있다. 그 정점은 일 열로 상사점 영역으로부터 동일한 간격으로 배치된다. 일 열의 슬릿형 컷-아웃부에 있어서, 피스톤 링은 복수의 슬릿형 컷-아웃부 상에 실질적으로 동시에 미끄러져 움직인다.

바람직하게, 일 열에서의 슬릿형 컷-아웃부의 개수는 슬릿형 컷-아웃부의 길이와 인접한 2개의 슬릿형 컷-아웃부 사이의 간격에 따라 5개 내지 80개가 될 수 있다. 바람직하게, 일 열에서의 인접한 2개의 슬릿형 컷-아웃부 서로 간의 길이와 간격은, 실린더 내벽이 슬릿형 컷-아웃부와 윤활제 공급부 사이의 윤활제에 의해 습윤되도록, 선택될 수 있다.

특히 바람직한 실시예에 따르면, 상기 간격의 길이는 상기 열을 포함한 평면 안으로 돌출한 슬릿형 컷-아웃부의 돌출부의 길이보다 더 길다. 상기 슬릿형 컷-아웃부의 길이는 제1 부분 또는 제2 부분의 길이 중 어느 하나로 나타내어지며, 길이가 상이할 때, 더 긴 길이는 차이가 명확한 길이로 나타내어진다. 특히, 인접한 슬릿형 컷-아웃부의 2개의 정점의 간격은 인접한 2개의 유입구의 간격과 동일할 수 있다. 특히, 슬릿형 컷-아웃부의 정점은 유입구의 궤도 상에 위치할 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 인접한 슬릿형 컷-아웃부의 정점은 서로 오프셋되어 배치된다. 특히, 복수의 슬릿형 컷-아웃부가 복수의 열로 배치될 수 있다.

상기 열은 피스톤 링의 높이에 대응하는 경사보다 작을 수 있는 경사를 가질 수 있다. 따라서, 일 열에서의 슬릿형 컷-아웃부의 경사 각도는 최대 1°가 된다. 이러한 측정치는 피스톤 링의 주행 매끄러움을 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 슬릿형 컷-아웃부의 에지와 피스톤 링의 에지 사이의 접촉은 항상 한 점에서만 일어난다. 따라서, 경사 각도에 의해 슬릿형 컷-아웃부의 에지에 대한 피스톤 링의 에지의 면 접촉이 방지되어, 어떠한 전단력도 슬릿형 컷-아웃부의 에지에 발생되지 않기 때문에, 이 에지에서 어떠한 재료 제거도 일어나지 않는다. 이처럼, 경사의 형성은 실린더의 내용 연수를 증가시킨다.

바람직하게는, 슬릿형 컷-아웃부의 폭은 0.5㎜ 내지 3㎜일 수 있지만, 대부분의 경우에는 폭이 가장 좁은 피스톤 링의 폭의 80%, 바람직하게는 70%, 특히 바람직하게는 60% 미만이어야 한다. 이에 따라, 피스톤 링은 슬릿형 컷-아웃부에서 기울어질 수 없고, 접촉 없이 상기 컷-아웃부 상에 미끄러지는 것이 보장된다.

슬릿형 컷-아웃부의 길이는 10㎜ 내지 100㎜, 바람직하게는 10㎜ 내지 50㎜, 특히 바람직하게는 10㎜ 내지 30㎜가 된다.

슬릿형 컷-아웃부의 개수 및/또는 깊이 및/또는 길이 및/또는 폭은 서로 상이할 수 있다. 바람직하게, 인접한 열의 슬릿형 컷-아웃부는 서로 오프셋되어 배치될 수 있다. 윤활제에 의한 실린더 내벽의 이상적인 습윤이 실린더 자켓(cylinder jacket)의 가능한 한 최저 취약부를 오프셋시킴으로써 이루어진다.

슬릿형 컷-아웃부의 개수는 미끄럼면의 ㎡당 10개 이상, 특히 50개 이상, 특히 바람직하게는 100개 이상이다. 미끄럼면 부분들이 다양한 하중을 견뎌야만 하기 때문에, 미끄럼면의 ㎡당 슬릿형 컷-아웃부의 개수는 달라질 수 있다. 또한, 슬릿형 컷-아웃부는 소기용 슬릿 부분이나 그 아래에 형성될 수 있다.

상기 실시예에 따른 실린더 내에 윤활제를 분배하기 위한 방법은 슬릿형 컷-아웃부를, 특히 기계 가공 공정에 의해 제조하는 단계를 포함한다.

