KR20160010318A - 시동공기 시스템을 구비한 대형 저속 터보차지 2-행정 자기 점화 내연 기관 - Google Patents

시동공기 시스템을 구비한 대형 저속 터보차지 2-행정 자기 점화 내연 기관 Download PDF

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Abstract

크로스헤드(41)를 구비한 단류식 대형 저속 터보차지 2-행정 내연 기관이 개시된다. 기관은 다수의 실린더(1a~1n) 및 가압 공기의 공급원(8)을 포함한다. 각각의 실린더(1)는 실린더(1)의 하단에 또는 그 근처에 소기 포트(17), 실린더(1a~1n)의 상부에 캠에 의해 제어되는 배기 밸브(4a~4n), 상기 배기 밸브(4a~4n)는 공압 스프링(30)에 의해 이의 폐쇄 위치로 탄성적으로 강제되고, 하나 이상의 연료 분사 밸브(6a~6n), 및 가압 공기 공급원에 연결되는 시동공기 밸브(13a~13n)를 구비한다. 엔진은 시동공기 밸브(13a~13n)를 공압식으로 그리고 개별적으로 활성화시키도록 구성된 시동공기 분배기(11) 및 시동공기 분배기(11)에 의해 시동공기 밸브(13a~13n)의 각각의 활성화를 오버룰링하기 위한 수단을 포함한다. 상기 오버룰링 수단은 동일한 실린더에 연결된 배기 밸브(4)가 개방될 때 시동공기 밸브(13a~13n)의 각각의 활성화를 오버룰링하도록 구성된다.

Description

시동공기 시스템을 구비한 대형 저속 터보차지 2-행정 자기 점화 내연 기관{LARGE SLOW-RUNNING TURBOCHARGED TWO-STROKE SELF-IGNITING INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH A STARTING AIR SYSTEM}
본 발명은 시동공기 시스템을 구비하고 크로스헤드 및 캠축을 구비한 대형 저속 터보차지 2-행정 자기 점화 내연 기관에 관한 것이다.
크로스헤드를 구비한 대형 저속 2-행정 내연 기관은 통상적으로 대형 선박의 추진 시스템에서 이용되거나 또는 발전소에서 원동기로 이용된다. 이들 기관들은 피스톤과 크랭크축 사이에 배치된 크로스헤드를 갖는다.
배출 요건들은 충족시키기 어려웠고 갈수록 더욱 충족시키기 어려운데, 특히 일산화질소(NOx) 수준과 관련하여 그러하다. NOx의 형성은 주로 연소 온도와 연소실에 존재하는 산소의 양에 의존한다. 배출 요건에 부응하기 위해, 압축 용적이 감소되었는데, 이는 연소에 이용 가능한 산소의 양을 감소시키고 따라서 NOx 수준을 감소시키기 때문이다.
이러한 압축 용적의 변경은 배기 밸브의 개폐를 제어하기 위한 캠축을 구비한 대형 저속 단류식 터보차지 2-행정 내연 기관의 경우에서 캠축 상의 캠의 변경된 형상에 의한 것이다.
압축 용적의 감소는 압축 압력을 증가시킨다. 그러나, 엔진의 기계적인 구성은 압축 압력이 크게 증가하는 것을 허용하지 않으며 따라서 압축 용적이 감소될 때 배기 밸브의 폐쇄 타이밍을 상당히 지연시키는 것이 필요하다.
대형 저속 터보차지 2-행정 내연 기관은 소위 시동공기 시스템을 사용하여 시동된다. 시동공기 시스템은 가압된 시동공기를 적절한 순서로 엔진의 실린더로 펌핑함으로써 엔진을 시동하도록 구성된다. 동력 행정에서 피스톤이 실린더 아래로 이동할 때 시동공기는 실린더로 유입된다.
공지된 대형 2-행정 자기 점화 내연 기관에서, 시동공기 수용부 내의 시동공기는 발전기 세트에 의해 또는 대형 선박용 디젤 엔진에 의해 구동되는 발전기에 의해 생성되는 전력으로 전기 구동되는 시동공기 컴프레서로부터 제공된다.
