KR20180127193A - 대형 디젤 엔진용 윤활 장치, 대형 디젤 엔진의 실린더 윤활을 위한 방법 및 대형 디젤 엔진 - Google Patents
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Abstract
대형 디젤 엔진용 윤활 장치가 제안되며, 대형 디젤 엔진은 적어도 하나의 실린더(2)를 가지며, 실린더 안에서 피스톤(3)이 러닝 표면(21)을 따라 앞뒤로 움직일 수 있게 배치되고, 윤활 장치는 실린더(2)를 윤활하기 위한 제 1 윤활제를 위한 제 1 저장부(41), 실린더(2)를 윤활하기 위한 제 2 윤활제를 위한 제 2 저장부(42), 제 1 또는 제 2 윤활제를 실린더(2) 안으로 도입하기 위한 윤활제 공급부(9), 제 1 또는 제 2 윤활제가 윤할제 공급부(9) 안으로 전달될 수 있게 해주는 윤활제 펌프(8), 및 제 1 또는 제 2 윤활제가 윤할제 펌프(8)에 선택적으로 공급될 수 있게 해주는 전환 요소(7)를 가지며, 제 1 중간 저장부(51)와 제 2 중간 저장부(52)가 전환 요소(7)와 저장부(41, 42) 사이에 제공되어 있고, 제 1 중간 저장부(51)는 제 1 공급 라인(61)을 통해 제 1 저장부(41)에 연결되어 있고 제 1 이송 라인(71)을 통해 전환 요소(7)에 연결되고, 제 2 중간 저장부(52)는 제 2 공급 라인(62)을 통해 제 2 저장부(42)에 연결되어 있고 제 2 이송 라인(72)을 통해 전환 요소(7)에 연결되어 있다. 또한, 대형 디젤 엔진의 실린더 윤활을 위한 방법 및 대형 디젤 엔진이 제안된다.
Description
본 발명은 각각의 카테고리의 독립 청구항의 전제부에 따른 대형 디젤 엔진용 윤활 장치, 대형 디젤 엔진의 실린더 윤활을 위한 방법 및 대형 디젤 엔진에 관한 것이다.
2-행정 또는 4-행정, 예컨대 종방향 소기식(scavenged) 대형 디젤 엔진으로 설계될 수 있는 대형 디젤 엔진은, 종종 선박용 구동 유닛으로 사용되거나 심지어 예컨대 전기 에너지를 발생시키기 위한 대형 발전기를 구동시키기 위해 정치식 작동에서 사용된다. 엔진은 일반적으로 연속 작동으로 상당한 기간 동안 운전되며, 연속 작동에서는 작동 안전성과 이용성에 대한 요구 조건이 높다. 따라서, 특히 긴 유지 보수 간격, 낮은 마모 및 작동 재료의 경제적인 취급이 작업자에게는 중심적인 기준이 된다.
수년간, 배기 가스의 질, 특히 배기 가스 내의 질소 산화물 농도는 중요성이 점점더 커지고 있는 다른 중요한 이슈이다. 여기서, 법적 요건 및 대응하는 배출 임계에 대한 한계 값이 점점더 강화되고 있다. 따라서, 특히 2-행정 디젤 엔진에서, 전통적인 중(heavy) 연료 오일(오염물로 많이 오염됨)의 연소 및 디젤유 또는 다른 연료의 연소가 더 문제가 되고 있는데, 왜냐하면, 배출 임계에의 부합은 점점더 어려워지고 있고 기술적으로 더 복합하며 또한 그래서 비용이 더 많이 들기 때문이다.
겅제적인 작동의 양태 및 배출 임계와의 부합으로 인해, 대형 디젤 엔진에서 사용되는 연료의 대안에 대한 연구가 일어나고 있다. 대형 디젤 엔진을 2개의 다른 연료로 작동시키는 것이 알려져 있고, 이 경우 엔진은 작동 상황 또는 환경에 따라 한 연료로 작동되거나 다른 연료로 작동되거나 또는 두 연료의 혼합물로 작동된다.
2개의 다른 연료로 작동될 수 있는 대형 디젤 엔진의 알려져 있는 실시 형태는, 오늘날 "이중 연료 엔진" 이라는 용어가 사용되는 유형의 엔진다. 다른 한편, 엔진은 가스 모드로 작동될 수 있고, 이 가스 모드에서는, 가스, 예컨대, LNG(액화 천연 가스)와 같은 천연 가스 또는 내연 엔진의 구동에 적합한 다른 가스 또는 가스 혼합물이 연소되고, 또한 엔진은 다른 한편으로는 액체 모드로 작동될 수 있으며, 이 액체 모드에서는 메탄올, 가솔린, 디젤유, 중 연료 오일 또는 다른 적절한 액체 연료와 같은 적절한 액체 연료가 동일한 엔진에서 연소될 수 있다. 대형 디젤 엔진은 2-행정 또는 4-행정 엔진, 특히 종방향 소기식 2-행정 대형 디젤 엔진일 수 있다.
"대형 디젤 엔진" 이라는 용어는, 디젤 작동(연료의 자기 점화를 특징으로 함) 뿐만 아니라 오토(Otto) 작동(연료의 포지티브 점화를 특징으로 함) 또는 이들 두 가지의 혼합 형태로 작동될 수 있는 대형 엔진을 말하는 것이다. 또한, 대형 디젤 엔진이라는 용어는 특히 위에서 언급한 이중 연료 엔진 및 다른 연료의 포지티브 점화를 위해 연료의 자기 점화가 사용되는 대형 엔진을 또한 포함한다.
액체 모드에서, 연료는 일반적으로 실린더의 연소실 안으로 직접 도입되고 자기 점화의 원리에 따라 그 연소실에서 연소된다. 가스 모드에서, 실린더의 연소실에서 점화 가능한 혼합물을 생성하기 위해 오토 원리에 따라 기체 상태의 가스를 소기 공기와 혼합하는 것이 알려져 있다. 이 저압법에서는, 실린더 내의 혼합물의 점화는 일반적으로, 적시에 소량의 액체 연료를 실린더의 연소실 안으로 또는 예비 실린더 안으로 분사하여 수행되며, 그리하여, 공기-가스 혼합물의 점화가 일어나게 된다. 이러한 이중 연료 엔진은 작동 중에 가스 모드에서 액체 모드로 또한 그 반대로 전환될 수 있다.
2개의 다른 액체 연료로 작동될 수 있는 대형 디젤 엔진도 알려져 있는데, 이러한 엔진에는 통상적으로 두 연료가 비축되어 있고, 그래서 엔진은 작동 중에도 제 1 또는 제 2 연료로 작동될 수 있다. 대형 디젤 엔진의 바람직하게 효율적이고 경제적인 작동을 가능하게 하기 위해, 몇몇 다른 액체 연료가 알려져 있거나 개발되었다. 디젤유, 메탄올, 중 연료 오일 또는 다른 중 탄화수소(특히 정제 공장에서 잔류물로 남아 있음)와 같은 대형 디젤 엔진용의 전통적인 액체 연료에 추가로, 에멀젼 또는 현탁물이 또한 대형 디젤 엔진용 연료로서 사용된다.