상기 실린더는, 예컨대 2행정 엔진 또는 4행정 엔진일 수 있는 대형 엔진, 바람직하게는 대형 디젤 엔진에 사용된다.

다음으로, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 실린더의 단면을 나타낸다.
도 2는 실린더의 전개부를 나타낸다.
도 3은 피스톤 링과 실린더 내벽의 미끄럼짝의 구조를 나타낸다.
도 4는 실린더의 내벽에 있는 슬릿형 컷-아웃부(slit-shaped cut-outs)의 배열에 대한 제1 변형예를 나타낸다.
도 5는 실린더의 내벽에 있는 슬릿형 컷-아웃부의 배열에 대한 제2 변형예를 나타낸다.
도 6a는 슬릿형 컷-아웃부에 대한 제1 실시예를 나타낸다.
도 6b는 슬릿형 컷-아웃부에 대한 제2 실시예를 나타낸다.
도 6c는 슬릿형 컷-아웃부에 대한 제3 실시예를 나타낸다.
도 6d는 슬릿형 컷-아웃부에 대한 제4 실시예를 나타낸다.
도 6e는 슬릿형 컷-아웃부에 대한 제5 실시예를 나타낸다.
도 6f는 슬릿형 컷-아웃부에 대한 제6 실시예를 나타낸다.
도 6g는 슬릿형 컷-아웃부에 대한 제7 실시예를 나타낸다.
도 6h는 슬릿형 컷-아웃부에 대한 제8 실시예를 나타낸다.
도 7은 종래 기술에 따른 미끄럼면의 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 미끄럼면의 구조를 나타낸다.

도 1은 피스톤 엔진 내에 배치되는 실린더(1)의 단면을 나타내고 있다. 피스톤 엔진은 2행정 엔진 또는 4행정 엔진, 특히 대형 엔진이며, 가장 일반적인 경우로는 대형 디젤 엔진이다. 일반적으로, 이러한 대형 디젤 엔진은 내경이 통상 190㎜보다 더 큰 실린더를 구비하고 있다. 전형적인 직경은 250㎜ 내지 1000㎜이다. 피스톤은 실린더 내부에서 왕복 운동하고, 크랭크 샤프트에 의해 회전식 구동 샤프트에 연결된다. 상사점과 하사점 사이에서 상기 피스톤의 왕복 운동이 일어난다. 도 1은 상사점 위치에서의 피스톤을 나타내고 있다. 만일, 단면이 실린더축(14)에 대해 수직한 상태에 있는 최상위 피스톤 링의 상사점을 관통하여 위치되면, 상기 단면은, 앞으로는 상사점 영역(8)으로 불려야 하는 부분 주위를 지나는 선을 따라 실린더의 내벽을 가로지른다. 상기 상사점 영역(8)은 실린더의 수직 배열을 따르는 미끄럼면(7)의 상한선을 형성한다. 만일, 유사한 단면이 최하위 피스톤 링의 하사점을 관통하여 위치되면, 하사점 영역(15)이 동일한 방법으로 얻어진다. 길이(L)(13)는 상사점 영역(8)과 하사점 영역(15) 사이의 간격을 나타내며, 미끄럼면의 길이와 동일하다. 미끄럼면의 길이는 1m 내지 약 4m일 수 있다. 미끄럼면의 폭은 상사점 영역(8)의 주변 뿐만 아니라, 하사점 영역(15)의 주변에 의해 형성된다. 실린더 내부 공간이 대체로 원통형보다는 약간 원추형으로 이루어져 있기 때문에, 상사점 영역(8)의 미끄럼면의 폭이 하사점 영역(15)의 미끄럼면의 폭보다 크다. 이러한 원추 형태는 미끄럼면의 개별 영역에서 나타나는 상이한 온도에 바탕을 둔다. 하사점 영역의 부근에서, 공기가 주위로부터 안으로 흡입되어, 상기 부근에서는, 연소 공간 내 공기의 주위 온도와 크게 다르지 않은 작동 온도가 발생된다. 그러나, 상사점 영역의 부근에서는, 300℃ 이상의 온도가 발생될 수 있다. 이러한 상당한 온도차로 인해, 특히 피스톤(2) 상에 위치된 피스톤 링(3)의 팽창을 발생시키는 열 팽창이 발생하는데, 이 열 팽창은 하사점 영역(15) 부근의 실린더 내벽을 과도하게 가압하고, 결과적으로 윤활막 형성을 방해할 것이다. 실린더의 내벽과 피스톤 링 사이의 불필요한 고체 마찰에 대한 대응 수단으로, 윤활막으로서 미끄럼면(7) 부근의 실린더(1)의 내벽(33)을 보호하는 윤활제를 도입하는 것이 있다.

