KR20190045795A - Engine for Ship - Google Patents

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KR20190045795A
KR20190045795A KR1020180003031A KR20180003031A KR20190045795A KR 20190045795 A KR20190045795 A KR 20190045795A KR 1020180003031 A KR1020180003031 A KR 1020180003031A KR 20180003031 A KR20180003031 A KR 20180003031A KR 20190045795 A KR20190045795 A KR 20190045795A
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KR
South Korea
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cylinder
gas
gas injection
air
gaseous fuel
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Application number
KR1020180003031A
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Korean (ko)
Inventor
백은성
김기두
표준호
Original Assignee
현대중공업 주식회사
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    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/14—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven relating to internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/02—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels

Abstract

The present invention relates to an engine for a ship, including: a cylinder for combusting fuel; a piston reciprocating between a top dead point and a bottom dead point in the cylinder; and a gas supply device for supplying gas fuel to the cylinder when the piston is moving from the bottom dead point to the top dead point, wherein the gas supply device includes: a gas spraying nozzle installed on a cylinder liner and having a nozzle shaft line determining a spraying direction of gas fuel; and a gas supply valve having a valve shaft line while opening and closing gas fuel supplied to the gas spraying nozzle. The nozzle shaft line of the gas spraying nozzle and the valve shaft line of the gas supply valve are provided in a row.

Description

선박용 엔진{Engine for Ship}Engine for Ship

본 발명은 선박을 추진시키기 위한 선박용 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to a marine engine for propelling a marine vessel.

일반적으로 선박용 엔진은 디젤엔진(Diesel Engine), 가스엔진(Gas Turbine Engine), 이중연료엔진(Dual Fuel Engine) 등 다양한 엔진을 포함한다. 특히, 이중연료엔진(Dual Fuel Engine)은 2가지 연료. 예컨대, 가스와 디젤을 병행하여 사용할 수 있는 장점으로 인해 선박에 많이 사용된다.Generally, marine engines include various engines such as diesel engine, gas turbine engine and dual fuel engine. In particular, the Dual Fuel Engine has two fuels. For example, it is widely used in ships due to its advantage of being able to use gas and diesel in parallel.

이러한 이중연료엔진이 설치된 선박(이하, '선박'이라 함)은 가스를 주연료로 이용하여 추진구동력을 발생시키는 가스모드와 디젤을 주연료로 이용하여 추진구동력을 발생시키는 디젤모드 중 하나를 이용하여 운전한다.A ship equipped with such a dual fuel engine (hereinafter referred to as a "ship") uses one of a gas mode for generating propulsion driving force using gas as the main fuel and a diesel mode for generating propulsion driving force using diesel as the main fuel .

이중연료엔진은 실린더, 실린더에서 상하방향으로 왕복운동하는 피스톤, 실린더의 상측에 설치되는 실린더커버, 실린더커버에 설치되어서 디젤모드 시 디젤연료를 분사하는 메인인젝터, 실린더커버에 설치되어서 가스모드 시 가스연료를 착화시키기 위해 소량의 디젤연료를 분사하는 파일럿인젝터, 실린더커버에 설치되어서 실린더에서 연소된 배기가스를 배출시키기 위한 배기밸브, 실린더에서 배출되는 배기가스를 공급받는 배기리시버, 실린더의 하측에 설치되어서 실린더 내부로 공기를 공급하는 소기리시버, 실린더의 상측과 하측 사이에 설치되어서 실린더 내부에 가스연료를 공급하는 가스공급장치를 포함한다.The dual-fuel engine consists of a cylinder, a piston reciprocating vertically in the cylinder, a cylinder cover mounted on the cylinder, a main injector installed in the cylinder cover for injecting diesel fuel in the diesel mode, A pilot injector for injecting a small amount of diesel fuel to ignite the fuel, an exhaust valve installed on the cylinder cover for exhausting the exhaust gas burned in the cylinder, an exhaust receiver for receiving the exhaust gas exhausted from the cylinder, A scavenging receiver for supplying air into the cylinder, and a gas supply device provided between the upper and lower sides of the cylinder to supply the gaseous fuel into the cylinder.

한편, 종래 선박은 가스모드 운전 시, 실린더의 하측에 설치되어서 실린더 내부로 소기를 공급한 후 피스톤이 상측으로 이동하는 중간에 가스공급장치가 실린더의 하측과 상측 사이에서 실린더로 가스연료를 공급하고, 피스톤이 상측으로 더 이동하여서 실린더에 공급된 소기와 가스연료를 압축 연소시켜 추진력을 발생시켰다.Meanwhile, in the conventional vessel, when the gas mode operation is performed, the gas is supplied to the cylinder between the lower side and the upper side of the cylinder while the piston is moved upward, , The piston moved further to the upper side, and the propulsion was generated by compressing and burning the gas and the fuel supplied to the cylinder.

그러나, 종래 기술에 따른 선박용 엔진은 다음과 같은 문제가 있다.However, the marine engine according to the prior art has the following problems.

첫째, 종래 기술에 따른 선박용 엔진은 실린더에 소기가 공급된 후 피스톤이 압축을 위해 상측방향으로 이동 시, 가스공급장치가 실린더의 중심방향을 향해서 가스연료를 공급함으로써, 소기와 가스연료의 혼합이 균일하게 되지 않아 노킹(Knocking)이 발생하거나 부분적으로 가스연료가 농후하여 조기점화(Pre-ignition)가 발생하는 문제가 있다.First, in the marine engine according to the prior art, when the piston is moved upward to compress the cylinder after the cylinder is supplied with the gas, the gas supply device supplies the gas fuel toward the center of the cylinder, There is a problem that knocking occurs or gas fuel becomes partially rich and pre-ignition occurs.

둘째, 종래 기술에 따른 선박용 엔진은 가스공급장치가 복수개 설치될 경우, 서로 다른 위치에서 실린더의 중심을 향해서 가스연료를 공급하므로, 실린더의 중심에서 가스연료들이 충돌하여 가스연료가 상측으로 빠르게 이동하여서 가스연료 일부가 연소실의 외부로 배출되는 메탄슬립이 발생하는 문제가 있다.Secondly, in the marine engine according to the related art, when a plurality of gas supply devices are provided, gas fuel is supplied toward the center of the cylinder at different positions, so that the gas fuel collides with the center of the cylinder, There is a problem that a methane slip occurs in which a part of the gaseous fuel is discharged to the outside of the combustion chamber.

셋째, 종래 기술은 연료공급밸브와 가스분사노즐이 각도를 가지고 있어서 유로 내에 압력 손실이 발생하는 문제가 있다.Third, there is a problem in that the fuel supply valve and the gas injection nozzle have angles so that pressure loss occurs in the flow path.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 실린더에 가스연료 공급 시 실린더의 중심방향을 회피하여 가스연료를 공급하여서 소기와 가스연료를 균일하게 혼합시킬 수 있는 선박용 엔진을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a marine engine capable of uniformly mixing gas and fuel by supplying the gaseous fuel while avoiding the center direction of the cylinder when supplying gaseous fuel to the cylinder will be.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.In order to solve the above-described problems, the present invention can include the following configuration.

본 발명에 따른 선박용 엔진은 연료를 연소시키기 위한 실린더; 상기 실린더에서 하사점과 상사점 사이를 왕복 이동하는 피스톤; 및 상기 피스톤이 하사점에서 상사점으로 이동하는 중간에 상기 실린더에 가스연료를 공급하기 위한 가스공급장치를 포함할 수 있다. 상기 가스공급장치는 실린더라이너에 설치되어 가스연료의 분사 방향을 결정하는 노즐 축선을 가지는 가스분사노즐; 및 상기 가스분사노즐로 공급되는 가스연료를 개폐하면서 밸브 축선을 가지는 가스공급밸브를 포함할 수 있다. 상기 가스분사노즐의 노즐 축선과 상기 가스공급밸브의 밸브 축선은 일렬로 마련될 수 있다.The marine engine according to the present invention comprises: a cylinder for burning fuel; A piston reciprocating between the bottom dead center and the top dead center in the cylinder; And a gas supply device for supplying gaseous fuel to the cylinder in the middle of the piston moving from top dead center to bottom dead center. The gas supply device includes a gas injection nozzle installed in the cylinder liner and having a nozzle axis for determining the injection direction of the gaseous fuel; And a gas supply valve having a valve axis while opening and closing the gaseous fuel supplied to the gas injection nozzle. The nozzle axis of the gas injection nozzle and the valve axis of the gas supply valve may be arranged in a line.

본 발명에 따른 선박용 엔진에 있어서, 상기 가스분사노즐의 노즐 축선은 반경 방향으로부터 소정 각도로 기울어져서 형성될 수 있다.In the marine engine according to the present invention, the nozzle axis of the gas injection nozzle may be formed by being inclined at a predetermined angle from the radial direction.

본 발명에 따른 선박용 엔진에 있어서, 상기 가스공급밸브는 밸브축선 방향이 상기 가스분사노즐의 노즐축선 방향과 일치하도록 상기 가스분사노즐에 결합될 수 있다. 상기 가스분사노즐은 상기 노즐축선 방향이 상기 실린더의 중심을 수평하게 통과하는 가상라인으로부터 소정 간격으로 이격되어 설치될 수 있다.In the marine engine according to the present invention, the gas supply valve may be coupled to the gas injection nozzle so that the valve axial direction coincides with the nozzle axial direction of the gas injection nozzle. The gas injection nozzles may be spaced apart from a virtual line passing horizontally through the center of the cylinder in the nozzle axis direction.

본 발명에 따른 선박용 엔진은 상기 가스분사노즐에 연결되게 설치되어서 상기 가스분사노즐을 통해 상기 실린더에 가스를 공급하기 위해 가스연료를 저장하는 가스공급원을 포함할 수 있다.The marine engine according to the present invention may include a gas supply source connected to the gas injection nozzle and storing the gaseous fuel to supply the gas to the cylinder through the gas injection nozzle.