일 예로서, MSAR(Multiphase Superfine Atomised Residue)라고 하는 에멀젼이 여기서 언급될 수 있다. 이는 본질적으로 중 탄화수소(예컨대, 역청, 중 연료 오일 등), 및 물로 이루어진 에멀젼이며, 이러한 에멀젼은 특수한 공정에서 생성된다. 다른 예는 예컨대 석탄 가루와 물로 이루어진 현탁물이고, 이 현탁물이 또한 대형 디젤 엔진용 연료로서 사용된다.
그러나, 서로 다른 이러한 연료를 하나의 동일한 대형 디젤 엔진에서 사용하면 문제가 생기는데, 이들 연료는 그의 화학적 및 물리학적 특정에 있어 크게 다르기 때문이다. 현대의 전자 제어식 대형 디젤 엔진에서는 각각의 연료에 맞도록 작동 중에 일부 파라미터, 예컨대 분사의 시작, 분사 기간 또는 가스 교환 시스템의 활성화를 변화시키는 것이 가능하지만, 이는 다른 부품에 대해서는 가능하지 않거나 거의 가능하지 않으며, 그래서 여기서 절충이 이루어져야 한다. 예컨대, 마찰시스템 피스톤/피스톤 링/실린더 러닝 표면은 즉 윤활을 변경하여 매우 제한된 정도로만 적합하게 될 수 있다.
실린더 윤활은 대형 디젤 엔진에 매우 중요하다. 작동 중에, 피스톤 링을 갖는 피스톤은 실린더 라이너의 형태로 설계된 실린더의 내벽을 따라 슬라이딩하고, 실린더 라이너는 러닝 표면으로서 역할한다. 한편, 피스톤은 실린더 안에서 가능한 한 부드럽게, 즉 장애물이 없이 슬라이딩해야 하고, 다른 한편으로는, 피스톤은 실린더 내의 연소실을 밀봉해야 하며 또한 연소 과정 중에 생기는 에너지의 기계적 일로의 효율적 전환을 보장할 수 있어야 한다.
이러한 이유로, 윤활유가 대형 디젤 엔진의 작동 동안에 윤활제로서 실린더 안으로 도입되어, 실린더 또는 실린더 라이너의 러닝 표면과 피스톤 링 사이에 윤활 막을 형성하게 된다. 여기서, 도입된 윤활제의 일부는 피스톤 링 홈 또는 실린더 라이너의 홈에도 존재할 수 있다. 윤활 막은 피스톤 링이 실린더 안에서 양호하게 이동할 수 있게 해주고 또한 실린더 러닝 표면 또는 실린더 라이너의 러닝 표면 및 피스톤 링의 마모를 가능한 한 작게 유지시키기 위해 사용된다. 또한, 윤활유는 공격적인 연소 생성물을 중화시키고 부식을 방지하기 위해 사용된다. 이들 많은 요건 때문에, 매우 고급이고 비싼 물질이 종종 윤활유로서 사용된다.
오늘날 대형 디젤 엔진에서 사용되는 윤활 장치는 윤활제(일반적으로 윤활유)를 실린더 벽을 통해 러닝 표면 상으로 또는 직접 피스톤의 피스톤 링 패키지 안으로 전달하며, 그래서 피스톤 링이 그의 이동 중에 러닝 표면 상의 윤활제를 분산시키게 된다. 윤활제는 일반적으로 노즐의 출구 오리피스, 윤활 관 또는 소위 퀼(quill)을 형성하는 윤활 지점을 통해 도입된다.
개별 윤활 지점에 공급하기 위해, 일반적으로 실린더 마다 하나의 윤활제 펌프가 사용되며, 이 윤활제 펌프가 이 실린더의 모든 윤활 지점에 윤활제를 공급하게 된다. 일반적으로 적량분의 윤활제가 실린더 안으로 방출되므로, 윤활제 펌프는 일반적으로 직접 실린더에 또는 실린더의 근처에 배치되고, 그래서 윤할제 펌프에 의해 전달되는 윤활제의 양은 실린더에 실제로 도입되는 양에 대응하고 그 양과 같을 수 있다.
특히, 서로 다른 연료로 작동될 수 있는 대형 디젤 엔진의 경우, 대형 디젤 엔진의 경제적, 효율적인 저마모 작동을 보장하기 위해 실린더 윤활이 각각의 연료에 맞아야 한다는 문제가 있다. 서로 다른 연료는 마찰 시스템 피스톤 링/실린더 러닝 표면의 변화를 야기하므로, 윤활제는 이들 변화에 적합하게 되어야 한다.
이 문제를 해결하기 위해, 서로 다른 윤활제가 비축 유지되는 윤활 장치가 알려져 있는데, 그래서, 대형 디젤 엔진이 다른 연료로 전환될 때 윤활제가 변경될 수 있다. 대형 디젤 엔진용 윤활 장치는 일반적으로 공통 레일 원리에 따라 설계된 윤활제 저장부를 포함하고, 실린더를 위한 모든 윤활제 펌프가 그 저장부로부터 공급을 받게 된다. 이 저장부는 제 1 또는 제 2 윤활제로 채워질 수 있다.
그러나, 윤활제 탱크로부터 저장부까지 이어져 있는 연결 라인 및 저장부 자체는 매우 큰 부피를 가지며, 이는 제 1 윤활제에서 제 2 윤활제로의 변경시 완전히 교환되어야 한다. 라인 및 저장부의 부피에 비해 작은 유량 때문에 이 교환은 수시간 또는 심지어 하루 전체가 걸릴 수 있다. 제 1 윤활제에서 제 2 윤활제로의 변경시(또는 그 반대로) 이 큰 관성으로 인해, 대형 디젤 엔진에 적절한 윤활제를 공급하기 위해 사전에 긴 교환이 예상된다. 대안적으로, 라인을 세척하는 것이 가능할 것이지만, 이는 세척된 오일의 결과적인 큰 부피 때문에 경제적으로 매력적이지 않고, 이는 제어되지 않은 혼합비로 인해 더 이상 정확하게 사용될 수 없고 그래서 폐기되어야 한다. 그러나, 지금까지 연료 변경을 미리 계획하는 것이 가능하지 않다. 대형 디젤 엔진이 소위 연료 공유 모드로 작동되는 작동 상태도 있으며, 이 모드에서는 양 연료가 동시에 사용되어 대형 디젤 엔진을 작동시킨다. 그러나, 윤활 장치는 이로 인한 단기간 변경에 반응할 수 없는데, 그의 관성이 윤활제를 변경하기에는 너무 크기 때문이다. 이 결과, 최적이 아닌 실린더 윤활이 이루어지고, 그 결과, 피스톤, 피스톤 링 또는 실린더 내의 러닝 표면에 대해 심각한 유해한 결과가 나타나게 된다. 예컨대, 현재 윤활제의 BN(base number) 수가 불충분하면 실린더에서 부식이 생길 수 있고, 그래서 피스톤의 긁힘이 일어날 수 있고, 이렇게 되면 비싸고 시간 소모적인 수리가 필요해지게 된다.
그러므로, 이러한 종래 기술에서 출발한 본 발명의 목적은, 실린더 윤활이 대형 디젤 엔진의 각각의 작동 상태, 특히 현재 사용되고 있는 연료(들)에 매우 신속하게 신뢰적으로 적합하게 될 수 있게 해주는 대형 디젤 엔진용 윤활 장치를 제안하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은, 대형 디젤 엔진의 실린더 윤활을 위한 대응 방법을 제안하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 대응하는 대형 디젤 엔진을 제안하는 것이다.