상기 윤활제는 윤활제 공급부(4)를 통해 실린더 공간 안으로 공급된다. 상기 윤활제는 적절한 피스톤 윤활을 보장해야할 뿐만 아니라, 유황 연료의 사용으로 연소 공간 안으로 들어가는 황산을 중화시켜야 한다.

1개 이상의 유입구(16)가 실린더의 주변부에 분포되어 형성될 수 있다. 상기 유입구에서 시작하여, 통로(17)가 실린더의 내벽(33)을 따라 연장되며, 이 통로(17)에 의해 윤활제의 전달 및 분배가 일어난다. 윤활제는 실린더의 수직 정렬된 통로 아래의 미끄럼면(7) 전체를 습윤한다. 만일, 피스톤(2)이 팽창 단계에서 유입구(16)를 지난다면, 윤활제는 실린더의 내벽(33) 상에서 미끄러지는 피스톤 링(3)에 의해서도 전달된다. 이에 따라, 윤활제로 적실 매우 넓은 표면에 대해 상당한 비용 요소를 나타내는 윤활제 소비량의 증가가 발생된다.

1개 이상의 피스톤 링(3)을 구비한 피스톤(2)을 수용하기 위한 피스톤 엔진용 실린더는 윤활제의 분배를 위한 슬릿형 컷-아웃부(cut-out)(5) 및 피스톤(2)을 위한 미끄럼면(7)을 포함하고, 상기 미끄럼면(7)은 상사점 영역(8)으로부터 실린더 상에 배치된 일 열의 소기용 슬릿(6)까지 연장되며, 상기 슬릿형 컷-아웃부(5)는 상기 상기 미끄럼면(7)에 배치된다.

상기 슬릿형 컷-아웃부(5)는 윤활제 포켓(lubricant pocket) 역할을 한다. 만일, 윤활제가 유입구(16)를 통해 공급된다면, 윤활제는 피스톤 링(3)에 의해, 그리고 피스톤 링(3)을 따라 처리되어, 실린더의 내벽(33)과 피스톤 링 사이에 윤활막을 형성한다. 윤활제의 일부는 피스톤 링(3)과 내벽(33) 사이의 중간 공간(intermediate space)을 통해 배출된다. 그러나, 이 부분은, 피스톤 링(3)이 실린더의 내벽(33)과 가능한 단단히 접촉해야만 하기 때문에, 최대한 작아야 한다. 만일, 그렇지 않다면, 작동 공간 내에 들어 있을 수 있는 연료-가스 혼합물이 소기용 슬릿(6)으로 배출되어 이동할 것이다. 최대 140바(bar)의 압력이 작동 공간 내에 발생될 수 있다. 작동 공간 내의 초과 윤활제가 실린더의 내벽(33)을 따라 흘러 나가, 윤활제 저장이 이루어지는 슬릿형 컷-아웃부(5) 안으로 유입된다. 윤활제를 위한 유입구(16) 위에 위치된 슬릿형 컷-아웃부(5)에는, 피스톤 링이 슬릿형 컷-아웃부를 지날 때, 윤활제가 채워진다. 피스톤 링은 또한 움직이는 동안 윤활제의 일부를 운반하는데, 상기 윤활제는 슬릿형 컷-아웃부 안으로 유입되어, 피스톤 링이 상기 슬릿형 컷-아웃부를 지날 때, 상기 슬릿형 컷-아웃부를 채운다.

