KR20170083147A - 유압 발생 장치 및 크로스헤드형 엔진 - Google Patents

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Abstract

크로스헤드형 엔진의 유압 발생 장치(200)는, 선단이 본체 부재의 외방에 위치하고, 기단이 본체 부재(202)의 내부에서 승압실(216)에 면하며, 피스톤의 스트로크 방향에 교차하는 방향으로 슬라이딩하는 플런저(210a, 210b)와, 플런저의 슬라이딩 방향으로 본체 부재로부터 이격 배치되고, 본체 부재와의 이격 거리가 제1 거리(La)로서, 승압실측으로의 플런저의 압입량이 제1 압입량이 되는 제1 압압부(236, 240)와, 본체 부재와의 이격 거리가 제2 거리(Lb)로서, 승압실측으로의 플런저의 압입량이 제1 압입량보다 큰 제2 압입량이 되는 제2 압압부(238)를 가지며, 플런저가 제1 압압부로부터 제2 압압부로 이동하는 과정에서, 플런저를 승압실측으로 압입하는 플런저 압압 부재(204a, 204b)를 구비한다.

Description

유압 발생 장치 및 크로스헤드형 엔진{Oil pressure generating device and crosshead engine}
본 개시는 피스톤 로드에 크로스헤드가 고정된 크로스헤드형 엔진의 유압 발생 장치, 및 크로스헤드형 엔진에 관한 것이다.
본원은 2015년 5월 11일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 2015－96717호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
선박용 엔진에 많이 채용되고 있는 크로스헤드형 엔진에서는 피스톤이 고정되는 피스톤 로드의 단부에 크로스헤드가 마련되어 있다. 연접봉(커넥팅 로드)는 크로스헤드와 크랭크 샤프트를 연결하고 있고, 크로스헤드의 왕복 운동이 크랭크 샤프트의 회전 운동으로 변환된다.
특허 문헌 1의 엔진은 이러한 크로스헤드형 엔진으로서, 크로스헤드 내에 유압 피스톤이 배치되고, 유압 피스톤이 유압에 의해 작동함으로써, 피스톤의 상사점의 위치를 변화시켜 압축비를 가변으로 하고 있다.
특허문헌 1 일본공개특허 2014－020375호 공보
상술한 특허 문헌 1에 기재된 바와 같은 크로스헤드형 엔진에 유압 기구를 마련하는 경우, 유압을 승압하기 위한 유압 펌프를 마련할 필요가 있다. 또한, 유압 기구의 용도에 따라서는, 고압을 발생시킬 수 있는 큰 출력의 유압 펌프가 필요한 경우가 있다.
본 개시는, 이러한 과제에 비추어, 새로운 유압 펌프의 설치가 불필요하거나, 새롭게 설치하는 유압 펌프를 작은 출력으로 할 수 있는 크로스헤드형 엔진의 유압 발생 장치, 및 크로스헤드형 엔진을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 개시의 제1 실시 형태에 따른 크로스헤드형 엔진의 유압 발생 장치는, 피스톤이 고정되는 피스톤 로드의 제1단, 및 크랭크 샤프트에 연결되는 연접봉의 제2단이 크로스헤드를 통해 접속되고, 크로스헤드가 피스톤의 스트로크 방향으로 왕복 이동하는 크로스헤드형 엔진의 유압 발생 장치로서, 피스톤의 스트로크 방향으로 피스톤 및 크로스헤드와 일체로 왕복 이동하는 본체 부재와, 본체 부재에 형성되고, 작동유의 공급원에 접속되는 도입 포트, 및 작동유의 공급처에 접속되는 토출 포트에 연통되고, 도입 포트로부터 본체 부재로 인도된 작동유를 승압하여 토출 포트로부터 토출하는 승압실과, 선단이 본체 부재의 외방에 위치하고, 기단(基端)이 본체 부재의 내부에서 승압실에 면하며, 피스톤의 스트로크 방향에 교차하는 방향으로 슬라이딩하는 플런저와, 플런저의 슬라이딩 방향으로 본체 부재로부터 이격 배치되고, 본체 부재와의 이격 거리가 제1 거리이며, 승압실측으로의 플런저의 압입량이 제1 압입량이 되는 제1 압압부와, 제1 압압부와 스트로크 방향의 위치를 달리하고, 본체 부재와의 이격 거리가 제1 거리보다 작은 제2 거리이며, 승압실측으로의 플런저의 압입량이 제1 압입량보다 큰 제2 압입량이 되는 제2 압압부를 가지며, 플런저가 제1 압압부로부터 제2 압압부로 이동하는 과정에서 플런저를 승압실측으로 압입하는 플런저 압압 부재를 구비한다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 개시의 크로스헤드형 엔진은 상기 유압 발생 장치를 구비한다.
본 개시에 의하면, 크로스헤드형 엔진에 유압 발생을 위한 새로운 유압 펌프의 설치가 불필요하거나, 새롭게 설치하는 유압 펌프를 작은 출력으로 할 수 있다.
도 1은 유니플로 소기식 2사이클 엔진의 전체 구성을 설명하는 도면이다.
도 2a는 피스톤 로드와 크로스헤드 핀의 연결 부분을 설명하는 도면이다.
도 2b는 피스톤 로드와 크로스헤드 핀의 연결 부분을 설명하는 도면이다.
도 3a는 피스톤 로드와 크로스헤드 핀의 상대적인 위치 변화를 설명하는 도면이다.
도 3b는 피스톤 로드와 크로스헤드 핀의 상대적인 위치 변화를 설명하는 도면이다.
도 4는 유압 발생 장치의 배치를 설명하는 도면이다.
도 5a는 본체 부재를 설명하는 도면이다.
도 5b는 본체 부재를 설명하는 도면이다.
도 6a는 유압 발생 장치의 작용을 설명하는 도면이다.
도 6b는 유압 발생 장치의 작용을 설명하는 도면이다.
도 6c는 유압 발생 장치의 작용을 설명하는 도면이다.
도 7a는 유압 발생 장치의 제어를 설명하는 도면이다.
도 7b는 유압 발생 장치의 제어를 설명하는 도면이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 개시의 바람직한 실시 형태에 대해 상세히 설명한다. 본 실시 형태에 나타내는 치수, 재료, 기타 구체적인 수치 등은 명시된 이해를 용이하게 하기 위한 예시에 불과하며, 특별히 언급하는 경우를 제외하고, 본 개시를 한정하는 것은 아니다. 또한 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능, 구성을 갖는 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략하고, 또한 본 개시에 직접 관계가 없는 요소는 도시를 생략한다.