각각의 실린더들에 대한 시동공기는 시동공기 분배기에 의해 분배된다. 분배기는 크랭크축의 위치와 관련해서 정확한 순서로 각각의 실린더와 연결된 시동공기 밸브를 개폐한다. 임의의 주어진 크랭크축 위치에서의 엔진 시동을 보장하기 위해, 하나의 시동공기 밸브가 개방되는 크랭크축 위치 간격은 360°/Ncyl보다 커야 한다. 이것이 보장되지 않으면, 개방되는 시동공기 밸브가 전혀 없는 크랭크축 위치가 있을 것이고 아무것도 일어나지 않을 것이다.
배기 밸브의 지연된 폐쇄는 시동공기 밸브와 배기 밸브가 동시에 개방되는 상당한 중첩을 유발한다(도 6 및 도 7을 비교하라). 이는, 시동공기가 피스톤에 에너지를 전달하지 않고 단순히 시동공기 밸브로부터 배기가스 수용부로 단순히 흐르기 때문에, 크랭크축의 토크에 관여하지 않는 시동공기의 큰 소모를 유발한다.
배기 밸브의 지연된 폐쇄는 엔진 시동과 관련하여, 특히 시동공기 밸브와 배기 밸브가 모두 개방되고 중첩 간격으로 인해 그리고 이에 따라 엔진 배기 시스템으로 송풍되는 시동공기로 인해 적은 수의 실린더를 구비한 엔진에 대해 문제가 된다. 중첩은 특히 고정 피치 프로펠러(fixed pitch propeller)에 결합된 선박용 엔진이 할 수 있어야 하는 선미(후진) 시동일 때 상당하다.
공지된 엔진에서, 배기 밸브의 개방 간격을 줄임으로써 시동공기의 손실을 줄이려고 시도되어 왔다. 그러나, 이러한 방법은 배기 밸브의 상당히 이른 폐쇄를 유발하고, 이는 엔진 시동시 크게 증가한 압축 활동으로 이어지며, 이는 다시 엔진의 시동 성능을 악화시킨다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은 상기한 문제를 극복하거나 적어도 줄이는 시동공기 시스템을 구비한 대형 저속 터보차지 2-행정 내연 기관을 제공하는 것이다.
상기 목적은 제 1 양태에 따라 크로스헤드를 구비한 단류식 대형 저속 터보차지 2-행정 내연 기관을 제공함으로써 달성되고, 상기 기관은, 다수의 실린더, 가압 공기의 공급원, 각각의 실린더는 실린더의 하단에 또는 그 근처에 소기 포트, 실린더의 상부에 캠에 의해 제어되는 배기 밸브, 상기 배기 밸브는 공압 스프링에 의해 이의 폐쇄 위치로 탄성적으로 강제되고, 하나 이상의 연료 분사 밸브, 및 상기 가압 공기 공급원에 연결되는 시동공기 밸브를 구비하고, 상기 시동공기 밸브를 공압식으로 그리고 개별적으로 활성화시키도록 구성된 시동공기 분배기, 및 상기 시동공기 분배기에 의해 시동공기 밸브의 각각의 활성화를 오버룰링(overruling)하기 위한 수단을 포함하고, 상기 오버룰링 수단은 동일한 실린더에 연결된 배기 밸브가 개방될 때 시동공기 밸브의 각각의 활성화를 오버룰링하도록 구성된다.
동일한 실린더의 배기 밸브가 개방될 때 각각의 시동공기 밸브들이 개방되는 것을 방지하는 각각의 오버룰링 수단을 제공함으로써, 엔진의 시동에 관여하지 않고 기존 시스템으로 시동공기가 송풍되는 것을 방지한다. 따라서, 엔진 시동시 압축 활동을 증가시키지 않고 시동공기의 손실이 방지된다. 배기 밸브를 활성화시키는데 사용되는 유압 푸시로드 내의 압력 손실로 인해 모든 배기 밸브가 항상 이들의 폐쇄 위치로 복귀하기 때문에, 오버룰링 수단은 엔진 시동의 가장 초기에는 활성화될 필요가 없고, 시동공기에 완전히 효과적인 초기 시동 스트로크가 있으며, 이에 따라 엔진의 시동 성능을 크게 향상시키고 시동공기의 소모를 줄인다.
제 1 양태의 제 1 실시예에 따르면, 시동공기 밸브의 각각의 활성화를 오버룰링하기 위한 상기 수단은 공기 신호 도관 내의 오버룰링 밸브를 포함하고, 상기 오버룰링 밸브는 시동공기 분배기를 시동공기 밸브에 연결하는 제 1 위치 및 시동공기 분배기를 대기에 연결하는 제 2 위치를 구비한다.