이 과제를 해결하는 본 발명의 대상은 각각의 카테고리의 독립 청구항의 특징적 사항을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 대형 디젤 엔진용 윤활 장치가 제안되며, 대형 디젤 엔진은 적어도 하나의 실린더를 가지며, 실린더 안에서 피스톤이 러닝 표면을 따라 앞뒤로 움직일 수 있고, 상기 윤활 장치는 실린더를 윤활하기 위한 제 1 윤활제를 위한 제 1 저장부, 실린더를 윤활하기 위한 제 2 윤활제를 위한 제 2 저장부, 상기 제 1 또는 제 2 윤활제를 상기 실린더 안으로 도입하기 위한 윤활제 공급부, 제 1 또는 제 2 윤활제가 상기 윤할제 공급부 안으로 전달될 수 있게 해주는 윤활제 펌프, 및 제 1 또는 제 2 윤활제가 상기 윤할제 펌프에 선택적으로 공급될 수 있게 해주는 전환 요소를 가지며, 제 1 중간 저장부와 제 2 중간 저장부가 상기 전환 요소와 저장부 사이에 제공되어 있고, 제 1 중간 저장부는 제 1 공급 라인을 통해 상기 제 1 저장부에 연결되어 있고 제 1 이송 라인을 통해 전환 요소에 연결되고, 제 2 중간 저장부는 제 2 공급 라인을 통해 상기 제 2 저장부에 연결되어 있고 제 2 이송 라인을 통해 전환 요소에 연결되어 있다.
2개의 윤활제 각각을 위한 중간 저장부(전환 요소를 통해 윤활제 펌프에 연결될 수 있음)를 제공함으로써, 양 윤활제는 서로 개별적으로 윤활제 펌프의 근처로 안내되고 그래서 윤활될 실린더의 근처로 안내된다. 따라서, 제 1 윤활제에서 제 2 윤활제로 전환될 때, 사실상 무효 부피가 없는데, 이 무효 부피는 제 2 윤활제가 실린더에 들어가기 전에 교환되어야 한다. 따라서, 실질적으로 지연이 없이 제 1 윤활제에서 제 2 윤활제로(또는 그 반대로) 전환할 수 있다. 그러므로, 제 2 윤활제가 실린더에서 즉시 이용될 수 있다. 따라서, 대형 디젤 엔진의 윤활은 지연 없이 한 윤활제에서 다른 윤활제로 전환될 수 있다. 그리하여, 실린더 내의 윤활제는 엔진의 각 작동 상태, 특히 연료(현재 사용되고 있는)에 항상 최적으로 적합하게 될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 윤활 장치는 상당한 이점을 가지고 있는데, 즉, 두 윤활제의 정확하게 제어 가능한 비를 갖는 혼합물이 또한 실린더 내에서 발생될 수 있고, 두 윤활제의 혼합은 실린더 자체 내에서 일어난다. 예컨대, 현재 사용되고 있는 연료 또는 현재 사용되고 있는 연료 혼합물이, 다소 제 1 윤활제의 특성과 제 2 윤활제의 특성 중간의 특성을 갖는 윤활제를 필요로 하면, 제 1 윤활제와 제 2 윤활제를 번갈이 실린더에 공급하여 두 윤활제의 적절한 혼합물이 만들어질 수 있고, 이 혼합물은 현재의 연료에 최적이다. 따라서, 제 1 윤활제와 제 2 윤활제가 실린더에서 현재 요구되는 윤활에 최적이 아닌 작동 상태에 대해서도, 실린더에서 두 윤활제를 혼합하여 최적을 윤활을 보장할 수 있다. 두 윤활제는 피스톤 또는 피스톤 링의 이동으로 실린더 안에서 혼합된다. 혼합된 윤활제 부피는 본질적으로 러닝 표면에 있는 윤활제 막의 부피 및 피스톤 링 홈 내에 존재하는 윤활제 부피이다. 따라서, 윤활제 또는 윤활제 조성의 원하는 변경은, 실린더에 공급되는 윤활제 또는 두 윤활제가 실린더에 공급될 때의 비를 변경하여 즉시 실현될 수 있다.
전환 요소(윤활제 펌프는 그 전환 요소에 의해 제 1 윤활제 또는 제 2 윤활제의 공급을 선택적으로 받을 수 있음)는 예컨대 제어 가능한 3/2-방향 밸브로 설계될 수 있다. 전환 요소는 윤활제 펌프의 상류에 배치되는 개별적인 구성품이다. 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 전환 요소는 상기 윤활제 펌프에 통합되어 있다.
물론, 전환 요소의 다른 실시 형태가 또한 가능한데, 예컨대 자유롭게 조절 가능한 밸브로 된 실시 형태가 가능하고, 이 밸브는 예컨대 비례 밸브 또는 서보 밸브로서 형성될 수 있다.
윤활 장치는 바람직하게는 복수의 윤활 펌프 및 복수의 윤활제 공급부를 포함하고, 각 윤활제 펌프는 각 경우 제 1 중간 저장부 및 제 2 중간 저장부에 연결될 수 있고 각 윤활제 펌프는 정확히 하나의 윤활제 공급부에 연결되어 있다. 윤활제 펌프의 수 및 윤할제 공급부의 수는 특히 바람직하게는 각 경우 대형 디젤 엔진의 수에 대응하고, 그래서 각 실린더를 위해 정확히 하나의 개별적인 펌프가 제공되고, 각 실린더는 윤활제 공급부를 갖는다.
각 윤활제 공급부는 복수의 오리피스를 가지며, 이 오리피스를 통해 각각의 윤활제가 실린더의 다른 지점에서 도입될 수 있는 것이 또한 바람직하다. 이리하여, 윤할제가 실린더에 안에서 가능한 한 최선으로 분산될 수 있다. 이들 오리피스는 노즐의 출구 오리피스로서 설계될 수 있거나(이 출구 오리피스로 각각의 윤활제는 예컨대 제트로서 실린더 안으로 또는 러닝 표면 상으로 분사됨), 미립화기의 오리피스로서 설계될 수 있거나(이러한 오리피스로 윤활제는 미스트(mist)의 형태로 실린더 안으로 도입됨), 또는 소위 퀼의 출구 오리피스로서 설계될 수 있다(이러한 출구 오리피스로 윤활제는 러닝 표면에 가해짐).
각 윤활제 펌프는 바람직하게는 용적 펌프, 특히 도싱(dosing) 펌프로 설계되어 있고, 윤활 과정 마다 전달되는 윤활제의 양이 이러한 펌프에 의해 결정될 수 있다. 또한 윤활제 펌프를 다이어프램 펌프로서 설계하는 것도 가능하다.
저장부로부터 제 1 또는 제 2 윤활제가 2개의 중간 저장부에 공급되는 것은 예컨대 중력에 의해서만 이루어질 수 있다. 그래서, 두 저장부는, 저장부 내의 각 윤활제의 정수압이 윤활제를 각각의 윤활제를 각각의 중간 저장부에 전달하기에 충분하도록 배치된다. 다른 바람직한 실시 형태는, 각각의 윤활제를 제 1 또는 제 2 저장부로부터 제 1 또는 제 2 중간 저장부에 전달하기 위해 컨베이어 펌프를 각 경우 제 1 공급 라인과 제 2 공급 라인에 제공하는 것이다.
