KR20170141762A

KR20170141762A - 대형 저속 2행정 엔진용 윤활유 인젝터 및 생산 방법

Info

Publication number: KR20170141762A
Application number: KR1020177034262A
Authority: KR
Inventors: 라스무스 한스 옌젠
Original assignee: 한스 옌젠 루브리케이터스 에이/에스
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2017-12-26
Also published as: DK201570790A1; DK179113B1; CN107873069A; KR102510836B1; SG11201708772YA; CN107873069B; EP3289213B1; EP3289213A1; WO2016173601A1

Abstract

대형 저속 2행정 엔진, 특히 선박용 디젤 엔진의 실린더 내로 윤활유의 분사용 인젝터들은 밸브 부재가 슬라이드 하는 플레인 베어링을 위해 경화된 표면을 사용할 때 더 좋은 균일한 성능을 제공했다. 또한, 노즐에서 밸브 시트를 위한 경화된 표면들은 개선이었다.

Description

대형 저속 2행정 엔진용 윤활유 인젝터 및 생산 방법

본 발명은 대형 저속 2행정 엔진(a large slow-running two-stroke engine)의 실린더 내로, 예를 들어 선박용 디젤 엔진(marine diesel engine) 또는 발전소의 가스 또는 디젤 엔진, 윤활유의 주입을 위한 인젝터에 관한 것이다. 이것은 또한 생산 방법 및 그런 엔진과 관련되어 있다.

대형 저속 선박용 디젤 엔진의 윤활을 위해, 여러 가지 다른 시스템들이, 실린더 라이너 및/또는 피스톤 표면에 직접적으로 윤활유의 주입을 포함하여, 존재한다. 상업적으로 선회 주입 원리(Swirl Injection Principle (SIP))로 불리는, 대안적인 방법은 실린더 안쪽에 소기용 공기 선회(the scavenging air swirl) 내로 윤활유의 미립화된 분무(an atomized spray of lubricant)의 주입에 기초하고 있다. 선회는 얇고 평평한 층으로서 실린더 벽에 대해 바깥 방향으로 윤활유가 압축되는 결과가 된다. 모든 경우에, 윤활유 주입의 타이밍은 중대한 사항이다. 또한, 윤활유 인젝터(lubrication oil injectors)로 불리는 윤활유 주입 밸브(the lubrication oil injection valves)는 왕복 밸브 부재(a reciprocating valve member), 전형적으로 밸브 니들(a valve needle)이 안쪽에 제공되는 인젝터 하우징(an injector housing)을 포함하는 역지 방지 밸브(non-return valves)이다. 예를 들어, 니들 팁(a needle tip)을 가진 밸브 부재는 정확한 타이밍에 따라 노즐 구멍(a nozzle aperture)에 접근하는 것을 폐쇄 및 개방한다. 그런 대형 선박용 엔진에서, 다수의 인젝터들이 실린더 축에 수직인 평면에서 실린더 주위에 원형으로 배치되고, 그리고 각각의 인젝터는 각각의 인젝터로부터 실린더 내로 윤활유 제트 또는 분무(lubricant jets or sprays)를 보내기 위해 팁에 하나 이상의 노즐 구멍들을 포함한다. 선박용 엔진에서 윤활유 인젝터의 예들은 국제특허출원 WO02/35068, WO2004/038189, WO2005/124112, WO2012/126480, WO2012/126473 및 WO2014/048438에 개시되어 있다.

니들(a needle)은 연료의 분사(ejection of fuel)를 위해 안쪽에서 왕복동하고 있는 밸브 본체(a valve body)를 갖는 연료 인젝터의 일반적인 원리는 자동차 엔진으로부터 알려져 있다. 오랫동안에, 예를 들어, 특허 문서 DE10013198, DE102005020143, EP1940577, EP2138705, US2011/133002, US2014/203109, US2015/083829에 기재된 것처럼, 그런 연료 밸브의 다양한 부분들에 대해 경화된 표면(hardened surface)을 적용하는 것이 알려져 있다. 경화된 표면들이 일반적으로 그런 인젝터에 대해 알려져 있을지라도, 경화하는 구성요소를 위한 어떤 뚜렷한 규칙이 우월하게 나타나지 않는다.

그러나 연료 인젝터와 비교하여, 조건, 그리고 요구사항 및 운전 파라미터(operational parameters)들이 윤활유 인젝터들과는 다르다. 특히, 윤활유 점성이 디젤 또는 가솔린 연료의 점성보다 더 높다. 타이밍에서 높은 정확도를 가진 25-100 bars의 범위의 압력에서 점성 윤활유를 주입하는 것은 인젝터의 성능에 약간의 몇몇 중요한 요구(some crucial demands)들에 맞추고, 그리고 연료 인젝터들과는 다른 문제들을 포함한다. 이들 다른 조건 및 요구사항들 때문에, 대형 저속 2행정 선박용 디젤 엔진을 위한 윤활유 인젝터들의 개발들은 자동차 및 오토바이 엔진용 연료 인젝터들보다 별도의 노선(separate routes)들을 따랐고, 그래서 두 개의 기술분야들은 각각의 분야에서 전문가에 의해 분리된 것으로 간주되었다.

특정한 과제들 중의 하나는, 연료 인젝터의 제공자들과 대조적으로, 윤활유 인젝터의 제공자들은, 오일에서 입자들에 기인한 증간된 마모이다. 이것은 잘 알려진 문제이고, 그리고 예를 들어 원심 오일 청소기(centrifugal oil cleaners)에 의해, 노력들은 오일 청소에 의해 이루어졌다. 그러나 노력들은 또한 인젝터 그들 자체를 개선하는 것에 관해서도 이루어졌다. 이와 관련하여, 윤활유 인젝터에서 니들들에 경화된 표면들을 적용하는 것은 알려져 있다. 니들은 밸브 본체의 라이너(a liner of the valve body)에서 왕복운동하고, 그리고 반면에 니들은 경화되고, 밸브 본체는 왕복 운동하지 않는다. 윤활유 인젝터, 특히 SIP 인젝터를 위한 니들과 라이너 사이에서 다른 재료 경도(dissimilar material hardness)를 사용하는 이점 뒤의 이론은 Oxford University Press 2005, Handbook의 Nam P. Suh의 "복잡성: 이론과 적용(Complexity: Theory and Applications)"에 기재되어 있다. "7.2 마찰 및 마모 메커니즘의 검토(Review of Friction and Wear Mechanism)"의 장에서, 미끄럼 접촉 영역에서 둘러싸인 입자들에 의해 소위 "대패 메커니즘(plowing mechanism)"으로 불리는 것이 연구되어, 그리고 입자들이 다른 경도의 두 개 표면들 사이에서 더 연질 재료(the softer material) 내로 가압되는 경우는 양쪽 표면이 같은 경도를 갖는 경우와 비교되어 있다. 결론은 "따라서 두 개의 동일한 재료가 서로에 대해 미끄러지고 있을 때, 마찰 계수는 다른 재료가 서로에 대해 미끄러질 때본다 더 높은 것은, 입자들이 양쪽 표면을 침투하는 동안에 경도가 같을 때 침투 깊이가 더 크기 때문이다(Therefore, when two identical materials are sliding against each other, the coefficient of friction is higher than when dissimilar materials slide against each other, because while the particles penetrate both surfaces, the depth of penetration is the greatest when the hardness is the same)"는 것이다.

환경 보호에 초점을 맞추기 때문에, 노력들은 선박용 엔진으로부터 배출가스의 감소에 관하여 계속 진행 중이다. 이것은 또한 그런 엔진들을 위한 윤활 시스템의 안정된 최적화(the steady optimization)를 포함한다. 이것이 선박들의 운영 경비의 상당한 부분이기 때문에 그것에 증가된 경쟁과 오일 소비를 줄이는 경제적 측면을 추가한다. 그래서 SIP 인젝터를 포함하여, 윤활유 인젝터의 정밀도 및 수명에 관한 안정된 개선에 요구가 있다.

경화된 표면은 예를 들어, US2005/252997과 US2015/068471에 기재된 바와 같이, 피스톤 냉각을 위해 사용되는 윤활유 인젝터 밸브를 우이해 일반적으로 개시되어 있다. 이들 경우에, 밸브들은 튜브를 통하여 노즐 구멍에 연결되고, 그리고 오일은 피스톤의 연료 연소 측면(the fuel burning side)에 반대되는 피스톤의 크랭크샤프트 위의 피스톤 표면에 대해 제트로서 노즐 구멍으로부터 분사되어진다. 이것은 위에 언급된 SIP 밸브의 사용과는 매우 다른 원리이고, 그리고 경화된 밸브의 일반적인 언급은 니들이 밸브 라이너로 미끄러져 노즐 구멍을 폐쇄하는 SIP 인젝터를 어떻게 개선할 것인가에 대한 어떤 특정 고려사항들을 가리키지 않는다.