제 1 양태의 제 2 실시예에 따르면, 상기 오버룰링 밸브의 위치는 동일한 실린더에 연결된 배기 밸브의 위치에 의해 제어된다.
제 1 양태의 제 3 실시예에 따르면, 상기 오버룰링 밸브는 상기 제 1 위치로 탄성적으로 바이어스되고 공기 제어 압력에 의해 상기 제 2 위치를 향해 이동할 수 있으며, 상기 공기 제어 압력은 동일한 실린더에 연결된 배기 밸브의 공압 스프링 내의 압력이다.
제 1 양태의 제 4 실시예에 따르면, 상기 시동공기 분배기는 소정의 활성화 순서에 따라 각각의 시동공기 밸브를 개별적으로 활성화시키도록 구성된다.
본 개시에 따른 엔진의 추가의 목적, 특징, 장점 및 특성은 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 설명의 다음의 상세한 부분에서, 본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시형태를 참조로 더욱 상세하게 설명될 것이다, 도면에서:
도 1은 예시적인 실시형태에 따른 대형 2-행정 디젤 엔진의 정면도이고,
도 2는 도 1의 대형 2-행정 엔진의 측면도이고;
도 3은 도 1에 따른 대형 2-행정 엔진을 나타내는 개략적인 단면도이고,
도 4는 시동공기 시스템을 구비한 도 1 내지 도 3의 대형 내연 기관의 개략도이고,
도 5는 예시적인 실시형태에 따른 오버룰링 수단을 구비한 도 4에 따른 엔진의 하나의 실린더의 개략도이고,
도 6은 또 다른 실시형태에 따른 오버룰링 수단을 구비한 도 4에 따른 엔진의 하나의 실린더의 개략도이고,
도 7은 후진 운전에서 실린더의 배기 밸브와 시동공기 밸브의 개방 간격을 도시한 원형도이고, 및
도 8은 전진 운전에서 실린더의 배기 밸브와 시동공기 밸브의 개방 간격을 도시한 원형도이다.
다음의 상세한 설명에서, 대형 저속 2-행정 내연 기관이 예시적인 실시형태에 의해 설명될 것이다. 도 1 내지 도 3은 크랭크축(42)과 크로스헤드(43)를 구비한 대형 저속 터보차지 2-행정 디젤 엔진을 도시하고 있다. 도 3은 흡기 및 배기 시스템을 구비한 대형 저속 터보차저 2-행정 디젤 엔진을 단면도로 나타낸 개략도이다. 이 예시적인 실시형태에서, 엔진은 오로지 설명의 목적으로 네 개의 실린더(1)를 구비한다. 본 발명의 양태를 벗어나지 않고 사실상 다른 수의 실린더(1)가 이용될 수 있다는 것은 명백하다. 대형 터보차지 2-행정 디젤 엔진은 일반적으로 엔진 프레임(45)에 의해 수용되는 네 개에서 열여섯 개의 실린더를 직렬로 구비한다. 엔진은, 예를 들어, 원양선의 메인 엔진으로 사용될 수 있다. 엔진의 총 출력은 예를 들어 5,000 내지 110,000 kW의 범위일 수 있다.
상기 엔진은 실린더(1)의 하부에 소기 포트(17)를 그리고 실린더(1)의 상부에 배기 밸브(4)를 구비한 2-행정 단류식의 자기 점화 (디젤) 엔진이다. 상기 엔진은, 예를 들어, 선박용 디젤유, 중유, 또는 가스(LPG, LNG, 메탄올, 에탄올)와 같은 다양한 종류의 연료로 작동될 수 있다. 소기(scavenge air)는 소기 수용부(2)에서 각각의 실린더(1)의 소기 포트(17)로 통과된다. 실린더(1) 내의 피스톤(41)은 소기를 압축하고, 연료가 분사되고, 연소가 뒤따르며, 배기가스가 생성된다. 배기 밸브(4)가 개방되면, 배기가스는 해당 실린더(1)에 연결된 배기 덕트(7)를 통해 배기가스 수용부(3)로 유입되고, 제 1 배기 도관을 통해 기본(정압) 터보차저(5)의 터빈으로 향하며, 여기에서부터 배기가스는 제 2 배기 도관을 통해 유출된다. 축을 통해, 터보차저(5)의 터빈은 공기 유입구를 통해 공급되는 공기를 가압하는 컴프레서를 구동시킨다. 컴프레서는 소기 수용부(2)로 이어진 소기 도관으로 가압 소기를 전달한다. 일 실시형태(미도시)에서, 엔진은 하나 이상의 기본 터보차저를 구비한다.