특히, 소기용 슬릿(6)의 부근 및 그 아래에 슬릿형 컷-아웃부가 형성될 수 있도 있다. 종래에는, 이 부분에서, 재료 손실로 인한 손상이 발견되기도 하였다. 또한, 이러한 재료 손실은 불충분하고, 불균일한 윤활제 공급으로 인해 발생되었다. 이와 관련하여, 윤활제 공급부(4)를 통해 유입된 윤활제는, 윤활제가 고압으로 전달될 필요가 없기 때문에, 도 1에 도시된 위치에서 주기적으로 공급된다. 실린더 벽을 따라 윤활제가 흘러 내리면, 팽창 단계에서는 피스톤의 피스톤 링(3)에 의해 전달된다. 윤활제의 일부는 일반적으로 소기용 슬릿(6)까지 이동하지만, 슬릿형 컷-아웃부가, 피스톤이 하사점에 위치될 때 가장 밑바닥에 배치된 피스톤 링의 최하위 위치까지의 소기용 슬릿 부근에, 형성되는 경우라면, 상기 소기용 슬릿에 저장될 수 있다. 만일, 상기 슬릿형 컷-아웃부가 형성되지 않았다면, 피스톤 링은 잔여 윤활제량을 배출시켰을 것이고, 이 윤활제량은 추가 윤활을 위해 더이상 이용될 수 없었을 것이다. 이에 따라 발생되는 문제점으로서, 피스톤이 압축 행정을 시작할 때, 특히 소기용 슬릿(6) 부근에는 윤활제가 더이상 존재하지 않게 된다는 점이다. 따라서, 피스톤 링(3)은, 압축 행정이 시작되면, 건조하게 될 것이다. 이와 반대로, 슬릿형 컷-아웃부(5) 내에 위치된 윤활제는 소기용 슬롯(6) 부근의 실린더의 내벽 상에 분배될 수 있고, 총 압축 행정 동안 충분한 윤활을 보장한다.

도 2는 실린더(1)의 내벽(12)의 전개부를 나타내고 있다. 미끄럼면(7)은 하사점 영역(15)에서 상사점 영역(8)까지 연장된다. 특히, 슬릿형 컷-아웃부(5)를 포함한 미끄럼면(7)의 일부가 도시되어 있다. 점선은 슬릿형 컷-아웃부를 지나는 피스톤 링(3)의 위치를 나타낸다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제2 개구(31)가 작동 공간 내에 발생되는 압력으로 피스톤 링 위에 위치되고, 제1 개구(30) 및 제3 개구(31)는 제1 피스톤 링과 제2 피스톤 링 사이의 중간 공간 또는 흡입 공간(intake space) 내에 발생되는 훨씬 낮은 압력으로 상기 피스톤 링 아래에 위치되기 때문에, 특히 윤활제의 균일한 분배가 이루어질 수 있다. 각각의 윤활제의 유동은 측면 유동으로서 피스톤 링 주위를 따라 안내될 뿐만 아니라, 대응하는 제1 개구(30) 및 제3 개구(32)로 유동 분할이 일어난다. 이 유동 분할은 내벽(12)의 미끄럼면(7) 상에 뜻하지 않은 윤활제의 양호한 분배를 야기시킨다. 이 효과는 도 7 및 도 8에 따른 시험 결과에 의해 증명될 수 있다.

도 3은 피스톤 링(3)과 실린더(1)의 내벽(12)의 미끄럼짝을 나타내고 있다. 이 경우에는, 컷-아웃부는 예를 들면 도 6a 내지 도 6h의 실시예에서 나타낸 바와 같은 여러가지 기하학적 형상(도시되지 않음)을 가질 수도 있지만, 본 실시예에 따라 슬릿형으로 형성된 컷-아웃부(5)는, 미끄럼면의 최대 20%에 이르고, 상사점 영역(8) 아래에 배치되는, 링 형상 영역 내에 위치된다. 도 3에 따르면, 피스톤(2)은 링 형상 영역 아래에 위치된다. 슬릿형 컷-아웃부를 위해, 최대 10%, 바람직하게는 최대 5%의 링 형상 영역을 제공하는 것이 특히 바람직할 수 있다. 또한, 도 3 또는 도 5는 상이한 크기의 슬릿형 컷-아웃부가 링 형상 영역 내에 배치될 수 있다는 것을 나타내고 있다.

또한, 윤활제의 공급 역할을 할 수 있는 복수의 통로(17)가 형성될 수 있음이 보여지고 있다. 본 도면에서는, 상기 통로는 대부분 피스톤(2)에 의해 가려져 있다. 상기 통로의 일부는 유입구 없이 형성될 수 있다. 또한, 불연속 슬릿형 컷-아웃부를 구비한 관통로가 교대로 형성될 수도 있다. 또한, 실린더의 내부 공간 안으로 바로 이어지는 유입구(16)가 제공될 수도 있다.

도 4 및 도 5는 복수의 열로 배열된 슬릿형 컷-아웃부(5)가 실린더(1)의 내벽(12)에 형성될 수 있음을 나타내고 있다. 도 4에서는, 윤활제 공급부(4)와 상사점 영역(8) 사이에 배치되는 두 열(36, 37)의 슬릿형 컷-아웃부(5)가 도시되어 있다. 윤활제의 충분한 공급을 위해, 슬릿형 컷-아웃부(5)는 상사점 영역(8)으로부터 피스톤 행정의 최대 20%, 바람직하게는 피스톤 행정의 최대 10%, 특히 바람직하게는 피스톤 행정의 최대 5%에 이르는 간격을 두고 배치되는 것이 바람직하다.