본 발명에 따른 선박용 엔진은 상기 실린더에 제1방향으로 공기를 공급하기 위한 소기공기공급부를 포함할 수 있다. 상기 가스분사노즐은 상기 제1방향과 반대되는 제2방향으로 상기 실린더에 가스연료가 분사되도록 상기 실린더라이너에 설치될 수 있다.The marine engine according to the present invention may include a scavenging air supply unit for supplying air to the cylinder in a first direction. The gas injection nozzle may be installed in the cylinder liner so that the gaseous fuel is injected into the cylinder in a second direction opposite to the first direction.

본 발명에 따른 선박용 엔진은 상기 소기공기공급부가 실린더에 공급한 공기의 스월방향과 상기 가스분사노즐이 상기 실린더에 공급하는 가스연료의 스월방향이 반대가 되도록 상기 가스분사노즐이 상기 실린더라이너에 설치될 수 있다.The marine engine according to the present invention is installed in the cylinder liner so that the swirl direction of the air supplied to the cylinder and the swirl direction of the gaseous fuel supplied to the cylinder by the gas injection nozzle are opposite to each other .

본 발명에 따른 선박용 엔진에 있어서, 상기 가스분사노즐은 상기 가상라인과 평행한 방향으로 상기 실린더에 가스연료가 분사되도록 상기 실린더라이너에 설치될 수 있다.In the marine engine according to the present invention, the gas injection nozzle may be installed in the cylinder liner so that the gaseous fuel is injected into the cylinder in a direction parallel to the virtual line.

본 발명에 따른 선박용 엔진은 상기 실린더에 공기를 공급하기 위한 소기공기공급부를 포함할 수 있다. 상기 가스분사노즐은 상기 소기공기공급부에서 공급된 공기와 혼합되는 가스연료의 혼합률이 증가하도록 복수개가 상기 실린더라이너에 서로 이격되게 설치될 수 있다.The marine engine according to the present invention may include a scavenging air supply unit for supplying air to the cylinder. A plurality of the gas injection nozzles may be spaced apart from each other in the cylinder liner so as to increase the mixing ratio of the gaseous fuel mixed with the air supplied from the scavenging air supply unit.

본 발명에 따른 선박용 엔진은에 있어서, 상기 가스분사노즐들은 상기 실린더의 중심을 기준으로 서로 대칭되게 설치될 수 있다.In the marine engine according to the present invention, the gas injection nozzles may be installed symmetrically with respect to the center of the cylinder.

본 발명에 따른 선박용 엔진에 있어서, 상기 가스분사노즐들은 상기 실린더의 중심을 수평하게 통과하는 가상라인을 기준으로 제1영역에 배치될 수 있다.In the marine engine according to the present invention, the gas injection nozzles may be disposed in the first region with respect to a virtual line passing horizontally through the center of the cylinder.

본 발명에 따른 선박용 엔진에 있어서, 상기 가스분사노즐들은 상기 실린더의 중심을 수평하게 통과하는 가상라인을 기준으로 제1영역 및 상기 제1영역과 반대되는 제2영역에 각각 분산 배치될 수 있다.In the marine engine according to the present invention, the gas injection nozzles may be dispersedly arranged in a first region and a second region opposite to the first region with respect to a virtual line passing horizontally through the center of the cylinder.

본 발명에 따른 선박용 엔진은 상기 실린더의 하측에 설치되고 상기 실린더에 공기를 공급하기 위한 소기공기공급부, 및 상기 가스공급장치에 연결되고, 상기 소기공기공급부가 공급하는 공기 외에 상기 실린더에 공기를 추가로 공급하기 위한 보조공기공급부를 포함할 수 있다. 상기 가스공급장치는 상기 실린더에 가스연료를 공급할 때 상기 보조공기공급부로부터 추가 공기를 공급받아서 함께 공급할 수 있다.The marine engine according to the present invention further comprises a scavenging air supply unit installed on the lower side of the cylinder for supplying air to the cylinder, and an air supply unit connected to the gas supply unit, for adding air to the cylinder other than the air supplied by the scavenging air supply unit And the auxiliary air supply unit for supplying the auxiliary air supplied from the auxiliary air supply unit. The gas supply device may supply additional air from the auxiliary air supply part when supplying the gaseous fuel to the cylinder.

본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, the following effects can be obtained.

본 발명은 실린더에 가스연료 공급 시 실린더의 중심방향을 회피하여 가스연료를 공급하도록 구현됨으로써, 소기와 가스연료를 균일하게 혼합시켜서 노킹(Knocking), 조기점화(Pre-ignition) 및 메탄슬립 등이 발생하는 것을 방지하여 엔진의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 연료공급밸브 축선과 가스분사노즐 축선이 일치하도록 하여서 유로 내에 압력 손실을 최소화할 수 있다.The present invention is embodied so as to avoid the center direction of the cylinder during the supply of the gaseous fuel to the cylinder and to supply the gaseous fuel, whereby knocking, pre-ignition, and methane slip And it is possible to prevent the efficiency of the engine from being lowered. Further, the fuel supply valve axis and the gas injection nozzle axis coincide with each other, so that the pressure loss in the flow path can be minimized.

도 1은 본 발명에 따른 선박용 엔진의 개략적인 블록도
도 2는 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 가스공급장치 및 소기공기공급부를 설명하기 위한 개략적인 도면
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 가스공급원, 가스분사노즐 및 가스공급밸브를 설명하기 위한 도 2의 I-I선을 기준으로 한 개략적인 도면
도 5는 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 가스공급밸브의 밸브축선 방향과 가스분사노즐의 노즐축선 방향이 일치하는 것을 설명하기 위한 도 4의 A부분의 개략적인 도면
도 6은 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 가스분사노즐이 제2방향으로 가스연료를 분사하는 것을 설명하기 위한 개략적인 작동상태도
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 가스분사노즐이 제1방향으로 가스연료를 분사하는 것을 설명하기 위한 개략적인 작동상태도
도 9는 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 가스분사노즐이 가상라인과 평행한 방향으로 가스연료를 분사하는 것을 설명하기 위한 개략적인 작동상태도
도 10은 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 복수개의 가스분사노즐이 실린더의 중심을 기준으로 대칭되게 설치된 것을 설명하기 위한 개략적인 도면
도 11은 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 복수개의 가스분사노즐이 제1영역에 배치된 것을 설명하기 위한 개략적인 도면
도 12는 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 보조공기공급부를 설명하기 위한 개략적인 블록도1 is a schematic block diagram of a marine engine according to the present invention;
2 is a schematic view for explaining a gas supply apparatus and a scavenging air supply unit in a marine engine according to the present invention;
3 and 4 are schematic views based on the line II in Fig. 2 for explaining the gas supply source, the gas injection nozzle and the gas supply valve in the marine engine according to the present invention
Fig. 5 is a schematic view of a portion A of Fig. 4 for explaining the coincidence of the valve axial direction of the gas supply valve and the nozzle axial direction of the gas injection nozzle in the marine engine according to the present invention
6 is a schematic operating state diagram for explaining the gas injection nozzle injecting the gaseous fuel in the second direction in the marine engine according to the present invention
7 and 8 are schematic operating states for explaining the gas injection nozzle injecting the gaseous fuel in the first direction in the marine engine according to the present invention
9 is a schematic operating state diagram for explaining the gas injection nozzle injecting gas fuel in a direction parallel to the imaginary line in the marine engine according to the present invention
10 is a schematic view for explaining a plurality of gas injection nozzles installed symmetrically with respect to the center of a cylinder in the marine engine according to the present invention
11 is a schematic view for explaining the arrangement of a plurality of gas injection nozzles in the first region in the marine engine according to the present invention
12 is a schematic block diagram for explaining an auxiliary air supply unit in a marine engine according to the present invention.

본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. It should be noted that, in the specification of the present invention, the same reference numerals as in the drawings denote the same elements, but they are numbered as much as possible even if they are shown in different drawings.

한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. Meanwhile, the meaning of the terms described in the present specification should be understood as follows.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.The word " first, " " second, " and the like, used to distinguish one element from another, are to be understood to include plural representations unless the context clearly dictates otherwise. The scope of the right should not be limited by these terms.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the terms "comprises" or "having" does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.It should be understood that the term " at least one " includes all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of " at least one of the first item, the second item and the third item " means not only the first item, the second item or the third item, but also the second item and the second item among the first item, Means any combination of items that can be presented from more than one.

이하에서는 본 발명에 따른 선박용 엔진에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a marine engine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 12를 참고하면, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 가스분사노즐의 노즐축선과 가스공급밸브의 밸브축선을 일렬로 마련함으로써, 실린더에 가스연료를 효율적으로 공급할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 실린더에 가스연료 공급 시 실린더의 중심을 수평하게 통과하는 가상라인으로부터 소정 간격으로 이격된 위치에서 가스연료를 공급함으로써, 가스연료 공급 전에 실린더에 공급된 공기에 가스연료를 균일하게 혼합시킬 수 있으므로 노킹(Knocking), 조기점화(Pre-ignition) 등 이상연소가 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 노킹(Knocking)은 실린더 내에서의 이상연소에 의해 망치로 두드리는 것과 같은 소리가 나는 현상이다. 상기 조기점화는 이상연소의 하나로 피스톤이 상사점에 도달하기 전에 점화되는 현상이다.1 to 12, the marine engine 1 according to the present invention can efficiently supply the gaseous fuel to the cylinder by arranging the nozzle axis of the gas injection nozzle and the valve axis of the gas supply valve in a line. Further, the marine engine 1 according to the present invention supplies gas fuel at a position spaced apart from a virtual line passing horizontally through the center of the cylinder at the time of supplying the gas fuel to the cylinder, Since the gas fuel can be uniformly mixed with air, it is intended to prevent occurrence of abnormal combustion such as knocking and pre-ignition. The knocking is a phenomenon that sounds like a hammer knocking by abnormal combustion in a cylinder. The early ignition is a phenomenon in which one of the abnormal combustion is ignited before the piston reaches the top dead center.

이를 위해, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 크게 실린더(2), 피스톤(3) 및 가스공급장치(4)를 포함한다. 상기 가스공급장치(4)는 가스분사노즐(42) 및 가스공급밸브(43)를 포함할 수 있다.To this end, the marine engine 1 according to the present invention mainly includes a cylinder 2, a piston 3 and a gas supply device 4. [ The gas supply device 4 may include a gas injection nozzle 42 and a gas supply valve 43.

