KR20170105612A

KR20170105612A - 내연 기관의 실린더 라이너 슬라이딩면의 pH 조정 장치, 내연 기관의 실린더 주유 장치 및 내연 기관

Info

Publication number: KR20170105612A
Application number: KR1020177023500A
Authority: KR
Inventors: 겐이치 이와나가; 히로유키 이시다; 사토루 무라타
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤; 가부시키가이샤 자판엔진코포레숀
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2017-09-19
Also published as: KR101972685B1; CN107407168B; WO2016147427A1; JP6347757B2; CN107407168A; JP2016169687A

Abstract

연료에 함유되는 황분의 많고 적음에 관계없이, 실린더 슬라이딩면의 pH 값을 적정 범위로 유지할 수 있도록 한, 실린더 라이너 슬라이딩면의 pH 조정 장치, 내연 기관의 실린더 주유 장치 및 내연 기관을 제공한다. 내연 기관의 실린더 라이너 슬라이딩면의 pH 값을 검출하는 pH 검출 수단 (14) 과, pH 조정제를 송급하는 조정제 송급 수단과, 조정제 공급로와, pH 조정제의 공급량을 조정하는 조정제 공급량 조정 수단 (11) 과, 제어 수단 (20) 을 구비하고, 상기 제어 수단 (20) 은, pH 검출 수단 (14) 의 검출 결과에 기초하여, 상기 슬라이딩면의 pH 값이 적정 범위에 들어가도록 상기 pH 조정제의 공급량을 설정하는 조정제 공급량 설정부 (23) 와, 조정제 공급량 설정부 (23) 에 의해 설정된 상기 공급량의 상기 pH 조정제를 상기 슬라이딩면에 공급할 수 있도록, 상기 조정제 공급량 조정 수단 (11) 의 작동을 제어하는 조정제 조정 수단 제어부 (24) 를 구비한다.

Description

내연 기관의 실린더 라이너 슬라이딩면의 pH 조정 장치, 내연 기관의 실린더 주유 장치 및 내연 기관{pH REGULATION DEVICE FOR CYLINDER LINER SLIDING SURFACE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE, CYLINDER OILING DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은, 내연 기관의 실린더 라이너 슬라이딩면의 pH 조정 장치, 내연 기관의 실린더 주유 장치 및 내연 기관에 관한 것이다.

선박용 엔진에서는, 피스톤 링이 슬라이딩 접촉하는 실린더 라이너의 슬라이딩면에 실린더 윤활유 (이하 실린더유라고 한다) 가 공급되어, 이 슬라이딩면이 윤활되고 있다.

선박용 엔진에서는, 통상적으로 연료유로서 중유가 사용되고 있다. 중유에는 황분 등의 산성 물질이 함유되어 있기 때문에, 실린더 라이너의 슬라이딩면이 산성 부식되는 경우가 있다. 이 산성 부식의 발생을 방지하기 위해, 선박용 엔진에서는, 실린더유에 염기성 성분을 갖는 것이 사용되어 산성 물질이 중화되도록 하고 있다.

그러나, 중유와, 중유 이외의 황분 (산성 물질) 이 적은 연료 (이하, 저 S 분 연료라고 한다) 를 전환하여 사용하는 선박용 엔진에서는, 연료에 따라 실린더유를 선정하는 것이 곤란하다. 요컨대, 중유에 맞추어 전(全)염기화 (이하, TBN 이라고 한다) 가 높은 실린더유가 사용되면, 저 S 분 연료의 사용시에는, TBN 의 과대화에 수반하여 Ca 분이 석출되고, 이 석출이 실린더 라이너에 악영향을 미치는 한편, 저 S 분 연료에 맞추어 TBN 이 낮은 실린더유가 사용되면, 중유의 사용시에는, 실린더유가 산성 물질을 다 중화시킬 수 없어, 실린더 라이너의 산성 부식이 진행된다.

그래서, 특허문헌 1 에는, TBN 이 상이한 실린더유를 수용한 복수의 탱크를 구비하고, 실린더 라이너 슬라이딩면의 pH 값을 검출하고, 이 pH 값의 검출값과 기준값을 비교하여, 이 비교 결과에 의해, 실린더 라이너에 공급하는 탱크를 전환하여 (즉 TBN 이 상이한 실린더유를 구분해서 사용하여) 실린더 라이너 슬라이딩면의 pH 값을 기준값에 근접시키는 주유 장치가 기재되어 있다.

또, 특허문헌 2 에는, 연료의 황 함유량 또는 연료의 황 함유량에 상관되는 사용이 완료된 윤활제의 BN 값 (잔류 BN 값) 에 기초하여, 실린더 라이너에 공급하는 윤활제의 양을 조정함으로써, 실린더 라이너의 연마 나아가서는 부식을 방지하는 내연 기관이 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 평11-294133호 일본 특허 제4763770호

특허문헌 1 에 기재된 장치는, TBN 이 상이한 실린더유를 전환하여 사용하는 것으로, 연속적으로 TBN 을 변경할 수 없다. 이 때문에, 사용하는 연료에 적합한 실린더유가 준비되어 있지 않은 경우에는 이 연료에 대응할 수 없다.