이하의 실시 형태에서는, 기체 연료인 연료 가스를 주로 연소시키는 가스 운전 모드와, 액체 연료인 연료유를 연소시키는 디젤 운전 모드 중 어느 하나의 운전 모드를 선택적으로 실행할 수 있는, 이른바 듀얼 퓨얼형의 엔진에 대해 설명한다. 또한, 2행정으로 1 사이클을 완결하는 엔진(2사이클 엔진, 2스트로크 엔진)으로서, 실린더 내부를 가스가 일방향으로 흐르는 유니플로 소기식인 경우에 대해 설명한다. 그러나, 엔진의 종류로는 듀얼 퓨얼형, 2사이클형, 유니플로 소기식으로 한정되지 않고, 크로스헤드형 엔진이기만 하면 무방하다.
도 1은 유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)(크로스헤드형 엔진)의 전체 구성을 설명하는 도면이다. 본 실시 형태의 유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)은, 예컨대 선박 등에 이용된다. 구체적으로, 유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)은 실린더(110), 피스톤(112), 크로스헤드(114), 연접봉(116), 크랭크 샤프트(118), 배기 포트(120), 배기 밸브(122), 소기 포트(124), 소기탱크(126), 냉각기(128), 소기실(130), 및 연소실(132)을 포함하여 구성된다.
유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)에서는 피스톤(112)의 상승 행정 및 하강 행정의 2행정 동안 배기, 흡기, 압축, 연소, 팽창이 행해지고, 피스톤(112)이 실린더(110) 내를 왕복 이동한다. 피스톤(112)에는 피스톤 로드(112a)의 상단이 고정되어 있다. 또한, 피스톤 로드(112a)의 하단(제1단)에는, 크로스헤드(114)에 있어서의 크로스헤드 핀(114a)이 연결되어 있고, 크로스헤드(114)는 피스톤(112)과 함께 왕복 이동한다. 크로스헤드(114)는 크로스헤드 슈(114b)에 의해 피스톤(112)의 스트로크 방향으로 수직한 방향(도 1에서 좌우 방향)의 이동이 규제되어 있다.
크로스헤드 핀(114a)은 연접봉(116)의 상단(제2단)에 마련된 구멍에 삽입통과되어 있고, 연접봉(116)의 제2단을 지지하고 있다. 또한, 연접봉(116)의 하단은 크랭크 샤프트(118)에 연결되고, 연접봉(116)에 대해 크랭크 샤프트(118)가 회전하는 구조로 되어 있다. 그 결과, 피스톤(112)의 왕복 이동에 수반하여 크로스헤드(114)가 왕복 이동하면, 그 왕복 이동에 연동되어 크랭크 샤프트(118)가 회전한다.
즉, 피스톤(112)이 고정되는 피스톤 로드(112a)의 제1단, 및 크랭크 샤프트(118)에 연결되는 연접봉(116)의 제2단이 크로스헤드(114)를 통해 접속되고, 크로스헤드(114)가 피스톤(112)의 스트로크 방향으로 왕복 이동한다.
배기 포트(120)는 피스톤(112)의 상사점보다 상방의 실린더 헤드(110a)에 마련된 개구부이고, 실린더(110) 내에서 발생한 연소 후의 배기 가스를 배기하기 위해 개폐된다. 배기 밸브(122)는 배기 밸브 구동 장치(미도시)에 의해 소정 타이밍으로 상하로 이동되어 배기 포트(120)를 개폐한다. 이와 같이 하여 배기 포트(120)를 통해 배기된 배기 가스는 배기관(120a)을 통해 과급기(C)의 터빈측으로 공급된 후, 외부로 배기된다.
소기 포트(124)는 실린더(110) 하단측의 내주면(실린더 라이너(110b)의 내주면)로부터 외주면까지 관통되는 구멍이고, 실린더(110)의 전 둘레에 걸쳐 복수 마련되어 있다. 그리고, 소기 포트(124)는 피스톤(112)의 슬라이딩 동작에 따라 실린더(110) 내로 활성 가스를 흡입한다. 이 활성 가스는 산소, 오존 등의 산화제, 또는 그 혼합기(예컨대 공기)를 포함한다.
소기탱크(126)에는 과급기(C)의 압력에 의해 가압된 활성 가스(예컨대 공기)가 봉입되어 있고, 냉각기(128)에 의해 활성 가스가 냉각되어 있다. 냉각된 활성 가스는 실린더 재킷(110c) 내에 형성된 소기실(130)로 압입된다. 그리고, 소기실(130)과 실린더(110) 내의 압력차에 의해, 소기 포트(124)로부터 실린더(110) 내로 활성 가스가 흡입된다.
또한, 실린더 헤드(110a)에는 액체 연료 분사 밸브(134)가 마련된다. 가스 운전 모드에서는 엔진 사이클에서의 원하는 시점에서 적당량의 연료유가 액체 연료 분사 밸브(134)로부터 분사된다. 이 연료유는 실린더 헤드(110a), 실린더 라이너(110b), 및 피스톤(112)에 둘러싸인 연소실(132)의 열로 기화됨과 아울러 자연 착화되며, 단시간에 연소되어 연소실(132)의 온도를 매우 높게 한다. 소기 포트(124) 근방, 또는 실린더(110) 중 소기 포트(124)로부터 연소실(132)까지의 부위에 기체 연료 분사 밸브(미도시)가 마련되어 있고, 기체 연료 분사 밸브로부터 분사되어 실린더(110) 내로 유입된 연료 가스는 연료유의 연소열에 의해 승온됨으로써, 원하는 타이밍에 확실히 연소한다. 피스톤(112)은 주로 연료 가스의 연소에 의한 팽창압에 의해 왕복 이동한다.
여기서, 연료 가스는, 예컨대 LNG(액화 천연 가스)를 가스화하여 생성된다. 또한, 연료 가스로는, LNG로 한정하지 않고, 예컨대, LPG(액화 석유 가스), 경유, 중유 등을 가스화하여 적용할 수도 있다.
한편, 디젤 운전 모드에서는, 기체 연료 분사 밸브로부터의 연료 가스의 분사가 정지됨과 아울러, 가스 운전 모드에서의 연료유의 분사량보다 다량의 연료유가 파일럿 분사 밸브로부터 분사된다. 피스톤(112)은 연료 가스가 아니라, 연료유의 연소에 의한 팽창압에 의해 왕복 이동한다.
이와 같이, 유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)은 가스 운전 모드와 디젤 운전 모드 중 어느 하나의 운전 모드를 선택적으로 실행한다. 그리고, 각각의 선택 모드에 따라 피스톤(112)의 압축비를 가변으로 하기 위해, 유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)에는 가변 기구가 마련되어 있다. 이하, 가변 기구에 대해 상세히 설명한다.