상기 실린더(2)는 연료를 연소시키기 위한 것이다. 상기 피스톤(3)은 상기 실린더(2)에서 하사점과 상사점 사이를 왕복 이동할 수 있다. 상기 가스공급장치(4)는 상기 피스톤(3)이 하사점에서 상사점으로 이동하는 중간에 실린더(2)에 가스연료를 공급하기 위한 것이다. 상기 가스분사노즐(42)은 실린더라이너에 설치되어 가스연료의 분사 방향을 결정하는 노즐 축선을 가진다. 상기 가스공급밸브(43)는 가스분사노즐(42)로 공급되는 가스연료를 개폐하면서 밸브 축선을 가진다. 여기서, 상기 가스분사노즐(42)의 노즐축선과 상기 가스공급밸브(43)의 밸브축선을 일렬로 마련될 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 가스공급밸브(43)에서 상기 가스분사노즐(42)로 가스연료를 일렬로 공급할 수 있으므로, 상기 가스분사노즐(42)의 노즐축선과 상기 가스공급밸브(43)의 밸브축선이 일렬로 마련되지 않은 경우에 비해 실린더(2)의 가스연료 공급에 대한 손실이 발생하는 것을 방지하여 가스연료의 공급효율을 높일 수 있다. 상기 가스공급장치(4)는 실린더(2)에 가스연료를 공급하기 위한 가스공급원(41)을 더 포함할 수 있다.The cylinder 2 is for burning fuel. The piston (3) can reciprocate between the bottom dead center and the top dead center in the cylinder (2). The gas supply device 4 is for supplying the gaseous fuel to the cylinder 2 in the middle of the movement of the piston 3 from the bottom dead center to the top dead center. The gas injection nozzle 42 is provided in the cylinder liner and has a nozzle axis for determining the injection direction of the gaseous fuel. The gas supply valve 43 has a valve axis while opening and closing the gaseous fuel supplied to the gas injection nozzle 42. Here, the nozzle axis of the gas injection nozzle 42 and the valve axis of the gas supply valve 43 may be arranged in a line. The marine engine 1 according to the present invention can supply the gaseous fuel in a line from the gas supply valve 43 to the gas injection nozzle 42 so that the nozzle axis of the gas injection nozzle 42 and the gas supply valve It is possible to prevent the loss of the gas fuel supply to the cylinder 2 from occurring and to improve the supply efficiency of the gaseous fuel as compared with the case where the valve axis lines of the cylinders 2 and 43 are not provided in a row. The gas supply device 4 may further include a gas supply source 41 for supplying gaseous fuel to the cylinder 2.

이하에서는 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the marine engine 1 according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 실린더(2)는 연료를 연소시키기 위한 것이다. 상기 실린더(2)는 엔진블록(미도시)의 내부에 형성될 수 있다. 상기 실린더(2)는 공기, 연료 등이 공급될 수 있는 연소실을 갖는다. 상기 연소실은 내부가 비어있는 원통형태로 형성될 수 있다. 상기 연소실과 상기 엔진블록 사이에는 실린더라이너(2a, 도 3에 도시됨)가 설치될 수 있다. 상기 실린더(2)에는 피스톤(3)이 이동 가능하게 설치될 수 있다. 예컨대, 피스톤(3)은 상기 연소실의 내부에서 Z축방향(도 2에 도시됨)을 기준으로 상하방향으로 왕복운동할 수 있다. 상기 Z축방향은 중력방향과 평행한 방향일 수 있으나, 다른 방향일 수도 있다. 상기 실린더(2)에는 가스연료를 공급하기 위한 가스공급장치(4)가 결합될 수 있다. 이에 따라, 상기 연소실은 상기 가스공급장치(4)로부터 가스연료를 공급받을 수 있다. 상기 가스공급장치(4)는 상기 실린더(2)의 하측에 설치되는 소기공(미도시)을 통해 외부공기인 소기(掃氣)가 공급된 후에 상기 연소실에 가스연료를 공급할 수 있다. 상기 소기공은 상기 실린더(2)의 하측에서 상기 실린더(2)를 관통하여 형성된 구멍으로, 공기가 충진되어 있는 소기리시버(미도시)에 연결되게 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 소기리시버에 충진된 공기는 상기 소기공을 통해 상기 연소실로 공급될 수 있다. 상기 소기리시버는 터보차져(미도시)가 상기 연소실에서 배출되는 배기가스를 공급받아 공기를 압축하여 공급함으로써, 공기를 충진할 수 있다. 상기 연소실은 피스톤(3)이 왕복 운동함에 따라 체적이 증감될 수 있다. 예컨대, 실린더(2)는 피스톤(3)이 상측방향으로 이동하면, 체적이 감소될 수 있다. 이 경우, 실린더(2)에 공급된 가스연료와 배기가스는 압축될 수 있다. 상기 피스톤(3)이 제1위치(P1, 도 2에 도시됨)에서 이동하여 제2위치(P2, 도 2에 도시됨)에 도달하면, 실린더(2)의 상측에 설치된 마이크로파일럿인젝터(미도시)가 디젤을 공급하여 압축된 연료를 착화시킴으로써 연료와 공기가 혼합된 혼합기체가 연소 및 폭발하여 피스톤(3)을 하측방향으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 구동력이 발생되고, 연소실에는 배기가스가 발생될 수 있다. 제1위치(P1)는 피스톤(3)이 하사점에 위치되는 경우이다. 제2위치(P2)는 피스톤(3)이 상사점에 위치되는 경우이다. 실린더(2)는 피스톤(3)이 하측방향으로 이동하면, 체적이 증가될 수 있다. 피스톤(3)이 하사점 쪽으로 이동하면, 상기 소기리시버에 충진된 공기가 상기 연소실로 공급될 수 있다. 따라서, 상기 연소실에서 연료의 연소에 의해 발생된 배기가스는 상기 소기리시버에서 공급된 공기에 의해 상기 연소실의 외부로 배출될 수 있다. 배기가스는 고온으로 인해 자연적으로 상기 연소실의 외부로 배출될 수도 있다. 배기가스는 상기 실린더(2)에 결합된 배기관을 따라 배출되어서 배기리시버로 공급될 수 있다.Referring to Figs. 1 to 3, the cylinder 2 is for burning fuel. The cylinder 2 may be formed inside an engine block (not shown). The cylinder (2) has a combustion chamber in which air, fuel and the like can be supplied. The combustion chamber may be formed in a hollow cylindrical shape. A cylinder liner 2a (shown in Fig. 3) may be provided between the combustion chamber and the engine block. The piston (3) can be movably installed in the cylinder (2). For example, the piston 3 can reciprocate in the vertical direction with respect to the Z-axis direction (shown in FIG. 2) inside the combustion chamber. The Z-axis direction may be parallel to the gravity direction, but may be another direction. The cylinder 2 may be coupled with a gas supply device 4 for supplying gaseous fuel. Thus, the combustion chamber can be supplied with the gaseous fuel from the gas supply device 4. The gas supply device 4 is capable of supplying gaseous fuel to the combustion chamber after supplying scavenging air, which is external air, through a small hole (not shown) provided below the cylinder 2. The small hole may be a hole formed through the cylinder 2 at a lower side of the cylinder 2, and may be connected to a scavenging receiver (not shown) filled with air. Accordingly, the air filled in the scavenging receiver can be supplied to the combustion chamber through the small holes. The scavenging receiver can supply air by supplying exhaust gas discharged from the combustion chamber and compressing and supplying the air by a turbocharger (not shown). The volume of the combustion chamber can be increased or decreased as the piston 3 reciprocates. For example, the volume of the cylinder 2 can be reduced when the piston 3 moves upward. In this case, the gas fuel and the exhaust gas supplied to the cylinder 2 can be compressed. When the piston 3 moves from the first position P1 (shown in Fig. 2) to reach the second position P2 (shown in Fig. 2), the micro pilot injector The diesel fuel is supplied to ignite the compressed fuel so that the mixed gas in which fuel and air are mixed is combusted and exploded to move the piston 3 in the downward direction. Thereby, a driving force is generated, and exhaust gas can be generated in the combustion chamber. The first position P1 is the case where the piston 3 is positioned at the bottom dead center. The second position P2 is the case where the piston 3 is located at the top dead center. The volume of the cylinder 2 can be increased when the piston 3 moves downward. When the piston 3 moves toward the bottom dead center, the air filled in the scavenging receiver can be supplied to the combustion chamber. Therefore, the exhaust gas generated by the combustion of the fuel in the combustion chamber can be discharged to the outside of the combustion chamber by the air supplied from the scavenging receiver. The exhaust gas may be discharged to the outside of the combustion chamber naturally due to the high temperature. The exhaust gas may be discharged along the exhaust pipe coupled to the cylinder 2 and supplied to the exhaust receiver.