TBN 을 조금씩 변경하여 실린더유의 종류를 늘림으로써, 대응할 수 있는 연료의 범위를 넓히는 것도 생각할 수 있다. 그러나, TBN 이 상이한 실린더유의 종류를 늘리는 것은 탱크의 수를 늘리는 것으로, 비용 증가나 탱크를 전환하기 위한 구조의 복잡화를 초래한다. 또, TBN 이 상이한 실린더유의 종류를 늘려도 TBN 을 연속적으로 변화시킬 수 없으므로, 연료의 종류에 관계없이 최적의 TBN 의 실린더유를 준비하는 것은 현실적으로는 매우 곤란하다.

특허문헌 2 에 기재된 내연 기관에서는, 실린더에 대한 윤활제의 공급량을 조정함으로써 실린더 라이너의 부식을 방지하는 것이지만, 윤활제의 공급량의 조정 범위에는 한계가 있다. 요컨대, 윤활량은, 지나치게 적으면 실린더 라이너의 슬라이딩면의 윤활성을 확보할 수 없고, 지나치게 많으면 연소실에 윤활유가 다량으로 퍼 올려져 내연 기관의 성능에 악영향을 준다. 이 때문에, 이 내연 기관은, 윤활량의 조정 가능 범위를 초과하는 황 함유량의 연료에 대응할 수 없다.

본 발명은, 연료에 함유되는 황분의 많고 적음에 관계없이, 실린더 슬라이딩면의 pH 값을 적정 범위로 유지할 수 있도록 한, 내연 기관의 실린더 라이너 슬라이딩면의 pH 조정 장치, 내연 기관의 실린더 주유 장치 및 내연 기관을 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 내연 기관의 실린더 라이너 슬라이딩면의 pH 조정 장치는, 내연 기관의 실린더 라이너의 슬라이딩면의 pH 값을 검출하는 pH 검출 수단과, pH 조정제를 송급하는 조정제 송급 수단과, 상기 조정제 송급 수단과 상기 슬라이딩면을 접속시키는 조정제 공급로와, 상기 슬라이딩면에 대한 pH 조정제의 공급량을 조정하는 조정제 공급량 조정 수단과, 제어 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은, 상기 pH 검출 수단의 검출 결과에 기초하여, 상기 슬라이딩면의 pH 값이 적정 범위에 들어가도록 상기 pH 조정제의 공급량을 설정하는 조정제 공급량 설정부와, 상기 조정제 공급량 설정부에 의해 설정된 상기 공급량의 상기 pH 조정제를 상기 슬라이딩면에 공급할 수 있도록, 상기 조정제 공급량 조정 수단의 작동을 제어하는 조정제 조정 수단 제어부를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

(2) 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 내연 기관의 실린더 주유 장치는, 내연 기관의 실린더 라이너의 슬라이딩면에 윤활유를 공급하는 내연 기관의 실린더 주유 장치로서, 상기 윤활유를 송급하는 윤활유 송급 수단과, 상기 윤활유 송급 수단과 상기 슬라이딩면을 접속시키는 윤활유 공급로와, 상기 슬라이딩면의 pH 값을 검출하는 pH 검출 수단과, pH 조정제를 송급하는 조정제 송급 수단과, 상기 조정제 송급 수단과 상기 윤활유 공급로를 접속시키는 조정제 유로와, 상기 윤활유 공급로에 대한 pH 조정제의 공급량을 조정하는 조정제 공급량 조정 수단과, 제어 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은, 상기 pH 검출 수단의 검출 결과에 기초하여, 상기 슬라이딩면의 pH 값이 적정 범위에 들어가도록 상기 pH 조정제의 공급량을 설정하는 조정제 공급량 설정부와, 상기 조정제 공급량 설정부에 의해 설정된 상기 공급량의 상기 pH 조정제를 상기 슬라이딩면에 공급할 수 있도록, 상기 조정제 공급량 조정 수단의 작동을 제어하는 조정제 조정 수단 제어부를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

(3) 상기 슬라이딩면에 대한 상기 윤활유의 공급량을 조정하는 윤활유 공급량 조정 수단과, 상기 슬라이딩면에 형성된 상기 윤활유의 유막 두께를 검출하는 유막 두께 검출 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은, 상기 유막 두께 검출 수단의 검출 결과에 기초하여, 상기 유막 두께가 적정 범위에 들어가도록 상기 윤활유의 공급량을 설정하는 윤활유 공급량 설정부와, 상기 윤활유 공급량 설정부에 의해 설정된 상기 공급량의 상기 윤활유를 상기 슬라이딩면에 공급할 수 있도록, 상기 윤활유 공급량 조정 수단을 제어하는 윤활유 조정 수단 제어부를 갖는 것이 바람직하다.