일 바람직한 실시 형태에서, 제 1 및 제 2 중간 저장부 각각은 관형인, 실질적으로 원통형인 저장부이다. 이 실시 형태는 대형 디젤 엔진에서 빈번히 사용되는 공통 레일에 대응한다.
제 1 중간 저장부의 내경과 제 2 중간 저장부의 내경은 제 1 또는 제 2 공급 라인의 내경의 적어도 1.5배, 바람직하게는 적어도 2배이고, 공급 라인들은 각각의 중간 저장부에 연결되어 있는 것이 특히 바람직하다. 이리하여, 2개의 중간 저장부는 각 경우 버퍼 또는 감쇠 요소로서 작용할 수 있고, 이 버퍼 또는 감쇠 요소에 의해 특히 윤활제 펌프의 입구에서 압력 충격 또는 압력 변동이 회피될 수 있다.
본 발명은 또한 적어도 하나의 실린더를 갖는 대형 디젤 엔진의 실린더 윤활을 위한 방법을 제안하고, 실린더 안에서 피스톤이 러닝 표면을 따라 앞뒤로 움직일 수 있고, 제 1 저장부의 제 1 윤할제 또는 제 2 저장부의 제 2 윤활제가 윤활제 공급부에 의해 실린더 안으로 선택적으로 도입되고, 제 1 또는 제 2 윤활제가 윤활제 펌프에 의해 윤활제 공급부 안으로 전달되며, 제 1 또는 제 2 윤활제는 전환 요소를 통해 윤활제 펌프에 선택적으로 공급되며, 제 1 또는 제 2 윤활제가 각 경우 제 1 중간 저장부 또는 제 2 중간 저장부로부터 윤활제 펌프에 공급되고, 제 1 중간 저장부는 제 1 공급 라인을 통해 제 1 저장부에 연결되어 있고 제 1 이송 라인을 통해 전환 요소에 연결되고, 제 2 중간 저장부는 제 2 공급 라인을 통해 제 2 저장부에 연결되어 있고 제 2 이송 라인을 통해 전환 요소에 연결되어 있다.
상기 장치와 관련하여 이미 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은, 실린더 윤활을 현재의 작동 조건, 특히 현재 사용되는 연료에 최적으로 적합하게 하기 위해 현재 실린더에 존재하는 윤활제를 사실상 즉시 변경할 수 있다.
바람직하게는, 두 윤할제 중 정확히 하나가 작동 사이클 중에 실린더 안으로 도입된다.
일 바람직한 실시 형태에 따르면, 제 1 및 제 2 윤활제의 혼합물이 실린더 안에서 발생된다. 결과적으로, 제 1 및 제 2 윤활제가 최적이 아닌 대형 디젤 엔진의 그러한 작동 상태에 대해서도 최적의 실린 윤활이 이루어질 수 있다.
이 경우, 혼합물의 조성은 바람직하게는, 제 1 윤활제가 실린더 안으로 도입되는 작동 사이클의 수 및 제 2 윤활제가 실린더 안으로 도입되는 작동 사이클의 수에 의해 조절된다. 예컨대, 2:1의 비를 갖는 제 1 및 제 2 윤활제의 혼합물이 최적의 실린더 윤활을 위해 요구되면, 대형 디젤 엔진의 두 작동 사이클 동안에 제1 윤활제가 실린더 안으로 도입되고, 그런 다음 제 3 작동 사이클에서는 제 2 윤활제가 실린더 안으로 도입되며, 제 4 및 제 5 작동 사이클에서는 다시 제 1 윤활제가 도입되고, 제 6 작동 사이클에서는 제 2 윤활제가 다시 도입된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 윤활 장치를 포함하거나, 본 발명에 따른 실린더 윤활 방법으로 작동되는 대형 디젤 엔진을 제안한다.
일 바람직한 실시 형태에서, 대형 디젤 엔진은 기체 연료의 연소 및 액체 연료의 연소를 위한 이중 연료 엔진으로 설계된다.
특히 바람직한 실시 형태에 따르면, 대형 디젤 엔진은 종방향 소기식 2-행정 디젤 엔진으로서 설계된다.
본 발명의 다른 유리한 방안 및 실시 형태는 종속 청구항에서 알 수 있다.
이하, 실시 형태 및 도면을 참조하여 본 발명을 기구적 및 절차적인 면 모두에서 더 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 윤활 장치의 제 1 실시 형태를 갖는 본 발명에 따른 대형 디젤 엔진의 제 1 실시 형태의 개략도이다.
도 2는 실린더 내의 윤활제 양을 도시하는 개략도이다.
도 3은 실린더 내에서 두 윤할제의 혼합물을 발생시키기 위한 제 1 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
도 4는 실린더 내에서 두 윤할제의 혼합물을 발생시키기 위한 제 2 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
도 2는 실린더 내의 윤활제 양을 도시하는 개략도이다.
도 3은 실린더 내에서 두 윤할제의 혼합물을 발생시키기 위한 제 1 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
도 4는 실린더 내에서 두 윤할제의 혼합물을 발생시키기 위한 제 2 실시 형태를 도시하는 개략도이다.
본 발명에 대한 이하의 설명에서, 실용상 특히 중요한 대형 디젤 엔진을 예시적으로 참조하며, 이 엔진은 종방향 소기식 2-행정 대형 디젤 엔진으로 설계되어 있고 선박의 주 구동부로서 사용된다. 물론, 본 발명은 이러한 종류의 대형 디젤 엔진 및 이 용도에 한정되지 않고, 일반적으로 대형 디젤 엔진을 참조한다. 예컨대, 대형 디젤 엔진은 4-행정 엔진으로서 설계될 수 있다. 이미 전술한 바와 같이, 본 출원에서, "대형 디젤 엔진"이라는 용어는, 디젤 작동(연료의 자기 점화를 특징으로 함) 뿐만 아니라 오토(Otto) 작동(연료의 포지티브 점화를 특징으로 함) 또는 이들 두 가지의 혼합 형태로 작동될 수 있는 대형 엔진을 말하는 것이다.
본 발명은 특히 적어도 2개의 서로 다른 연료로 작동될 수 있는 대형 디젤 엔진에 특히 적합하다. 이 경우, 양 연료는 액체 연료이거나 한 연료는 액체이고 다른 연료는 기체인 경우도 특별히 가능하다
특히, 이하에서, 2개의 서로 다른 연료 또는 이들 2개의 서로 다른 연료의 혼합물로 작동될 수 있는 그러한 종방향 소기식 2-행정 대형 디젤 엔진을 예시적으로 참조한다. 예컨대, 대형 디젤 엔진은 전술한 이중 연료 엔진이고, 이러한 엔진은 한편으로 가스 모드(이 경우 가스, 예컨대 천연 가스가 연소됨)로 작동될 수 있고, 다른 한편으로는 액체 모드로 작동될 수 있으며, 액체 모드에서는 메탄올, 가솔린, 디젤유, 중(heavy) 연료 오일 또는 다른 적절한 액체 연료와 같은 적절한 연료가 연소된다.