도 3을 참고하면, 상기 실린더(2)는 중심(C)을 기준으로 원형으로 형성될 수 있다. 상기 중심(C)은 연소실을 형성하는 실린더라이너(2a)로부터 동일한 거리에 위치한 지점일 수 있다. 상기 실린더(2)가 원형으로 형성되므로, 상기 실린더(2)는 직경을 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 상기 실린더의 중심(C)을 수평하게 통과하는 선을 가상라인(L)으로 정의한다. 상기 가상라인(L)은 직경과 평행할 수 있다. 또한, 본 명세서는 도 3에서 Y축방향을 기준으로 상기 가상라인(L)의 하측 방향에 위치한 실린더(2)의 영역을 제1영역(A1), 및 상기 가상라인(L)의 상측 방향에 위치한 실린더(2)의 영역을 제2영역(A2)이라 정의한다. 또한, 상기 실린더라이너(2a)에서 상기 실린더(2)의 중심(C)을 향하는 방향을 반경방향(RD)라 정의한다. 도 3을 기준으로 상기 가상라인(L)은 X축방향에 평행한 방향일 수 있다. 상기 X축방향은 Y축방향과 Z축방향 각각에 대해 수직한 방향일 수 있다. 상기 Y축방향은 상기 Z축방향에 대해 수직한 방향이다.Referring to FIG. 3, the cylinder 2 may be formed in a circular shape with respect to the center C of the cylinder. The center C may be located at the same distance from the cylinder liner 2a forming the combustion chamber. Since the cylinder 2 is formed in a circular shape, the cylinder 2 may include a diameter. In this specification, a line passing horizontally through the center C of the cylinder is defined as a virtual line L. The virtual line L may be parallel to the diameter. 3, the region of the cylinder 2 located in the lower direction of the virtual line L is referred to as a first region A1 and the direction of the upper side of the virtual line L in the Y- The region of the cylinder 2 located is defined as a second region A2. A direction from the cylinder liner 2a toward the center C of the cylinder 2 is defined as a radial direction RD. 3, the virtual line L may be parallel to the X-axis direction. The X-axis direction may be a direction perpendicular to the Y-axis direction and the Z-axis direction. The Y-axis direction is a direction perpendicular to the Z-axis direction.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 상기 피스톤(3)은 상기 연소실에 공급된 공기 및 연료를 압축하기 위한 것이다. 피스톤(3)은 상기 연소실에 이동 가능하게 설치된다. 예컨대, 피스톤(3)은 상기 연소실의 내부에서 하사점(P1)와 상사점(P2) 사이를 왕복 이동할 수 있다. 상기 피스톤(3)은 원기둥형태로 형성될 수 있으나, 상기 연소실에서 이동하면서 연료와 공기를 압축할 수 있으면 다른 형태로 형성될 수도 있다. 피스톤(3)은 구동력을 전달하는 크랭크샤프트(미도시)에 의해 상측방향으로 이동할 수 있다. 피스톤(3)은 막대형태인 피스톤로드와 커넥팅로드를 통해 크랭크샤프트에 연결될 수 있다. 피스톤(3)은 크랭크샤프트에 의해 상측방향으로 이동하는 경우 연료, 배기가스 및 공기를 압축시킬 수 있다. 피스톤(3)은 상사점(P2)에서 실린더(2)에 공급된 연료 및 공기가 혼합 연소되어 폭발함에 따라 하측방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 피스톤(3)은 실린더(2)의 내부에서 하사점(P1)과 상사점(P2) 사이를 왕복 운동할 수 있다. 하사점(P1)은 Z축 방향을 기준으로 피스톤(3)이 실린더(2)의 내부에서 가장 낮은 위치에 위치되는 지점이다. 상사점(P2)은 Z축 방향을 기준으로 피스톤(3)이 실린더(2)의 내부에서 가장 높은 위치에 위치되는 지점이다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 피스톤(3)이 상사점(P2)에 도달하면, 구동력을 발생시키기 위해 압축된 연료를 폭발시킬 수 있다.1 to 3, the piston 3 is for compressing air and fuel supplied to the combustion chamber. A piston (3) is movably installed in the combustion chamber. For example, the piston 3 can reciprocate between the bottom dead center P 1 and the top dead center P 2 within the combustion chamber. The piston 3 may be formed in a cylindrical shape, but may be formed in other shapes as long as the fuel and the air can be compressed while moving in the combustion chamber. The piston 3 can be moved upward by a crankshaft (not shown) that transmits driving force. The piston 3 can be connected to the crankshaft via a rod-shaped piston rod and a connecting rod. The piston (3) can compress fuel, exhaust gas and air when moving upward by the crankshaft. The piston 3 can move downward as the fuel and air supplied to the cylinder 2 at the top dead center P2 are mixed and combusted and exploded. Therefore, the piston 3 can reciprocate between the bottom dead center P1 and the top dead center P2 within the cylinder 2. [ The bottom dead center P1 is a point at which the piston 3 is located at the lowest position within the cylinder 2 with respect to the Z-axis direction. The top dead center point P2 is a point at which the piston 3 is located at the highest position in the interior of the cylinder 2 with respect to the Z-axis direction. The marine engine 1 according to the present invention can detonate the compressed fuel to generate a driving force when the piston 3 reaches the top dead center P2.

상기 가스공급장치(4)는 상기 실린더(2)에 가스연료를 공급하기 위한 것이다. 상기 가스공급장치(4)는 피스톤(3)의 상사점(P2)과 하사점(P1) 사이에 위치하도록 상기 실린더(2)에 결합될 수 있다. 상기 가스공급장치(4)는 피스톤(3)이 하사점(P1)에서 상사점(P2)으로 이동하는 중간에, 상기 실린더(2)에 가스연료를 공급할 수 있다. 상기 가스공급장치(4)는 피스톤(3)이 하사점(P1)에서 상사점(P2)으로 이동하는 중간에, 상기 실린더(2)에 가스연료와 추가 공기를 혼합하여 공급할 수도 있다. 예컨대, 상기 가스공급장치(4)는 피스톤(3)이 하사점(P1)에서 상사점(P2)으로 이동하는 중간에 상기 실린더(2)로 가스연료를 공급할 때 보조공기공급부로부터 추가 공기를 공급받아서 함께 공급할 수 있다. 이에 대한 설명은 후술하기로 한다. 상기 가스공급장치(4)는 소기공을 통해 상기 실린더(2)에 공기가 공급된 후에 상기 실린더(2)에 가스연료를 공급할 수 있다. 상기 가스공급장치(4)는 선박이 LNG선일 경우, LNG저장탱크에 저장된 LNG를 기화시켜서 상기 실린더(2)에 공급할 수 있다. 상기 가스공급장치(4)는 LNG저장탱크에서 발생되는 BOG(Boil off gas)를 상기 실린더(2)에 공급할 수도 있다. 상기 가스공급장치(4)는 가스공급원(41), 가스분사노즐(42) 및 가스공급밸브(43)를 포함할 수 있다.The gas supply device (4) is for supplying gaseous fuel to the cylinder (2). The gas supply device 4 may be coupled to the cylinder 2 so as to be positioned between the top dead center P2 and the bottom dead center P1 of the piston 3. The gas supply device 4 can supply the gaseous fuel to the cylinder 2 in the middle of the movement of the piston 3 from the bottom dead center P1 to the top dead center P2. The gas supply device 4 may mix and supply the gaseous fuel and the additional air to the cylinder 2 in the middle of the movement of the piston 3 from the bottom dead center P1 to the top dead center P2. For example, the gas supply device 4 supplies additional air from the auxiliary air supply part when supplying the gaseous fuel to the cylinder 2 in the middle of the movement of the piston 3 from the bottom dead center P1 to the top dead center P2 And can supply them together. A description thereof will be given later. The gas supply device 4 can supply the gaseous fuel to the cylinder 2 after air is supplied to the cylinder 2 through a small hole. When the ship is an LNG carrier, the gas supply device 4 can vaporize the LNG stored in the LNG storage tank and supply the LNG to the cylinder 2. The gas supply device 4 may supply a boil off gas (BOG) generated in the LNG storage tank to the cylinder 2. The gas supply device 4 may include a gas supply source 41, a gas injection nozzle 42, and a gas supply valve 43.

도 3 내지 도 12를 참고하면, 상기 가스공급원(41)은 상기 실린더(2)에 가스연료를 공급하기 위한 것이다. 상기 가스공급원(41)은 관 또는 파이프를 통해 상기 가스분사노즐(42)에 연결될 수 있다. 상기 가스공급원(41)은 가스연료를 저장하는 LNG저장탱크일 수 있다. 따라서, 상기 가스공급원(41)은 상기 LNG저장탱크에서 상기 가스분사노즐(42)로 가스연료를 공급할 수 있다. 이 경우, 상기 연료는 기체상태일 수 있다. 상기 가스공급원(41)과 상기 가스분사노즐(42)을 연결하는 파이프에는 연료를 이송시키기 위해 이송력을 발생시키는 컴프레서, 임펠러, 펌프와 같은 이송장치가 설치될 수 있다. 상기 가스공급원(41)은 가스연료를 일정한 압력으로 저장하고 있는 가스연료저장탱크일 수도 있다. 이 경우, 상기 이송장치가 설치되지 않고 상기 파이프에는 개폐밸브가 설치될 수 있다. 상기 가스공급원(41)은 상기 가스분사노즐(42)로 가스연료를 공급함으로써, 상기 실린더(2)에 가스연료를 공급할 수 있다. 상기 가스공급원(41)은 피스톤(3)이 제1위치(P1)에서 제2위치(P2)로 이동되는 중간에 가스연료를 상기 실린더(2)에 공급할 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 상기 가스공급장치(4)가 상기 실린더(2)에 가스연료를 공급하기 전에 배기밸브(미도시)를 이용하여 상기 실린더(2)와 상기 배기관을 차단시킴으로써, 상기 실린더(2)를 폐쇄하여 메탄슬립을 방지할 수 있다. 상기 가스공급원(41)은 상기 실린더(2)에 공급되는 가스연료의 압력이 약 3바(bar)에서 30바(bar) 사이. 바람직하게 5바(bar)에서 22바(bar) 사이가 되도록 가스연료를 압축할 수 있다.3 to 12, the gas supply source 41 is for supplying the gaseous fuel to the cylinder 2. The gas supply source 41 may be connected to the gas injection nozzle 42 through a pipe or pipe. The gas supply source 41 may be an LNG storage tank for storing gaseous fuel. Therefore, the gas supply source 41 can supply the gaseous fuel to the gas injection nozzle 42 in the LNG storage tank. In this case, the fuel may be in a gaseous state. A pipe connecting the gas supply source 41 and the gas injection nozzle 42 may be provided with a transfer device such as a compressor, an impeller, and a pump for generating a transfer force for transferring the fuel. The gas supply source 41 may be a gas fuel storage tank storing gas fuel at a constant pressure. In this case, the transfer device is not installed, and the pipe may be provided with an on-off valve. The gas supply source 41 can supply the gaseous fuel to the cylinder 2 by supplying the gaseous fuel to the gas injection nozzle 42. The gas supply source 41 can supply the gaseous fuel to the cylinder 2 in the middle of the movement of the piston 3 from the first position P1 to the second position P2. The marine engine 1 according to the present invention is configured such that the gas supply device 4 cuts off the cylinder 2 and the exhaust pipe using an exhaust valve (not shown) before supplying the gaseous fuel to the cylinder 2 , The cylinder 2 can be closed to prevent methane slip. The gas supply source (41) is arranged such that the pressure of the gaseous fuel supplied to the cylinder (2) is between about 3 bar and 30 bar. Preferably, the gaseous fuel can be compressed to between 5 bar and 22 bar.