(4) 상기 윤활유 공급로에 형성된 윤활유 유량 검출 수단을 구비하고, 상기 조정제 공급량 설정부는, 상기 pH 검출 수단의 검출 결과와 상기 윤활유 유량 검출 수단의 검출 결과에 기초하여 상기 pH 조정제의 공급량을 설정하는 것이 바람직하다.

(5) 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 내연 기관은, (1) 의 내연 기관의 실린더 라이너 슬라이딩면의 pH 조정 장치, 또는 (2) ∼ (4) 중 어느 하나에 기재된 내연 기관의 실린더 주유 장치를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 의하면, pH 검출 수단에 의해 검출된 실린더 라이너의 슬라이딩면의 pH 값이 적정 범위에 들어가도록 pH 조정제의 공급량이 조정되므로, 연료에 함유되는 황분의 많고 적음에 관계없이, 실린더 라이너의 슬라이딩면의 pH 값을 적정 범위로 유지할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태의 실린더 주유 장치의 구성 및 내연 기관의 주요부의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 본 발명의 일 실시형태의 실린더 주유 장치의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 은, 도 2 의 제어 장치에 의한 실린더유의 공급량 제어의 제어 순서를 예시하는 플로 차트이다.
도 4 는, 도 2 의 제어 장치에 의한 TBN 조정제의 공급량 제어의 제어 순서를 예시하는 플로 차트이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태의 실린더 주유 장치의 구성 및 내연 기관의 주요부의 구성을 나타내는 모식도이다.

도 2 는, 본 발명의 일 실시형태의 실린더 주유 장치의 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 3 은, 도 2 의 제어 장치에 의한 실린더유의 공급량 제어의 제어 순서를 예시하는 플로 차트이다.

도 4 는, 도 2 의 제어 장치에 의한 TBN 조정제의 공급량 제어의 제어 순서를 예시하는 플로 차트이다.

또한, 이하에 나타내는 실시형태는 어디까지나 예시에 불과하며, 이하의 실시형태에 명시하지 않는 여러 가지 변형이나 기술의 적용을 배제하는 의도는 없다. 이하의 실시형태의 각 구성은, 그것들의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있음과 함께, 필요에 따라 취사 선택할 수 있거나, 혹은 적절히 조합하는 것이 가능하다.

[1. 구성]

본 발명에 일 실시형태로서의 선박용 디젤 엔진 (이하, 내연 기관이라고 한다) 의 주요부 구성과 내연 기관에 구비되는 실린더 주유 장치의 구성을, 도 1 을 참조하여 설명한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 내연 기관은, 실린더 라이너 (1) 와, 외주면에 피스톤 링 (2a) 이 끼워 넣어진 피스톤 (2) 과, 실린더 라이너 (1) 에 의해 구획 형성되는 연소실 (15) 내에 연료를 분사하는 연료 분사 밸브 (16) 를 구비하고 있다. 피스톤 (2) 은, 실린더 라이너 (1) 의 슬라이딩면 (실린더 라이너 슬라이딩면, 이하 실린더 슬라이딩면이라고도 한다) (1a) 에 피스톤 링 (2a) 을 슬라이딩 접촉시키면서 왕복동하도록 되어 있다.

내연 기관에는, 실린더 슬라이딩면 (1a) 에 윤활유 (이하, 실린더유라고도 한다) 를 공급 (주유) 하는 실린더 주유 장치 (내연 기관의 실린더 라이너 슬라이딩면의 pH 조정 장치) (50) 가 구비되어 있다.

실린더 주유 장치 (50) 는, 실린더유를 저류하는 주유 탱크 (3) 와, 주유 탱크 (3) 에 저류된 실린더유를 실린더 라이너 (1) 에 송급하는 주유용 펌프 (윤활유 송급 수단) (4) 와, 실린더 라이너 (1) 에 공급되는 실린더유의 유량을 검출하는 실린더유 유량 센서 (윤활유 유량 검출 수단) (5) 와, 실린더 라이너 (1) 에 공급되는 실린더유의 유량을 조정하는 주유량 조정용 전자 밸브 (윤활유 공급량 조정 수단) (6) 와, 실린더 슬라이딩면 (1a) 에 개구되는 주유부 (7) 와, 주유 탱크 (3) 와 주유부 (7) 를 접속시키는 주유관 (윤활유 공급로) (8) 을 구비하여 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 주유용 펌프 (4) 와, 실린더유 유량 센서 (5) 와, 주유량 조정용 전자 밸브 (6) 는, 실린더유의 유통 방향에서 상류측으로부터 이 순서대로 배치되어 있다.

주유량 조정용 전자 밸브 (6) 는, 통상적으로는 스프링 등의 탄성 지지 수단에 의해 탄성 지지되어 닫힘 밸브 상태이고, 후술하는 제어 수단 (20) 으로부터 온 신호를 받으면 내부의 솔레노이드가 여자되어 밸브를 연다. 주유량 조정용 전자 밸브 (6) 는, 제어 수단 (20) 의 제어 지령에 따라 실린더유의 유량을 조정한다.