소기 수용부(2)는 예를 들어 플레이트 금속으로 구성된 길다란 중공 원통형 몸체 및 중공 원통을 형성하기 위해 본질적으로 원형인 단면 윤곽을 갖는다. 소기 수용부(2)는, 각각의 실린더(1)의 소기 포트(17)가 개방되어 소기를 흡기할 때 발생되는 모든 압력 변동을 흡수하기 위해, 즉, 소기 수용부(2) 내에서 실질적으로 일정한 압력을 보장할 수 있도록 상당한 단면 직경과 큰 전체 부피를 갖는다.
배기가스 수용부(3)는 예를 들어 플레이트 금속으로 구성된 길다란 중공 원통형 몸체 및 본질적으로 원형의 단면 윤곽을 갖는다. 배기가스 수용부(3)는 배기가스 수용부(3)로 연장된 각각의 배기 덕트(7)를 통해 실린더(1)로부터 배기가스를 수용한다. 배기가스 수용부(3)는, 각각의 실린더(1)의 배기 밸브(4)가 개방되어 배기가스 수용부(3)에 배기가스를 고속으로 전달할 때 발생되는 압력 변동을 흡수하기 위해, 즉, 배기가스 수용부(3) 내에서 실질적으로 일정한 압력을 보장할 수 있도록 상당한 단면 직경과 큰 전체 부피를 갖는다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 시동공기 시스템이 개시되어 있다. 엔진은 각각의 실린더(1a~1n)에 수용된 왕복 피스톤(41a~41n)을 구비한 "n"개의 다수의 실린더(1a, 1b, 1c 내지 1n)를 갖는다.
피스톤(41a~41n)은, 상부에 연소실(44), 배기 밸브(4a~4n), 및 배기 통로 밸브(4)로의 배기가스의 흐름을 제어하는 유압식 배기 밸브 액추에이터(33)를 구비한 실린더(1a) 내에 슬라이딩 가능하게 수용된다. 선형 유압식 배기가스 밸브 액추에이터(33)는 통상적인 방식으로 유압 푸시로드(미도시)를 통해 캠축(미도시)에 연결된다.
소기 도관(26)은 피스톤에 의해 제어되는 소기 포트(17)로 소기를 전달한다. 실린더(1a~1n)의 상부 커버는 실린더(1a~1n) 내의 연소실로 연료를 분사하기 위한 하나 이상의 연료 밸브(6a~6n)를 구비한다.
시동공기 밸브(13a~13n)가 또한 실린더(1a~1n) 각각의 상부 커버에 구비되며, 이들 시동공기 밸브(13a~13n)는 시동공기 시스템에 작동 가능하게 연결된다.
시동공기 시스템은, 인터쿨러를 구비한 하나 이상의 전기 구동 2단 또는 3단 시동공기 컴프레서(8)에 의해 도관을 통해 일 실시형태에서 대략 30 바인 압력으로 압축된 공기로 재충진되는 하나 이상의 시동공기 수용부(9)를 포함한다.
시동공기 수용부(들)(9)의 총용량은 시동공기 수용부(9)를 재충전하지 않고 전진과 후진을 번갈아 가며, 복수 횟수, 예를 들어 12 회 동안 엔진을 시동하기에 충분하다.
시동공기 수용부(9)는 압력 상승을 설계 압력의 10% 이상까지 제한하기 위한 릴리프 밸브(미도시)를 구비한다. 일 실시형태에서 시동공기 수용부(9) 내의 압력 수준을 검출하기 위한 압력 센서(미도시)가 구비될 수 있다. 시동공기 수용부(9) 내의 초기 압력은 일 실시형태에서 적어도 다수의 횟수에 걸쳐 엔진을 시동하기에 충분한 대략 30 바이다.
대략 한 시간 이내에 시동공기 수용부(9) 또는 시동공기 수용부들(9)을 비어 있는 상태에서 완전히 충전할 수 있는 두 개의 시동공기 컴프레서(8)가 일반적으로 구비된다.