적절한 기체 연료는 대형 디젤 엔진에서 사용되는 그 자체 알려져 있는 모든 가스이고, 특히, LNG(액화 천연 가스)와 같은 천연 가스이다. 적절한 액체 연료는, 대형 디젤 엔진의 작동에 사용되는 그 자체 알려져 있는 모든 액체 연료이고, 특히, 중 연료 오일, 디젤유, 메탄올, 예컨대 MSAR(Multiphase Superfine Atomised Residue)와 같은 에멀젼 또는 예컨대 석탄 가루-물-현탁물와 같은 현탁물이다. MSAR은 본질적으로 중(heavy) 탄화수소(예컨대, 역청, 중 연료 오일 등), 및 물로 이루어지는 에멀젼이다.
도 1은 본 발명에 따른 대형 디젤 엔진의 제 1 실시 형태를 개략도로 나타낸 것으로, 이 디젤 엔진은 본 발명에 따른 윤활 장치의 제 1 실시 형태를 갖는다. 대형 디젤 엔진은 전체적으로 참조 번호 "100"으로 나타나 있고, 종방향 소기식 이중 연료 2-행정 대형 디젤 엔진으로 설계되어 있다. 윤활 시스템은 전체적으로 참조 번호 "1"로 나타나 있다.
대형 디젤 엔진(100)은 그 자체 알려져 있는 방식으로 복수의 실린더(2), 예컨대, 6 내지 12개 이상의 실린더를 포함하고, 이들 중 5개의 실린더(2)가 도 1에 예시적으로 나타나 있다. 각 실린더(2)에는 피스톤(3)이 제공되어 있고, 이 피스톤은 실린더(2)의 러닝 표면(21)을 따라 상사점과 하사점 사이에서 앞뒤로 움직일 수 있게 배치된다. 연료가 그 자체 알려져 있는 방식으로 분사 장치(나타나 있지 않음)에 의해 연소실 안으로 분사된다.
이런 목적으로, 분사 장치는 연료를 연소실 안으로 분사하기 위한 적어도 하나의, 하지만 보통 여러 개의 분사 노즐을 각 실린더(2) 마다 포함하고 있다. 특히, 액체 연료를 사용하는 경우, 분사 노즐은 통상적으로 실린더 커버에 배치된다. 기체 연료의 경우에는, 예컨대 피스톤(3)의 상사점과 하사점 사이의 대략 중간에 있는 높이에서 실린더 측벽에 분사 노즐을 제공하는 것도 알려져 있다.
대형 디젤 엔진(100)의 구조 및 개별적인 구성품, 예컨대, 분사 시스템, 가스 교환 시스템, 배기 시스템 또는 소기 공기 또는 과급 공기를 제공하기 위한 터보 과급기 시스템 및 대형 디젤 엔진(100)을 위한 검사 시스템 및 제어 시스템의 상세는 2-행정 엔진으로서의 설계 및 4-행정 엔진으로서의 설계 모두에 있어 당업자에게 잘 알려져 있고 그래서 여기서 추가 설명은 필요하지 않다.
여기서 설명하는 종방향 소기식 2-행정 대형 디젤 엔진(100)의 제 1 실시 형태에서, 일반적으로 각 실린더(2) 또는 실린더 라이너의 하측 영역에 소기 공기 슬롯(나타나 있지 않음)이 제공되며, 이 소기 공기 슬롯은 실린더 내에서의 피스톤(3)의 이동에 의해 주기적으로 개폐되고, 그래서, 소기 공기 슬롯이 열려 있는 한, 과급 압력 하에서 터보 과급기에 의해 제공되는 소기 공기가 소기 공기 슬롯을 통해 실린더(2) 안으로 유입할 수 있다. 대부분의 경우에, 중앙 배치 출구 밸브(나타나 있지 않음)가 실린더 커버에 제공되어 있는데, 연소 과정 후에 연소 가스가 실린더(2)로부터 그 출구 밸브를 통해 배출될 수 있고 배기 시스템에 공급될 수 있다.
현대의 대형 디젤 엔진에서, 검사 시스템 및 제어 시스템은 전자 시스템이고, 일반적으로 모든 엔진 또는 실린더 기능, 특히 분사(분사의 시작과 끝) 및 배기 밸브의 작동이 그 전자 시스템으로 제어 또는 조절될 수 있다.
이중 연료 대형 디젤 엔진(100)에서는 일반적으로 2개의 서로 다른 분사 시스템, 즉 액체 연료용 분사 시스템 및 기체 연료용 분사 시스템이 제공된다. 액체 연료용 분사 시스템은, 실린더의 실린더 커버에 배치되는 적어도 하나의, 하지만 전형적으로 여러 개의 분사 노즐을 포함한다. 기체 연료용 분사 시스템은 그 자체 알려져 있는 가스 분사 시스템으로 설계된다. 바람직하게는, 기체 연료를 위한 분사 장치 또는 이에 속하는 분사 노즐은 옆에서 각 실린더(2)에 있는데, 즉 에컨대 피스톤(3)의 상사점과 하사점의 대략 중간에 있는 높이에서 실린더의 쉘 표면에 배치된다. 특히, 이는 저압 가스 시스템에 대해서도 마찬가지다.
명백한 바와 같이, 대형 디젤 엔진(100)의 다른 실시 형태에서는 단지 하나의 분사 시스템이 제공될 수 잇다. 특히, 대형 디젤 엔진(100)이 2개의 서로 다른 액체 연료로 작동될 수 있는 실시 형태에서, 한 연료 또는 다른 연료가 동일한 분사 시스템으로 실린더(2)의 연소실 안에 선택적으로 도입될 수 있다.
윤활 장치(1)는 대형 디젤 엔진(100)의 실린더(2)를 윤활하기 위해 제공된다. 이 윤활 장치(1)는 제 1 윤활제를 위한 제 1 저장부(41)(제 1 공급 라인(61)을 통해 제 1 중간 저장부(51)에 연결됨), 및 제 2 윤활제를 위한 제 2 저장부(42)를 포함하고, 제 2 저장부는 제 2 공급 라인(62)을 통해 제 2 중간 저장부(52)에 연결된다.
윤활 장치(1)는 제 1 또는 제 2 윤활제를 각각의 실린더(2)에 공급하기 위해 각 실린더(2)를 위한 윤활제 펌프(8)를 더 포함한다. 이 경우, 각 실린더(2)를 위한 개별적인 윤활제 펌프(8)가 바람직하게 제공되고, 그래서 윤활제 펌프(8)의 수는 대형 디젤 엔진(100)의 실린더(2)의 수와 같다. 각 윤활제 펌프(8)는 용적 펌프, 특히 도싱(dosing) 펌프로 설계되는데, 각 경우에 정해진 양의 윤활제가 이러한 펌프에 의해 대형 디젤 엔진(100)의 작동 사이클 마다 각각의 실린더 안으로 도입될 수 있다. 예컨대, 각 윤활제 펌프(8)는 작동 피스톤이 실린더 안에 배치되어 있는 용적 펌프로 설계되고, 그 피스톤은 행정 마다 미리 정해진 양의 윤활제를 전달하게 된다. 그러나, 윤활제 펌프(8)를 각 경우 다이어프램 펌프 또는 다른 전달 장치로 설계하는 것도 가능하다.
각 윤활제 펌프(8)는 각 경우 이 윤활제 펌프(8)에 의해 공급을 받는 실린더(2)에 또는 실린더(2)의 바로 근처에 배치되며, 그래서, 윤활제 펌프에 의해 전달되는 윤활제의 양은, 실린더 안으로 실제로 도입되는 양에 대응하고 그와 같을 수 있다.