따라서 관련 기술분야에서 개선을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 특히, 대형 조속 2행정 엔진을 위한 개선된 윤활유 인젝터를 제공하는 것이 목적이다.

SIP 인젝터들을 개선하는 것이 또 다른 목적이다. 개선은 특히 다수의 인젝터들을 위한 성능에서 균일성 및 인젝터에 대한 정밀도를 향하여 지향하고 있다. 또한, 목적은 개선된 수명 연장이다. 그러한 목적들은 아래에 기재되는 바와 같이 윤활유 인젝터들로 달성되어진다.

특히, 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 밸브 부재가 미끄러지는 플레인 베어링에 대해 경화된 표면들을 사용할 때 인젝터들은 더 균일한 성능을 입증하는 것이 발견되었다. 또한, 노즐에서 밸브 시트들 위한 경화된 표면들은 개선이 있었다.

현재 기존 인젝터들을 가지고, 충분하고 분명히 적절한 윤활이 실린더 라이너 안쪽에 제공되었을지라도, 좀 더 연장된 조사는 단일 실린더에서 그룹으로 잠시 동안 작동되어 오고 있는 다른 동일한 윤활유 인젝터들 사이에서 성능에서 약간의 변동을 나타냈다. 인젝터 그룹의 일부는 비교적ㄱ 짧은 작동 기간 후에 성능을 변화시키고, 반면에 다른 것들은 더 긴 수명(a longer life span)을 가졌다. 일부는 변화가 없고, 반면에 다른 것들은 오랜 기간 동안 적절하게 작동하는 것 같다. 반면에, 보통 오일에서 입자들 때문에 마모가 예측되고, 그리고 잘 알려져 있고, 성능에서 발견된 변화들은 단지 보통 마모의 탓으로 돌릴 수 없다.

이런 이유로, 다양한 테스트들이 시행되었고, 그리고 실험들이 이러한 문제를 해결하기 위하여 변경된 생산 기술들에 대하여 수행하였다. 문제들은 서로 슬라이딩 가능하게 접하고 있는 밸브 부재 및 플레인 베어링의 표면, 양쪽이 같은 표면 경도를 생성하도록 경화되어지거나 또는 경도에서 미소한 정도로 차이가 있도록 생산을 변경하는 것에 의해 극복되어질 수 있다는 것이 들어났다. 이것은 밸브 니들 스템(valve needle stem)과 플레인 베어링은 그들의 접촉 영역을 따라 실질적으로 다른 경도를 가진다면 이것이 최선이라는 것을 이 분야에서 믿음에는 반대하는 것이다. 그것은 지금까지 사용된 마찰공학 이론(tribological theory)이 부정확하다는 것이 증명되지 않았을지라도, 그럼에도 불구하고 서로 미끄러지는 두 개의 인접한 경화된 표면의 사용은 현저한 개선을 이끌어 왔다는 것이 밝혀졌다. 반면에 일반적으로 증가된 수명은 감소된 마모의 기인한 것일 수 있고, 동일하게 생산된 인젝터들의 큰 성능 변화들의 마모의 기인한 것이 아닐 수 있다. 성능에서 개선을 위한 정확한 이유는 알려지지 않고, 그러나 단지 하나의 표면 대신에, 양쪽 표면의 경화는 개선된 치수 공차(improved dimensional tolerances)를 가진 생산품들 사이에서 개선된 파라미터 균일성(improved parametric uniformity)으로 이어지거나 또는 치수 공차의 개선된 유지관리(improved maintenance)로 이어진다. 믿음은 매우 균일한 성능이 관찰되고 증가된 수명에 적절한 기능을 하고 있었다는 사실로부터 나온다.

증가된 특성들을 가진, 대형 저속 2행정 엔진의 실린더 내로 윤활유 주입을 위한 인젝터들이 아래에 설명되어진다. 전형적으로, 그러한 엔진들은 25-100 bars 간격 내의 레벨에 있는 미리 설정된 오일 압력 레벨에서 윤활유를 제하기 위한 윤활유 공급 라인에 의해 인젝터들에 연결된 유체-유동(fluid-flow)으로 있는 윤활유 펌프(a lubrication oil pump)에 기능적으로 연결된 제어기(a controller)를 포함한다.

인젝터들의 전형적인 사용은 선박용 엔진들을 위한 것이다. 그러나 인젝터들은 발전소에 사용된 대형 엔진들에 대해서도 또한 유용하다. 예를 들어, 이들 엔진들은 디젤 또는 가스 연료를 연소시키고 있다.

인젝터는 엔진 실린더의 실린더 벽에 장착되어지게 구성된 인젝터 하우징을 포함한다. 인젝터 하우징은 인젝터 하우징이 실린더 벽에 장착되어질 때 실린더 내에 도달하는 인젝터 하우징의 한 단부에 노즐 팁(a nozzle tip )을 포함한다. 예를 들어, 노즐 팁은 인젝터 하우징의 일체 부분(an integral part)이고, 그러나 이것은 항상 그 경우는 아니다. 노즐은 노즐 팁에 제공된다. 노즐은 인젝터 하우징의 안쪽 내부 공동(an inner cavity)으로부터 연장하여 노즐 팀의 벽을 통하여 연장하고, 그래서 내부 공동에서 윤활유가 분무를 제공하기 위한 노즐을 통하여 인젝터 하우징으로부터, 전형적으로 25와 100 bar 사이, 고압 하에 가압되어진다. 밸브 부재는 인젝터의 개방 및 폐쇄된 상태 사이에서 그것의 길이 방향 축을 따라 왕복 슬라이딩을 위해 인젝터 하우징 안쪽에 장착된다. 밸브 부재는 노즐에 윤활유의 접근을 방지하기 위한 폐쇄된 상태에서, 밸브 부재가 오일 분사 단계 동안에 내부 공동에서 노즐에 윤활유의 접근성을 제공하는 개방 상태 동안에 노즐로부터 벗어나 이동할 수 있을 때 노즐을 밀봉 가능하게 덮고 있다.

하나의 실시 예에서, 인젝터 하우징은 제1 표면을 가진 플레인 베어링을 포함하고, 그리고 밸브 부재는 제2 표면을 가진 스템(a stem)을 포함하고, 제2 표면은 스템과 플레인 베어링 사이의 접촉 영역을 따라 플레인 베어링에 의해 스템이 왕복으로 안내되어지게 하기 위해 제1 표면과 슬라이딩 가능하게 인접하여 제공된다. 밸브 부재는 스템의 동축 길이방향 연장부(coaxial longitudinal extension)에 밸브 니들을 포함한다. 밸브 니들은 노즐 팁을 포함하고, 노즐 팁은 노즐 팁에서 협력 밸브 자리(a cooperating valve seat)와 접할 때 노즐을 폐쇄하고 있다. 예를 들어, 인젝터의 원리는 단일 노즐 구멍에 대해서는 WO02/35068, WO2004/038189 또는 WO2005/124212에 개시되거나 또는 다중 노즐 구멍에 대해서는 WO2012/126480에 개시되어 있다. 대안적으로 인젝터는 WO2012/126473에 개시된 하나와 유사하다. 다른 예들은 선행기술에 개시되어 있다.

일반적인 개선은 스템의 표면의 고 경도(a high hardness)것뿐만 아니라 고 경도를 가진 플레인 베어링을 제공하는 것에 의해 달성되었다. 이 이유로, 제1 표면과 제2 표면 양쪽을 표면 경화하는 것이 유리하다. 대안적으로, 스템은 시작, 예를 들어 세라믹으로부터 매우 강성인 재료(a very hard material)로 제공되고, 그리고 제1 표면으로 있는 베어링의 표면은 스템이 플레인 베어링에 슬라이딩하는 접촉 영역을 따라 서로 접하는 경질 표면(hard surfaces)을 제공하도록 표면 경화되어진다.