각각의 시동공기 컴프레서(8)는 전기 구동 모터에 의해 구동된다. 구동 모터용 전력은 대형 저속 2-행정 내연 기관에 연결된 발전기 세트에 의해 제공된다.
시동공기 도관(12)은 시동공기 수용부(9)를 매니폴드를 통해 시동공기 밸브(13a~13n) 각각에 유동 가능하게 연결한다.
시동공기 분배기(11)는 각각의 시동공기 밸브(13a~13n)의 정확한 활성화 타이밍을 보장한다. 일 실시형태에서, 시동공기 분배기(11)는 각각의 실린더에 대해 캠을 중심으로 방사상으로 배열된 일련의 파일럿 밸브를 포함한다. 엔진(크랭크축 위치)에 타이밍되고 캠축으로부터 구동되는 분배기는 정확한 순서로 시동공기 밸브(13a~13n)를 개폐한다.
또 다른 실시형태에서, 시동공기 분배기(11)는 회전 디스크를 포함하며, 이 회전 디스크는 디스크가 수용되는 하우징 내의 포트에 해당하는 홀을 구비한다. 회전 디스크는 엔진(크랭크축 위치)에 타이밍되고 캠축으로부터 구동되며 정확한 순서로 시동공기 밸브(13a~13n)를 개폐한다.
시동공기 분배기(11)는 각각의 공기 신호(pneumatic signal) 도관(15a~15n)을 통해 각각의 시동공기 밸브(13a~13n) 상의 제어 포트에 연결된다. 공기 신호 도관(15a~15n) 내에 오버룰링 밸브(16a~16n)가 구비된다. 시동공기 밸브(13a~13n)는 개방 및 폐쇄 위치를 가지며, 시동공기 밸브(13a~13n)는 이들의 폐쇄 위치로 탄성적으로 바이어스된다. 시동공기 밸브(13a~13n)의 제어 포트가 가압될 때, 이는 이의 개방 위치로 강제된다.
엔진 시동이 필요한 경우, 마스터 밸브(10)가 개방되고 시동공기 밸브(13a~13n)의 유입 포트가 가압된다. 각각의 시동공기 밸브(13a~13n)는 공기 신호 도관(15a~15n)을 통해 시동공기 분배기(11)로부터의 공기 신호에 의해 정확한 순서로 활성화되며, 따라서 실린더(1a~1n)는 시동공기 분배기(11)의 제어 하에 도관(12)을 통해 시동공기 수용부(9)로부터 시동공기를 공급받는다.
엔진 시동을 위해 하나 이상의 실린더(1a, 1b, 1c 내지 1n)가 시동공기 수용부(9)로부터 압축 공기를 공급받을 수 있도록 시동공기 밸브(13a~13n)는 서로에 대해 독립적으로 제어될 수 있다.
도 5에는 단 하나의 실린더(1a)가 도시되고 이에 대해 언급하고 있다는 것에 주목해야 한다. 그러나, 설명은 다른 실린더(1b 내지 1n) 중 어느 하나를 추가로 또는 별도로 적용한다.
오버룰링 수단은 일 실시형태에서 오버룰링 밸브(16a~16n)를 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 오버룰링 밸브(16a)는 두 개의 위치를 갖는다. 제 1 위치(도시됨)에서 오버룰링 밸브(16a)는 시동공기 분배기(11)를 시동공기 밸브(13a)의 제어 포트에 연결한다. 제 2 위치에서, 오버룰링 밸브(16a)는 시동공기 분배기를 대기(ambient air)에 연결함으로써, 시동공기 분배기로부터의 공기 신호가 시동공기 밸브(13a)에 도달하는 것을 방지한다. 오버룰링 밸브(16a)는 제 1 위치로 탄성적으로 바이어스된다. 오버룰링 밸브는 제어 포트를 구비하고 공기압을 제어 포트에 인가함으로써 제 2 위치로 강제될 수 있다. 제어 포트는 이 예시적인 실시형태에서 공기 신호 도관(19a)을 통해 공압 스프링(30)의 스프링 챔버(34)에 연결된다.
공압 스프링(30)은 스프링 피스톤(31)이 내부에 슬라이딩 가능하게 수용되는 실린더를 포함한다. 스프링 피스톤(31)은 배기 밸브(4)의 줄기에 고정된다.