실린더 주유 장치 (50) 는, 또한, TBN 조정제 (pH 조정제) 를 저류하는 TBN 조정제 탱크 (9) 와, TBN 조정제 탱크 (9) 에 저류된 TBN 조정제를 송급하는 TBN 조정제용 펌프 (조정제 송급 수단) (10) 와, TBN 조정제의 유량을 조정하는 TBN 조정제용 전자 밸브 (조정제 공급량 조정 수단) (11) 와, TBN 조정제 탱크 (9) 와 주유관 (8) 을 접속시키는 TBN 공급관 (조정제 유로) (12) 을 구비하여 구성되어 있다.

TBN 조정제는, TBN 조정제용 펌프 (10) 로부터, TBN 공급관 (12) 과 주유관 (8) 을 개재하여 실린더 슬라이딩면 (1a) 에 공급되도록 되어 있다. 즉, TBN 조정제용 펌프 (10) 와 실린더 라이너 슬라이딩면 (1a) 을 접속시키는 본 발명의 조정제 공급로가, TBN 공급관 (12) 과 주유관 (8) 으로 구성되어 있다.

본 실시형태에서는, TBN 조정제용 전자 밸브 (11) 를, TBN 조정제용 펌프 (10) 보다 하류측에 배치하고 있지만, TBN 조정제용 펌프 (10) 보다 상류측에 배치해도 된다.

TBN 조정제용 전자 밸브 (11) 는, 주유량 조정용 전자 밸브 (6) 와 동일하게 구성되어 있으므로 설명을 생략한다.

또한, 실린더 주유 장치 (50) 는, 유막 두께계 (유막 두께 검출 수단) (13) 및 pH 계 (pH 검출 수단) (14) 를 구비하고 있다. 이들 유막 두께계 (13) 및 pH 계 (14) 는 각각 실린더 라이너 (1) 에 장착되어 있다.

유막 두께계 (13) 는, 실린더 슬라이딩면 (1a) 에 형성된 윤활유의 유막 두께 (t) 를 검출한다. 유막 두께계 (13) 는, 예를 들어, 피스톤 링 (21) 의 도통을 검지하는 것이나, 광학적으로 유막까지의 거리를 검지하는 것에 의해 유막 두께를 검출한다. pH 계 (14) 는, 실린더 슬라이딩면 (1a) 의 pH 값을 검출한다.

[2. 제어 구성]

제어 수단 (20) 의 구성을, 도 2 를 참조하여 설명한다.

제어 수단 (20) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 실린더유 공급량 설정부(윤활유 공급량 설정부) (21) 와, 실린더유 전자 밸브 제어부 (윤활유 조정 수단 제어부) (22) 와, TBN 공급량 설정부 (조정제 공급량 설정부) (23) 와, TBN 전자 밸브 제어부 (조정제 조정 수단 제어부) (24) 를 구비하여 구성되어 있다.

실린더유 공급량 설정부 (21) 는, 유막 두께계 (13) 로부터, 실린더 슬라이딩면 (1a) 의 윤활유의 유막 두께 (t) 를 취득하고, 이 유막 두께 (t) 와 기준값 (t0) 의 비교에 기초하여 실린더유의 단위 시간당의 공급량인 설정 유량 (FLset) 을 결정한다. 기준값 (t0) 은, 내연 기관의 성능과, 실린더 슬라이딩면 (1a) 과 피스톤 (2) 사이의 윤활 성능이 양호하게 얻어진 값으로 설정되어 있다.

요컨대, 실린더유 공급량 설정부 (21) 는, 유막 두께 (t) 가 기준값 (t0) 보다 큰 경우에는, 윤활유가 다량으로 연소실 (15) 에 퍼 올려져 내연 기관의 성능에 악영향을 미치므로, 설정 유량 (FLset) 을 저하시켜 유막 두께 (t) 를 얇게 하고, 유막 두께 (t) 가 기준값 (t0) 이하인 경우에는 윤활 성능이 충분히 얻어지지 않으므로, 설정 유량 (FLset) 을 증가시켜 유막 두께 (t) 를 두껍게 한다.

실린더유 전자 밸브 제어부 (22) 는, 실제의 실린더유 유량이 실린더유 공급량 설정부 (21) 에 의해 설정된 설정 유량 (FLset) 이 되도록, 실린더유 유량 센서 (5) 에 의해 검출된 실린더유 유량 (FL) 을 피드백하면서 주유량 조정용 전자 밸브 (6) 의 작동을 제어한다.

TBN 공급량 설정부 (23) 는, pH 계 (14) 로부터 실린더 슬라이딩면 (1a) 의 pH 값 (Pc) 을 취득함과 함께 실린더유 유량 센서 (5) 로부터 실린더유 유량 (FL) 을 취득하여, pH 값 (Pc) 과 실린더유 유량 (FL) 에 기초하여 TBN 조정제의 단위 시간당의 공급량인 설정 유량 (FTset) 을 결정한다.