상기 가스분사노즐(42)은 상기 실린더(2)에 가스연료를 공급하도록 상기 가스공급원(41)에 관 또는 파이프로 연결될 수 있다. 상기 가스분사노즐(42)은 상기 가스공급원(41)에서 공급되는 가스연료를 실린더(2)의 내부로 분사하기 위해 상기 실린더라이너(2a)에 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 가스분사노즐(42)은 상기 실린더라이너(2a)를 관통하여 설치됨으로써, 상기 연소실에 연통될 수 있다. 상기 가스분사노즐(42)은 내부가 비어 있는 원통형태로 형성됨으로써, 상기 가스공급원(41)에서 공급되는 가스연료가 상기 실린더(2)의 내부. 즉, 연소실로 공급되도록 할 수 있다. 상기 가스분사노즐(42)은 노즐축선(NL, 도 5에 도시됨)을 포함할 수 있다. 상기 노즐축선(NL)은 가스분사노즐(42)의 중심이 되는 선을 의미한다. 상기 노즐축선(NL)은 상기 가스분사노즐(42)이 갖는 길이방향과 평행할 수 있다. 상기 노즐축선(NL)은 상기 가스분사노즐(42)을 통해 이동하는 가스연료의 이동 방향과 평행한 방향일 수 있다. 따라서, 상기 가스분사노즐(42)에서 분사되는 가스연료는 상기 가스분사노즐(42)이 갖는 노즐축선(NL) 방향과 동일한 방향(GD, 도 5에 도시됨)일 수 있다. 상기 가스분사노즐(42)은 상기 실린더라이너(2a)에서 다양한 방향으로 설치될 수 있다. 따라서, 상기 가스분사노즐(42)이 설치된 방향에 따라 상기 노즐축선(NL) 방향이 달라질 수 있다. 이에 대한, 다양한 실시예는 후술하기로 한다.The gas injection nozzle 42 may be connected to the gas supply source 41 by a pipe or pipe so as to supply gaseous fuel to the cylinder 2. The gas injection nozzle 42 may be installed in the cylinder liner 2a to inject gaseous fuel supplied from the gas supply source 41 into the interior of the cylinder 2. In this case, the gas injection nozzle 42 can communicate with the combustion chamber by being installed through the cylinder liner 2a. The gas injection nozzle 42 is formed in a hollow cylindrical shape, so that the gas fuel supplied from the gas supply source 41 flows into the inside of the cylinder 2. That is, it can be supplied to the combustion chamber. The gas injection nozzle 42 may include a nozzle axis NL (shown in FIG. 5). The nozzle axis NL means a line which is the center of the gas injection nozzle 42. The nozzle axis NL may be parallel to the longitudinal direction of the gas injection nozzle 42. The nozzle axis NL may be parallel to the direction of movement of the gaseous fuel moving through the gas injection nozzle 42. Therefore, the gaseous fuel injected from the gas injection nozzle 42 may be in the same direction as the direction of the nozzle axis NL of the gas injection nozzle 42 (GD, shown in FIG. 5). The gas injection nozzles 42 may be installed in various directions in the cylinder liner 2a. Therefore, the direction of the nozzle axis NL may be changed depending on the direction in which the gas injection nozzle 42 is installed. Various embodiments for this will be described later.

상기 가스공급밸브(43)는 상기 가스공급원(41)에서 공급되는 가스연료를 상기 가스분사노즐(42)로 공급하거나 공급을 차단하기 위한 것이다. 상기 가스공급밸브(43)는 상기 가스공급원(41)과 상기 가스분사노즐(42) 사이에 위치하도록 설치될 수 있다. 예컨대, 상기 가스공급밸브(43)는 상기 가스공급원(41)과 상기 가스분사노즐(42)을 연결하는 파이프에 설치될 수 있다. 상기 가스공급밸브(43)는 상기 파이프의 개도를 개방하거나 폐쇄함으로써, 상기 가스공급원(41)에서 상기 가스분사노즐(42)로 가스연료를 공급하거나 차단할 수 있다. 상기 가스공급밸브(43)가 상기 파이프의 개도를 개방하면, 상기 가스공급원(41)에서 상기 가스분사노즐(42)로 가스연료가 공급될 수 있다. 상기 가스공급밸브(43)가 상기 파이프의 개도를 폐쇄하면, 상기 가스공급원(41)에서 상기 가스분사노즐(42)로 가스연료가 공급되지 않을 수 있다. 상기 가스공급밸브(43)는 밸브축선(VL, 도 5에 도시됨)을 포함할 수 있다. 상기 밸브축선(VL)은 가스공급밸브(43)의 중심이 되는 선을 의미한다. 상기 밸브축선(VL)은 상기 가스공급밸브(43)가 갖는 길이방향과 평행할 수 있다. 상기 가스공급밸브(43)의 길이방향은 상기 가스공급밸브(43)가 가스연료를 이동시키기 위해 형성된 유로(미도시)의 방향일 수 있다. 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 가스공급밸브(43)는 밸브축선(VL) 방향이 상기 가스분사노즐(42)의 노즐축선(NL) 방향과 일치하도록 상기 가스분사노즐(42)에 결합될 수 있다. 상기 가스공급밸브(43)의 밸브축선(VL) 방향과 상기 가스분사노즐(42)의 노즐축선(NL) 방향이 일치하면, 상기 가스공급밸브(43)의 유로와 상기 가스분사노즐(42)이 일직선 상에 위치하게 된다. 이 때, 상기 가스공급밸브(43)의 유로를 개폐하는 밸브체(미도시)는 상기 밸브축선(VL) 방향에 대해 수직한 방향으로 이동하여서 상기 유로를 개방하거나 폐쇄할 수 있다. 예컨대, 상기 밸브체가 상기 밸브축선(VL)과 수직한 수직방향으로 이동하여서 상기 가스공급밸브(43)가 갖는 시트면(미도시)에 접촉되면, 상기 유로가 폐쇄되므로 상기 가스공급원(41)에서 상기 가스분사노즐(42)로 가스연료가 공급될 수 없다. 반대로, 상기 밸브체가 상기 밸브축선(VL)과 수직한 수직방향으로 이동하여서 상기 시트면으로부터 이격되면, 상기 유로가 개방되므로 상기 가스공급원(41)에서 상기 가스분사노즐(42)로 가스연료가 공급될 수 있다. 상기 가스공급밸브(43)가 파이프를 개방하면, 상기 가스공급원(41)에서 공급되는 가스연료는 이동 경로가 구부러지거나 꺾이지 않고 직선으로 이동하여서 상기 가스분사노즐(42)로 공급될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 상기 가스공급밸브의 밸브축선(VL) 방향과 상기 가스분사노즐의 노즐축선(NL) 방향을 일치시킴으로써, 가스연료의 이동경로가 구부러지거나 꺾이지 않도록 함으로써 압력 손실을 최소화하여 가스분사노즐(42)로 가스연료를 공급할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 상기 가스연료의 이동경로가 구부러지거나 꺾이지 않도록 함으로써, 가스연료의 이동경로가 구부러지는 경우에 비해 상기 가스공급밸브(43)에 가해지는 압력을 줄일 수 있어서 가스공급밸브(43)의 사용 수명을 연장시킬 수 있다.The gas supply valve 43 is for supplying the gaseous fuel supplied from the gas supply source 41 to the gas injection nozzle 42 or shutting off the supply of the gaseous fuel. The gas supply valve 43 may be disposed between the gas supply source 41 and the gas injection nozzle 42. For example, the gas supply valve 43 may be installed in a pipe connecting the gas supply source 41 and the gas injection nozzle 42. The gas supply valve 43 may supply or block the gaseous fuel from the gas supply source 41 to the gas injection nozzle 42 by opening or closing the opening of the pipe. When the gas supply valve 43 opens the opening of the pipe, the gaseous fuel can be supplied from the gas supply source 41 to the gas injection nozzle 42. When the gas supply valve 43 closes the opening of the pipe, the gaseous fuel may not be supplied from the gas supply source 41 to the gas injection nozzle 42. The gas supply valve 43 may include a valve axis VL (shown in FIG. 5). The valve axis VL means a line which is the center of the gas supply valve 43. The valve axis VL may be parallel to the longitudinal direction of the gas supply valve 43. The longitudinal direction of the gas supply valve 43 may be the direction of a flow path (not shown) formed for the gas supply valve 43 to move the gaseous fuel. 4 to 6, the gas supply valve 43 is connected to the gas injection nozzle 42 so that the direction of the valve axis VL is aligned with the direction of the nozzle axis NL of the gas injection nozzle 42. [ Lt; / RTI > When the direction of the valve axis VL of the gas supply valve 43 coincides with the direction of the nozzle axis NL of the gas injection nozzle 42, the flow path of the gas supply valve 43 and the gas injection nozzle 42, Is positioned in a straight line. At this time, a valve body (not shown) for opening and closing the flow path of the gas supply valve 43 may move in a direction perpendicular to the direction of the valve axis VL to open or close the flow path. For example, when the valve body moves in the vertical direction perpendicular to the valve axis VL and contacts the seat surface (not shown) of the gas supply valve 43, the flow path is closed, The gas fuel can not be supplied to the gas injection nozzle 42. On the contrary, when the valve body moves in the vertical direction perpendicular to the valve axis VL and is spaced from the seat surface, the flow path is opened so that the gas fuel is supplied from the gas supply source 41 to the gas injection nozzle 42 . When the gas supply valve 43 opens the pipe, the gaseous fuel supplied from the gas supply source 41 can be supplied to the gas injection nozzle 42 by moving in a straight line without bending or breaking the movement path. Accordingly, the marine engine 1 according to the present invention is arranged so that the direction of the valve axis VL of the gas supply valve is aligned with the direction of the nozzle axis NL of the gas injection nozzle so that the movement path of the gaseous fuel is not bent or broken The gas fuel can be supplied to the gas injection nozzle 42 while minimizing the pressure loss. Further, in the marine engine 1 according to the present invention, the movement path of the gaseous fuel is not bent or broken so that the pressure applied to the gas supply valve 43 can be reduced compared with the case where the movement path of the gaseous fuel is bent So that the service life of the gas supply valve 43 can be prolonged.