도 4에 따르면, 복수의 슬릿형 컷-아웃부가 경사를 갖는 일 열(36)로 배열될 수 있다. 상기 경사는, 슬릿형 컷-아웃부의 폭에 관련된 이유로 피스톤 링의 폭보다 작은 치수로 제한된다. 슬릿형 컷-아웃부의 경사(18) 각도는 최대 1°에 이른다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 일 열에서의 슬릿형 컷-아웃부의 개수는 인접한 열의 슬릿형 컷-아웃부의 개수와 다를 수 있다. 또한, 복수의 슬릿형 컷-아웃부의 개수 및/또는 깊이(t)(11) 및/또는 길이(l)(9) 및/또는 폭(b)(10)도 서로 다를 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 인접한 복수의 열(36, 37, 38)에 배열된 슬릿형 컷-아웃부는 적어도 일부 서로 오프셋되어 배치될 수 있다. 이에 따라, 미끄럼면의 ㎡당 슬릿형 컷-아웃부의 개수는 증가되어, 윤활제의 분배가 가능한한 균일하게 이루어지도록 보장된다. 슬릿형 컷-아웃부의 개수는 미끄럼면의 ㎡당 10개 이상, 특히 50개 이상, 특히 바람직하게는 100개 이상이다. 미끄럼면의 영역에 따라 가동 중 윤활제에 대한 요구가 증가 또는 감소하는 것으로 판단되면, 미끄럼면의 ㎡당 슬릿형 컷-아웃부의 개수가 변하도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 도 2, 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 슬릿형 컷-아웃부의 개수를 감소시키거나, 슬릿형 컷-아웃부의 인접한 열 사이의 간격을 확장할 수 있다.

도 6a 내지 도 6h는 슬릿형 컷-아웃부에 대한 다른 실시예를 나타내고 있다. 도 1 내지 도 6g 및 도 8의 실시예 중 어느 하나에 따른 슬릿형 컷-아웃부는 제1 부분(18) 및 제2 부분(19)를 포함하고, 상기 제1 부분(18)은 제1 단부(20) 및 제2 단부(21)를 포함한다. 상기 제1 단부(20)는 실린더 내부 공간에 대한 제1 개구(30)를 포함하고, 상기 제2 단부(21)는 실린더 내부 공간에 대한 제2 개구(31)를 포함한다. 상기 제2 부분(19)은 제2 단부(21) 및 제3 단부(22)를 포함하고, 상기 제3 단부(22)는 실린더 내부 공간에 대한 제3 개구(32)를 포함한다. 피스톤 링이 제1 개구(30) 또는 제3 개구(32) 중 어느 하나와 제2 개구(31) 사이에 위치될 때, 피스톤 링 위에 위치된 실린더 내부 공간과 피스톤 링 아래에 위치된 실린더 내부 공간 사이에 윤활제를 위한 통로가 형성될 수 있도록, 상기 제1 개구(30) 및 제3 개구(32)가 슬릿형 컷-아웃부를 지나는 피스톤 링(3) 아래에 배치되는 동시에, 상기 제2 개구(31)는 슬릿형 컷-아웃부를 지나는 피스톤 링 위에 배치된다.

도 6a는 제1 부분(18)의 길이(l)(9)가 제2 부분(19)과 동일한 슬릿형 컷-아웃부(5)를 나타내고 있다. 이 경우, 상기 길이(l)는 제1 부분(18) 또는 제2 부분(19)의 길이를 나타내어야 한다. 도 6a의 슬릿형 컷-아웃부는 실린더 축(14)(도 1 참조)에 따른 수직 평면(23)의 법선(normal line)(27)을 중심으로 정대칭을 이룬다. 수직 평면(23)에 대한 제1 부분(18)의 경사(24) 각도는 수직 평면(23)에 대한 제2 부분(19)의 경사(25) 각도와 동일하다.

도 6b는 제1 부분(18)의 길이(l)(9)가 제2 부분(19)보다 더 긴 슬릿형 컷-아웃부(5)의 변형예를 나타내고 있다. 또한, 실린더 축(14)에 따른 수직 평면(23)에 대한 제1 부분(18)의 경사(24) 각도는 실린더 축(14)에 따른 수직 평면(23)에 대한 제2 부분(19)의 경사(25) 각도와 상이할 수 있다.