이것은 다음의 이유에 의한다. 요컨대, 연료에 황분이 많이 함유되면 실린더 라이너 슬라이딩면 (1a) 에 산성 부식이 발생할 우려가 있기 때문에, 실린더 라이너 슬라이딩면 (1a) 에 TBN 조정제를 공급하여 실린더 라이너 슬라이딩면 (1a) 의 pH 값 (Pc) 을 조정할 필요가 있는 한편, TBN 조정제를 과잉으로 공급하면 Ca 분 (CaO) 이 석출될 우려가 있다. 그래서, TBN 공급량 설정부 (23) 는, pH 값 (Pc) 이 기준값 (P0) 보다 큰 경우에는, TBN 의 과대화에 의한 Ca 분 (CaO) 이 석출될 우려가 있으므로 설정 유량 (FTset) 을 저하시키고, pH 값 (Pc) 이 기준값 (P0) 이하인 경우에는 산성 부식의 우려가 있다고 하여 설정 유량 (FTset) 을 증가시킨다. 또한, 기준값 (P0) 은, 실린더 슬라이딩면 (1a) 을 적정하게 중화시킬 수 있는 값으로 설정되어 있다.

또, TBN 공급량 설정부 (23) 는, 실린더유 유량 (FL) 에 관계없이 TBN 조정제의 효과가 적절히 얻어지도록 (요컨대 실린더유 유량 (FL) 에 대한 TBN 조정제의 비율이 적절한 범위가 되도록) 실린더유 유량 (FL) 에 따라 설정 유량 (FTset) 을 설정한다. 요컨대, 실린더유 유량 (FL) 이 높을수록 설정 유량 (FTset) 을 높게 설정하고, 실린더유 유량 (FL) 이 작을수록 설정 유량 (FTset) 을 낮게 설정한다.

또한, TBN 공급량 설정부 (23) 는, 실린더유 유량 센서 (5) 로부터 취득한 실린더유 유량 (검출값) (FL) 을 대신하여, 실린더유 공급량 설정부 (21) 로부터 취득한 실린더유의 설정 유량 (FLset) 또는 유막 두께계 (13) 로부터 취득한 유막 두께 (t) 에 기초하여 TBN 조정제의 설정 유량 (FTset) 을 결정해도 된다.

TBN 전자 밸브 제어부 (24) 는, TBN 공급량 설정부 (23) 에 의해 설정된 설정 유량 (FTset) 이 되도록 TBN 조정제용 전자 밸브 (11) 의 작동을 오픈 루프 제어한다.

[3. 플로 차트]

본 발명의 일 실시형태에 관련된 실린더유의 공급량 제어 및 TBN 조정제의 공급량 제어에 대해 도 3 및 도 4 를 참조하여 설명한다. 실린더유의 공급량 제어 및 TBN 조정제의 공급량 제어는, 각각 독립적으로 미리 설정된 소정의 주기로 반복 실시된다.

먼저, 실린더유의 공급량 제어에 대해 설명한다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 스텝 S1 에서 유막 두께계 (13) 로부터 유막 두께 (t) 가 취득되고, 스텝 S2 로 진행된다. 스텝 S2 에서는, 취득한 유막 두께 (t) 와 기준값 (t0) 의 비교가 실시된다. 유막 두께 (t) 가 기준값 (t0) 보다 큰 경우에는 스텝 S3 으로 진행되고, 예를 들어 유막 두께 (t) 와 기준값 (t0) 의 차분에 기초하여 보정량 (ΔFL) 이 산출되고, 현재의 설정 유량 (FLset) 으로부터 이 보정량 (ΔFL) 을 감산한 값이 새로운 설정 유량 (FLset) 이 되어, 스텝 S4 로 진행된다.

스텝 S2 에서, 유막 두께 (t) 가 기준값 (t0) 이하인 경우에는 스텝 S5 로 진행되고, 예를 들어 유막 두께 (t) 와 기준값 (t0) 의 차분에 기초하여 보정량 (ΔFL) 이 산출되고, 현재의 설정 유량 (FLset) 에 이 보정량 (ΔFL) 을 가산한 값이 새로운 설정 유량 (FLset) 이 되어, 스텝 S5 로 진행된다.

스텝 S5 에서는, 이 설정량 (FLset) 이 되도록 주유량 조정용 전자 밸브 (6) 의 작동이 제어된다.

다음으로, TBN 조정제의 공급량 제어에 대해 설명한다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 스텝 S11 에서 pH 계 (14) 로부터 실린더 슬라이딩면 (1a) 의 pH 값 (Pc) 이 취득되고, 스텝 S12 에서 실린더유 유량 센서 (5) 로부터 실린더유 유량 (FL) 이 취득되어, 스텝 S13 으로 진행된다.

스텝 S13 에서는, 취득한 pH 값 (Pc) 과 기준값 (P0) 의 비교가 실시되고, pH 값 (Pc) 이 기준값 (P0) 보다 큰 경우에는 스텝 S14 로 진행된다.