선택적으로 또는 대안적으로, 밸브 시트는 경화된 표면을 포함한다. 이 경우에, 표면 경화(surface-hardening)에 기인하거나 또는 밸브 니들이 경질 재료, 예를 들어 세라믹으로 제공되는 것의 어느 하나에 의해 니들 팁은 경질 표면을 가진다. 따라서 밸브 시트는, 특히 이것이 인젝터 하우징의 부분으로 있으면, 또한 표면 경화되어진다. 니들 팁 및 밸브 시트 양쪽은 상당히 경질이다. 예를 들어, 단부 부분이 대안적으로서 원뿔모양과 다르게 경사져 있을지라도 밸브 니들은 다른 실린더형 밸브 니들의 단부에 원뿔 부분을 포함한다. 또 다른 대안으로서, 니들 팁은 전면 대부분을 형성하고, 그리고 밸브 시트와 밀봉 가능하게 협동하는 볼을 포함한다. 로크웰 경도 C(Rockwell Hardness C (HRC))에서 밸브 시트를 위한 유용한 경도는 적어도 50, 예를 들어 적어도 55 또는 적어도 60이다.

또 다른 실시 예에서, 인젝터 하우징은 노즐 팁 안쪽에 실린더형 제1 표면을 가진 실린더형 공동 부분을 포함한다. 실린더형 공동은 밸브 부재의 왕복 이동과 평행하게 연장한다. 노즐은 노즐 팁의 벽을 통하여 제1 표면으로부터 연장한다. 밸브 부재는 인젝터가 폐쇄된 상태에 있을 때 밀봉 헤드가 노즐을 밀봉 가능하게 덮도록 제1 표면과 슬라이딩 가능하게 접하게 배치되는 실린더형 제2 표면을 가진 실린더형 밀봉 헤드를 포함한다. 예를 들어, 인젝터의 원리는 WO2014/048438에 개시되어 있다.

일반적 개선은 실린더형 밀봉 헤드의 고 경도뿐만 아니라 제1 표면인 공동 벽의 표면과 제2 표면인 실린더형 밀봉 헤드의 표면 사이의 접촉 영역을 따라 공동 벽의 고 경도에 의해 달성되었다. 이 이유로, 제1 표면 및 제2 표면 양쪽을 표면 경화하는 것이 유리하다. 대안적으로, 밸브 부재의 실린더형 밀봉 헤드는 예를 들어, 시작부터 매우 경질인 재료로 제공되고, 그리고 실린더형 밀봉 부재가 실린더형 공동에서 슬라이딩하고 있는 접촉 영역을 따라 서로 접하고 있는 경질 표면을 제공하도록 표면 경화되어진다.

그러한 표면들의 표면 경화의 사용은 대형 저속 2행정 엔진을 위한, 특히 선박용 엔진 또는 발전소 엔진, 예를 들어 디젤 또는 가스를 연소시키는 다수의 동일한 윤활유 인젝터들 사이에서 균일한 장기 성능(uniform long term performance)을 향상시킨다. 경화(hardening)는 제1 표면과 제2 표면 또는 밸브 시트 또는 제1 표면과 제2 표면뿐만 아니라 밸브 시트를 위해 인젝터들의 생산 동안에 수행된다. 선택적으로, 또한 니들 팁이 경화되거나 또는 경화된 재료의 경도에 대응하는 경질 재료로 제공된다.

여기서 목적을 위해 표면 경화되는 유용한 재료는 탄소강 또는 저 합금강이다. 유용한 것은 타입 ETGㄾ 88의 강이다. 그런 강은 0.42-0.48% 탄소(C), 0.10-0.30% 규소(Si), 1.35-1.65% 망간(Mn), 0.04% 미만의 인(P)과 0.24-0.33% 황(S)을 포함한다. 강의 이름은 비록 상표일지라도, 강은 용이하게 이용 가능한 데이터 집(readily available data sheets)에 따라 변하지 않는 화학적 구성요소들의 성분 및 물리적 특성들을 가지고 있다.

예를 들어, 경화 방법은 강 경화 방법으로서 일반적으로 공지된 침탄질화(carbonitriding), 선택적으로 오스테나이트 침탄질화(austenitic carbonitriding)에 의해 강 표면을 경화하는 것을 포함한다. 적절한 온도의 예는 850 ℃ 부근이다. 이것은 탄소와 질소 및 미량의 산소(minor amounts of oxygen)를 포함하는 가스 분위기(a gas atmosphere)에서 수행된다. 하나의 예는 0.5%와 0.8 % 사이의 탄소와 0.2%와 0.4% 사이의 질소가 더해진 분위기이다. 선택적으로, 확산 후, 구성요소들은 즉각적으로 오일 내에 잠기게 된다. 추가적인 선택은 150-200 ℃℃의 온도에서 그 다음의 뜨임(subsequent tempering)이 있다.

대안적인 표면 경화 공정은 강 경화 방법으로 해당 기술분야에서 일반적으로 알려져 있는 가스 질화(gas nitriding)이다. 이것은 전형적으로 520℃ 부근에서 수행되어진다. 추가적인 대안은 가스 질화와 유사한 질탄화(nitrocarburizing)이고, 그러나 탄소 가스(carbon gas)가 추가되어진다. 경화된 표면의 층 두께는 공정 동안에 가스 조성(the gas composition)에 의해 영향을 받는다. 선행 기술에서 추가적인 공정은 상표명 Corr-I-Durㄾ 및 다양한 다른 상표명 아래에서 또한 알려져 있는 가스 페라이트 질탄화(gaseous ferritic nitrocarburizing)이다.

로크웰 경도 C(Rockwell Hardness C (HRC))로 표현된 ETG 88 강의 경도는 28이다. 이것은 그러한 타입의 인젝터들의 하우징을 위해 사용된다. 여기에 기재된 것처럼 일반 타입의 선행기술 인젝터들에서, 니들 밸브들이 HRC 62로 경화되어 사용되었다. 이것은 값들 사이에서 2배 이상의 실질적 경도 차이가 있다. HRC 58의 값으로 하우징을 경화한 후, 니들 밸브와 비교하여 하우징 경도에서 차이는 (62-58)/62=6%이다. 이것은 좋은 실험 결과들을 생성했다. 그러나 가장 낮은 경도를 가진 구성요소의 표면 경도는 40% 미만보다 더 적고, 예를 들어, 30% 또는 20% 미만보다 더 적고, 훨씬 더 10% 미만보다 더 적다면, 실험 결과들은 똑같이 유효하다고 믿어진다. 제1 표면 또는 제2 표면의 유용한 최고 경도는 적어도 HRC 50, 예를 들어 적어도 HRC 55 또는 적어도 HRC 60이다.

경화된 표면이라는 용어는 표면이 기초적인 대량 자재(the underlying bulk material)보다 더 높은 경도를 갖는 것을 의미한다. 그런 경화된 표면은 고정도 생산 균일성 및 더 좋은 치수 공차를 위해 제공된다. 부가적으로, 공차들은 치수 변경이 상당한 정도(a substantial degree)로 일어날 때까지 더 좋은 수명(a better longevity)을 갖는다. 추가적인 이점은, 아마도 더 좋은 치수 공차 때문에, 감소된 마모이다. 이것은 또한 수명에 영향을 미친다.

본 발명은 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명되어질 것이다.

도 1은 대형 저속 2행정 엔지, 예를 들어 선박용 디젤 엔진에서 실린더 윤활 시스템을 예시하고 있다.
도 2 a, b 및 c는 윤활유 인젝터의 3개 타입을 예시하고 있다.
도 3은 a) 경화된 스템 및 b) 경화된 스템 및 경화된 플레인 베어링을 가진 인젝터의 압력 측정을 나타내고 있다.
도 4는 a와 b는 a) 엔진의 제1 실린더와 b) 엔진의 제2 실린더로부터 선박용 디젤 엔진에서 압력 측정의 표를 나타내고 있다.

도 1은 대형 저속 2행정 엔진, 예를 들어 선박용 디젤 엔진의 실린더의 이분의 일을 예시하고 있다. 실린더는 실린더 벽(3)의 내측에 실린더 라이너(a cylinder liner)(2)를 포함한다. 실린더 벽(3) 안쪽에, 인접한 인젝터들 사이에 같은 각 거리(the same angular distance)를 가진 원(a circle)을 따라 분포된 다수의 윤활유 인젝터(4)가 제공되어 있다. 인젝터(4)는 윤활유 공급 라인(9)을 통하여 윤활장치 펌프 및 제어기 시스템(a lubricator pump and controller system)(11)으로부터 윤활유를 받는다. 윤활유의 일부는 윤활유 회수 라인(lubrication return lines)(10)에 의해 펌프로 복귀되어진다. 윤활장치 펌프 및 제어기 시스템(11)은 엔진의 실린더(1)에 피스톤 왕복운동과 동기화되어 정확하게 시간 맞춤된 펄스(precisely timed pulses)로 가압된 윤활유를 인젝터(4)에 공급한다. 동기화를 위해, 윤활장치 펌프 및 제어기 시스템(11)은, 후자가 실린더들에서 피스톤들의 위치를 나타내기 때문에, 크랭크샤프트의 속도, 하중, 그리고 위치를 포함하는 엔진의 실제 상태 및 운동에 대한 파라미터들을 모니터하는 컴퓨터를 포함한다.