유압 선형 액추에이터(33)는 배기 밸브(4)를 이의 개방 위치(도시됨)로 이동시키기 위해 스프링 챔버(34) 내의 압력에 대해 밸브 줄기와 스프링 피스톤(31)을 아래쪽으로 강제한다. 선형 액추에이터(33)는 통상적인 방식으로 캠축(미도시) 상의 캠에 의해 활성화되는 피스톤 펌프(미도시)에 연결되는 유압 푸시로드를 통해 유압을 받는다.
배기 밸브(4)가 유압 액추에이터(33)에 의해 개방 위치로 이동되면, 스프링 챔버(34) 내의 압력은 증가하고 공기 신호 도관(19a)이 이 증가된 압력을 오버룰링 밸브(16a)에 전달하고, 이에 따라 오버룰링 밸브(16a)를 이의 제 2 위치로 이동시키고 공기 신호 도관(15a)을 대기(예를 들어, 엔진 룸)에 연결시킴으로써, 배기 밸브(4)가 개방될 때 시동공기 밸브(13a)는 활성화될 수 없다.
배기 밸브(4)가 폐쇄될 때, 스프링 챔버(34) 내의 압력은 감소하고 오버룰링 밸브(16a)는 이의 제 1 위치로 복귀하고, 이에 따라 공기 신호 도관(15a) 내에서 시동공기 분배기(11)로부터의 공기 신호를 더 이상 오버룰링하지 않음으로써, 시동공기 밸브(13a)는 활성화될 수 있고 엔진 시동을 위해 사용될 수 있다.
도 5에 따른 실시형태와 유사한 또 다른 실시형태에서, 오버룰링 수단은 또한 투웨이 오버룰링 밸브(16a~16n)를 구비한다. 그러나, 이 실시형태에서 투웨이 밸브는, 시동공기 분배기(11)로부터의 공기 신호가 신호 도관(15a~15n)을 통해 해당 시동공기 밸브(13a~13n)로 통과하는 것을 허용하는 위치로 탄성적으로 바이어스된다. 오버룰링 밸브(16a~16n)의 제 2 위치에서, 시동공기 분배기(11)로부터 해당 시동공기 밸브(13a~13n)로의 공기 신호는 차단된다. 오버룰링 밸브(16a~16n)는 공기압을 오버룰링 밸브(16a~16n)의 제어 포트에 인가함으로써 이의 제 2 위치로 이동하도록 강제될 수 있다. 오버룰링 밸브(16a~16n)의 제어 포트는 신호 도관(19a~19n)을 통해 공압 스프링(30)의 실린더 내의 포트에 연결된다. 포트는 배기 밸브(4)가 폐쇄될 때 스프링 피스톤(31) 아래의 스프링 챔버(34)와 연통될 수 있도록 배치되고, 배기 밸브(4)가 이의 개방 위치에 있을 때 스프링 피스톤(31) 위의 공기 챔버(35)와 연통될 수 있도록 배치된다. 스프링 챔버(34) 내의 압력은 공기 챔버(35) 내의 압력보다 상당히 높다. 따라서, 오버룰링 밸브(16a~16n)는 배기 밸브가 폐쇄될 때 이의 제어 포트에서 높은 압력을 가지고, 이에 따라 시동공기 분배기(11)로부터의 공기 신호가 시동공기 밸브(13a~13n)에 도달하는 것을 허용하는 이의 제 1 위치를 취하며, 오버룰링 밸브(16a~16n)는 배기 밸브가 개방될 때 이의 제어 포트에서 낮은 압력을 가지고, 이에 따라 시동공기 분배기(11)로부터의 공기 신호가 시동공기 밸브(13a~13n)에 도달하는 것을 방지하는 이의 제 2 위치를 취함으로써, 시동공기 분배기(11)로부터의 공기 신호를 오버룰링한다.
오버룰링 밸브는 일 실시형태(미도시)에서 압력 센서 또는 배기 밸브의 위치를 나타내는 위치 센서로부터 전자 신호를 수신하는 전자 제어 밸브일 수 있다. 압력 센서는 이 실시형태에서 유압 푸시로드에 연결될 수 있다. 또한, 일 실시형태에서, 시동공기 밸브는 압력 센서 또는 배기 밸브의 위치를 검출하는 위치 센서로부터의 신호를 기반으로 하는 오버룰링 신호를 수신하는 전자 제어 밸브일 수 있다.