상기 가스분사노즐(42)은 상기 노즐축선(NL) 방향이 상기 실린더의 중심(C)을 향하는 반경방향(R)으로부터 소정 각도(θ, 도 4에 도시됨)로 기울어져서 형성되도록 상기 실린더라이너(2a)에 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 가스공급밸브(43)의 밸브축선(VL) 방향은 상기 노즐축선(NL) 방향과 일치할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 상기 실린더(2)의 하측에서 공기가 공급된 후, 상기 실린더(2)에 가스연료 공급 시 상기 실린더의 중심(C)을 제외한 방향으로 가스연료를 공급할 수 있다. 이에 따른 효과를 알아보기 위해, 가스연료 공급 전에 상기 실린더(2)의 하측에서 공급되는 공기에 대해 먼저 살펴보면, 상기 공기는 후술할 소기공기공급부에 의해 상기 실린더(2)의 내부로 공급될 수 있다. 상기 소기공기공급부에 의해 상기 실린더(2)의 하측으로 공급된 공기는 상기 실린더의 중심(C)을 기준으로 스월(Swirl)을 형성하면서 상기 실린더(2)의 상측으로 이동하게 된다. 다음, 이러한 상태에서 가스연료를 상기 가상라인(L)으로부터 소정 간격 이격된 위치에서 가스연료를 공급하면 가스연료의 분사방향은 공기의 스월 방향과 완전히 동일하거나 유사한 방향이 되거나, 공기의 스월 방향과 완전히 반대방향이거나 완만하게 반대방향이 될 수 있다. 각각의 경우에 대해 살펴보면, 먼저 도 7 및 도 8을 참고하면 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)에 있어서, 상기 가스분사노즐(42)이 공급하는 가스연료의 공급방향이 공기의 스월 방향과 동일하거나 유사할 경우, 가스연료의 연소실 내 확산을 촉진하여 공기와 연료의 혼합을 빠르게 할 수 있다. 이에 따라, 공기와 연료가 불균일하게 혼합되어 발생할 수 있는 노킹이나 조기점화를 방지하여 엔진 효율을 높일 수 있다. 다음, 도 6을 참고하면 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)에 있어서, 상기 가스분사노즐(42)이 공급하는 가스연료의 공급방향이 공기의 스월 방향과 완전 반대이거나 완만하게 반대인 경우, 가스와 공기의 충돌에 난류 증가로 연소 속도를 빠르게 하여서 엔진의 효율을 높일 수 있다. 또한, 난류의 증가는 공기와 연료의 혼합을 균일하게 할 수 있다.The gas injection nozzle 42 is formed so that the direction of the nozzle axis NL is inclined from the radial direction R toward the center C of the cylinder to a predetermined angle? (2a). In this case, the direction of the valve axis VL of the gas supply valve 43 may coincide with the direction of the nozzle axis NL. Accordingly, in the marine engine 1 according to the present invention, when air is supplied from the lower side of the cylinder 2 and the gas fuel is supplied to the cylinder 2, Can be supplied. In order to examine the effect, the air to be supplied from the lower side of the cylinder 2 before the gaseous fuel supply can be supplied to the inside of the cylinder 2 by means of a scavenge air supply unit to be described later . The air supplied to the lower side of the cylinder 2 by the scavenging air supply unit moves to the upper side of the cylinder 2 while forming a swirl with respect to the center C of the cylinder. Then, if the gaseous fuel is supplied at a position spaced apart from the virtual line L by a predetermined distance in this state, the direction of injection of the gaseous fuel may be exactly the same as or similar to the swirl direction of the air, It can be completely in the opposite direction or gently in the opposite direction. 7 and 8, in the marine engine 1 according to the present invention, the supply direction of the gaseous fuel supplied by the gas injection nozzle 42 is the same as the swirl direction of the air It is possible to accelerate the diffusion of the gaseous fuel into the combustion chamber to accelerate the mixing of the air and the fuel. Accordingly, it is possible to prevent knocking or early ignition which may occur due to nonuniform mixing of air and fuel, thereby improving the engine efficiency. Next, referring to FIG. 6, in the marine engine 1 according to the present invention, when the direction of gas fuel supplied by the gas injection nozzle 42 is completely opposite to or slightly opposite to the swirl direction of air, And the turbulence is increased in the air collision, thereby increasing the combustion speed and increasing the efficiency of the engine. Further, the increase of the turbulence can make the mixture of air and fuel uniform.

한편, 종래의 선박용 엔진은 가스공급장치가 실린더의 중심을 향하는 반경방향으로 가스연료를 공급하였다. 따라서, 종래의 선박용 엔진은 가스공급장치가 복수개 설치될 경우, 서로 다른 위치에서 실린더의 중심을 향해 가스연료를 공급하므로, 실린더의 중심에서 가스연료들이 충돌하여 가스연료가 상측으로 빠르게 이동하여서 가스연료 일부가 연소실의 외부로 배출되는 메탄슬립이 발생하는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 상기 가스분사노즐(42)의 노즐축선(NL) 방향이 상기 가상라인(L)으로부터 소정 간격 이격된 위치에서 위치하도록 상기 실린더라이너(2a)에 설치됨으로써, 실린더의 중심(C)을 제외한 방향으로 가스연료를 분사할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 가스분사노즐(42)이 복수개 설치되어도 각각의 가스분사노즐(42)의 가스연료 분사방향이 실린더의 중심(C)을 향하지 않으므로, 가스연료들이 서로 충돌하지 않아서 메탄슬립이 발생하는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, the conventional marine engine supplied gas fuel in the radial direction of the gas supply device toward the center of the cylinder. Therefore, when a plurality of gas supply devices are provided, the conventional marine engine supplies gaseous fuel toward the center of the cylinder at different positions, so that the gas fuel collides with the center of the cylinder, There has been a problem that a methane slip is generated, some of which is discharged to the outside of the combustion chamber. However, the marine engine 1 according to the present invention is installed in the cylinder liner 2a so that the direction of the nozzle axis NL of the gas injection nozzle 42 is positioned at a predetermined distance from the virtual line L The gas fuel can be injected in a direction other than the center C of the cylinder. Therefore, even if a plurality of gas injection nozzles 42 are provided, the gaseous fuel injection direction of each gas injection nozzle 42 is not directed to the center C of the cylinder, It is possible to prevent occurrence of methane slip due to no collision.

도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 소기공기공급부(5)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the marine engine 1 according to the present invention may include a scavenging air supply unit 5.

상기 소기공기공급부(5)는 실린더(2)에 공기를 공급하기 위한 것이다. 소기공기공급부(5)는 실린더(2)의 하측에 위치하도록 엔진블록에 결합될 수 있다. 소기공기공급부(5)는 Z축방향을 기준으로 상기 가스공급장치(4)보다 낮은 위치에 위치될 수 있다. 피스톤(3)은 실린더(2)에서 공기와 가스연료를 압축시키기 위해 하사점(P1)에서 소기공기공급부(5), 가스공급장치(4) 및 상사점(P2)까지 순차적으로 이동할 수 있다. 도시되지 않았지만, 소기공기공급부(5)는 실린더(2)를 형성하는 실린더라이너(2a)의 원주를 따라 복수개가 서로 이격되게 형성될 수 있다. 소기공기공급부(5)는 외부의 공기를 흡입하여 실린더(2)에 공급할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 공기를 저장하였다가 실린더(2)에 공급할 수도 있다. 소기공기공급부(5)는 엔진 부하에 따라 약 1바(bar) - 8바(bar) 사이의 압력으로 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있다. 바람직하게 소기공기공급부재(411)는 엔진 부하에 따라 약 1바(bar) - 5바(bar) 사이의 압력으로 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있다. 소기공기공급부(5)는 피스톤(3)의 이동에 따라 실린더(2)에 연통되거나 연통이 차단됨으로써, 실린더(2)에 공기를 공급하거나 공급하지 않을 수 있다. 예컨대, Z축방향을 기준으로 피스톤(3)이 소기공기공급부(5)보다 하사점 쪽을 향해 이동하면, 소기공기공급부(5)는 실린더(2)에 연통될 수 있다. 이에 따라, 소기공기공급부(5)는 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있다. 예컨대, Z축방향을 기준으로 피스톤(3)이 소기공기공급부(5)보다 상사점 쪽으로 이동하면, 소기공기공급부(5)는 실린더(2)와의 연통이 차단될 수 있다. 이에 따라, 소기공기공급부(5)는 실린더(2)에 공기를 공급할 수 없다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 상기 소기공기공급부(5)가 상기 실린더(2)에 공기를 공급한 후에 상기 가스공급장치(4)가 실린더(2)에 가스연료를 공급할 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 상기 소기공기공급부(5) 외에 상기 실린더(2)에 공기를 추가 공급할 수 있는 보조공기공급부(6)를 더 포함할 수 있다. 상기 보조공기공급부(6)에 대한 설명은 상기 가스분사노즐(42)의 다양한 실시예들을 설명한 후에 하기로 한다.The scavenging air supply unit 5 is for supplying air to the cylinder 2. [ The scavenging air supply portion 5 can be coupled to the engine block so as to be positioned below the cylinder 2. [ The scavenge air supply unit 5 may be located at a position lower than the gas supply unit 4 with respect to the Z-axis direction. The piston 3 can be sequentially moved from the bottom dead center P1 to the scavenging air supply unit 5, the gas supply unit 4 and the top dead center P2 to compress the air and the gaseous fuel in the cylinder 2. [ Although not shown, the scavenge air supplying portion 5 may be formed such that a plurality of the scavenge air supplying portions 5 are spaced from each other along the circumference of the cylinder liner 2a forming the cylinder 2. [ The scavenging air supply unit 5 may suck external air and supply the scavenging air to the cylinder 2. However, the scavenging air supply unit 5 may store the air and supply the air to the cylinder 2. [ The scavenge air supply unit 5 can supply air to the cylinder 2 with a pressure between about 1 bar and 8 bar depending on the engine load. Preferably, the scavenge air supply member 411 can supply air to the cylinder 2 with a pressure between about 1 bar and 5 bar depending on the engine load. The scavenging air supply unit 5 may communicate with or disconnect the cylinder 2 in accordance with the movement of the piston 3 so as not to supply or supply air to the cylinder 2. [ For example, when the piston 3 moves toward the bottom dead center from the scavenging air supply unit 5 with respect to the Z-axis direction, the scavenging air supply unit 5 can communicate with the cylinder 2. Thus, the scavenge air supply portion 5 can supply air to the cylinder 2. [ For example, when the piston 3 moves toward the top dead center from the scavenging air supply unit 5 with respect to the Z-axis direction, the scavenging air supply unit 5 can be cut off from communication with the cylinder 2. As a result, the scavenge air supply unit 5 can not supply air to the cylinder 2. The marine engine 1 according to the present invention can supply the gaseous fuel to the cylinder 2 after the scavenging air supply unit 5 supplies the air to the cylinder 2. [ The marine engine 1 according to the present invention may further include an auxiliary air supply unit 6 capable of additionally supplying air to the cylinder 2 in addition to the scavenging air supply unit 5. [ The description of the auxiliary air supply unit 6 will be given after the various embodiments of the gas injection nozzle 42 are described.