각각의 인젝터(4)들은 소형 액적(7)의 분무(a spray of small droplets)가 실린더 내로 고압 하에서 분사되는 노즐(a nozzle)(5)을 가지고 있다. 실린더(1)에서 소기 공기(the scavenging air)의 선회(9)는 실린더 라이너(2) 위에 윤활유의 고른 분포가 달성되게 실린더 라이너(2)에 대해 분무(8)를 가압한다. 이 윤활 시스템은 선회 주입 원리(Swirl Injection Principle (SIP))로 관련 기술분야에 알려져 있고, 또한 다른 원리들이 개선된 인젝터, 예들 들어. 실린더 라이너로 향하여 제트들이 지향한 인젝터들과 관련하여 예상되어진다. 선택적으로, 실린더 라이너는 분무를 위한 적절한 공간 또는 인젝터로부터 제트를 제공하기 위한 자유 절단부(free cuts)(6)가 제공된다.

도 2a는 윤활유 인젝터의 제1 타입(a first type)(4a)을 예시하고 있다. 인젝터의 일반화된 원리는 단일 노즐 구멍을 위한 WO02/35068, WO2004/038189 또는 WO2005/124212에 개시된 하나 또는 다중 노즐 구멍을 위한 WO2012/126480에 개시된 것과 유사하다. 이러한 참조들은 또한 추가적인 기술적 상세한 사항들뿐만 아니라, 편의상, 여기에 반복되지 않고, 여기에 나타난 인젝터들의 기능에 대한 설명들을 제공한다.

인젝터(4a)는 란 단부에 인젝터 하우징(an injector housing)(12)과 일체로 있는 노즐 팁(a nozzle tip)(13)을 팁을 가진 인젝터 하우징(12)을 포함한다. 노즐 구멍(a nozzle aperture)(14')을 가진 노즐(14)은 윤활유 분사용 노즐 팁(13)에 제공된다. 노즐(14)은 또한 노즐 팁(12)의 벽(21)을 통과하는 노즐 구멍(14')으로부터 인젝터 하우징(12)의 실린더형 내부 공동(a cylindrical inner cavity)(15) 내로 연장하는 덕트(a duct)(20)를 포함한다. 밸브 부재(a valve member)(16)는 인젝터 하우징(12) 안쪽에 제공된다. 밸브 부재(16)는 도시된 실시 예에서, 인젝터 하우징 안쪽에 별도의 고정 부분(a separate stationary part)으로서 있는 플레인 베어링(a plain bearing)(23) 안쪽에서 왕복을 위해 슬라이딩 가능하게 안내되는 스템(a stem)(17)을 포함한다. 스템(17)의 동축 길이 방향 연장부와 같이, 밸브 니들(a valve needle)(18)이 인젝터 하우징(12)의 내부 공동(15)에 제공된다. 밸브 니들(18)은 덕트(20)가 분사되는 노즐 구멍(14')에 윤활유의 유동을 위해 개방되게 노즐(14)의 제2 단부에서 밸브 시트(a valve seat)(19)로부터 노즐 팁(a needle tip)(22)이, 예를 들어 원뿔형 단부 부분(a conical end part), 밸브 니들(18)의 단부에서, 수축되어질 때 윤활유가 밸브 니들(18)을 따라 덕트(20)로, 그리고 노즐 구멍(14')으로부터 유동할 수 있게 내부 공동(15)의 직경보다 더 작은 직경은 갖는다. 밸브 부재(16) 및 밸브 니들(18)의 위치는 밸브 부재의 반대 단부에 작용하는 완화용 스프링 압력(moderate spring pressure)에 의해 노즐 팁(13)으로 향하여 전방으로 미리 압력이 가해지고(pre-stressed); 그리고 니들 밸브(18)를 가진 밸브 부재(16)는 공동(15)에서 오일 압력의 증가에 의해 밸브 시트(19)로부터 벗어나 후방으로 오프셋(offset)된다. 이것은 여기에 인용된 선행기술 문헌들에 보다 상세히 설명되어 있다.

플레인 베어링(23)과 밸브 부재(16)의 스템(17) 사이의 접촉 영역(24)을 따라, 두 개의 경화된 표면이 접촉 영역에서 서로 슬라이딩하게 경화된 표면이 스템(17)과 플레인 베어링(23)에 제공된다. 대안적으로 또는 게다가 선택적으로, 밸브 시트(19)는 밸브 시트(19)와 밸브 니들(18)의 니들 팁(22) 사이의 접촉 영역에 경화된 표면을 포함한다. 추가적인 선택으로서, 또한 니들 팁(22)이 경화된 표면을 포함한다.

도 2b는 윤활유 인젝터의 제2 타입(a second type)(4b)을 예시하고 있다. 인젝터의 일반화된 원리는 WO2014/048438에 개시된 하나와 유사하다. 이 참조는 또한 추가적인 기술적 상세한 사항들뿐만 아니라, 편의상, 여기에 반복되지 않고, 여기에 나타난 인젝터의 기능에 대한 설명들을 제공한다.

인젝터(4b)는 그것의 한 단부에 인젝터 하우징(12)과 일체인 노즐 팁(13)을 가진 인젝터 하우징(12)을 포함한다. 노즐 구멍(14')이 윤활유의 분사를 위한 노즐 팁(13)에 제공된다. 인젝터 하우징(12)의 공동(15) 안쪽에, 밸브 부재(16)가 제공되고, 밸브 부재(16)는 스템(17)과 인젝터 하우징(12)의 노즐 팁(13)에 실린더형 공동 부분(a cylindrical cavity part)(15')으로 슬라이딩 가능하게 배치된 실린더형 밀봉 헤드(a cylindrical sealing head)(25)를 포함한다. 밸브 부재(16)의 위치는 스프링(26)에 의해 노즐 팁(13)으로부터 벗어나 후방으로 미리 압력이 가해지고(pre-stressed), 그리고 스템의 후방 부분(the back part)(27)의 채널(28)을 통하여 작용을 오일 압력에 의해 전방으로 오프셋 되고, 오일 압력은 스프링(260 힘에 대항하여 작용한다. 노즐 구멍(14')은 노즐 팁(13)에서 실린더형 공동 부분(15)과 접하는 밀봉 헤드(25)에 의해 밀봉 가능하게 덮여지는 것은, 밀봉 헤드(25)가 분사를 위한 노즐 구멍(14')을 통하여 내부 공동(15)으로부터 윤활유가 유동하는 것을 허용하도록 노즐 구멍(14')으로부터 슬라이드 통과 및 벗어나기 하게 전방으로 밀려질 때까지이다.

내부 공동의 실린더형 부분(15')과 접하고 있는 실린더형 밀봉 헤드(25) 사이의 접촉 영역(29)에서, 내부 공동(15) 및 밀봉 헤드(25)의 실린더형 부분(15') 양쪽은 경화된 표면을 가지고 있다.

도 2c는 윤활유 인젝터의 제3 타입(a third type)(4c)을 예시하고 있다. 인젝터의 일반화된 원리는 WO2012/126473에 개시된 하나와 유사하다. 이 참조는 또한 추가적인 기술적 상세한 사항들뿐만 아니라, 편의상, 여기에 반복되지 않고, 여기에 나타난 인젝터의 기능에 대한 설명들을 제공한다.