도 6c는 제1 부분(18)과 제2 부분(19)이 만곡되어 있는 슬릿형 컷-아웃부(5)의 변형예를 나타내고 있다. 이와 관련하여, 제1 길이(l)(9)는 제1 단부(20)에서 제2 단부(21)까지의 곡선 모양의 중심선의 길이로 나타내어진다. 제2 길이(l)(29)는 제2 단부(21)에서 제3 단부(22)까지의 곡선 모양의 중심선의 길이로 나타내어진다.

도 6d는 제1 부분(18)과 제2 부분(19)이 만곡되어 있는 슬릿형 컷-아웃부(5)의 다른 변형예를 나타내고 있다.

물론, 도 6c에 도시된 바와 같이, 오목하게 만곡된 제1 부분(18)과, 도 6d에 도시된 바와 같이, 볼록하게 만곡된 제2 부분(19)을 결합시키는 것도 가능하지만, 이에 대해서는 본 도면에서 도시되지 않는다.

도 6e는 제1 부분(18)과 제2 부분(19)의 폭(b)(10)이 달라진다는 점에서 도 6d에 도시된 실시예와 상이한 슬릿형 컷-아웃부를 나타내고 있다. 도 6e에 따르면, 상기 폭은 제2 단부(21)로부터 제1 단부(20)와 제3 단부(22) 중 어느 하나까지 계속해서 감소된다.

다음으로, 도 6f는 제1 부분(18)의 폭이 제2 부분(19)의 폭과 상이한 슬릿형 컷-아웃부의 또 다른 변형예를 나타내고 있다.

다음으로, 도 6g는 복수의 섹션(sections)으로 이루어진 제1 부분(18)과 제2 부분(19)의 변형예를 나타내고 있다.

이처럼, 슬릿형 컷-아웃부는 제1 부분(18)의 제1 길이(l)(9), 제2 부분(19)의 제2 길이(l)(29), 폭(b)(10) 및 깊이(t)(11)를 가지며, 이는 전개된 실린더 표면 부분에 상세히 보여지고 있다. 바람직하게, 상기 깊이(11)는 0.4㎜ 이상이 될 수 있는데, 이는, 실린더의 내벽에 재료 손실이 발생하더라도, 슬릿형 컷-아웃부의 작동 수명이 상당 기간 유지되는 것을 보장한다. 슬릿형 컷-아웃부의 상당히 큰 깊이의 또 다른 장점으로는, 피스톤 링에 의해 유입되는 윤활제가 추후에 일어나는 전체 행정 동안 실린더 내벽 전반에 걸쳐 공급되어, 윤활막으로 실린더 내벽을 습윤한다는 점이다. 복수의 슬릿형 컷-아웃부의 배열은 미끄럼면 전체 또는 적어도 상기 슬릿형 컷-아웃부를 포함한 미끄럼면 일부가 습윤되도록 한다. 놀랍게도, 이러한 배열에 의해 윤활제 소비량이 감소될 뿐만 아니라, 실린더 표면의 내용 연수(service life)가 증가하게 된다. 윤활제 소비량 감소의 주된 근거로는, 윤활제가 슬릿형 컷-아웃부 내에 저장된다는 점이다. 따라서, 윤활제는 작업 사이클 이후 흘러 나가거나 피스톤 링에 의해 배출되는 것이 아니라, 슬릿형 컷-아웃부 내에 대부분 유지된다. 그 결과, 윤활제는 추후 작업 사이클에 이용될 수 있다.

도 6a 내지 도 6h에 따른 슬릿형 컷-아웃부는 길이(l)(9), 폭(b)(1) 및 깊이(t)(11)로 결정된다. 슬릿형 컷-아웃부의 폭은 바람직하게 0.5㎜ 내지 3㎜이다. 상기 폭(b)은 충분한 양의 윤활제가 상기 컷-아웃부 내에 저장될 수 있을 정도로 충분히 커야 한다. 한편, 바람직하게는 상기 폭(b)은, 피스톤 링이 슬릿형 컷-아웃부의 에지에 의해 처리되지 않도록, 피스톤 링의 폭보다 더 작을 수 있다. 슬릿형 컷-아웃부의 길이는 10㎜ 내지 100㎜, 바람직하게는 10㎜ 내지 50㎜, 특히 바람직하게는 10㎜ 내지 30㎜가 될 수 있다.

