KR20140093277A - 왕복동 엔진 및 엔진 블록 - Google Patents

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Abstract

왕복동 엔진 (1) 은 실린더들 (3) 및 상기 실린더들 (3) 내로 유입 공기를 안내하는 입구 채널 (5) 을 구비한 엔진 블록 (2) 을 포함하고, 상기 입구 채널 (5) 은 주 유입 공기 수용부 (6) 및 적어도 하나의 보조 유입 공기 수용부 (7) 가 구비되어 있고, 상기 보조 유입 공기 수용부 (7) 는 상기 주 유입 공기 수용부 (6) 의 하류와 상기 실린더들 (3) 의 상류에 배열된다.

Description

왕복동 엔진 및 엔진 블록 {RECIPROCATING ENGINE AND ENGINE BLOCK}
본 발명은 실린더들을 구비한 엔진 블록 및 상기 실린더들내로 유입 공기를 안내하는 입구 채널을 포함하는 왕복동 엔진에 관한 것이다. 본 발명은, 또한, 왕복동 엔진의 엔진 블록에 관한 것이다.
유입 공기 압력 맥동이 왕복동 엔진들의 입구 채널들에서 발생된다는 것은 알려져 있다. 예를 들면, 터버차저 장착 왕복동 엔진들에서 유입 공기 압력 맥동은 터보차저의 작동 포인트를 서징 영역으로 반복적으로 이동시킬 수 있으며, 이는 터보차저의 작동을 방해하므로 엔진의 작동에 악영향을 준다. 게다가, 입구 채널의 압력 맥동은 실린더들의 충전에 악영향을 준다. 이는 각각의 입구 밸브 부근의 압력 레벨이 유동적이고, 그리고 입구 밸브가 폐쇄될 때 실린더에 남아 있는 공기의 양이 국부 압력 레벨에 의해서 지배되기 때문이다. 국부 압력 레벨은 특히 터보차저 장착 엔진에서 상당히 다를 수 있다.
본 발명의 목적은 왕복동 엔진의 입구 채널에서의 압력 맥동을 감소시키는데 있다.
이 목적은 청구항 제 1 항에 명시된 바와 같이 달성될 수 있다. 본 발명에 따른 왕복동 엔진은 실린더들을 구비한 엔진 블록 및 상기 실린더들내로 유입 공기를 안내하는 입구 채널을 포함한다. 입구 채널은 주 유입 공기 수용부 및 보조 유입 공기 수용부가 구비되어 있다. 보조 유입 공기 수용부는 주 유입 공기 수용부의 하류와 실린더들의 상류에 배열된다. 보조 유입 공기 수용부는 2개의 연속 실린더들 사이를 통과하는 적어도 하나의 연결 채널을 통하여 주 유입 공기 수용부와 유체 연통된다.
본 발명에 따른 엔진 블록에서, 유입 공기용 주 유입 공기 수용부는 엔진 블록에 배열되고, 주 유입 공기 수용부로부터 유입 공기를 배출하는 연결 채널들은 주 유입 공기 수용부에 연결되고, 이 연결 채널들은 연속 실린더들 사이의 엔진 블록에 배열된다.
보조 유입 공기 수용부는 입구 채널의 압력 맥동을 감쇠시킨다. 따라서, 실린더들의 충전은 향상될 수 있고, 엔진에 터보차징되면 터보차저 서징을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 실린더들은 2개의 뱅크들에 배열되고, 유입 공기 채널은 2개의 보조 유입 공기 수용부들이 구비되고, 이 2개의 보조 유입 공기 수용부들은 주 유입 공기 수용부의 하류와 실린더들의 상류에 배열되어 있다. 실린더 뱅크들 각각은 별개의 보조 유입 공기 수용부가 구비된다. 이 실시형태에서, 유입 공기 압력 맥동은 엔진에서 효과적으로 감소될 수 있고, 여기서 실린더들은 V형상 배치로 배열된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, V형상 실린더 배치에서, 주 유입 공기 수용부는 실린더 뱅크들 사이에 배열된다. 보조 유입 공기 수용부들은 실린더 뱅크들 사이의 배기 채널(들) 및 주 유입 공기 수용부에 대하여 실린더 뱅크들의 양측에 위치될 수 있다. 이 실시형태는 엔진의 단면 방향으로 여유 공간을 필요로 하지 않는 콤팩트한 배열을 제공한다. 게다가, 실린더 뱅크들 사이에 고온 배기 채널(들)을 위치시키는 것이 더 안전하다.
이하에서, 본 발명은 첨부 도면들을 참조하여 실례로 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 왕복동 엔진의 실시형태를 도시하는 개략도이다.