인젝터(4c)는 노즐(14)이 덕트(20)의 제1 단부에 덕트(20)와 노즐 구멍(14')이 제공된 곳에 노즐 팁(13)을 가진 인젝터 하우징(12)을 포함한다. 덕트(20)는 노즐 팁(13)의 벽(21)을 통과하는 노즐 구멍(14')으로부터 인젝터 하우징(12)의 내부 공동(15) 내로 연장한다. 인젝터 하우징(12)의 공동(12) 안쪽에, 밸브 부재(16)가 제공되고, 밸브 부재(16)는, 이것이 또한 인젝터 하우징(12) 그 자체의 한 부분으로 있을지라도, 실시 예에서 인젝터 하우징의 별도 고정 부분으로서 도시된 플레인 베어링(23) 안쪽에 왕복을 위해 슬라이딩 가능하게 안내되는 스템(17)을 포함한다. 밸브 부재(16)의 위치는 스프링(26)에 의해 노즐 팁9130으로 향하여 전방으로 미리 압력이 가해져 있다. 하나의 가능한 수축 메커니즘(one possible retraction mechanism)이 상응하는 전자기 응답 부분(a correspondingly electromagnetic responsive part)이 설비된 밸브 부재에 전기 코일(an electrical coil)이 전자기력(an electromagnetic force)을 가하고 있는 WO2012/126473에 개시되어 있다. 그러나 원칙적으로, 밸브 부재(16)가 스프링(16) 힘에 대항하여 밸브 부재(16)에 작용하는 공동(15)에서 증가된 오일 압력에 의해 후방으로 오프셋 되는 것은 적합한 구성에 의해 또한 가능하다. 스템(17)의 동축 길이 방향 연장부와 같이, 밸브 부재(16)는 노즐 팁(22)의 부분으로서 밀봉 볼 부재(a sealing ball member)(28)가 체결되는 밸브 니들(18)을 포함하고, 폐쇄된 밸브 조건들에서 덕트(20)의 폐쇄를 위한 밸브 시트(19)에 대항하여 가압되어지고, 그리고 개방된 밸브 조건들에서 내부 공동(15)으로부터 나온 윤활유가 볼(28)을 가진 니들 팁(22)을 통과하여 덕트(20)를 내로 노즐 구멍(14')으로부터 나오는 것을 허용하는 거리로 밸브 시트(19)로부터 오프셋 되어 있다. O-링(an O-ring 31)에 의해, 내부 공동(15)은 인젝터 하우징(12) 안쪽 나머지 부분들로 향하여 밀봉되어 있다.

밸브 시트(19)는 볼 부재(28)의 부딪침(the repeated hits)으로부터 마모에 대하여 수명을 연장하도록 밸브 시트(19)와 볼 부재(28) 사이의 밀봉 접촉 영역(30)에 경화된 표면을 포함한다. 대안적으로, 또는 게다가 선택적으로 경화된 표면은 두 개의 경화된 표면들이 접촉 영역(24)에서 서로 미끄러지고 있도록 스템(17)의 표면과 플레인 베어링(24)의 표면에 제공된다.

경화된 표면이라는 용어는 표면이 기초적인 대량 자재(the underlying bulk material)보다 더 높은 경도를 갖는 것을 의미한다. 양쪽 표면 위의 그런 경화된 표면은 고정도 생산 균일성 및 좋은 수명을 가진 더 좋은 치수 공차를 위해 제공된다. 추가적인 이점은, 아마도 더 좋은 치수 공차 때문에, 감소된 마모이다. 접촉 표면들은 동일한 경도를 가져야 하고, 또는 적어도 40% 내에서 같은 경도, 예를 들어 30% 또는 20% 미만의 경도에서 차이를 가지고, 또는 심지어 10% 미만만큼 작아야 한다.

인젝터가 뒤 단부를 포함할지라도, 인젝터 하우징에 대한 전형적인 치수들은 직경이 10-30mm, 길이 50-130mm이고, 공급라인이 연결되는 뒤 단부를 포함하는 인젝터는 어느 정도 더 길어질 수 있다. 밸브 부재(16)는 스템에서 40-80mm의 전형적 길이 및 5-7mm의 직경과 밸브 니들(18)에 대해서는 더 작은 직경을 갖는다. 하우징 팁(13)은 인젝터 하우징(12)의 전체 크기에 종속하여, 6-10mm의 전형적인 직경을 갖는다.

도 3a와 3b는 2mm 변위와 6mm의 스템 직경을 가진 타입 4a의 윤활유 인젝터용 압력 테스트로부터 측정치를 예시하고 있다. 도 3a는 타입 4d의 윤활유 인젝터로부터 얻는 측정치에 대한 그래프이고, 여기서 밸브 부재(16)의 스템(17)의 표면만 단지 경화되었고, 그러나 플레인 베어링(23)의 표면은 경화되지 않았다. 도 3b는 그러나 스템(17)의 표면과 플레인 베어링(23)의 표면 양쪽이 경화된 접촉 영역(24)면이 제공된 다른 동일한 윤활유 인젝터(4a)로부터 얻어진 측정치의 그래프이다. 실험들은 9개의 실린더 2행정 선박용 디젤 엔진에서 인젝터의 작동 후에 사행되었고, 각 실린더는 실린더 라이너의 원주를 따라 분포된 10개 SIP 분무를 갖고 있다.

가로 좌표는, 급등(a spike)으로 표시된 측정의 시작에서, 도 3a에서 반복됨 측정 사이에서 약 3초를 가진 시간과 도 3b에서 약 2.7초를 가진 시간을 나타낸다. 세로 좌표는 압력(bar)이다. 도 3a에서, 압력은 측정 시장의 63.5bar로 부터 다음 측정 전에 53.5 bar 때까지 약 10bar 감소하고, 그리고 도 3b에서 압력은 63bar와 64bar 사이에서 0.7bar 미만 변한다. 스템뿐만 아니라 플레인 베어링이 경화되었다면 인젝터의 더 좋은 성능이 달성되었다는 것이 분명하게 나타난다.

표면들이 경화된 구성요소의 표면에 탄소와 질소를 포함하는 오스테나이트 침탄질화(austenitic carbonitriding)에 의해 경화되었다. 침탄질화는 탄소강 또는 저 합금강의 표면에 0.5%와 0.8 % 사이 탄소와 0.2-0.4 % (<5 %) 질소가 더해진 가스 분위기의 약 850 ℃의 온도에서 수행되었다. 확산 후, 구성요소들은 즉시 오일에 담겨졌다. 전형적인 경화된 두께는 0.7 mm 위는 아니고, 그리고 침탄질화뿐만 아니라 냉각 때까지 경화 온도 및 시간에 종속했다. 150-200 ℃의 온도에서 후속 뜨임(subsequent tempering)은 더 큰 경화 깊이 및 감소된 취성(larger hardening depth and reduced brittleness)을 위해 사용될 수 있다.

도 4a는 인젝터 성능에 대한 표시 도수(indications)를 가진 표를 나타내고 있다. 왼쪽 칼럼은 측정 날짜를 나타내고, 그리고 칼럼 위의 표제는 실린더의 10개 인젝터의 번호를 표시한다. 표의 각 입구에서 숫자는 인젝터의 작동 시간을 나타낸다. 가벼운 회색의 표시(a light grey indication)는 예를 들어 도 3b에서와 같이, 0-1 bar의 미세한 압력 손실(a minor pressure loss of 0-1 bars)에 대응한다. 약간 어두운 회색의 음영은 받아들일 수 있는 1-5 bar의 압력 손실에 대응한다. 어두운 회색의 표시는 실질적으로 분무 특성 등에 영향을 미치는 5bar 이상의 압력 손실을 나타낸다. 도 4a에서, 인젝터들을 위한 성능은 동일한 작동 시간 후에 훨씬 더 다르다는 것이 관찰되었다. 제1 인젝터(칼럼 1)는 단지 200시간 작동 후에 성능을 변화시키고, 반면에 다른 것들은 640 작동 시간까지 안전하게 작동되었다.

표의 더 낮은 부분에서, 측정치는 하우징이 경화된 인젝터들에 대해 도시되어 있다. 그래서 스템과 플레인 베어링 사이의 접촉 영역은 양쪽 모두 경화된 표면을 가지고 있었다. 그러한 인젝터들은 2014년 5월 7일 1번 실린더로 삽입되고, 그리고 모든 10개 인젝터들이 4280시간까지 잘 수행했다. 약간의 누설이, 그러나 중요하지 않은 8번 인젝터에서 관찰되었다.

전체 하우징의 경화에 기인하여, 또한 밸브 니들을 위한 시트는 경화되고, 그리고 전체 결과에 잠재적으로 영향을 미치고, 그러나 접촉 영역의 이중 표면 경화보다 덜 영향을 미치는 것으로 믿어진다.

도 4b에서, 측정은 단지 스템만이 경화되고, 플레인 베어링 표면에 경화가 되지 않은 인젝터를 가진 같은 엔진의 2번 실린더에서 수행되었다. 도 4b에, 중지된 작동을 을 위한 검은 음영 표시가 또한 있다. 인젝터들 사이에서 성능의 실질적인 변화들은 개선된 하나에 대해 인젝터의 교환 전에 도 4a에서 패턴들과 유사하다는 것을 보이고 있다.