엔진 정지시, 유압 푸시로드가 서서히 압력을 잃게 됨에 따라 공기 유압 스프링(30)의 영향 하에 모든 배기 밸브(4)는 이들의 폐쇄 위치로 복귀한다. 따라서, 크랭크축의 위치에 상관없이, 엔진 시종 초기에 오버룰링되는 시동공기 밸브(13a~13n)가 없을 것이며, 배기가스 수용부에 대한 오버룰링 또는 압력 손실 없는 완전한 시동공기 활성화가 엔진 시동 초기에 달성됨으로써, 엔진의 시동 성능을 크게 향상시킨다.
도 7은 엔진의 "후진" 시동을 위한 배기 밸브의 개방 간격(52)과 시동공기 밸브의 개방 간격(51)을 도시하고 있다. "후진" 시동을 위해 이들 둘 간격 간의 중첩은 매우 중요하다.
도 8은 엔진의 "전진" 시동을 위한 배기 밸브의 개방 간격(52)과 시동공기 밸브의 개방 간격(51)을 도시하고 있다. "전진" 시동을 위해 이들 둘 간격 간의 중첩은 상당히 중요하다.
청구항에서 사용되는 "포함하는"이란 용어는 다른 구성요소 또는 단계를 배제하지 않는다. 청구항에서 사용되는 "하나"라는 용어는 복수를 배제하지 않는다.
청구항에서 사용되는 참조 번호는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명이 설명의 목적으로 상세하게 설명되었지만, 이러한 세부 사항은 오로지 그러한 목적을 위해서이며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 기술분야의 숙련자에 의해 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
1. 실린더 4. 배기 밸브
11. 시동공기 분배기 13. 시동공기 밸브
15. 공기 신호 도관 16. 오버룰링 밸브
30. 공압 스프링 41. 크로스헤드

Claims (5)

  1. 크로스헤드(41)를 구비한 단류식 대형 저속 터보차지 2-행정 내연 기관에 있어서, 상기 기관은;
    다수의 실린더(1a~1n);
    가압 공기의 공급원(8);
    각각의 실린더(1a~1n)는 상기 실린더(1a~1n)의 하단에 또는 그 근처에 소기 포트(17), 실린더(1a~1n)의 상부에 캠에 의해 제어되는 배기 밸브(4a~4n), 상기 배기 밸브(4a~4n)는 공압 스프링(30)에 의해 이의 폐쇄 위치로 탄성적으로 강제되고, 하나 이상의 연료 분사 밸브(6a~6n), 및 상기 가압 공기 공급원에 연결되는 시동공기 밸브(13a~13n)를 구비하고,
    상기 시동공기 밸브(13a~13n)를 공압식으로 그리고 개별적으로 활성화시키도록 구성된 시동공기 분배기(11); 및
    상기 시동공기 분배기(11)에 의해 시동공기 밸브(13a~13n)의 각각의 활성화를 오버룰링하기 위한 수단을 포함하고, 상기 오버룰링 수단은 동일한 실린더(1a~1n)에 연결된 배기 밸브(4)가 개방될 때 시동공기 밸브(13a~13n)의 각각의 활성화를 오버룰링하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    시동공기 밸브(13a~13n)의 각각의 활성화를 오버룰링하기 위한 상기 수단은 공기 신호 도관(15a~15n) 내의 오버룰링 밸브(16a~16n)를 포함하고, 상기 오버룰링 밸브(16a~16n)는 시동공기 분배기(11)를 시동공기 밸브(13a~13n)에 연결하는 제 1 위치 및 시동공기 분배기(11)를 대기에 연결하는 제 2 위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 기관.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오버룰링 밸브(16a~16n)의 위치는 동일한 실린더(1a~1n)에 연결된 배기 밸브(4)의 위치에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 기관.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 오버룰링 밸브(16a~16n)는 상기 제 1 위치로 탄성적으로 바이어스되고 공기 제어 압력에 의해 상기 제 2 위치를 향해 이동할 수 있으며, 상기 공기 제어 압력은 동일한 실린더(1a~1n)에 연결된 배기 밸브(4)의 공압 스프링(30) 내의 압력인 것을 특징으로 하는 기관.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 시동공기 분배기(11)는 소정의 활성화 순서에 따라 상기 각각의 시동공기 밸브(13a~13n)를 개별적으로 활성화시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 기관.
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