이하에서는, 상기 가스분사노즐(42)이 상기 실린더라이너(2a)에 다양한 방향으로 설치된 실시예들에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments in which the gas injection nozzle 42 is installed in the cylinder liner 2a in various directions will be described.

도 6 내지 도 11을 참고하면, 상기 가스분사노즐(42)은 상기 소기공기공급부(5)가 상기 실린더(2)에 공기를 공급하는 제1방향(AD)과 반대되는 제2방향(GD)으로 가스연료를 공급하도록 상기 실린더라이너(2a)에 설치될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 공기의 스월 방향인 제1방향(AD)과 반대되는 제2방향(GD)으로 가스연료를 실린더(2)에 공급할 수 있으므로, 공기와 가스연료를 균일하게 혼합시킬 수 있어서 노킹(Knocking) 및 조기점화(Pre-ignition)가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 상기 제1방향(AD)은 상기 소기공기공급부(5)가 상기 실린더(2)에 공급한 공기의 스월(Swirl) 방향일 수 있다.6 to 11, the gas injection nozzle 42 is arranged in a second direction GD opposite to the first direction AD in which the scavenging air supply unit 5 supplies air to the cylinder 2, To supply the gaseous fuel to the cylinder liner 2a. Therefore, the marine engine 1 according to the present invention can supply the gaseous fuel to the cylinder 2 in the second direction GD opposite to the first direction AD, which is the swirl direction of the air, It can be uniformly mixed so that knocking and pre-ignition can be prevented from occurring. The first direction AD may be a swirl direction of the air supplied to the cylinder 2 by the scavenging air supply unit 5.

상기 제2방향(GD)은 상기 가스분사노즐(42)이 상기 실린더(2)에 공급한 가스연료의 스월(Swirl) 방향일 수 있다. 상기 가스분사노즐(42)은 상기 소기공기공급부(5)가 실린더(2)에 공급한 공기의 스월방향과 상기 가스분사노즐(42)이 상기 실린더(2)에 공급하는 가스연료의 스월방향이 반대가 되도록 실린더라이너에 설치될 수 있다. 상기 가스분사노즐(42)은 상기 가상라인(L)과 평행한 방향으로 상기 실린더(2)에 가스연료가 분사되도록 상기 실린더라이너(2a)에 설치될 수 있다. 상기 가상라인(L) 방향은 X축방향과 평행한 방향일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 상기 가상라인(L)과 평행한 방향으로 가스연료를 실린더(2)에 공급할 수 있으므로, 상기 실린더의 중심(C) 또는 상기 공기의 스월 방향으로 가스연료를 공급하는 경우에 비해 공기와 가스연료를 균일하게 혼합시킬 수 있어서 노킹(Knocking), 조기점화(Pre-ignition) 등 이상연소가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 상기 가상라인(L)과 평행한 방향으로 가스연료를 실린더(2)에 공급할 수 있으므로, 상기 실린더의 중심(C)으로 가스분사노즐(42)을 설치하는 경우에 비해 실린더의 중심(C)을 파악할 필요가 없으므로 제작의 용이성을 향상시킬 수 있어서 공정이 완료된 엔진을 생산하기까지 걸리는 시간을 단축할 수 있다.The second direction GD may be a swirl direction of the gaseous fuel supplied to the cylinder 2 by the gas injection nozzle 42. The gas injection nozzle 42 is connected to the swirl direction of the air supplied to the cylinder 2 by the scavenging air supply unit 5 and the swirl direction of the gaseous fuel supplied to the cylinder 2 by the gas injection nozzle 42 And can be installed in the cylinder liner so as to be opposite. The gas injection nozzle 42 may be installed in the cylinder liner 2a such that the gas fuel is injected into the cylinder 2 in a direction parallel to the virtual line L. [ The direction of the virtual line L may be parallel to the X-axis direction. Therefore, the marine engine 1 according to the present invention can supply the gaseous fuel to the cylinder 2 in the direction parallel to the virtual line L, and therefore, the gas can be supplied to the cylinder 2 in the direction of the center C of the cylinder, The air and the gaseous fuel can be uniformly mixed as compared with the case where the fuel is supplied, and it is possible to prevent the occurrence of abnormal combustion such as knocking and pre-ignition. Since the marine engine 1 according to the present invention can supply the gaseous fuel to the cylinder 2 in the direction parallel to the virtual line L, the gas injection nozzle 42 is arranged at the center C of the cylinder Since it is not necessary to grasp the center C of the cylinder as compared with the case where the cylinder is installed, the ease of manufacture can be improved, and the time taken to produce the finished engine can be shortened.

본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 상기 가스분사노즐(42)을 상기 가상라인(L)과 평행한 방향으로 상기 실린더라이너(2a)에 설치하되, 상기 가스분사노즐(42)이 공급하는 가스연료가 상기 가상라인(L)의 10%이상 40%이하의 부분을 통과하도록 설치할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 상기 가스분사노즐(42)이 상기 실린더(2)로 공급하는 가스연료가 상기 실린더(2)의 내주면에 가깝게 분사되는 것을 방지함으로써, 상기 실린더(2)의 내면이 쉽게 마모되어서 사용수명이 짧아지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 상기 가스분사노즐(42)이 상기 실린더(2)로 공급하는 가스연료가 상기 실린더(2)의 중심(C)에 가깝게 분사되는 것을 방지함으로써, 공기와 가스연료의 혼합률이 저하되는 것을 방지할 수 있다.The marine engine 1 according to the present invention is characterized in that the gas injection nozzle 42 is installed in the cylinder liner 2a in a direction parallel to the imaginary line L and the gas supplied by the gas injection nozzle 42 The fuel can be installed so as to pass through 10% or more and 40% or less of the virtual line (L). Therefore, the marine engine 1 according to the present invention prevents the gas fuel supplied from the gas injection nozzle 42 to the cylinder 2 from being injected close to the inner circumferential surface of the cylinder 2, Can be easily worn and the service life can be prevented from being shortened. The marine engine 1 according to the present invention prevents the gas fuel supplied from the gas injection nozzle 42 to the cylinder 2 from being injected close to the center C of the cylinder 2, And the mixture ratio of the gaseous fuel can be prevented from being lowered.

도 10 및 도 11을 참고하면, 상기 가스분사노즐(42)은 상기 소기공기공급부(5)에서 상기 실린더(2)에 공급된 공기와 혼합되는 가스연료의 혼합률이 증가하도록 복수개가 상기 실린더라이너(2a)에 서로 이격되게 설치될 수 있다.10 and 11, a plurality of gas injection nozzles 42 are provided in the cylinder liner 2 so as to increase the mixing ratio of the gaseous fuel mixed with the air supplied to the cylinder 2 in the scavenging air supply part 5, (2a).

도 10은 2개의 가스분사노즐(42, 42')이 상기 실린더 중심(C)을 기준으로 서로 대칭되게 설치된 것이다. 1개의 가스분사노즐(42)은 제1영역(A1)에 설치되고, 다른 1개의 가스분사노즐(42')은 제2영역(A2)에 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 가스분사노즐(42, 42')들은 실린더의 중심(C)을 기준으로 서로 대칭되는 위치에서 가스연료를 분사할 수 있다. 이 경우, 상기 가스분사노즐(42, 42')에 각각 결합되도록 복수개의 가스공급밸브(43, 43')가 설치될 수 있다. 상기 가스공급원(41)은 1개가 2개의 가스분사노즐(42, 42')에 결합된 것으로 도시되어 있으나, 2개의 가스분사노즐(42, 42')에 각각 결합되도록 복수개일 수도 있다. 상기 가스분사노즐(42)들이 공급하는 가스연료의 분사방향이 공기의 스월 방향과 동일하거나 유사한 경우, 1개의 가스분사노즐(42)이 가스연료를 공급하는 경우에 비해 실린더의 가스분사노즐 반대 방향까지 가스연료를 더 빠르게 확산시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 가스와 연료의 혼합을 균일하게 할 수 있다. 상기 가스분사노즐(42)들이 공급하는 가스연료의 분사방향이 공기의 스월 방향과 완전 반대이거나 비스듬하게 반대인 경우, 1개의 가스분사노즐(42)이 가스연료를 공급하는 경우에 비해 상기 실린더의 중심(C)을 기준으로 양측에서 공기와 가스연료를 혼합시킬 수 있으므로 공기와 가스연료의 혼합속도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 더 균일하게 혼합시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 노킹(Knocking), 조기점화(Pre-ignition) 등 이상연소가 발생하는 것을 방지하고 엔진 효율을 높일 수 있다. 본 실시예에서는 2개의 가스분사노즐(42)을 예로 들었으나, 그 이상의 가스분사노즐(42)들이 실린더의 중심을 기준으로 서로 대칭되게 설치될 수 있다.10 shows two gas injection nozzles 42 and 42 'mounted symmetrically with respect to the center C of the cylinder. One gas injection nozzle 42 may be installed in the first area A1 and the other one gas injection nozzle 42 'may be installed in the second area A2. Accordingly, the gas injection nozzles 42 and 42 'can inject gaseous fuel at positions symmetrical to each other with respect to the center C of the cylinder. In this case, a plurality of gas supply valves 43 and 43 'may be provided to be coupled to the gas injection nozzles 42 and 42', respectively. Although the gas supply source 41 is shown as being coupled to two gas injection nozzles 42 and 42 ', one gas supply source 41 may be a plurality of gas injection nozzles 42 and 42', respectively. When the gas injection direction of the gas fuel supplied by the gas injection nozzles 42 is the same as or similar to the swirl direction of the air, compared with the case where one gas injection nozzle 42 supplies the gaseous fuel, It is possible to diffuse the gaseous fuel more rapidly. Therefore, the marine engine 1 according to the present invention can make the mixture of gas and fuel uniform. When the gas injection nozzles 42 supply the gaseous fuel to the gas injection nozzles 42, the direction of injection of the gaseous fuel is completely opposite or diagonally opposite to the swirl direction of the air, Since air and gaseous fuel can be mixed on both sides with respect to the center (C), the mixing speed of the air and the gaseous fuel can be increased and more uniformly mixed. Accordingly, the marine engine 1 according to the present invention can prevent abnormal combustion such as knocking, pre-ignition and the like and improve the engine efficiency. Although two gas injection nozzles 42 are exemplified in this embodiment, more gas injection nozzles 42 may be installed symmetrically with respect to the center of the cylinder.