결론으로서, 강 스템의 표면뿐만 아니라 플레인 베어링의 양쪽이 경화되는 곳에서, 성능은 수명뿐만 아니라 이들 인젝터들에 대한 균일한 성능이 상당하게 개선되었다.

위에 언급된 선행 기술의 인용은 여기에서 참조에 의해 반영되어 있다. 상세한 설명에서 예들은 예시를 위해 제공되었고, 그리고 본 발명의 원리들을 제한하지 않는다.

1: 실린더(cylinder)
2: 실린더 라이너(cylinder liner)
3: 실린더 벽(cylinder wall)
4: 오일 인젝터(oil injector)
4a: 제1 타입 오일 인젝터(first type of oil injector)
4b: 제2 타입 오일 인젝터(second type of oil injector)
4c: 제3 타입 오일 인젝터(third type of oil injector)
5: 노즐(nozzle)
6: 라이너에서 자유 절단부(free cut in liner)
7: 분무 액적(spray droplets)
8: 단일 인젝터로부터 분무(spray from a single injector)
9: 윤활유 공급 라인(lubrication supply lines)
10: 윤활유 복귀 라인(lubrication return lines)
11: 윤활유 펌프 및 제어기 시스템(lubricator pump and controller system)
12: 인젝터 하우징(injector housing)
13: 인젝터 하우징(12)의 노즐 팁(nozzle tip of injector housing 12)
14: 노즐 구멍(nozzle aperture)
15: 인젝터 하우징(12)의 내부 공동(inner cavity of injector housing 12)
15': 내부 공동(15)의 실린더형 부분(cylindrical part of the inner cavity 15)
16: 스템(17)을 가진 밸브 부재(valve member with stem 17)
16': 일체형 볼을 가진 실링 전면 부분(sealing front part with integrated ball)
17: 밸브 부재(16)의 스템(stem of valve member 16)
18: 밸브 부재(16)의 밸브 니들(valve needle of valve member 16)
19: 밸브 시트(valve seat)
20: 내부 공동(15)에서 노즐 구멍(14')까지 노즐 팀(13)을 통하는 덕트(duct through nozzle tip 13 from inner cavity 15 to nozzle aperture 14')
21: 노즐 팁(13)의 벽(wall of nozzle tip 13)
22: 예를 들어, 원뿔형 부분인 밸브 니들(18)의 니들 팁(needle tip of valve needle 18, for example conical part)
23: 플레인 베어링(plain bearing)
24: 스템(17)과 플레인 베어링(23) 사이의 접촉 영역(contact region between stem 17 and plain bearing 23)
25: 실린더형 밀봉 헤드(cylindrical sealing head)
26: 스프링(spring)
27: 밸브 부재(16)의 뒷부분(back part of valve member 16)
28: 니들 팁(22)을 형성하는 볼 부재(ball member forming needle tip 22)
30: 밸브 시트(19)에서 밀봉 접촉 영역(sealing contact region at valve seat 19)
31: O-링(O-ring)