도 2a 및 도 2b는 피스톤 로드(112a)와 크로스헤드 핀(114a)의 연결 부분을 설명하는 도면으로서, 도 2a는 도 1의 일점쇄선으로 둘러싸인 부분을 추출한 확대도를 나타내고, 도 2b는 도 2a의 II(b)－II(b)선을 따른 단면을 나타낸다.
도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 크로스헤드 핀(114a)에는 피스톤 로드(112a)의 제1단이 삽입된다. 구체적으로, 크로스헤드 핀(114a)에는 크로스헤드 핀(114a)의 축방향(도 2b에서 좌우 방향)으로 수직하게 연장되는 연결공(160)이 형성되어 있다. 이 연결공(160)은 유압실로 되어 있고, 이 유압실에 피스톤 로드(112a)의 제1단이 삽입되어 있다. 이와 같이, 연결공(160)에 피스톤 로드(112a)의 제1단이 삽입됨으로써, 크로스헤드 핀(114a)과 피스톤 로드(112a)가 연결된다.
보다 상세하게 설명하면, 피스톤 로드(112a)에는, 피스톤 로드(112a)의 외경이 제1단측보다 큰 대직경부(162a)와, 대직경부(162a)보다 제1단측에 위치하고, 대직경부(162a)보다 외경이 작은 소직경부(162b)가 형성되어 있다.
그리고, 연결공(160)은 연결공(160)의 피스톤(112)측에 위치하는 대직경 구멍(164a)와, 대직경 구멍(164a)에 대해 연접봉(116)측으로 연속되며 대직경 구멍(164a)보다 내경이 작은 소직경 구멍(164b)를 가지고 있다.
피스톤 로드(112a)의 소직경부(162b)는 연결공(160)의 소직경 구멍(164b)에 삽입 가능하고, 피스톤 로드(112a)의 대직경부(162a)는 연결공(160)의 대직경 구멍(164a)에 삽입 가능한 사이즈로 설정되어 있다. 소직경 구멍(164b)의 내주면에는 O링으로 구성되는 제1 실링 부재(O1)가 배치된다.
피스톤 로드(112a)의 대직경부(162a)보다 피스톤 로드(112a)의 상단(제2단)측에는 연결공(160)보다 외경이 큰 고정 덮개(166)가 고정되어 있다. 고정 덮개(166)는 환상 부재로서, 피스톤 로드(112a)가 상방으로부터 삽입통과되어 있다. 피스톤 로드(112a)가 삽입통과되는 고정 덮개(166)의 내주면에는 O링으로 구성되는 제2 실링 부재(O2)가 배치된다.
크로스헤드 핀(114a)의 외주면에는 크로스헤드 핀(114a)의 직경 방향으로 패인 오목부(114c)가 형성되어 있고, 이 오목부(114c)의 내부에 고정 덮개(166)가 끼워맞춤된다.
또한, 피스톤 로드(112a)와 크로스헤드 핀(114a)의 연결 부분에서의 크로스헤드 핀(114a)의 내부에는 제1 유압실(168a)(유압실) 및 제2 유압실(168b)(유압실)이 형성되어 있다.
제1 유압실(168a)은 대직경부(162a)와 소직경부(162b)의 외경차에 의한 단차면과, 대직경 구멍(164a)의 내주면과, 대직경 구멍(164a)과 소직경 구멍(164b)의 내경차에 의한 단차면에 의해 둘러싸인다.
제2 유압실(168b)은 대직경부(162a) 중 피스톤 로드(112a)의 상단측 단면과, 대직경 구멍(164a)의 내주면과 고정 덮개(166)에 의해 둘러싸인다. 즉, 피스톤 로드(112a)의 대직경부(162a)에 의해 대직경 구멍(164a)이 피스톤 로드(112a)의 제1단측과, 연접봉(116)의 제2단측으로 구획된다. 그리고, 대직경부(162a)를 경계로 하여 대직경부(162a)보다 하측에 구획된 대직경 구멍(164a)에 의해 제1 유압실(168a)이 형성되고, 대직경부(162a)보다 상측에 구획된 대직경 구멍(164a)에 의해 제2 유압실(168b)이 형성되어 있다.
제1 유압실(168a)에는 공급 유로(170a) 및 배유로(170b)가 연통되어 있다. 공급 유로(170a)는 상단(제2단)이 대직경 구멍(164a)과 소직경 구멍(164b)의 내경차에 의한 단차면으로 개구되고, 하단(제1단)이 후술하는 유압 발생 장치에 연통되어 있다. 배유로(170b)는 전자(電磁) 밸브(미도시)에 연통되고, 또한 상단(제2단)이 대직경 구멍(164a)과 소직경 구멍(164b)의 내경차에 의한 단차면으로 개구되어 있다.
제2 유압실(168b)에는 고정 덮개(166)의 벽면으로 개구되는 보조 유로(170c)가 연통되어 있다. 보조 유로(170c)는 고정 덮개(166)와 크로스헤드 핀(114a)의 접촉 부분을 통해 크로스헤드 핀(114a)의 내부를 지나 유압 펌프(미도시)에 연통되어 있다.
도 3a 및 도 3b는 피스톤 로드(112a)와 크로스헤드 핀(114a)의 상대적인 위치 변화를 설명하는 도면으로서, 도 3a는 피스톤 로드(112a)가 연결공(160)에 얕게 진입한 상태를 나타내고, 도 3b는 피스톤 로드(112a)가 연결공(160)에 깊게 진입한 상태를 나타낸다.
제1 유압실(168a)은 피스톤(112)의 스트로크 방향의 길이가 가변으로 되어 있고, 제1 유압실(168a)에 작동유를 공급한 상태에서 제1 유압실(168a)을 밀폐하면, 도 3a의 상태를 유지할 수 있게 되어 있다.
그리고, 전자 밸브(미도시)가 개구되면, 피스톤(112)의 왕복 이동에 의한 피스톤 로드(112a) 및 크로스헤드 핀(114a)으로부터의 압축 하중에 의해 작동유가 제1 유압실(168a)로부터 배유로(170b)를 통해 전자 밸브측으로 배출된다. 그 결과, 도 3b에 도시한 바와 같이, 피스톤(112)의 스트로크 방향을 따른 제1 유압실(168a)의 길이가 짧아진다. 한편, 제2 유압실(168b)에서는 피스톤(112)의 스트로크 방향을 따른 길이가 길어진다.
제1 유압실(168a) 및 제2 유압실(168b)의 피스톤(112)의 스트로크 방향을 따른 길이가 변경된 만큼, 피스톤 로드(112a)가 크로스헤드 핀(114a)의 연결공(160)(유압실)으로 진입하는 진입 위치(진입 깊이)가 변화한다. 이와 같이, 피스톤 로드(112a)와 크로스헤드 핀(114a)의 상대적인 위치를 변화시킴으로써, 피스톤(112)의 상사점 및 하사점 위치가 가변이 된다.