각 윤활제 펌프(8)의 하류에는, 각 경우 윤활제 공급부(9)가 제공되어 있는데, 윤활제 펌프(8)에 의해 전달되는 윤활제가 그 윤활제 공급부에 의해 각각의 실린더(2) 안으로 도입되거나 각각의 실린더(2)의 러닝 표면(21) 상으로 가해지게 된다. 각 윤활제 공급부(9)는 바람직하게 복수의 오리피스(91)를 포함하고, 이 오리피스를 통해 각각의 윤활제가 실린더(2)의 다른 지점에 가해질 수 있어, 윤활제가 실린더(2)의 전체 러닝 표면(21)에 걸쳐 가능한 한 균일하게 분산될 수 있다.
도 1에 나타나 있는 실시 형태에서, 각 윤활제 공급부(9)는 예컨대 총 8개의 오리피스(91)를 포함하는데, 이들 오리피스는 실린더(2)의 원주에 걸쳐 등간격으로 분산되어 있다. 윤활제 펌프(8)의 출구에 연결되어 있는 윤활제 펌프(9)의 라인은 윤활제 펌프(8)의 하류에서 8개의 채널(92)로 분기되어 있고, 각 채널은 오리피스(91) 중의 하나에 이어져 있다. 예컨대, 오리피스(91)는 노즐(이 노즐을 통해 윤활제가 제트(jet)의 형태로 러닝 표면(21) 상으로 뿌려짐) 또는 퀼(quill)로 설계될 수 있고, 그 노즐 또는 퀼로부터 윤활제가 러닝 표면(21) 상으로 뚝뚝 떨어지거나 흐를 수 있다.
각각의 윤활제 펌프(8)의 상류에는 전환 요소(7)가 제공되어 있는데, 이 전환 요소는 윤활제 펌프(8)의 입구를 제 1 또는 제 2 중간 저장부(51, 52)에 선택적으로 연결한다. 예컨대, 전환 요소(7)는 제어 가능한 3/2-방향 밸브로 설계된다. 전환 요소(7)는 출구측에서 윤활제 펌프(8)의 입구에 연결된다. 입구측에서 전환 장치(7)는 제 1 이송 라인(71)을 통해 제 1 중간 저장부(51)에 연결되고 제 2 이송 라인(72)을 통해서는 제 2 중간 저장부에 연결된다. 따라서, 대응하는 작동에 의해 전환 요소는 제 1 이송 라인(71)을 통해 제 1 중간 저장부(51)와 윤활제 펌프(8)를 사이의 유동 연통을 이루거나 또는 제 1 이송 라인(72)을 통해 제 2 중간 저장부(52)와 윤활제 펌프(8) 사이의 유동 연통을 이루게 된다. 따라서, 윤활제 펌프(8)에는 제 1 윤활제 또는 제 2 윤활제가 선택적으로 공급될 수 있다.
물론, 대안적으로, 각 전환 요소(7)를 자유롭게 조절 가능한 밸브, 예컨대, 비례 밸브 또는 서보 밸브로 설계하는 것도 가능하고, 이러한 밸브에 의해 제 1 윤활제의 조절 가능한 부분 및 제 2 윤활제의 조절 가능한 부분이 각각의 윤활제 펌프(8)에 공급된다.
제 1 중간 저장부(51)와 제 2 중간 저장부(52) 각각은 공통 레일 원리에 따라 설계된다. 중간 저장부(51, 52) 모두는 각각 관형인, 실질적으로 원통형인 저장부, 또는 압력 어큐뮬레이터로 설계되고, 이러한 저장부 또는 어큐뮬레이터는 작동 중에 제 1 또는 제 2 윤활제로 완전히 채워진다. 그러한 저장부(51, 52)를 어큐뮬레이터라고도 한다. 설계에 따라, 중간 저장부(51, 52)에 있는 각각의 윤활제의 압력은 예컨대 1 - 20 bar 이다.
작동 중에 중간 저장부(51, 52)는 제 1 또는 제 2 윤활제로 완전히 채워지고, 특히 윤활제 펌프(8)의 입구에서 압력 변동 또는 압력 충격을 피하기 위해 주로 버퍼로서 작용하게 된다. 이를 위해, 중간 저장부(51, 52) 각각은 각각의 공급 라인(61, 62)의 내경 보다 큰 내경을 갖는 것이 유리하며, 그 공급 라인은 각각의 중간 저장부(51, 52)를 각각의 저장부(41, 42)에 연결한다. 제 1 및 제 2 중간 저장부(51, 52)의 내경은 제 1 또는 제 2 공급 라인(61 또는 62)의 내경의 바람직하게는 적어도 1.5배, 특히 바람직하게는 적어도 2배이다.
이미 언급한 바와 같이, 윤활 장치(1)는 바람직하게 각 실린더를 위한 개별적인 윤활제 펌프(8)를 포함한다. 각 윤활제 펌프(8)는 각 경우 그에 할당되어 있는 전환 요소(7) 및 각각의 제 1 이송 라인(71)을 통해 제 1 중간 저장부(51)에 연결될 수 있고, 또는 전환 요소(7) 및 각각의 제 2 이송 라인(72)을 통해서는 제 2 중간 저장부(72)에 연결될 수 있다.
전환 요소(7) 각각은 관련된 윤활제 펌프(8)로부터 분리되어 있는 부품으로서 설계될 수 있고, 그 부품은 각각의 윤활제 펌프(8)의 입구의 상류에 배치된다. 대안적으로, 전환 요소(7)는 각각의 윤활제 펌프(8)에 통합될 수 있는데, 즉 각 경우 윤활제 펌프(8)의 일체적인 부분인 것도 가능하다.
제 1 실시 형태에서, 제 1 저장부(41)로부터 제 1 중간 저장부(51)로의 제 1 윤활제의 전달 및 제 2 저장부(42)로부터 제 2 중간 저장부(52)로의 제 2 윤활제의 전달은 중력에 의해서만 이루어진다. 다시 말해, 저장부(41, 42)는, 저장부(41, 42) 내의 윤활제의 정수압이 윤활제를 저장부(41, 42)로부터 중간 저장부(51, 52)에 전달하기에 충분하도록 중간 저장부(51, 52)에 대해 배치된다. 이는 저장부(41, 42)를 각 경우 관련된 중간 저장부(51, 52) 보다 높게 배치함으로써 달성될 수 있다.
원리적으로, 모든 윤활제, 특히 윤활유가, 일반적으로 대형 디젤 엔진용으로 사용되는 윤활제로서 적합하다. 여기서 설명하는 대형 디젤 엔진(100)(2개의 다른 연료로 작동될 수 있음)의 실시 형태의 경우, 윤활유가 제 1 윤활제로서 바람직하게 사용되고, 제 1 윤활제는 제 1 연료로 작동하는 경우 실린더(2) 내의 최적의 윤활을 보장해 주고, 또한 윤활유가 제 2 윤활제로서 사용되며, 제 2 윤활제는 제 2 연료로 작동하는 경우 실린더(2) 내의 최적의 윤활을 보장해 준다. 예컨대, 이중 연료 대형 디젤 엔진에 대해, 제 1 윤활제는 대형 디젤 엔진(100)을 액체 연료로 작동시키기 위해 최적회되어 있고, 제 2 윤활제는 대형 디젤 엔진(100)을 가스 모드로 작동시키기 위해 최적화되어 있다.