스텝 S14 에서는, 예를 들어, pH 값 (Pc) 과 기준값 (P0) 의 차분과, 취득한 실린더유 유량 (FL) 에 기초하여 보정량 (ΔFT) 이 산출되고, 현재의 TBN 조정제의 설정 유량 (FTset) 으로부터 이 보정량 (ΔFT) 을 감산한 값이 새로운 설정 유량 (FTset) 이 되어, 스텝 S15 로 진행된다.

스텝 S13 에서의 비교 결과, pH 값 (Pc) 이 기준값 (P0) 이하인 경우에는 스텝 S16 으로 진행된다. 스텝 S16 에서는, 예를 들어, pH 값 (Pc) 과 기준값 (P0) 의 차분과, 실린더유 유량 (FL) 에 기초하여 보정량 (ΔFT) 이 산출되고, 현재의 TBN 조정제의 설정 유량 (FTset) 에 이 보정량 (ΔFT) 을 가산한 값이, 새로운 설정 유량 (FTset) 이 되어 스텝 S15 로 진행된다.

스텝 S15 에서는, 이 설정량 (FTset) 이 되도록 TBN 조정제용 전자 밸브 (11) 의 작동이 제어된다.

본 발명의 일 실시형태의 실린더 주유 장치, 및 이 실린더 주유 장치를 구비한 내연 기관에 의하면, pH 계 (14) 에 의해 검출된 실린더 슬라이딩면의 pH 값과 기준값 (P0) 의 비교에 의해, 실린더유에 공급되는 TBN 조정제의 공급량이 조정되므로, 실린더 슬라이딩면 (1a) 의 pH 값 (Pc) 이 기준값 (P0) 의 근방에 수속된다 (적정 범위 내에 들어간다). 따라서, 연료에 함유되는 S 분 (황분) 의 많고 적음에 관계없이, 실린더 슬라이딩면 (1a) 의 pH 값을 적정 범위로 유지할 수 있다.

또, 유막 두께계 (13) 에 의해 검출된 유막 두께 (t) 와 기준값 (t0) 의 비교에 의해, 실린더 슬라이딩면 (1a) 에 공급되는 실린더유의 공급량이 조정되므로, 유막 두께 (t) 가 기준값 (t0) 의 근방에 수속된다 (적정 범위 내에 들어간다). 따라서, 실린더 라이너 (1a) 와 피스톤 (2) 사이의 윤활 성능을 양호하게 유지할 수 있다.

또한, TBN 조정제의 공급량은, 실린더유 유량 센서 (5) 에 의해 검출된 실린더유 유량 (FL) 에 따라 결정되므로, 실린더유 유량 (FL) 에 대한 TBN 조정제의 공급량의 비율을 적절한 범위로 설정할 수 있다.

[4. 기타]

(1) 상기 실시형태에서는, 유막 두께계 (13) 에 의해 검출된 유막 두께 (t) 와 기준값 (t0) 의 비교에 의해 실린더유의 공급량을 증감시키고 있었지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 유막 두께 (t) 가 기준 범위 (실린더 슬라이딩면 (1a) 와 피스톤 (2) 사이의 윤활 성능이 양호하게 얻어지는 범위) 에서 큰 쪽으로 벗어나는 경우에는 실린더유의 공급량을 감소시키고, 유막 두께 (t) 가 기준 범위에서 작은 쪽으로 벗어나는 경우에는 실린더유의 공급량을 증대시키도록 해도 된다.

(2) 상기 실시형태에서는, pH 계 (14) 에 의해 검출된 실린더 슬라이딩면 (1a) 의 pH 값 (Pc) 과 기준값 (P0) 의 비교에 기초하여 TBN 조정제의 공급량을 증감시키고 있었지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, pH 값 (Pc) 이 기준 범위 (실린더 슬라이딩면 (1a) 을 적정하게 중화시킬 수 있는 범위) 에서 큰 쪽으로 벗어나는 경우에는 TBN 조정제의 공급량을 감소시키고, pH 값 (Pc) 이 기준 범위에서 작은 쪽으로 벗어나는 경우에는 TBN 조정제의 공급량을 증대시키도록 해도 된다.

(3) 상기 실시형태에서는, 윤활유 공급량 조정 수단을 주유량 조정용 전자 밸브 (6) 에 의해, 조정제 공급량 조정 수단을 TBN 조정제용 전자 밸브 (11) 에 의해 구성하였지만, 주유용 펌프 (4) 나 TBN 조정제용 펌프 (10) 에 유량 가변의 펌프를 채용해도 된다. 이 경우, 주유량 조정용 전자 밸브 (6) 및 TBN 조정제용 전자 밸브 (11) 는 불필요해지며, 주유용 펌프 (4) 가 윤활유 송급 수단과 윤활유 공급량 조정 수단을 겸용하고, TBN 조정제용 펌프 (10) 가 조정제 송급 수단과 조정제 공급량 조정 수단을 겸용하게 된다.