그런데, 도 3b에 도시한 상태에서 피스톤(112)이 상사점에 도달하였을 때, 크로스헤드 핀(114a)은 연접봉(116)에 의해 피스톤(112)의 스트로크 방향의 위치가 고정되어 있다. 한편, 피스톤 로드(112a)는 크로스헤드 핀(114a)에 연결되어 있는데, 제2 유압실(168b) 만큼 피스톤(112)의 스트로크 방향으로 유격이 발생되어 있다.
그 때문에, 유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)의 회전수에 의해 피스톤 로드(112a)의 관성력이 커서, 피스톤 로드(112a)가 피스톤(112)측으로 과도하게 이동될 가능성이 있다. 이와 같이 상사점 위치의 어긋남이 발생하지 않도록, 제2 유압실(168b)에는 보조 유로(170c)를 통해 유압 펌프로부터의 유압을 작용시켜 이러한 피스톤 로드(112a)의 이동을 억제하고 있다.
또한, 유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)은 비교적 저속의 회전수로 이용되므로, 피스톤 로드(112a)의 관성력이 작아서, 제2 유압실(168b)로 공급하는 유압이 낮더라도, 상사점 위치의 어긋남을 억제할 수 있다.
또한, 피스톤 로드(112a)에는 피스톤 로드(112a)의 외주면으로부터 직경 방향 내측을 향하는 유로공(172)이 마련되어 있다. 또한, 크로스헤드 핀(114a)에는 크로스헤드 핀(114a)의 외주면측으로부터 연결공(160)까지 관통하는 관통공(174)이 마련되어 있다. 관통공(174)은 상술한 유압 펌프와 연통되어 있다.
또한, 유로공(172)과 관통공(174)은 피스톤 로드(112a)의 직경 방향으로 대향되어 있고, 유로공(172)과 관통공(174)이 연통되어 있다. 유로공(172)의 외주면측 단부는 유로공(172)의 다른 부위보다 피스톤(112)의 스트로크 방향(도 3a 및 도 3b에서 상하 방향)의 유로폭이 넓게 형성되어 있어, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 피스톤 로드(112a)와 크로스헤드 핀(114a)의 상대적인 위치가 변하더라도, 유로공(172)과 관통공(174)의 연통 상태가 유지된다.
피스톤 로드(112a)의 외주면에는 유로공(172)의 외주면측 단부를 피스톤 로드(112a)의 축방향을 따라 상하로부터 끼우도록, O링으로 구성되는 제3 실링 부재(O3), 제4 실링 부재(O4)가 배치된다(도 2a 및 도 2b 참조).
대직경부(162a)는 유로공(172) 만큼 대직경 구멍(164a)의 내주면에 대향하는 면적이 작아져 대직경 구멍(164a)에 대해 기울어지기 쉬워진다. 이에 대해, 소직경부(162b)가 소직경 구멍(164b)로 가이드됨으로써, 피스톤 로드(112a)의 상기 스트로크 방향에 대한 기울기가 억제되어 있다.
그리고, 피스톤 로드(112a)의 내부에는 피스톤(112)의 스트로크 방향으로 연장되고, 피스톤(112) 및 피스톤 로드(112a)를 냉각하는 냉각유가 유통되는 냉각 유로(176)가 형성되어 있다. 냉각 유로(176)의 내부에는 냉각관(178)이 배치되어 있고, 냉각 유로(176)는 냉각관(178)에 의해 피스톤 로드(112a)의 직경 방향 외측의 왕로(往路)(176a)와 내측의 복로(復路)(176b)로 나뉘어져 있다. 유로공(172)은 냉각 유로(176) 중 왕로(176a)로 개구되어 있다.
유압 펌프로부터 공급된 냉각유는 관통공(174), 유로공(172)을 통해 냉각 유로(176)의 왕로(176a)로 유입된다. 왕로(176a)와 복로(176b)는 피스톤(112)의 내부에서 연통되어 있고, 왕로(176a)를 흐른 냉각유는 피스톤(112)의 내벽에 도달하면 복로(176b)를 지나 소직경부(162b)측으로 돌아온다. 냉각 유로(176)의 내벽 및 피스톤(112)의 내벽에 냉각유가 접촉함으로써, 피스톤(112)이 냉각된다.
또한, 크로스헤드 핀(114a)에는 크로스헤드 핀(114a)의 축방향으로 연장되는 출구공(180)이 형성되어 있고, 소직경 구멍(164b)은 출구공(180)에 연통되어 있다. 피스톤(112)을 냉각한 후에, 냉각 유로(176)로부터 소직경 구멍(164b)로 유입된 냉각유는 출구공(180)을 지나 크로스헤드 핀(114a) 밖으로 배출되어, 탱크로 환류된다.
제1 유압실(168a) 및 제2 유압실(168b)에 공급되는 작동유와, 냉각 유로(176)에 공급되는 냉각유는 모두 동일한 탱크로 환류되어 동일한 유압 펌프에 의해 승압된다. 그 때문에, 유압을 작용시키는 작동유의 공급과, 냉각용의 냉각유의 공급을 하나의 유압 펌프로 수행할 수 있어 코스트 저감이 가능해진다.
이어서, 공급 유로(170a)의 하단(제1단)에 연통되고, 공급 유로(170a)를 통해 제1 유압실(168a)로 작동유를 압입하는 유압 발생 장치에 대해 상세히 서술한다.
도 4는 유압 발생 장치(200)의 배치를 설명하는 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 유압 발생 장치(200)는 본체 부재(202)와 한 쌍의 플런저 압압 부재(204a, 204b)를 가지고 있다. 본체 부재(202)는 크로스헤드 핀(114a)의 일방의 단면(114d)에 고정되어 있다. 그리고, 본체 부재(202)는 피스톤(112)의 스트로크 방향으로, 피스톤(112) 및 크로스헤드(114)와 일체로 왕복 이동한다.
플런저 압압 부재(204a, 204b)는 각각, 크로스헤드 핀(114a)의 축방향 위치가 연접봉(116)보다 도 4에서 앞쪽에 위치하고 있고, 각각 프레임(206)에 고정되어 있다. 또한, 본체 부재(202)와 플런저 압압 부재(204a, 204b)는 크로스헤드 핀(114a)의 축방향 위치가 중첩되게 배치되어 있다. 그리고, 본체 부재(202)는 피스톤(112) 및 크로스헤드(114)와 함께 왕복 이동할 때, 한 쌍의 플런저 압압 부재(204a, 204b) 사이를 통과한다.