그리고 대형 디젤 엔진(100)이 액체 모드로 작동되면, 즉, 예컨대 중 연료 오일로 작동되면, 각 전환 요소(7)는, 각각의 제 1 이송 라인(71)을 통해 제 1 중간 저장부(51)와 각각의 윤활제 펌프(8) 사이의 유동 연통을 이루도록 제어되며, 그래서 제 1 윤활제는 윤활제 펌프(8)로부터 윤활제 공급부(9)를 통해 실린더(2) 안으로 도입된다.
대형 디젤 엔진(100)이 가스 모드로 전환되면, 전환 요소(7)는, 유동 연통이 제 1 공급 라인에 의해 차단되고 또한 제 2 이송 라인(72)을 통해 제 2 중간 저장부(52)와 각각의 윤활제 펌프(8) 사이의 유동 연통이 이루어지도록 작동되며, 그래서 제 2 윤활제는 윤활제 펌프(8)에 의해 윤활제 공급부(9)를 통해 실린더(2) 안으로 도입된다.
제 1 윤활제로부터 제 2 윤활제로의 변경은, 양 윤활제가 제 1 또는 제 2 이송 라인(71, 72)을 통해 전환 요소(7)에 접하므로, 사실상 즉각적으로 일어나며, 그래서 한 윤활제에서 다른 윤활제로 변경할 때, 무효 부피가 사실상 교환될 필요가 없거나 단지 무시 가능한 무효 공간만 교환되면 된다.
본 발명에 따른 해결 방안의 다른 이점은 두 윤활제의 혼합물이 실린더(2) 안에서 발생될 수 있다는 것이다. 이는 예컨대, 실린더(2) 안에서 양 연료를 동시에 연소시켜 대형 디젤 엔진이 소위 "공유 연료" 모드로 작동되는 작동 상태에서 유리할 수 있다. 존재하는 두 윤활제 중 어느 것도 실린더 내에서의 현재 윤활에 최적이 아닌 그들 또는 다른 작동 조건에서, 실린더(2)에서의 두 윤활제의 용적 혼합은 이 작동 조건을 위한 실린더(2) 내 최적의 윤활을 보장하는 혼합물을 발생시킬 수 있다.
더 나은 이해를 위해, 도 2는 실린더 내 윤활제 부피를 개략적으로 도시한다. 윤활제(들)의 도입 및 피스톤 운동으로 인해 실린더(2)의 러닝 표면(21)에 윤활 막(F)이 형성되고, 이 막은 제 1 및 제 2 윤활제의 혼합물을 포함할 수 있다.
윤활 막(F)(제 1 및 제 2 윤활제의 혼합물)이 실린더(2) 안에 형성되면, 제 1 및 제 2 윤활제의 혼합물의 조성은 바람직하게는, 제 1 윤활제가 실린더(2) 안으로 도입되는 작동 사이클의 수, 및 제 2 윤활제가 실린더(2) 안으로 도입되는 작동 사이클의 수로 조절된다. 예컨대, 실린더에서 1:1의 혼합비를 갖는 두 윤활제의 혼합물이 요구되는 경우, 제 1 및 제 2 윤활제는 실린더(2) 안으로 번갈아 도입될 수 있다. 다시 말해, 대형 디젤 엔진(100) 또는 각각의 실린더(2)의 작동 사이클 동안에 제 1 윤활제가 실린더(2) 안으로 도입되고, 다음 작동 사이클 동안에는 제 2 윤활제가 실린더(2) 안으로 도입되고, 다음 작동 사이클에서는 다시 제 1 윤활제가 도입된다.
이는 2개의 실시 형태 및 도 3 및 4를 참조하여 아래에서 더 상세히 설명할 것이다.
도 3 및 4에서 수평축(t)은 시간 축이고 수직축(V)은 부피 축이다. 각 경우 6개의 연속적인 윤활 과정이 나타나 있고, 윤활 과정에서 윤활제가 실린더(2)에 공급된다. 이들 6개의 윤활 과정은 예컨대 대형 디젤 엔진(100)의 6개의 연속적인 작동 사이클에서 일어난다. 각 윤활 과정은 도 3 또는 4에서 직사각형으로 나타나 있다. 각 직사각형의 높이(즉, V 축 방향의 연장)는 윤활제의 부피를 나타내고, 윤활제는 각각의 윤활 과정 동안에 실린더(2) 안으로 도입된다. 알 수 있는 바와 같이, 도 3의 제 1 실시예 및 도 4의 제 2 실시예 모두에서, 각 윤활 과정 동안에 동일한 부피의 윤활제가 실린더 안으로 도입된다.
도 3 및 도 4 모두에서, 대시선으로 나타나 있는 직사각형은, 제 1 윤활제만 실린더(2) 안으로 도입되는 윤활 과정(S1)을 나타내고, 점선으로 나타나 있는 직사각형은, 제 2 윤활제만 실린더안으로 도입되는 윤활 과정(S2)을 나타낸다.
도 3에 도시되어 있는 제 1 실시 형태에서, 제 1 윤활제는 140의 BN 값(BN: base number)을 가지며 제 2 윤활제는 40의 BN 값을 갖는다. 러닝 표면(21) 상의 윤활제 막(F)에 대한 요망되는 목표 값은 90의 BN 값이다. 이제 윤활제 막(F)에서 이 90의 BN 값은 제 1 윤활제와 제 2 윤활제를 실린더(2) 안으로 항상 번갈아 도입시켜 실현되며, 그래서 각 윤활 과정에서 변화가 일어나게 된다. 따라서, 제 1 및 제 2 윤활제는 1:1의 비로 혼합된다.
도 4에 도시되어 있는 제 2 실시 형태에서, 제 1 윤활제는 100의 BN 값을 가지며 제 2 윤활제는 40의 BN 값을 갖는다. 러닝 표면(21) 상의 윤활제 막(F)에 대한 요망되는 목표 값은 60의 BN 값이다. 이제 윤활제 막(F)에서 이 60의 BN 값은, 먼저 제 1 윤활제로 윤활 과정을 수행하고 다음의 두 윤활 과정은 제 2 윤활제로 수행하여 실현된다. 그런 다음 다시 한 윤활 과정을 제 1 윤활제로 수행하고 두 윤활 과정은 제 2 윤활제로 수행하게 된다. 따라서, 제 1 및 제 2 윤활제는 1:2의 비로 혼합된다.
적절한 제 1 또는 제 2 윤활제의 선택은 무엇 보다도 대형 디젤 엔진(100)이 작동되는 연료에 달려 있다. 적절한 윤활제의 선택에 대한 중요한 기준은 예컨대 각각의 연료의 황 함량이다. 이 황 함량은 각각의 연료에 대해 알려져 있을 수 있거나 또는 대형 디젤 엔진(100)의 작동 동안에 측정으로 결정되거나 모니터링될 수 있다. 황 함량(또는 다른 대표 크기)의 변화가 검출되면, 전술한 두 윤활제를 혼합하여, 이 변화된 황 함량에 대해서도 최적의 실린더 윤활을 달성할 수 있다.