도 7은 종래 기술에 따른 미끄럼면(7)의 구조를 나타내고 있다. 본 실시예에 따르면, 어떠한 슬릿형 컷-아웃부도 형성되지 않는다. 윤활제는 실린더(1)의 내벽(12) 상의 유입구(16)를 통해 이동하여, 피스톤 링에 의해 실린더의 내벽 전반에 걸쳐 분배된다. 도 7은 5,722시간의 작동 시간 경과 후의 실린더의 내벽 상태를 나타내고 있다. 내벽에서의 보다 큰 재료 손실이 명확히 인지될 수 있다. 내벽을 호닝 가공함으로써 발생하는 스트립(strips)이 실린더의 내벽에서 발견된다. 미세한 홈(39)으로 이루어진 이들 스트립은 상이한 두 방향으로 실린더의 내벽 전체를 가득 메운다. 그러나, 상기 홈은 실린더의 내벽에서 거의 보이질 않는다. 또한, 유입구의 영역과 이 위에 위치된 미끄럼면 사이에 명확한 경계가 인지될 수 있다. 이 경계는 유입구로부터 윤활제가 충분한 곳까지의 간격을 나타낸다. 충분한 윤활 부분은 외관상 보다 짙게 표시되어 있다. 짙게 표시된 상기 충분한 윤활 부분은, 예컨대 부식으로 인해 재료 손실이 증가된 옅은 부분과는 확연히 구분된다. 이에 따라, 상기 옅은 부분에서 미끄럼면의 금속 표면이 뚜렷하게 인지될 수 있다. 도 7에 따르면, 상기 옅은 부분은 유입구의 직접 환경에서 상기 짙은 부분을 제외하고 전체 미끄럼면에 걸쳐 연장된다. 따라서, 불충분한 윤활로 인한 실린더 내벽에서의 재료 손실의 증가를 발견할 수 있음이 명확히 인지될 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 미끄럼면(7)의 구조를 나타내고 있다. 도 8은 일 열로 배열된 복수의 슬릿형 컷-아웃부(5)가 유입구(16)와 통로(17) 상에 배치된다는 점에서 도 7과 상이하다. 도 8은 약 8,000 시간의 작동 시간 경과 후의 실린더 내벽의 사진 이미지 표현이다. 도 7과의 두가지 차이점이 육안으로 명확히 인지될 수 있다. 그 하나는, 충분한 윤활과 재료 손실이 증가된 부분 간의 경계가 슬릿형 컷-아웃부 위에 있다는 점이다. 이는, 윤활이 통로(17)와 슬릿형 컷-아웃부(5)의 열 사이의 영역에서 충분히 이루어졌음을 의미한다. 그 결과, 재료 손실은 적게 발생하였고, 홈(39)은 명확히 인지될 수 있다. 특히, 상기 홈은 상이한 두 방향으로 전체 내벽에 걸쳐 연장되어 있음이 명확히 인지될 수 있다. 상기 홈은 다이아몬드형 요소로 각각 이루어진 표면 구조가 인지될 수 있도록 교차된다. 홈은, 도 7의 경우와 같이, 호닝 공정 단계 동안 실린더 내벽을 가공하였던 도구에 의해 형성된다.

상기 실시예 중 어느 하나에 따른 슬릿형 컷-아웃부는 기계 가공 공정에 의해 제조된다. 상기 기계 가공 공정은 밀링과 같은 절삭 공정을 포함하지만, 레이저 가공과 같이 열을 받으며 이루어지는 공정을 포함하지는 않는다. 무엇보다도, 레이저 가공 공정은 홈을 마이크로미터 크기로 제조하는데 사용되지만, 밀리미터 크기의 깊이를 갖는 본 발명에 따른 슬릿형 컷-아웃부를 제조하는 데에는 부적절하다.

이미 사용 중에 있는 실린더는, 정기 유지 보수 작업 또는 수리의 과정에서, 슬릿형 컷-아웃부가 형성될 수 있다. 특히, 대형 엔진에 사용되는 실린더에 대해 슬릿형 컷-아웃부를 직접 적용시키면, 윤활제 요구가 감소될 수 있다.