도 5a 및 도 5b는 본체 부재(202)를 설명하는 도면이고, 본체 부재(202)의 개략 단면도를 나타낸다. 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 본체 부재(202)에는 도 5a 및 도 5b에서 좌우 방향으로 관통하는 관통공(208)이 형성되어 있고, 관통공(208)에 한 쌍의 플런저(210a, 210b)가 삽입통과되어 있다.
플런저(210a, 210b)는 각각 플런저 본체(212)와, 롤러(214)를 갖는다. 플런저 본체(212)는 관통공(208)에 삽입통과됨과 아울러 선단부가 관통공(208)으로부터 돌출되어 있고, 롤러(214)는 플런저 본체(212) 중 관통공(208)으로부터 돌출된 선단부에 각각 마련된다. 롤러(214)는, 도 5a 및 도 5b에 있어서, 지면(紙面)에 수직한 방향을 회전축 방향으로 하여 회전 가능하게 되어 있다.
즉, 플런저(210a, 210b)의 선단(롤러(214) 중 플런저 본체(212)와 반대측 단부(214a))는 본체 부재(202)의 외방에 위치한다. 또한, 플런저(210a, 210b)의 기단(플런저 본체(212) 중 롤러(214)와 반대측 단부(212a))는 본체 부재(202)의 관통공(208)의 내부에 위치하고 있다.
또한, 플런저(210a, 210b)의 플런저 본체(212)의 기단부(212a)는 서로 이격되어 있고, 이들 플런저 본체(212)의 기단부(212a) 및 관통공(208)의 내벽에 의해 승압실(216)이 형성되어 있다.
즉, 플런저(210a, 210b)의 플런저 본체(212)의 기단부(212a)(플런저(210a, 210b)의 기단)는 본체 부재(202)의 내부에서 승압실(216)에 면해 있다. 그리고, 플런저(210a, 210b)는 관통공(208) 내를 슬라이딩한다. 도 5a 및 도 5b에 있어서, 피스톤(112)의 스트로크 방향은 상하 방향이며, 플런저(210a, 210b)는 피스톤(112)의 스트로크 방향에 교차하는 방향(여기서는, 피스톤(112)의 스트로크 방향에 대한 수직 방향)으로 슬라이딩한다.
이와 같이, 승압실(216)을 사이에 두고 슬라이딩 방향으로 서로 이격되어 한 쌍의 플런저(210a, 210b)가 마련되어 있고, 승압실(216)에는 한 쌍의 플런저(210a, 210b)를 서로 이격되는 방향으로 탄성력을 작용시키는 탄성 부재(218)가 마련된다. 탄성 부재(218)의 양단은 플런저(210a, 210b)의 플런저 본체(212)의 기단부(212a)에 각각 고정되어 있다.
본체 부재(202) 중 도 5a 및 도 5b에 있어서, 상측에는 도입 포트(220)가 마련되고, 하측에는 토출 포트(222)가 마련되어 있다. 도입 포트(220)는 작동유의 공급원, 예컨대 작동유 탱크에 접속되어 있고, 작동유 탱크로부터 작동유가 인도된다. 토출 포트(222)는 상술한 공급 유로(170a)를 통해 제1 유압실(168a)에 연통되어 있다.
또한, 본체 부재(202)에는 도입 포트(220)로부터 승압실(216)까지 연통되는 제1 연통로(228)가 마련되어 있다. 제1 연통로(228)는 도입 포트(220) 측일수록 내경이 작아지는 테이퍼(228a)가 형성되고, 테이퍼(228a)보다 승압실(216) 측에는 제1 체크 밸브(224)가 마련되어 있다. 구체적으로, 제1 체크 밸브(224)는 구 형상의 밸브 본체(224a)와 탄성 스프링(224b)을 가지며, 밸브 본체(224a)가 탄성 스프링(224b)에 의해 도 5a 및 도 5b에서 상측으로 탄성 가압되어 있다. 도입 포트(220)로부터 승압실(216)측으로 작동유가 흐를 때, 도 5a에 도시한 바와 같이, 밸브 본체(224a)는 작동유의 흐름에 밀려 제1 연통로(228)을 열고, 도입 포트(220)로부터 승압실(216)로의 작동유의 흐름을 허용한다.
한편, 승압실(216)의 유압이 높아지고, 승압실(216)로부터 도입 포트(220)측으로 작동유가 흐르려고 하더라도, 밸브 본체(224a)가 제1 연통로(228) 내의 테이퍼(228a)에 접촉하여 제1 연통로(228)을 닫는다. 이와 같이 하여, 제1 체크 밸브(224)는 승압실(216)로부터 도입 포트(220)로의 작동유의 흐름을 억제한다.
또한, 본체 부재(202)에는 승압실(216)로부터 토출 포트(222)까지 연통하는 제2 연통로(230)가 마련되어 있다. 제2 연통로(230)는 토출 포트(222) 측일수록 내경이 커지는 테이퍼(230a)가 형성되고, 테이퍼(230a)보다 토출 포트(222)측에는 제2 체크 밸브(226)가 마련되어 있다. 구체적으로, 제2 체크 밸브(226)는 구 형상의 밸브 본체(226a)와 탄성 스프링(226b)을 가지며, 밸브 본체(226a)가 탄성 스프링(226b)에 의해 도 5a 및 도 5b에 있어서, 상측으로 탄성 가압되어 있다. 승압실(216)의 유압이 높아져서, 승압실(216)로부터 토출 포트(222)측으로 작동유가 흐를 때, 도 5b에 도시한 바와 같이, 밸브 본체(226a)는 작동유의 흐름에 밀려 제2 연통로(230)을 열고, 승압실(216)로부터 토출 포트(222)로의 작동유의 흐름을 허용한다.
한편, 토출 포트(222)로부터 승압실(216)측으로 작동유가 흐르려고 하더라도, 밸브 본체(226a)가 제2 연통로(230) 내의 테이퍼(230a)에 접촉하여 제2 연통로(230)을 닫는다. 이와 같이 하여, 제2 체크 밸브(226)는 토출 포트(222)로부터 승압실(216)로의 작동유의 흐름을 억제한다.
도 6a~도 6c는 유압 발생 장치(200)의 작용을 설명하는 도면이다. 도 6a~도 6c에서는, 도 4에 도시한 상태보다 본체 부재(202)가 플런저 압압 부재(204a, 204b)측으로 피스톤(112)의 스트로크 방향을 따라 이동한 상태를 나타낸다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 플런저 압압 부재(204a, 204b)는 각각 제1 경사면(232)(경사면)과 제2 경사면(234)(경사면)을 갖는다. 제1 경사면(232)은 상기 스트로크 방향의 하측(도 6a에서 하측)일수록 플런저 압압 부재(204a, 204b)의 대향 간격이 좁아지는 방향으로 경사진다. 또한, 제2 경사면(234)은 상기 스트로크 방향의 하측일수록 플런저 압압 부재(204a, 204b)의 대향 간격이 넓어지는 방향으로 경사진다.