Claims

대형 저속 2행정 엔진의 실린더(1) 내로 윤활유의 주입을 위한 윤활유 인젝터(4)에서,
상기 인젝터(4)는 실린더(1)의 실린더 벽(3)에 장착되게 구성된 인젝터 하우징(12)을 포함하고,
인젝터 하우징(12)은 인젝터 하우징(12)이 실린더 벽(3)에 장착되어 있을 때 실린더(1) 내에 도달하기 위해 인젝터 하우징(12)의 한 단부에 노즐 팁(13)을 포함하고,
노즐(14)은 노즐 팁(13)에 제공되고, 노즐(14)은 인젝터 하우징(12) 안쪽 내부 공동(15)으로부터 연장하여 노즐(13)을 통하여 인젝터 하우징(12) 밖으로 내부 공동(15)로부터 윤활유 분사를 위한 노즐 팁(13)의 벽(21)을 통하여 연장되고,
밸브 부재(16)가 인젝터 하우징(12) 안쪽에 제공되고, 밸브 부재(16)는 인젝터(4)의 개방 및 폐쇄 상태 사이를 왕복하게 장착되고,
밸브 부재(16)는 노즐(14)로 윤활유의 접근을 방지하기 위한 폐쇄된 상태에 있을 때 노즐(14)을 밀봉 가능하게 덮고, 그리고 밸브 부재(16)는 오일 분사 단계 동안에 내부 공동(15)에서 노즐(14)로 윤활유의 접근을 허용하는 개방 상태 동안에 노즐(14)로부터 떨어져 이동할 수 있고,
A) 인젝터 하우징(12)은 제1 표면을 가진 플레인 베어링(23)을 포함하고, 그리고 밸브 부재(16)는 제2 표면을 가진 스템(17)을 포함하고, 제2 표면은 스템(17)과 플레인 베어링(23) 사이의 접촉 영역(24)을 따라 플레인 베어링(23)에 의해 스템(17)이 왕복으로 안내되어지도록 제1 표면과 슬라이딩 가능하게 접하게 제공되고, 밸브 부재(16)는 스템(17)의 동축 길이방향 연장부에 밸브 니들(18)을 포함하고, 밸브 니들(18)은 노즐 팁(13)에서 서로 협력하는 밸브 시트(19)와 접할 때 노즐(14) 폐쇄하는 니들 팁(22)을 포함하고, 제1 표면과 제2 표면은 경화된 표면으로 있고, 또는
B) 인젝터 하우징(12)은 노즐 팁(13) 안쪽에 제1 표면을 가진 실린더형 공동 부분(15')을 포함하고, 노즐(14)은 노즐 팁(13)의 벽(21)을 통하여 제1 표면으로부터 연장하고, 밸브 부재(16)는 폐쇄된 상태에 있을 때 밀봉 헤드(15)가 노즐(14)을 밀봉 가능하게 덮도록 제1 표면과 슬라이딩 가능하게 접하게 배치되는 제2 표면을 가진 실린더형 밀봉 헤드(25)를 포함하고, 제1 표면과 제2 표면은 경화된 표면으로 있는 것 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인젝터.
제 1 항에 있어서,
제1 표면은 제1 경도를 갖고 제2 표면은 제2 경도를 가지며, 두 표면의 가장 연질인 경도는 두 표면의 가장 경질인 경도로부터 40%보다 작게 벗어나는 것을 특징으로 하는 인젝터.
제 2 항에 있어서,
두 개의 표면의 가장 연질의 경도는 다른 표면의 경도로부터 10% 미만 벗어나는 것을 특징으로 하는 인젝터.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 표면과 제2 표면의 가장 경질인 부분은 적어도 50의 로크웰 경도 C에 따른 표면 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 인젝터.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 표면과 제2 표면은 경화된 강 표면으로 있는 것을 특징으로 하는 인젝터.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
인젝터는 25-100 bar의 간격 내의 레벨로 있는 미리 설정된 오일 압력에서 작동될 때 분무처럼 윤활유를 분사시키도록 구성된 분무 인젝터인 것을 특징으로 하는 인젝터.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
밸브 시트(19)가 경화된 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터.
제 7 항에 있어서,
밸브 시트(19)는 적어도 50의 로크웰 경도 C에 따른 표면 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 인젝터.
대형 저속 2행정 엔진의 실린더(1) 내로 윤활유의 주입을 위한 윤활유 인젝터(4)에서,
상기 인젝터(4)는 실린더(1)의 실린더 벽(3)에 장착되게 구성된 인젝터 하우징(12)을 포함하고,
인젝터 하우징(12)은 인젝터 하우징(12)이 실린더 벽(3)에 장착되어 있을 때 실린더(1) 내에 도달하기 위해 인젝터 하우징(12)의 한 단부에 노즐 팁(13)을 포함하고,
노즐(14)은 노즐 팁(13)에 제공되고, 노즐(14)은 인젝터 하우징(12) 안쪽 내부 공동(15)으로부터 연장하여 노즐(13)을 통하여 인젝터 하우징(12) 밖으로 내부 공동(15)로부터 윤활유 분사를 위한 노즐 팁(13)의 벽(21)을 통하여 연장되고,
밸브 부재(16)가 인젝터 하우징(12) 안쪽에 제공되고, 밸브 부재(16)는 인젝터(4)의 개방 및 폐쇄 상태 사이를 왕복하게 장착되고,
밸브 부재(16)는 노즐(14)로 윤활유의 접근을 방지하기 위한 폐쇄된 상태에 있을 때 노즐(14)을 밀봉 가능하게 덮고, 그리고 밸브 부재(16)는 오일 분사 단계 동안에 내부 공동(15)에서 노즐(14)로 윤활유의 접근을 허용하는 개방 상태 동안에 노즐(14)로부터 떨어져 이동할 수 있고,
인젝터 하우징(12)은 제1 표면을 가진 플레인 베어링(23)을 포함하고, 그리고 밸브 부재(16)는 제2 표면을 가진 스템(17)을 포함하고, 제2 표면은 스템(17)과 플레인 베어링(23) 사이의 접촉 영역(24)을 따라 플레인 베어링(23)에 의해 스템(17)이 왕복으로 안내되어지도록 제1 표면과 슬라이딩 가능하게 접하게 제공되고, 밸브 부재(16)는 스템(17)의 동축 길이방향 연장부에 밸브 니들(18)을 포함하고, 밸브 니들(18)은 노즐 팁(13)에서 서로 협력하는 밸브 시트(19)와 접할 때 노즐(14) 폐쇄하는 니들 팁(22)을 포함하고,
밸브 시트(19)는 경화된 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터.
제 9 항에 있어서,
인젝터(4)는 25-100 bar의 간격 내의 레벨로 있는 미리 설정된 오일 압력에서 작동될 때 분무처럼 윤활유를 분사시키도록 구성된 분무 인젝터인 것을 특징으로 하는 인젝터.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
니들 팁(22)이 경화되거나 또는 밸브 시트(19)의 경화된 표면의 경도에 대응하는 경질 재료로 제공되는 것을 특징으로 하는 인젝터.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
밸브 시트(19)는 적어도 50의 로크웰 경도 C에 따른 표면 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 인젝터.
제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
밸브 시트와 밀봉 협력하는 니들 팁(22)은 실린더형 밸브 니들(18)의 원뿔형 단부 부분 또는 원뿔과는 다르게 경사져 있는 단부 부분을 포함하고, 또는 니들 팁(22)이 볼(28)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 인젝터.
각 실린더 내에 다수의 실린더와 피스톤을 가진 대형 저속 2행정 엔진에 있어서,
피스톤은 두 사점(two dead points) 사이를 왕복하고, 각 실린더는 연료의 점화를 위한 점화실을 가지고 있고, 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 3개의 윤활유 인젝터(4)가 점화실에서 실린더 벽의 윤활을 위해 두 개의 사점 사이에서 각 실린더의 내부 원주를 따라 장착되는 것을 특징으로 하는 대형 저속 2행정 엔진.
제 14 항에 있어서,
엔진은 선박용 엔진인 것을 특징으로 하는 대형 저속 2행정 엔진.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
윤활유 펌프 및 제어기는 윤활유 공급 라인에 의해 인젝터에 연결되어 제공되고, 윤활유 오일펌프는 25-100 bar의 간격 내의 레벨로 있는 미리 설정된 오일 압력 레벨에서 인젝터들에 윤활유를 제공하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 대형 저속 2행정 엔진.
대형 저속 2행정 엔진을 위해 다수의 동일하게 생산된 윤활유 인젝터들 사이에서 균일한 장기간 성능을 달성하는 방법에 있어서,
상기 인젝터(4)는 실린더(1)의 실린더 벽(3)에 장착된 인젝터 하우징(12)을 포함하고,
인젝터 하우징(12)은 인젝터 하우징(12)이 실린더 벽(3)에 장착되어 있을 때 실린더(1) 내에 도달하기 위해 인젝터 하우징(12)의 한 단부에 노즐 팁(13)을 포함하고,
노즐(14)은 노즐 팁(13)에 제공되고, 노즐(14)은 인젝터 하우징(12) 안쪽 내부 공동(15)으로부터 연장하여 노즐(13)을 통하여 연장되고,
상기 방법은 엔진의 작동 동안에 노즐(14)을 통하여 인젝터 하우징(12) 밖으로 내부 공동(15)으로부터 윤활유의 분사를 포함하고,
밸브 부재(16)가 인젝터 하우징(12) 안쪽에 제공되고, 밸브 부재(16)는 인젝터(4)의 개방 및 폐쇄 상태 사이를 왕복하게 장착되고,
밸브 부재(16)는 노즐(14)로 윤활유의 접근을 방지하기 위한 폐쇄된 상태에 있을 때 노즐(14)을 밀봉 가능하게 덮고, 그리고 밸브 부재(16)는 오일 분사 단계 동안에 내부 공동(15)에서 노즐(14)로 윤활유의 접근을 허용하는 개방 상태 동안에 노즐(14)로부터 떨어져 이동할 수 있고,
A) 인젝터 하우징(12)은 제1 표면을 가진 플레인 베어링(23)을 포함하고, 그리고 밸브 부재(16)는 제2 표면을 가진 스템(17)을 포함하고, 제2 표면은 스템(17)과 플레인 베어링(23) 사이의 접촉 영역(24)을 따라 플레인 베어링(23)에 의해 스템(17)이 왕복으로 안내되어지도록 제1 표면과 슬라이딩 가능하게 접하게 제공되고, 밸브 부재(16)는 스템(17)의 동축 길이방향 연장부에 밸브 니들(18)을 포함하고, 밸브 니들(18)은 노즐 팁(13)에서 서로 협력하는 밸브 시트(19)와 접할 때 노즐(14) 폐쇄하는 니들 팁(22)을 포함하고, 또는