본 발명에 따른 방법 내에서의 다른 가능성으로는, 실린더 내의 윤활이 여전히 최적인지를 보기 위해, 사용되는 제 1 또는 제 2 윤활제 또는 이의 혼합물의 일부분을 실린더로부터 베출하거나 실린더로부터 제거하고 그런 다음에 그것을 분석으로 검사할 수 있다. 그렇지 않으면, 예컨대 두 윤활제의 혼합비를 변화시켜 실린더 윤활을 개선할 수 있다. 사용되는 윤활제의 평가를 위한 전형적인 파라미터는 예컨대 사용되는 윤활제의 철 함량 또는 윤활제의 양 당 수산화 칼륨의 당량으로 측정되는 베이스 수(BN number)의 변화이다.
본 발명에 따른 윤활 장치(1)의 제 2 실시 형태를 갖는 본 발명에 따른 대형 디젤 엔진(100)의 제 2 실시 형태에서, 제 1 저장부(41)로부터 제 1 윤활제를 제 1 중간 저장부(51) 안으로 전달하기 위해, 전달 펌프가 제 1 공급 라인(61)에서 제 1 저장부(41)와 제 1 중간 저장부(51) 사이에 제공되어 있다. 또한, 제 2 저장부(42)로부터 제 2 윤활제를 제 2 중간 저장부(52) 안으로 전달하기 위해, 전달 펌프가 제 2 공급 라인(62)에서 제 2 저장부(42)와 제 2 중간 저장부(52) 사이에 제공되어 있다.
전달 펌프를 갖는 이 실시 형태는, 중간 저장부(51, 52) 내의 두 윤활제가 압력 하에 유지되는 경우에 특히 유리하고, 그 압력은 저장부 내의 정수압만으로는 발생될 수 없다.
Claims (15)
- 대형 디젤 엔진용 윤활 장치로서, 상기 대형 디젤 엔진은 적어도 하나의 실린더(2)를 가지며, 실린더 안에서 피스톤(3)이 러닝 표면(21)을 따라 앞뒤로 움직일 수 있게 배치되고, 상기 윤활 장치는 실린더(2)를 윤활하기 위한 제 1 윤활제를 위한 제 1 저장부(41), 실린더(2)를 윤활하기 위한 제 2 윤활제를 위한 제 2 저장부(42), 상기 제 1 또는 제 2 윤활제를 상기 실린더(2) 안으로 도입하기 위한 윤활제 공급부(9), 제 1 또는 제 2 윤활제가 상기 윤할제 공급부(9) 안으로 전달될 수 있게 해주는 윤활제 펌프(8), 및 제 1 또는 제 2 윤활제가 상기 윤할제 펌프(8)에 선택적으로 공급될 수 있게 해주는 전환 요소(7)를 가지며,
제 1 중간 저장부(51)와 제 2 중간 저장부(52)가 상기 전환 요소(7)와 저장부(41, 42) 사이에 제공되어 있고, 제 1 중간 저장부(51)는 제 1 공급 라인(61)을 통해 상기 제 1 저장부(41)에 연결되어 있고 제 1 이송 라인(71)을 통해 전환 요소(7)에 연결되고, 제 2 중간 저장부(52)는 제 2 공급 라인(62)을 통해 상기 제 2 저장부(42)에 연결되어 있고 제 2 이송 라인(72)을 통해 전환 요소(7)에 연결되어 있는, 대형 디젤 엔진용 윤활 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 전환 요소(7)는 상기 윤활제 펌프(8)에 통합되어 있는, 윤활 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 윤활 장치는 복수의 윤활 펌프(8) 및 복수의 윤활제 공급부(9)를 가지며, 각 윤활제 펌프(8)는 각 경우 제 1 중간 저장부(51) 및 제 2 중간 저장부(52)에 연결될 수 있고 각 윤활제 펌프(8)는 정확히 하나의 윤활제 공급부(9)에 연결되어 있는, 윤활 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
각 윤활제 공급부(9)는 복수의 오리피스(91)를 가지며, 상기 오리피스를 통해 각각의 윤활제가 실린더(2)의 다른 지점에서 도입될 수 있는, 윤활 장치. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
각 윤활제 펌프(8)는 용적 펌프, 특히 도싱(dosing) 펌프로 설계되어 있는, 윤활 장치. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 윤활제를 제 1 또는 제 2 저장부(41, 42)로부터 제 1 또는 제 2 중간 저장부(51, 52)에 전달하기 위해 컨베이어 펌프가 각 경우 상기 제 1 공급 라인(61)과 제 2 공급 라인(62)에 제공되어 있는, 윤활 장치. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 중간 저장부(51, 52) 각각은 관형인, 실질적으로 원통형인 저장부로 설계되어 있는, 윤활 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 중간 저장부(51)의 내경과 제 2 중간 저장부(52)의 내경은 제 1 또는 제 2 공급 라인(61, 62)의 내경의 적어도 1.5배, 바람직하게는 적어도 2배이고, 상기 공급 라인들은 각각의 중간 저장부(51, 52)에 연결되어 있는, 윤활 장치. - 적어도 하나의 실린더(2)를 갖는 대형 디젤 엔진의 실린더 윤활을 위한 방법으로서, 상기 실린더 안에서 피스톤(3)이 러닝 표면(21)을 따라 앞뒤로 움직일 수 있게 배치되고, 제 1 저장부(41)의 제 1 윤할제 또는 제 2 저장부(42)의 제 2 윤활제가 윤활제 공급부(9)에 의해 상기 실린더(2) 안으로 선택적으로 도입되고, 제 1 또는 제 2 윤활제가 윤활제 펌프(8)에 의해 윤활제 공급부(9) 안으로 전달되며, 상기 제 1 또는 제 2 윤활제는 전환 요소(7)를 통해 상기 윤활제 펌프(8)에 선택적으로 공급되며,
제 1 또는 제 2 윤활제가 각 경우 제 1 중간 저장부(51) 또는 제 2 중간 저장부(52)로부터 윤활제 펌프(8)에 공급되고, 제 1 중간 저장부(51)는 제 1 공급 라인(61)을 통해 상기 제 1 저장부(41)에 연결되어 있고 제 1 이송 라인(71)을 통해 전환 요소(7)에 연결되고, 제 2 중간 저장부(52)는 제 2 공급 라인(62)을 통해 상기 제 2 저장부(42)에 연결되어 있고 제 2 이송 라인(72)을 통해 전환 요소(7)에 연결되어 있는, 대형 디젤 엔진의 실린더 윤활을 위한 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 두 윤활제 중 정확히 하나가 작동 사이클 동안에 상기 실린더(2) 안으로 도입되는, 대형 디젤 엔진의 실린더 윤활을 위한 방법. - 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 윤활제의 혼합물이 상기 실린더(2) 안에서 발생되는, 대형 디젤 엔진의 실린더 윤활을 위한 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 혼합물의 조성은, 제 1 윤활제가 실린더(2) 안으로 도입되는 작동 사이클의 수 및 제 2 윤활제가 실린더(2) 안으로 도입되는 작동 사이클의 수에 의해 조절되는, 대형 디젤 엔진의 실린더 윤활을 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 윤활 장치를 포함하거나, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 작동되는 대형 디젤 엔진.
- 제 13 항에 있어서,
기체 연료의 연소 및 액체 연료의 연소를 위한 이중 연료 엔진으로 설계되어 있는 대형 디젤 엔진. - 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
종방향 소기식(scavenged) 2-행정 대형 디젤 엔진으로 설계되어 있는 대형 디젤 엔진.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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| GRNT | Written decision to grant |