제1 압압부(236)는 플런저 압압 부재(204a, 204b)의 제1 경사면(232) 중 도 6a에서 상측 단부이며, 플런저(210a, 210b)의 슬라이딩 방향(도 6a~도 6c에서 좌우 방향)으로 본체 부재(202)로부터 이격 배치되어 있다. 제1 압압부(236)와 본체 부재(202) 간의 상기 좌우 방향의 이격 거리를 제1 거리(La)로 한다. 그리고, 승압실(216)측으로의 플런저(210a, 210b)의 압입량을 제1 압입량(여기서는 0)으로 한다.
즉, 본체 부재(202)가 상기 스트로크 방향으로 도 6a~도 6c에서 하측을 향해 이동하고, 도 6a에 도시한 바와 같이, 롤러(214)가 제1 압압부(236)에 대향하였을 때, 롤러(214)는 제1 압압부(236)로부터 이격되어 있고, 플런저(210a, 210b)는 제1 압압부(236)에 의해 압입되지 않는다. 그리고, 본체 부재(202)가 도 6b의 위치까지 이동하면, 롤러(214)가 플런저 압압 부재(204a, 204b)에 접촉한다.
제2 압압부(238)는 제1 압압부(236)와 상기 스트로크 방향의 위치를 달리하는 부위로서, 플런저 압압 부재(204a, 204b)의 제1 경사면(232) 중 도 6a에서 하측 단부이다. 즉, 제2 압압부(238)는 본체 부재(202)와의 상기 좌우 방향의 이격 거리가 제1 거리(La)보다 작은 제2 거리(Lb)이며, 플런저 압압 부재(204a, 204b)의 대향 간격이 가장 작아지는 부위이다. 이 제2 압압부(238)에서는 승압실(216)측으로의 플런저(210a, 210b)의 압입량이 제1 압입량보다 큰 제2 압입량이 된다.
즉, 본체 부재(202)가 도 6b의 위치로부터 도 6c의 위치까지 이동하는 동안에, 롤러(214)가 제1 경사면(232)을 슬라이딩하면서 플런저 압압 부재(204a, 204b)에 압압되고, 플런저(210a, 210b)가 제2 압입량 만큼 승압실(216)측으로 압입된다.
이와 같이, 플런저 압압 부재(204a, 204b)는 플런저(210a, 210b)가 제1 압압부(236)로부터 제2 압압부(238)로 이동하는 과정에서, 플런저(210a, 210b)를 승압실(216)측으로 압입한다.
그 결과, 승압실(216)은 도입 포트(220)로부터 본체 부재(202)에 인도된 작동유를 승압하여 토출 포트(222)로부터 토출한다. 토출 포트(222)로부터 토출된 작동유는 공급 유로(170a)를 통해 제1 유압실(168a)로 유입되어, 피스톤 로드(112a)와 크로스헤드 핀(114a)의 상대적인 위치가 변화된다.
여기서는, 본체 부재(202)가 상기 스트로크 방향으로, 도 6a에서 하측을 향해 이동하는 경우에 대해 설명하였다. 중복 설명을 피하기 위해 상세는 생략하였지만, 제2 압압부(238)보다 하방으로 이동한 본체 부재(202)가 상기 스트로크 방향으로, 도 6a에서 상측을 향해 이동하는 경우도, 제2 경사면(234)이 제1 경사면(232)과 마찬가지로 작용한다. 즉, 제2 경사면(234) 중, 도 6a에서 하측 단부가 제1 압압부(240)로 되어 있고, 플런저 압압 부재(204a, 204b)는 플런저(210a, 210b)가 제1 압압부(240)로부터 제2 압압부(238)로 이동하는 과정에서, 플런저(210a, 210b)를 승압실(216)측으로 압입한다.
도 7a 및 도 7b는 유압 발생 장치(200)의 제어를 설명하는 도면이다. 도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 플런저 압압 부재(204a)측에는 요동 기구(242)가 마련되어 있다. 요동 기구(242)는 지지부(242a)와, 액튜에이터(242b)로 구성된다.
지지부(242a)는 플런저 압압 부재(204a) 중, 도 7a에서 하단측을 피봇지지한다. 플런저 압압 부재(204a)는 지지부(242a)에 의해 피봇지지된 지점을 회전축 중심으로 하여, 도 7b에 도시한 위치까지 요동 가능하게 되어 있다. 또한, 지지부(242a)는 플런저 압압 부재(204a)를 반시계 방향으로 회전하는 방향으로 바이어스시키고 있다.
액튜에이터(242b)는, 예컨대 유압식이며, 선단부에 롤러(242c)가 마련되어 있다. 그리고, 액튜에이터(242b)는 유압에 의한 압압력을 받아 선단부가, 도 7a에서 좌우 방향으로 이동한다. 롤러(242c)는 플런저 압압 부재(204a)에 도 7a에서 좌측으로부터 접촉하고, 플런저 압압 부재(204a)를 시계 회전 방향으로 압압한다.
도 7a에 도시한 배치에서는, 플런저 압압 부재(204a, 204b)는 승압실(216)에 있어서의 작동유의 승압이 가능해지는 승압 위치로 되어 있다. 그리고, 액튜에이터(242b)가 작동하여, 도 7b에 도시한 바와 같이, 롤러(242c)가 좌측으로 이동하면, 플런저 압압 부재(204a)가 지지부(242a)로부터의 바이어스력에 의해, 롤러(242c)에 추종하여 요동하여, 플런저 압압 부재(204a)의 제2 압압부(238)와, 플런저 압압 부재(204b)의 제2 압압부(238)의 이격 거리가 커진다.
그 결과, 플런저(210a, 210b)가 제2 압압부(238)에 대향하는 위치까지 본체 부재(202)가 이동하였을 때, 플런저(210b)는 제2 압압부(238)로 압압되어, 도 7b에서 좌측으로 이동하지만, 그 만큼 플런저(210a)가 좌측으로 이동하기 때문에, 승압실(216)의 용적은 변하지 않아서, 작동유는 승압되지 않는다. 그 후, 플런저 압압 부재(204a)가 다시 요동할 때까지, 승압실(216)에서의 작동유의 승압이 불가능해진다.