B) 인젝터 하우징(12)은 노즐 팁(13) 안쪽에 제1 표면을 가진 실린더형 공동 부분(15')을 포함하고, 노즐(14)은 노즐 팁(13)의 벽(21)을 통하여 제1 표면으로부터 연장하고, 밸브 부재(16)는 폐쇄된 상태에 있을 때 밀봉 헤드(15)가 노즐(14)을 밀봉 가능하게 덮도록 제1 표면과 슬라이딩 가능하게 접하게 배치되는 제2 표면을 가진 실린더형 밀봉 헤드(25)를 포함하고,
상기 방법은 인젝터들의 생산 동안에 제1 표면과 제2 표면을 위해 경화하는 것을 포함하는 것을 특징으로 방법.
제 17 항에 있어서,
제1 표면과 제2 표면의 가장 경질인 부분은 적어도 50의 로크웰 경도 C에 따른 표면 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
두 표면의 가장 연질인 경도는 다른 표면의 경도로부터 30%보다 작게 벗어나는 것을 특징으로 하는 인젝터.
제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 표면을 강철 표면으로 제공하고 강철 표면을 경화하는 것을 포함하는 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 방법은 침탄질화에 의해 강철 표면을 경화하는 것을 포함하는 방법.
제 21 항에 있어서,
상기 방법은 0.5%와 0.8% 사이의 탄소와 0.2%와 0.4% 사이의 질소가 부가된 가스 분위기에서 850 ℃의 온도에서 오스테나이트 침탄질화에 의해 강철 표면을 경화하는 것을 포함하는 방법.
제 17 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 밸브 시트를 경화하는 것을 포함하는 방법.
대형 저속 2행정 엔진을 위해 다수의 동일하게 생산된 윤활유 인젝터들 사이에서 균일한 장기간 성능을 달성하는 방법에 있어서,
상기 인젝터(4)는 실린더(1)의 실린더 벽(3)에 장착되게 구성된 인젝터 하우징(12)을 포함하고,
인젝터 하우징(12)은 인젝터 하우징(12)이 실린더 벽(3)에 장착되어 있을 때 실린더(1) 내에 도달하기 위해 인젝터 하우징(12)의 한 단부에 노즐 팁(13)을 포함하고,
노즐(14)은 노즐 팁(13)에 제공되고, 노즐(14)은 인젝터 하우징(12) 안쪽 내부 공동(15)으로부터 연장하여 노즐(13)을 통하여 연장되고,
상기 방법은 엔진의 작동 동안에 노즐(14)을 통하여 인젝터 하우징(12) 밖으로 내부 공동(15)으로부터 윤활유의 분사를 포함하고,
밸브 부재(16)가 인젝터 하우징(12) 안쪽에 제공되고, 밸브 부재(16)는 인젝터(4)의 개방 및 폐쇄 상태 사이를 왕복하게 장착되고,
밸브 부재(16)는 노즐(14)로 윤활유의 접근을 방지하기 위한 폐쇄된 상태에 있을 때 노즐(14)을 밀봉 가능하게 덮고, 그리고 밸브 부재(16)는 오일 분사 단계 동안에 내부 공동(15)에서 노즐(14)로 윤활유의 접근을 허용하는 개방 상태 동안에 노즐(14)로부터 떨어져 이동할 수 있고,
인젝터 하우징(12)은 제1 표면을 가진 플레인 베어링(23)을 포함하고, 그리고 밸브 부재(16)는 제2 표면을 가진 스템(17)을 포함하고, 제2 표면은 스템(17)과 플레인 베어링(23) 사이의 접촉 영역(24)을 따라 플레인 베어링(23)에 의해 스템(17)이 왕복으로 안내되어지도록 제1 표면과 슬라이딩 가능하게 접하게 제공되고, 밸브 부재(16)는 스템(17)의 동축 길이방향 연장부에 밸브 니들(18)을 포함하고, 밸브 니들(18)은 노즐 팁(13)에서 서로 협력하는 밸브 시트(19)와 접할 때 노즐(14) 폐쇄하는 니들 팁(22)을 포함하고,
상기 방법은 밸브 시트(19)를 경화하는 것을 포함하는 것을 특징으로 방법.
제 24 항에 있어서,
상기 방법은 밸브 시트를 강철 표면으로 제공하고 침탄질화에 의해 강철 표면을 경화하는 것을 포함하는 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 방법은 0.5%와 0.8% 사이의 탄소와 0.2%와 0.4% 사이의 질소가 부가된 가스 분위기에서 850 ℃의 온도에서 오스테나이트 침탄질화에 의해 강철 표면을 경화하는 것을 포함하는 방법.
대형 저속 2행정 엔진을 위해 다수의 동일한 윤활유 인젝터들 사이에서 균일한 장기간 성능을 달성하기 위한 표면 경화의 용도에 있어서,
각 인젝터에 대해, 상기 인젝터(4)는 실린더(1)의 실린더 벽(3)에 장착되게 구성된 인젝터 하우징(12)을 포함하고,
인젝터 하우징(12)은 인젝터 하우징(12)이 실린더 벽(3)에 장착되어 있을 때 실린더(1) 내에 도달하기 위해 인젝터 하우징(12)의 한 단부에 노즐 팁(13)을 포함하고,
노즐(14)은 노즐 팁(13)에 제공되고, 노즐(14)은 인젝터 하우징(12) 안쪽 내부 공동(15)으로부터 연장하여 노즐(13)을 통하여 인젝터 하우징(12) 밖으로 내부 공동(15)로부터 윤활유 분사를 위한 노즐 팁(13)의 벽(21)을 통하여 연장되고,
밸브 부재(16)가 인젝터 하우징(12) 안쪽에 제공되고, 밸브 부재(16)는 인젝터(4)의 개방 및 폐쇄 상태 사이를 왕복하게 장착되고,
밸브 부재(16)는 노즐(14)로 윤활유의 접근을 방지하기 위한 폐쇄된 상태에 있을 때 노즐(14)을 밀봉 가능하게 덮고, 그리고 밸브 부재(16)는 오일 분사 단계 동안에 내부 공동(15)에서 노즐(14)로 윤활유의 접근을 허용하는 개방 상태 동안에 노즐(14)로부터 떨어져 이동할 수 있고,
A) 인젝터 하우징(12)은 제1 표면을 가진 플레인 베어링(23)을 포함하고, 그리고 밸브 부재(16)는 제2 표면을 가진 스템(17)을 포함하고, 제2 표면은 스템(17)과 플레인 베어링(23) 사이의 접촉 영역(24)을 따라 플레인 베어링(23)에 의해 스템(17)이 왕복으로 안내되어지도록 제1 표면과 슬라이딩 가능하게 접하게 제공되고, 밸브 부재(16)는 스템(17)의 동축 길이방향 연장부에 밸브 니들(18)을 포함하고, 밸브 니들(18)은 노즐 팁(13)에서 서로 협력하는 밸브 시트(19)와 접할 때 노즐(14) 폐쇄하는 니들 팁(22)을 포함하고, 또는
B) 인젝터 하우징(12)은 노즐 팁(13) 안쪽에 제1 표면을 가진 실린더형 공동 부분(15')을 포함하고, 노즐(14)은 노즐 팁(13)의 벽(21)을 통하여 제1 표면으로부터 연장하고, 밸브 부재(16)는 폐쇄된 상태에 있을 때 밀봉 헤드(15)가 노즐(14)을 밀봉 가능하게 덮도록 제1 표면과 슬라이딩 가능하게 접하게 배치되는 제2 표면을 가진 실린더형 밀봉 헤드(25)를 포함하는 것 중의 어느 하나이고,
인젝터들의 생산 동안에 표면 경화는 제1 표면과 제2 표면의 경화를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 경화의 용도.
제 27 항에 있어서,
제1 표면과 제2 표면은 적어도 50의 로크웰 경도 C에 따른 표면 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 표면 경화의 용도.
제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
두 표면의 가장 연질인 경도는 다른 표면의 경도로부터 20%보다 작게 벗어나는 것을 특징으로 하는 인젝터.
제 27 항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 밸브 시트 경화를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 경화의 용도.
대형 저속 2행정 엔진을 위해 다수의 동일한 윤활유 인젝터들 사이에서 균일한 장기간 성능을 달성하기 위한 표면 경화의 용도에 있어서,
각 인젝터에 대해, 상기 인젝터(4)는 실린더(1)의 실린더 벽(3)에 장착되게 구성된 인젝터 하우징(12)을 포함하고,
인젝터 하우징(12)은 인젝터 하우징(12)이 실린더 벽(3)에 장착되어 있을 때 실린더(1) 내에 도달하기 위해 인젝터 하우징(12)의 한 단부에 노즐 팁(13)을 포함하고,
노즐(14)은 노즐 팁(13)에 제공되고, 노즐(14)은 인젝터 하우징(12) 안쪽 내부 공동(15)으로부터 연장하여 노즐(13)을 통하여 인젝터 하우징(12) 밖으로 내부 공동(15)로부터 윤활유 분사를 위한 노즐 팁(13)의 벽(21)을 통하여 연장되고,
밸브 부재(16)가 인젝터 하우징(12) 안쪽에 제공되고, 밸브 부재(16)는 인젝터(4)의 개방 및 폐쇄 상태 사이를 왕복하게 장착되고,
밸브 부재(16)는 노즐(14)로 윤활유의 접근을 방지하기 위한 폐쇄된 상태에 있을 때 노즐(14)을 밀봉 가능하게 덮고, 그리고 밸브 부재(16)는 오일 분사 단계 동안에 내부 공동(15)에서 노즐(14)로 윤활유의 접근을 허용하는 개방 상태 동안에 노즐(14)로부터 떨어져 이동할 수 있고,
인젝터 하우징(12)은 제1 표면을 가진 플레인 베어링(23)을 포함하고, 그리고 밸브 부재(16)는 제2 표면을 가진 스템(17)을 포함하고, 제2 표면은 스템(17)과 플레인 베어링(23) 사이의 접촉 영역(24)을 따라 플레인 베어링(23)에 의해 스템(17)이 왕복으로 안내되어지도록 제1 표면과 슬라이딩 가능하게 접하게 제공되고, 밸브 부재(16)는 스템(17)의 동축 길이방향 연장부에 밸브 니들(18)을 포함하고, 밸브 니들(18)은 노즐 팁(13)에서 서로 협력하는 밸브 시트(19)와 접할 때 노즐(14) 폐쇄하는 니들 팁(22)을 포함하고,
인젝터들의 생산 동안에 표면 경화는 밸브 시트(19)의 경화를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 경화의 용도.
다수의 실린더(2)와 각 실린더(2) 내에 피스톤을 가진 대형 저속 2행정 엔진의 윤활을 위한 청구항 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 다수의 인젝터의 용도에 있어서,
피스톤은 두 사점 사이에서 왕복하고, 각 실린더(2)는 연료의 점화를 위한 점화실을 구비하고, 다수의 인젝터(4) 중의 적어도 3개는 점화실에서 실린더 벽(3)의 윤활을 위해 두 사점 사이에서 각 실린더의 내부 원주를 따라 장착되어 있는 인젝터의 용도.
제 32 항에 있어서,
엔진은 선박용 엔진인 인젝터의 용도.
제 32 항 또는 제 33 항에 있어서,
엔진은 윤활유 공급 라인(9)에 의해 인젝터(4)들에 연결되어 있는 윤활유 펌프 및 제어기(11)를 포함하고, 인젝터(4)는 25-100 bar의 간격 내의 레벨로 윤활유의 분무를 위해 사용되는, 미리 설정된 오일 압력 레벨에서 윤활유가 제공되는 인젝터의 용도.