(4) 상기 실시형태에서는, TBN 전자 밸브 제어부 (24) 는, TBN 공급량 설정부 (23) 에 의해 설정된 설정 유량 (FTset) 이 되도록 TBN 조정제용 전자 밸브 (11) 의 작동을 오픈 루프 제어하였지만, 설정 유량 (FTset) 이 되도록 TBN 조정제용 전자 밸브 (11) 를 피드백 제어하도록 해도 된다. 구체적으로는, 도 1 에 이점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, TBN 공급관 (12) 에 TBN 조정제 유량 센서 (25) 를 개재 장착하고, TBN 전자 밸브 제어부 (24) 가, 이 TBN 조정제 유량 센서 (25) 의 검출 결과에 기초하여, TBN 조정제의 유량이 설정 유량 (FTset) 이 되도록 TBN 조정제용 전자 밸브 (11) 의 작동을 제어한다.

(5) 상기 실시형태에서는, TBN 조정제를, 주유관 (8) 을 개재하여 (요컨대 윤활유와 혼합하여) 실린더 슬라이딩면 (1a) 에 공급하도록 하였지만, TBN 조정제를, TBN 조정제용 펌프 (10) 로부터 직접 실린더 슬라이딩면 (1a) 에 공급하도록 해도 된다 (바꾸어 말하면, TBN 공급관 (12) 의 하류단을 실린더 슬라이딩면 (1a) 에 직접 접속시켜 TBN 공급관 (12) 에 의해서만 본 발명의 조정제 공급로를 구성 해도 된다).

1 : 실린더 라이너
1a : 슬라이딩면 (실린더 슬라이딩면)
2 : 피스톤
2a : 피스톤 링
4 : 주유용 펌프 (윤활유 송급 수단)
5 : 실린더유 유량 센서 (윤활유 유량 검출 수단)
6 : 주유량 조정용 전자 밸브 (윤활유 공급량 조정 수단)
8 : 주유관 (윤활유 공급로)
10 : TBN 조정제용 펌프 (조정제 송급 수단)
11 : TBN 조정제용 전자 밸브 (조정제 공급량 조정 수단)
12 : TBN 공급관 (조정제 유로)
13 : 유막 두께계 (유막 두께 검출 수단)
14 : pH 계 (pH 검출 수단)
16 : 연료 분사 밸브
20 : 제어 수단
21 : 실린더유 공급량 설정부 (윤활유 공급량 설정부)
22 : 실린더유 전자 밸브 제어부 (윤활유 조정 수단 제어부)
23 : TBN 공급량 설정부 (조정제 공급량 설정부)
24 : TBN 전자 밸브 제어부 (조정제 조정 수단 제어부)
25 : TBN 조정제 유량 센서
50 : 실린더 주유 장치 (내연 기관의 실린더 라이너 슬라이딩면의 pH 조정 장치)
FL : 실린더유 유량
FLset : 실린더유의 설정 유량
ΔFL : FLset 의 보정량
FT : TBN 조정제 유량
FTset : TBN 조정제의 설정 유량
ΔFT : FTset 의 보정량
Pc : 실린더 슬라이딩면 (1a) 의 pH 값
P0 : 실린더 슬라이딩면 (1a) 의 pH 값의 기준값
t : 유막 두께
t0 : 유막 두께 (t) 의 기준값