이와 같이, 플런저 압압 부재(204a)는, 도 7a에 도시한 승압실(216)의 용적을 축소시켜, 작동유의 승압이 가능해지는 승압 위치로부터, 도 7b에 도시한 승압실(216)에서의 작동유의 승압이 불가능해지는 퇴피 위치까지 이동한다. 그 때문에, 유압 발생 장치(200)에서는 간단한 구성으로 유압 발생의 ON, OFF를 절환 가능하게 되어 있다. 유압이 불필요한 경우, 플런저 압압 부재(204a)를 퇴피 위치로 함으로써, 피스톤(112)에 불필요한 저항을 작용시키지 않아 연료 소비를 억제할 수 있다.
또한, 플런저 압압 부재(204a)를 도 7a에 도시한 승압 위치로부터 도 7b에 도시한 퇴피 위치까지의 임의의 위치로 제어함으로써, 발생시키는 유압의 크기를 조정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 유압 발생 장치(200)에 의해 유압을 발생시킬 수 있으므로, 크로스헤드형 엔진에서의 유압 발생을 위한 새로운 유압 펌프의 설치가 불필요해진다. 또는, 유압 펌프를 설치한다고 하더라도, 설치하는 유압 펌프를 소출력으로 하여, 유압 발생 장치(200)가 피스톤(112)의 동력에 의해 작동유를 고압까지 승압 가능하다.
또한, 유압 발생 장치(200)에서는, 플런저(210a, 210b)가 플런저 압압 부재(204a, 204b)에 압압되기 시작할 때, 롤러(214)는 플런저 압압 부재(204a, 204b)에 대해 피스톤(112)의 스트로크 방향에 교차하는 방향으로부터 접촉한다. 그 때문에, 접촉시의 충격이 작고, 작동유에 발생하는 충격파를 억제할 수 있다. 또한, 플런저 압압 부재(204a, 204b)는 본체 부재(202)의 상기 스트로크 방향에 따른 이동 범위의 임의의 위치에 배치할 수 있어, 설치 자유도가 높다.
상술한 실시 형태에서는, 유압 발생 장치(200)가 피스톤 로드(112a)와 크로스헤드 핀(114a)의 상대적인 위치를 가변으로 하기 위한 유압을 발생시키는 경우에 대해 설명하였지만, 유압 발생 장치(200)가 발생시킨 유압을 다른 용도로 이용할 수도 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 본체 부재(202)가 크로스헤드(114)에 마련되어 있는 경우에 대해 설명하였지만, 피스톤(112)의 스트로크 방향으로 피스톤(112)과 일체로 이동한다면, 크로스헤드(114) 이외의 부재에 본체 부재(202)를 마련해도 무방하다. 단, 본체 부재(202)를 크로스헤드(114)에 마련하는 경우, 다른 부재와의 간섭 없이 용이하게 배치할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 플런저 압압 부재(204a, 204b)가 제1 경사면(232) 및 제2 경사면(234)를 구비하는 경우에 대해 설명하였지만, 제1 경사면(232) 및 제2 경사면(234)이 모두 필수는 아니다. 단, 제1 경사면(232) 및 제2 경사면(234)을 마련함으로써, 유압을 서서히 상승시킬 수 있다. 또한, 제1 경사면(232) 및 제2 경사면(234)은 어느 하나만을 마련해도 무방하나, 제1 경사면(232) 및 제2 경사면(234)을 모두 마련함으로써, 1스트로크 동안에 2회 유압을 승압할 수 있고, 신속한 승압이 가능하다. 또한, 제1 경사면(232) 및 제2 경사면(234)은 직선형상인 것을 도시하였지만, 본체 부재(202)의 스트로크 방향의 이동에 의한 유압의 상승 속도가 급격히 변화되지 않도록 계산된 곡면상이어도 무방하다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 플런저 압압 부재(204a, 204b)가 승압 위치로부터 퇴피 위치까지 작동하는 경우에 대해 설명하였지만, 플런저 압압 부재(204a, 204b)가 작동하지 않고, 예컨대, 토출 포트(222)로부터 토출된 작동유의 유로에 절환 밸브 등을 마련하여 승압의 ON, OFF를 절환할 수도 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 플런저(210a, 210b)는 승압실(216)을 사이에 두고 슬라이딩 방향으로 서로 이격하여 한 쌍 마련되는 경우에 대해 설명하였지만, 플런저(210a, 210b) 중 하나만이 마련될 수도 있다. 다만, 플런저(210a, 210b)를 모두 마련하고, 승압실(216)에 탄성 부재(218)를 마련함과 아울러, 플런저 압압 부재(204a, 204b)를 한 쌍의 플런저(210a, 210b) 각각에 대해 마련하면, 이하의 효과가 있다. 즉, 본체 부재(202)에 대한 플런저 압압 부재(204a, 204b)의 배치가 플런저 압압 부재(204a, 204b)의 대향 방향으로 어긋나도, 플런저 압압 부재(204a, 204b)의 간격이 어긋나지 않으면, 소기의 승압 성능을 발휘할 수 있다. 즉, 한 쌍의 플런저(210a, 210b)를 마련함으로써, 엄밀한 치수의 관리가 요구되지 않게 되어, 설계 작업이나 조립 작업을 간소화할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 본체 부재(202)에 제1 체크 밸브(224), 및 제2 체크 밸브(226)가 마련되어 있는 경우에 대해 설명하였지만, 제1 체크 밸브(224), 및 제2 체크 밸브(226) 대신에, 전자 밸브 등을 마련해도 무방하다. 다만, 본체 부재(202)에 제1 체크 밸브(224), 및 제2 체크 밸브(226)을 마련함으로써, 간단한 구성 및 고정밀도로 작동유의 흐름을 제어하여 승압실(216)의 유압을 승압할 수 있게 된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 개시의 바람직한 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 개시는 실시 형태로 한정되지 않음은 물론이다. 통상의 기술자라면, 청구범위에 기재된 범주에서 각종 변경예 또는 수정예를 도출 가능함은 명백하고, 그들에 대해서도 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
본 개시는 피스톤 로드에 크로스헤드가 고정된 크로스헤드형 엔진의 유압 발생 장치, 및 크로스헤드형 엔진에 이용할 수 있다.