도 2 는 엔진 블록의 끝에서 바라본 도 1 의 왕복동 엔진의 엔진 블록, 유입 공기 수용부들 및 배기 채널들을 도시하는 도면이다.
도 1 은 다중 실린더 왕복동 엔진 (1) 을 도시하고 있다. 엔진 (1) 은 대형 왕복동 엔진, 2 행정 또는 4 행정 엔진일 수 있다. 대형 왕복동 엔진은 여기서 예를 들면 열 및/또는 전기의 생산을 위한 발전 플랜트들 또는 선박들에서 주엔진 또는 보조 엔진으로서 사용될 수 있는 엔진들을 지칭한다. 엔진 (1) 은 실린더들 (3) 이 V 형상 배치로 2개의 블랭크들 (4) 에 배열된 엔진 블록 (2) 을 포함한다. 일반적으로, 엔진 (1) 은 6 ~ 24개의 실린더들 (3) 을 포함한다.
왕복동 엔진 (1) 은 실린더들 (3) 내로 유입 공기를 안내하는 입구 채널 (5) 을 포함한다. 엔진 (1) 은 1 이상의 스테이지들로 터보차징 (8) 될 수 있다. 도 1 의 실시형태에서, 엔진은 하나의 스테이지로 터보차징되고 하나의 터보차저 (8) 가 구비되어 있지만, 필요하다면, 각각의 실린더 뱅크 (4) 는 별개의 터보차저 (8) 가 구비될 수도 있다. 입구 채널 (5) 에는 주 유입 공기 수용부 (6) 및 2개의 보조 유입 공기 수용부들 (7) 이 구비되어 있다. 주 유입 공기 수용부와 보조 유입 공기 수용부들은 압축 공기 시스템들을 위해서 설계되고, 그리고 압축 공기를 저장하고 압력이 입구 채널 (5) 에서 동일하게 되도록 하는데 사용되는 탱크들이다. 주 유입 공기 수용부 (6) 는 터보차저 (8) 의 하류에 배열된다. 보조 유입 공기 수용부들 (7) 은 주 유입 공기 수용부 (6) 의 하류와 실린더들 (3) 의 상류에 배열된다. 실린더 뱅크들 (4) 각각은 별개의 보조 유입 공기 수용부 (7) 가 구비되어 있다. 주 유입 공기 수용부 (6) 의 체적은 보조 유입 공기 수용부들 (7) 의 체적들보다 더 크다. 주 유입 공기 수용부 (6) 및 보조 유입 공기 수용부들 (7) 모두는 기다란 형상이고 실린더 뱅크들 (4) 에 평행하다. 보조 유입 공기 수용부 (7) 의 내경은 실린더 (3) 의 내경의 0.45 ~ 0.65 배이다.
주 유입 공기 수용부 (6) 는 실린더 뱅크들 (4) 사이에 위치된다. 주 유입 공기 수용부 (6) 는 엔진 블록 (2) 에 배열된다. 주 유입 공기 수용부 (6) 는 엔진 블록 (2) 과 일체형일 수 있다. 따라서, 주 유입 공기 수용부 (6) 는 엔진 블록 (2) 을 형성하는 주조물 내부에 있을 수 있거나, 엔진 블록 (2) 은 주 유입 공기 수용부 (6) 의 벽들의 일부를 형성할 수 있다. 보조 유입 공기 수용부들 (7) 은 주 유입 공기 수용부 (6) 에 대하여 실린더 뱅크들 (4) 의 대향 측면들 (예를 들면, 실린더 뱅크들 (4) 에 의해서 형성된 V 형상 배치의 외부) 에 위치된다. 따라서, 보조 유입 공기 수용부들 (7) 및 주 유입 공기 수용부 (6) 는 실린더들 (3) 의 중간 축의 대향 측면들에 있게 된다. 보조 유입 공기 수용부들 (7) 은 엔진 블록 (2) 에 장착될 수 있다. 보조 유입 공기 수용부들 (7) 은 실린더들 (3) 사이에 위치된 연결 채널들 (9) 을 통하여 주 유입 공기 수용부 (6) 와 유동 연통되어 있다. 각각의 연결 채널 (9) 은 실린더 뱅크 (4) 의 2개의 연속 실린더들 (3) 사이를 통과한다. 연결 채널들 (9) 의 부분은 실린더들 (3) 위로 연장될 수 있고, 이런 경우에, 연결 채널들 (9) 의 이들 부분들은 실린더들 (3) 의 연장부들 사이에 있게 된다. 또한, 연결 채널들 (9) 은 실린더 뱅크들 (4) 의 일 단부 또는 양 단부들에 배열될 수도 있다. 연결 채널들 (9) 은 엔진 블록 (2) 에서 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 도 2 에서, 각각의 연결 채널 (9) 은 엔진 블록 (2) 에 있는 부분 (9a) 을 포함한다. 엔진 (1) 의 단부들에 있지 않은 이들 연결 채널들 (9) 의 부분 (9a) 은 실린더 뱅크 (4) 의 2개의 인접한 실린더들 사이를 통과한다. 보조 유입 공기 수용부들 (7) 은 양 단부들에서 폐쇄된다.