Claims

피스톤 링(3)이 장착된 1개 이상의 피스톤(2)을 수용하기 위한 왕복 피스톤 엔진용 실린더(1)에 있어서,
윤활제의 수용 및 분배를 위한 슬릿형 컷-아웃부(slit-shaped cut-out)(5), 및
상기 피스톤(2)을 위한 미끄럼면(sliding surface)(7)
을 포함하고,
상기 미끄럼면(7)은 상사점 영역(8)으로부터 상기 실린더 상에 배치된 일 열의 소기용 슬릿(scavenging slits)(6)까지 연장되며,
상기 슬릿형 컷-아웃부(5)는 상기 미끄럼면(7)에 배치되고,
상기 슬릿형 컷-아웃부는 제1 부분(18) 및 제2 부분(19)을 포함하되, 상기 제1 부분(18)은 제1 단부(20) 및 제2 단부(21)를 포함하고, 상기 제1 단부(20)는 실린더 내부 공간에 대한 제1 개구(30)를 포함하며, 상기 제2 단부(21)는 실린더 내부 공간에 대한 제2 개구(31)를 포함하고, 상기 제2 부분(19)은 상기 제2 단부(21) 및 제3 단부(22)를 포함하며, 상기 제3 단부(22)는 실린더 내부 공간에 대한 제3 개구(32)를 포함하고,
상기 피스톤 링(3)이 상기 제1 개구(30) 또는 상기 제3 개구(32) 중 어느 하나와 상기 제2 개구(31) 사이에 위치될 때, 상기 피스톤 링(3) 위에 위치된 실린더 내부 공간과 상기 피스톤 링(3) 아래에 위치된 실린더 내부 공간 사이에 윤활제를 위한 통로가 형성될 수 있도록, 상기 제1 개구(30) 및 상기 제3 개구(32)가 상기 슬릿형 컷-아웃부(5)를 지나는 상기 피스톤 링(3) 아래에 배치되는 동시에, 상기 제2 개구(31)는 상기 슬릿형 컷-아웃부(5)를 지나는 상기 피스톤 링(3) 위에 배치되여,
단부가 서로 연결된 복수의 슬릿형 컷-아웃부가 제공되어, 상기 미끄럼면(7)을 따라 연장되는 관통로(throughgoing passage)가 형성되고,
상기 관통로에는 윤활제를 공급하기 위한 유입구(16)가 배치되는,
왕복 피스톤 엔진용 실린더.
제1항에 있어서,
상기 관통로는 상기 슬릿형 컷-아웃부(5)보다 상기 상사점 영역으로부터 더 멀리 떨어져 배치된, 왕복 피스톤 엔진용 실린더.
제1항에 있어서,
상기 제1 부분 및 상기 제2 부분은 평면 상에 미끄럼면을 투사했을 때, 끼인 각도(35)가 0°보다 크고 180°보다 작은, 제1 통로와 제2 통로로 이루어진 통로를 형성하는, 왕복 피스톤 엔진용 실린더.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 슬릿형 컷-아웃부의 상기 제1 부분(18) 또는 상기 제2 부분(19) 중 어느 하나는 소정의 길이(9), 폭(10) 및 깊이(11)를 가지며, 상기 길이(9)는 상기 폭(10) 또는 상기 깊이(11)보다 더 큰, 왕복 피스톤 엔진용 실린더.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 깊이(11)는 0.4㎜ 이상인, 왕복 피스톤 엔진용 실린더.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
윤활제의 공급을 위한 윤활원이 상기 실린더 내부 공간 내에 제공되는, 왕복 피스톤 엔진용 실린더.
제6항에 있어서,
상기 유입구(16)는 윤활제를 피스톤 공간 안으로 전달하기 위해 상기 실린더의 내벽에 형성된, 왕복 피스톤 엔진용 실린더.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
윤활제의 공급을 위한 윤활원이 상기 피스톤(2)에 제공되는, 왕복 피스톤 엔진용 실린더.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬릿형 컷-아웃부는 상기 상사점 영역(8)으로부터, 피스톤 행정의 최대 20%에 달하는 거리를 두고 배치된, 왕복 피스톤 엔진용 실린더.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬릿형 컷-아웃부는 제2 단부에서 정점을 가지며, 인접한 슬릿형 컷-아웃부의 정점은 상기 상사점 영역(8)으로부터의 간격이 동일한, 왕복 피스톤 엔진용 실린더.
제10항에 있어서,
인접한 슬릿형 컷-아웃부의 상기 정점은 서로 오프셋(offset)되어 배치된, 왕복 피스톤 엔진용 실린더.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실린더는 직경이 190㎜ 이상인, 왕복 피스톤 엔진용 실린더.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 실린더(1)를 포함하는 대형 엔진.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 실린더(1) 내에 윤활제를 분배하기 위한 윤활제 분배 방법으로서,
슬릿형 컷-아웃부를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 윤활제 분배 방법.
제14항에 있어서,
상기 슬릿형 컷-아웃부의 제조는 기계 가공 공정에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 윤활제 분배 방법.