100　 유니플로 소기식 2사이클 엔진(크로스헤드형 엔진)
112 　피스톤
112a　 피스톤 로드
114　 크로스헤드
200　 유압 발생 장치
202　 본체 부재
204a, 204b 　플런저 압압 부재
210a, 210b　 플런저
212a　 단부(기단)
214a　 단부(선단)
216　 승압실
218　 탄성 부재
220　 도입 포트
222　 토출 포트
232　 제1 경사면(경사면)
234　 제2 경사면(경사면)
236, 240 제1 압압부
238　 제2 압압부

Claims (7)

  1. 피스톤이 고정되는 피스톤 로드의 제1단, 및 크랭크 샤프트에 연결되는 연접봉의 제2단이 크로스헤드를 통해 접속되고, 상기 크로스헤드가 상기 피스톤의 스트로크 방향으로 왕복 이동하는 크로스헤드형 엔진의 유압 발생 장치로서,
    상기 피스톤의 스트로크 방향으로 상기 피스톤 및 상기 크로스헤드와 일체로 왕복 이동하는 본체 부재와,
    상기 본체 부재에 형성되고, 작동유의 공급원에 접속되는 도입 포트, 및 작동유의 공급처에 접속되는 토출 포트에 연통되고, 상기 도입 포트로부터 상기 본체 부재로 인도된 작동유를 승압하여 상기 토출 포트로부터 토출하는 승압실과,
    선단이 상기 본체 부재의 외방에 위치하고, 기단(基端)이 상기 본체 부재의 내부에서 상기 승압실에 면하며, 상기 피스톤의 스트로크 방향에 교차하는 방향으로 슬라이딩하는 플런저와,
    상기 플런저의 슬라이딩 방향으로 상기 본체 부재로부터 이격 배치되고, 상기 본체 부재와의 이격 거리가 제1 거리이며, 상기 승압실측으로의 상기 플런저의 압입량이 제1 압입량이 되는 제1 압압부와, 상기 제1 압압부와 상기 스트로크 방향의 위치를 달리하고, 상기 본체 부재와의 이격 거리가 상기 제1 거리보다 작은 제2 거리이며, 상기 승압실측으로의 상기 플런저의 압입량이 상기 제1 압입량보다 큰 제2 압입량이 되는 제2 압압부를 가지며, 상기 플런저가 상기 제1 압압부로부터 상기 제2 압압부로 이동하는 과정에서 상기 플런저를 상기 승압실측으로 압입하는 플런저 압압 부재를 구비하는 크로스헤드형 엔진의 유압 발생 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체 부재가 상기 크로스헤드에 마련되어 있는 크로스헤드형 엔진의 유압 발생 장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 플런저 압압 부재가 상기 플런저의 일단을 압입하는 곡면 형상 또는 직선 형상의 경사면을 구비하고, 상기 경사면이 상기 제1 압압부로부터 상기 제2 압압부까지 상기 본체 부재와의 이격 거리가 서서히 감소하도록 구성되어 있는 크로스헤드형 엔진의 유압 발생 장치.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플런저 압압 부재가 상기 승압실에서의 작동유의 승압 작용이 가능한 승압 위치로부터 상기 승압실에서의 작동유의 승압 작용이 불가능한 퇴피 위치까지 이동하는 크로스헤드형 엔진의 유압 발생 장치.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플런저가 상기 승압실을 사이에 두고 상기 슬라이딩 방향으로 서로 이격하여 한 쌍 마련되고, 상기 승압실에는 상기 한 쌍의 플런저를 서로 이격되는 방향으로 탄성력을 작용시키는 탄성 부재가 마련되고,
    상기 플런저 압압 부재가 상기 한 쌍의 플런저에 각각 마련되어 있는 크로스헤드형 엔진의 유압 발생 장치.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체 부재에는, 상기 도입 포트로부터 상기 승압실로의 작동유의 흐름을 허용하고, 상기 승압실로부터 상기 도입 포트로의 작동유의 흐름을 억제하는 제1 체크 밸브, 및 상기 승압실로부터 상기 토출 포트로의 작동유의 흐름을 허용하고, 상기 토출 포트로부터 상기 승압실로의 작동유의 흐름을 억제하는 제2 체크 밸브가 마련되어 있는 크로스헤드형 엔진의 유압 발생 장치.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 유압 발생 장치를 구비하는 크로스헤드형 엔진.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6946977B2 (ja) * 2017-11-28 2021-10-13 株式会社Ihi 可変圧縮装置及びエンジンシステム
JP2019157845A (ja) 2018-03-16 2019-09-19 株式会社ディーゼルユナイテッド 舶用エンジン
JP6866325B2 (ja) 2018-03-16 2021-04-28 株式会社Ｉｈｉ原動機 舶用エンジン
KR102387966B1 (ko) 2018-04-06 2022-04-18 가부시키가이샤 아이에이치아이 가변 압축 장치 및 엔진 시스템
JP7214980B2 (ja) * 2018-05-30 2023-01-31 株式会社Ihi 圧縮比可変機構
JP7139702B2 (ja) 2018-06-11 2022-09-21 株式会社Ihi 圧縮比可変機構

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005054619A (ja) * 2003-07-31 2005-03-03 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の圧縮比可変装置
US20090205615A1 (en) * 2008-02-19 2009-08-20 Tonand Brakes Inc. Variable compression ratio system
JP2014020375A (ja) * 2012-07-17 2014-02-03 Waertsilae Schweiz Ag 大型往復ピストン燃焼エンジン、ならびにそのようなエンジンを制御する制御機器および方法
JP2015503058A (ja) * 2011-12-23 2015-01-29 アー・ファウ・エル・リスト・ゲー・エム・ベー・ハーＡｖｌ Ｌｉｓｔｇｍｂｈ 往復ピストンエンジン用のコネクティングロッド

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1595452A (en) * 1925-09-04 1926-08-10 Cole Lloyd Guide-cooling system
GB1236395A (en) * 1967-08-16 1971-06-23 Ricardo & Co Engineers Lubrication of bearings of reciprocating engines
US3724432A (en) * 1971-06-03 1973-04-03 T Tonnessen Nonpolluting engine
JPS62111179A (ja) * 1985-11-08 1987-05-22 Yoshimichi Yoshida 船舶用ポンプ
DE19835146A1 (de) * 1998-08-04 1999-06-10 Daimler Chrysler Ag Pleuelstange
EP2199583A2 (de) * 2008-12-18 2010-06-23 Wärtsilä Schweiz AG Kreuzkopf-Grossdieselmotor
US8104436B2 (en) * 2009-05-01 2012-01-31 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The Environmental Protection Agency Quasi free piston engine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005054619A (ja) * 2003-07-31 2005-03-03 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の圧縮比可変装置
US20090205615A1 (en) * 2008-02-19 2009-08-20 Tonand Brakes Inc. Variable compression ratio system
JP2015503058A (ja) * 2011-12-23 2015-01-29 アー・ファウ・エル・リスト・ゲー・エム・ベー・ハーＡｖｌ Ｌｉｓｔｇｍｂｈ 往復ピストンエンジン用のコネクティングロッド
JP2014020375A (ja) * 2012-07-17 2014-02-03 Waertsilae Schweiz Ag 大型往復ピストン燃焼エンジン、ならびにそのようなエンジンを制御する制御機器および方法

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