Claims

내연 기관의 실린더 라이너의 슬라이딩면의 pH 값을 검출하는 pH 검출 수단과,
pH 조정제를 송급하는 조정제 송급 수단과,
상기 조정제 송급 수단과 상기 슬라이딩면을 접속시키는 조정제 공급로와,
상기 슬라이딩면에 대한 pH 조정제의 공급량을 조정하는 조정제 공급량 조정 수단과,
상기 윤활유 공급로에 형성된 윤활유 유량 검출 수단과,
제어 수단을 구비하고,
상기 제어 수단은,
상기 pH 검출 수단의 검출 결과와 상기 윤활유 유량 검출 수단의 검출 결과에 기초하여, 상기 슬라이딩면의 pH 값이 적정 범위에 들어가도록 상기 pH 조정제의 공급량을 설정하는 조정제 공급량 설정부와,
상기 조정제 공급량 설정부에 의해 설정된 상기 공급량의 상기 pH 조정제를 상기 슬라이딩면에 공급할 수 있도록, 상기 조정제 공급량 조정 수단의 작동을 제어하는 조정제 조정 수단 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더 라이너 슬라이딩면의 pH 조정 장치.
내연 기관의 실린더 라이너의 슬라이딩면에 윤활유를 공급하는 내연 기관의 실린더 주유 장치로서,
상기 윤활유를 송급하는 윤활유 송급 수단과,
상기 윤활유 송급 수단과 상기 슬라이딩면을 접속시키는 윤활유 공급로와,
상기 슬라이딩면의 pH 값을 검출하는 pH 검출 수단과,
pH 조정제를 송급하는 조정제 송급 수단과,
상기 조정제 송급 수단과 상기 윤활유 공급로를 접속시키는 조정제 유로와,
상기 윤활유 공급로에 대한 pH 조정제의 공급량을 조정하는 조정제 공급량 조정 수단과,
상기 윤활유 공급로에 형성된 윤활유 유량 검출 수단과,
제어 수단을 구비하고,
상기 제어 수단은,
상기 pH 검출 수단의 검출 결과와 상기 윤활유 유량 검출 수단의 검출 결과에 기초하여, 상기 슬라이딩면의 pH 값이 적정 범위에 들어가도록 상기 pH 조정제의 공급량을 설정하는 조정제 공급량 설정부와,
상기 조정제 공급량 설정부에 의해 설정된 상기 공급량의 상기 pH 조정제를 상기 슬라이딩면에 공급할 수 있도록, 상기 조정제 공급량 조정 수단의 작동을 제어하는 조정제 조정 수단 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더 주유 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 슬라이딩면에 대한 상기 윤활유의 공급량을 조정하는 윤활유 공급량 조정 수단과,
상기 슬라이딩면에 형성된 상기 윤활유의 유막 두께를 검출하는 유막 두께 검출 수단을 구비하고,
상기 제어 수단은,
상기 유막 두께 검출 수단의 검출 결과에 기초하여, 상기 유막 두께가 적정 범위에 들어가도록 상기 윤활유의 공급량을 설정하는 윤활유 공급량 설정부와,
상기 윤활유 공급량 설정부에 의해 설정된 상기 공급량의 상기 윤활유를 상기 슬라이딩면에 공급할 수 있도록, 상기 윤활유 공급량 조정 수단을 제어하는 윤활유 조정 수단 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더 주유 장치.
내연 기관의 실린더 라이너의 슬라이딩면의 pH 값을 검출하는 pH 검출 수단과,
pH 조정제를 송급하는 조정제 송급 수단과,
상기 조정제 송급 수단과 상기 슬라이딩면을 접속시키는 조정제 공급로와,
상기 슬라이딩면에 대한 pH 조정제의 공급량을 조정하는 조정제 공급량 조정 수단과,
상기 슬라이딩면에 형성된 윤활유의 유막 두께를 검출하는 유막 두께 검출 수단과,
제어 수단을 구비하고,
상기 제어 수단은,
상기 pH 검출 수단의 검출 결과와 상기 유막 두께 검출 수단의 검출 결과에 기초하여, 상기 슬라이딩면의 pH 값이 적정 범위에 들어가도록 상기 pH 조정제의 공급량을 설정하는 조정제 공급량 설정부와,
상기 조정제 공급량 설정부에 의해 설정된 상기 공급량의 상기 pH 조정제를 상기 슬라이딩면에 공급할 수 있도록, 상기 조정제 공급량 조정 수단의 작동을 제어하는 조정제 조정 수단 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더 라이너 슬라이딩면의 pH 조정 장치.
내연 기관의 실린더 라이너의 슬라이딩면에 윤활유를 공급하는 내연 기관의 실린더 주유 장치로서,
상기 윤활유를 송급하는 윤활유 송급 수단과,
상기 윤활유 송급 수단과 상기 슬라이딩면을 접속시키는 윤활유 공급로와,
상기 슬라이딩면의 pH 값을 검출하는 pH 검출 수단과,
pH 조정제를 송급하는 조정제 송급 수단과,
상기 조정제 송급 수단과 상기 윤활유 공급로를 접속시키는 조정제 유로와,
상기 윤활유 공급로에 대한 pH 조정제의 공급량을 조정하는 조정제 공급량 조정 수단과,
상기 슬라이딩면에 형성된 상기 윤활유의 유막 두께를 검출하는 유막 두께 검출 수단과,
제어 수단을 구비하고,
상기 제어 수단은,
상기 pH 검출 수단의 검출 결과와 상기 유막 두께 검출 수단의 검출 결과에 기초하여, 상기 슬라이딩면의 pH 값이 적정 범위에 들어가도록 상기 pH 조정제의 공급량을 설정하는 조정제 공급량 설정부와,
상기 조정제 공급량 설정부에 의해 설정된 상기 공급량의 상기 pH 조정제를 상기 슬라이딩면에 공급할 수 있도록, 상기 조정제 공급량 조정 수단의 작동을 제어하는 조정제 조정 수단 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더 주유 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 슬라이딩면에 대한 상기 윤활유의 공급량을 조정하는 윤활유 공급량 조정 수단을 구비하고,
상기 제어 수단은,
상기 유막 두께 검출 수단의 검출 결과에 기초하여, 상기 유막 두께가 적정 범위에 들어가도록 상기 윤활유의 공급량을 설정하는 윤활유 공급량 설정부와,
상기 윤활유 공급량 설정부에 의해 설정된 상기 공급량의 상기 윤활유를 상기 슬라이딩면에 공급할 수 있도록, 상기 윤활유 공급량 조정 수단을 제어하는 윤활유 조정 수단 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 실린더 주유 장치.
제 1 항 또는 제 4 항에 기재된 내연 기관의 실린더 라이너 슬라이딩면의 pH 조정 장치, 또는 제 2 항, 제 3 항, 제 5 항, 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 내연 기관의 실린더 주유 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 내연 기관.