왕복동 엔진 (1) 은 실린더들 (3) 로부터 배기 가스를 배출하는 2개의 배기 채널들 (10) 을 포함한다. 실린더 뱅크들 (4) 각각에는 별개의 배기 채널 (10) 이 구비되어 있다. 배기 채널들 (10) 은 실린더 뱅크들 (4) 사이에 배열된다. 배기 채널들 (10) 은 엔진 블록 (2) 에 장착될 수 있다. 도면들에 도시된 실시형태에서, 배기 채널들 (10) 은 주 유입 공기 수용부 (6) 의 양측에 위치된다. 또한, 배기 채널들 (10) 은 상기 주 유입 공기 수용부 (6) 위에 위치된다. 배기 채널들 (10) 은 실린더 뱅크들 (4) 과 평행하다. 2개의 배기 채널들 대신에, 엔진 (1) 은 단지 하나의 배기 채널 (10) 을 포함할 수 있고, 이 배기 채널에 양쪽 뱅크들 (4) 의 실린더들 (3) 이 연결된다.
각각의 실린더 (3) 는 실린더 (3) 내로 유입 공기를 안내하는 흡입구 (12) 및 실린더 (3) 로부터 배기 가스를 배출하는 배기구 (13) 를 구비한 별개의 실린더 헤드 (11) 가 구비되어 있다. 실린더 헤드 (11) 는 흡입구 (12) 의 입구와 배기구 (13) 의 출구가 실린더 헤드 (11) 의 대향 측면들에 있는 단면 유동 설계로 되어 있다. 보조 유입 공기 수용부 (7) 는 흡입구 입구들에 연결되고, 배기 채널 (10) 은 배기구 출구들에 연결된다. 보조 유입 공기 수용부 (7) 및 배기 채널 (10) 은 실린더 헤드 (11) 의 양측에 위치된다. 보조 유입 공기 수용부 (7) 에 연결된 연결 채널들 (9) 의 조합된 유동 단면적은 흡입구들 (12) 의 조합된 유동 단면적과 같거나 더 크고, 흡입구들에 상기 보조 유입 공기 수용부 (7) 가 연결된다.
엔진 (1) 이 운전중일 때, 유입 공기 압력은 터보차저 (8) 에 의해서 증가된다. 그 후에, 유입 공기는 주 유입 공기 수용부 (6) 내로 안내되고, 이 주 유입 공기 수용부로부터 유입 공기는 보조 유입 공기 수용부들 (7) 내로 연결 채널들 (9) 을 통하여 안내된다. 보조 유입 공기 수용부들 (7) 로부터 유입 공기는 실린더들 (3) 내로 흡입구들 (12) 를 통하여 안내된다. 배기 가스는 배기구들 (13) 을 통하여 실린더들 (3) 로부터 배기 채널들 (10) 내로 배출된다. 그 후에, 배기 가스는 배기 채널(들)(10) 을 통하여 터보차저 (8) 내로 안내된다.
본 발명은 전술한 내용으로부터 일탈하는 실시형태들을 가질 수 있다. 왕복동 엔진 (1) 은 단일 뱅크에 배열된 실린더들을 구비한 인라인 엔진일 수도 있다. 이 실시형태에서, 입구 채널은 주 유입 공기 수용부와 보조 유입 공기 수용부가 제공되어 있다. 보조 유입 공기 수용부는 주 유입 공기 수용부의 하류와 실린더들의 상류에 배열된다. 주 유입 공기 수용부 및 보조 유입 공기 수용부는 실린더 라인의 대향 측면들에 위치되고 연결 채널들을 통하여 유동 연통상태로 배열되며, 연결 채널들은 실린더들 사이에 배열된다. 엔진은 하나의 배기 채널이 구비되고, 이 배기 채널은 주 유입 공기 수용부로서 실린더 뱅크의 동일한 측면에 위치될 수 있다. 다른 점에 대해서, 이 실시형태는 전술한 내용에 대응한다.

Claims (15)

  1. 실린더들 (3) 을 구비한 엔진 블록 (2) 및 상기 실린더들 (3) 내로 유입 공기를 안내하는 입구 채널 (5) 을 포함하는 왕복동 엔진 (1) 으로서,
    상기 입구 채널 (5) 은 주 유입 공기 수용부 (6) 및 적어도 하나의 보조 유입 공기 수용부 (7) 가 구비되어 있고,
    상기 보조 유입 공기 수용부 (7) 는 상기 주 유입 공기 수용부 (6) 의 하류와 상기 실린더들 (3) 의 상류에 배열되고,
    상기 보조 유입 공기 수용부 (7) 는 2개의 연속 실린더들 (3) 사이를 통과하는 적어도 하나의 연결 채널 (9) 을 통하여 상기 주 유입 공기 수용부 (6) 와 유체 연통되는 것을 특징으로 하는, 왕복동 엔진 (1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더들 (3) 은 2개의 뱅크들 (4) 에 배열되고, 상기 입구 채널 (5) 은 2개의 보조 유입 공기 수용부들 (7) 이 구비되어 있고, 상기 2개의 보조 유입 공기 수용부들은 상기 주 유입 공기 수용부 (6) 의 하류와 상기 실린더들 (3) 의 상류에 배열되고, 그리고 상기 실린더 뱅크들 (4) 각각은 별개의 보조 유입 공기 수용부 (7) 가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는, 왕복동 엔진 (1).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 주 유입 공기 수용부 (6) 는 상기 실린더 뱅크들 (4) 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는, 왕복동 엔진 (1).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보조 유입 공기 수용부들 (7) 은 상기 주 유입 공기 수용부 (6) 에 대하여 상기 실린더 뱅크들 (4) 의 양측에 위치되는 것을 특징으로 하는, 왕복동 엔진 (1).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 유입 공기 수용부 (6) 는 상기 엔진 블록 (2) 에 배열되는 것을 특징으로 하는, 왕복동 엔진 (1).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 유입 공기 수용부 (6) 는 상기 엔진 블록 (2) 과 일체형인 것을 특징으로 하는, 왕복동 엔진 (1).
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 유입 공기 수용부 (6) 는 상기 엔진 블록 (2) 으로부터 분리되어 있는 것을 특징으로 하는, 왕복동 엔진 (1).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조 유입 공기 수용부(들) (7) 은 연속 실린더들 (3) 사이를 통과하는 연결 채널들 (9) 을 통하여 상기 주 유입 공기 수용부 (6) 와 유체 연통되는 것을 특징으로 하는, 왕복동 엔진 (1).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 연결 채널들 (9) 은 상기 엔진 블록 (2) 에 적어도 부분적으로 배열되는 것을 특징으로 하는, 왕복동 엔진 (1).
  10. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 왕복동 엔진 (1) 은 상기 실린더들 (3) 로부터 배기 가스를 배출하는 배기 채널 (10) 이 구비되어 있고, 상기 배기 채널 (10) 은 상기 실린더 뱅크들 (4) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는, 왕복동 엔진 (1).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 실린더 뱅크들 (4) 각각은 상기 실린더들 (3) 로부터 배기 가스를 배출하는 별개의 배기 채널 (10) 이 구비되어 있고, 상기 배기 채널들 (10) 은 상기 실린더 뱅크들 (4) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는, 왕복동 엔진 (1).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 실린더 (3) 는 유입 공기용 흡입구 (12) 및 배기 가스용 배기구 (13) 를 구비한 실린더 헤드 (11) 를 포함하고, 그리고 상기 흡입구 (12) 의 입구와 상기 배기구 (13) 의 출구는 상기 실린더 헤드 (11) 의 양측에 배열되는 것을 특징으로 하는, 왕복동 엔진 (1).
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 유입 공기 수용부 (6) 의 체적은 상기 보조 유입 공기 수용부(들) (7) 의 체적보다 큰 것을 특징으로 하는, 왕복동 엔진 (1).
  14. 실린더들 (3) 을 구비한 왕복동 엔진 (1) 의 엔진 블록 (2) 으로서,
    유입 공기용 주 유입 공기 수용부 (6) 가 상기 엔진 블록 (2) 에 배열되고, 그리고 상기 주 유입 공기 수용부 (6) 로부터 유입 공기를 배출하는 연결 채널들 (9) 은 상기 주 유입 공기 수용부 (6) 에 연결되고 상기 연결 채널들 (9) 은 연속 실린더들 (3) 사이의 상기 엔진 블록 (2) 에 배열되는 것을 특징으로 하는, 엔진 블록 (2).
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 실린더들 (3) 은 2개의 뱅크들 (4) 에 배열되고, 그리고 유입 공기용 상기 주 유입 공기 수용부 (6) 는 상기 실린더 뱅크들 (4) 사이의 상기 엔진 블록 (2) 에 배열되는 것을 특징으로 하는, 엔진 블록 (2).
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