도 11은 2개의 가스분사노즐(42, 42')이 상기 가상라인(L)을 기준으로 제1영역(A1)에 배치된 것이다. 이에 따라, 상기 가스분사노즐(42, 42')들은 제1영역(A1)에서 가스연료를 공급할 수 있다. 상기 가스분사노즐(42, 42')들이 상기 제1영역(A1)에서 분산 배치된 경우, 가스분사노즐(42, 42')은 각각 상기 실린더(2)의 내주면에 가까운 외측부분, 및 실린더의 중심(C)에 가까운 내측부분을 향해 가스연료를 분사할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 제1영역(A1)에서 내측부분과 외측부분에 동시에 가스연료를 공급할 수 있으므로, 공기와 가스를 더 균일하게 혼합시킬 수 있어서 노킹(Knocking), 조기점화(Pre-ignition) 등 이상연소가 발생하는 것을 더 방지할 수 있다. 본 실시예에서는 2개의 가스분사노즐(42, 42')이 제1영역(A1)에만 배치된 것을 예로 들었으나, 상기 2개의 가스분사노즐(42, 42')이 제2영역(A2)에 배치되어서 가스연료를 실린더(2)에 공급할 수도 있다. 또한, 본 실시예에서는 2개의 가스분사노즐(42, 42')이 제1영역(A1)에만 배치된 것을 예로 들었으나, 또 다른 2개의 가스분사노즐이 제2영역(A2)에 배치되어서 가스연료를 실린더(2)에 공급할 수도 있다. 이 경우, 가스분사노즐은 총 4개가 되며, 상기 제1영역(A1)에 배치된 가스분사노즐(42, 42')들이 실린더(2)에 가스를 분사하는 제1분사방향과 상기 제2영역(A2)에 배치된 가스분사노즐들이 실린더(2)에 가스를 분사하는 제2분사방향은 서로 동일하거나 유사한 방향일 수도 있고, 서로 완전 반대방향이거나 비스듬하게 반대되는 방향일 수도 있다. 또한, 제1영역(A1) 또는 제2영역(A2)에 배치되는 가스분사노즐(42)은 공기와 가스연료의 혼합률을 높이기 위해 2개를 초과하는 개수로 설치될 수도 있다. 또한, 상기 가스분사노즐들이 각각 분사하는 가스연료의 양은 서로 상이할 수도 있다. 또한, 상기 가스분사노즐(42, 42')들은 공기와 가스연료의 혼합률을 높이기 위해 가스연료를 분사하는 방향이 서로 상이하도록 상기 실린더라이너(2a)에 설치될 수도 있다.11 shows two gas injection nozzles 42 and 42 'arranged in the first area A1 with respect to the virtual line L. In FIG. Accordingly, the gas injection nozzles 42 and 42 'can supply the gaseous fuel in the first region A1. When the gas injection nozzles 42 and 42 'are dispersedly disposed in the first region A1, the gas injection nozzles 42 and 42' respectively have an outer portion near the inner circumferential surface of the cylinder 2, So that the gaseous fuel can be injected toward the inner portion near the center (C). Therefore, since the marine engine 1 according to the present invention can supply the gaseous fuel simultaneously to the inner portion and the outer portion in the first region A1, it is possible to mix air and gas more uniformly, It is possible to further prevent occurrence of abnormal combustion such as pre-ignition. Although the two gas injection nozzles 42 and 42 'are disposed only in the first region A1 in the present embodiment, the two gas injection nozzles 42 and 42' are arranged in the second region A2 So that the gas fuel can be supplied to the cylinder 2. Although two gas injection nozzles 42 and 42 'are disposed only in the first region A1 in the present embodiment, another two gas injection nozzles are disposed in the second region A2, Fuel may be supplied to the cylinder 2. [ In this case, there are a total of four gas injection nozzles, and the gas injection nozzles 42, 42 'disposed in the first region A1 are arranged in a first jetting direction for jetting gas to the cylinder 2, The second injection directions in which the gas injection nozzles disposed in the second nozzle A2 inject gas into the cylinder 2 may be the same or similar directions, or may be directions opposite to each other or obliquely opposite to each other. The gas injection nozzles 42 disposed in the first area A1 or the second area A2 may be provided in a number exceeding two in order to increase the mixing ratio of the air and the gaseous fuel. Further, the amounts of the gaseous fuel injected by the gas injection nozzles may be different from each other. In addition, the gas injection nozzles 42 and 42 'may be installed in the cylinder liner 2a such that the directions of injecting the gaseous fuel are different from each other in order to increase the mixing ratio of the air and the gaseous fuel.

도시되지 않았지만, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 상기 가스분사노즐(42)이 X축방향에 평행한 방향으로 가스연료를 공급할 수 있지만, 이에 한정되지 않으며, X축방향을 벗어나는 방향으로 실린더라이너(2a)에 설치되어서 상기 실린더의 하측 방향 또는 상기 실린더의 상측 방향을 향해 가스연료를 공급하여서 공기와 가스연료를 균일하게 혼합시킬 수도 있다.Although not shown, the marine engine 1 according to the present invention can supply the gaseous fuel in the direction parallel to the X-axis direction of the gas injection nozzle 42, but is not limited thereto, The gas fuel may be supplied to the liner 2a toward the lower side of the cylinder or upward of the cylinder to uniformly mix the air and the gaseous fuel.

도 12를 참고하면, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 보조공기공급부(6)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12, the marine engine 1 according to the present invention may include an auxiliary air supply unit 6.

상기 보조공기공급부(6)는 상기 소기공기공급부(5)가 실린더(2)에 공급하는 공기 외에 상기 실린더(2)에 공기를 추가로 공급하기 위한 것이다. 상기 보조공기공급부(6)는 상기 가스공급장치(4)에 연결될 수 있다. 상기 보조공기공급부(6)는 관 또는 파이프를 통해 상기 가스공급장치(4)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 보조공기공급부(6)가 추가로 공급하는 공기(이하, '추가공기'라 함)는 상기 가스공급장치(4)로 공급되어서 가스연료와 함께 상기 실린더(2)로 공급될 수 있다. 상기 보조공기공급부(6)는 상기 가스공급장치(4)에 연결되므로, 소기공기공급부(5)가 실린더(2)에 공기를 공급한 후 피스톤이 하사점(P1)에서 상사점(P2)으로 이동하는 중간에 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있다. 따라서, 상기 보조공기공급부(6)는 상기 소기공기공급부(5)보다 나중에 실린더(2)에 추가공기를 공급할 수 있다. 상기 보조공기공급부(6)는 상기 가스공급장치(4)와 상기 실린더(2)를 연결하는 파이프에 연결될 수도 있다. 따라서, 상기 보조공기공급부(6)는 상기 파이프로 공기를 공급함으로써, 상기 실린더(2)의 중간 위치에서 상기 실린더(2)로 공기를 공급할 수 있다. 이 경우, 상기 가스공급장치(4)도 상기 실린더(2)로 연료를 공급할 수 있다. 따라서, 상기 실린더(2)에는 보조공기공급부(6)가 공급하는 공기와 가스공급장치(4)가 공급하는 가스연료가 혼합되어서 공급될 수 있다. 상기 보조공기공급부(6)는 외부의 공기를 압축하여서 상기 소기공기공급부(5)에 추가공기를 공급할 수 있다. 이 경우, 상기 보조공기공급부(6)는 압축기, 임펠러 등 압축장치일 수 있다. 상기 보조공기공급부(6)는 소정 압력으로 미리 압축된 공기를 저장하여서 상기 소기공기공급부(5)에 추가공기를 공급할 수도 있다. 이 경우, 상기 보조공기공급부(6)는 공기저장탱크. 예컨대, 스타팅에어리시버, 콘트롤에어리시버 등일 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 피스톤(3)이 가스연료와 공기를 압축하는 과정에서 공기와 가스연료를 미리 혼합시킨 공기혼합가스연료(AF, 도 12에 도시됨)를 실린더(2)에 공급할 수 있으므로, 압축과정에서 실린더(2)에 연료만 공급하는 경우에 비해 실린더(2) 내부의 공기와 가스연료를 더 균일하게 혼합시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 공기혼합가스연료(AF)의 연소 효율을 향상시킬 수 있으므로, 선박을 추진시키기 위한 출력이 저하되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 노킹(Knocking)이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 실린더(2)의 중간 부분에서 공기와 연료가 혼합된 공기혼합가스연료(AF)를 공급할 수 있으므로, 실린더(2)의 하측에서 공기가 실린더(2)에 공급된 후 연료가 따로 실린더(2)에 공급되는 경우에 비해 압축비를 높일 수 있으므로 엔진 효율을 향상시킬 수 있다.The auxiliary air supply unit 6 is for supplying air to the cylinder 2 in addition to the air supplied to the cylinder 2 by the scavenging air supply unit 5. The auxiliary air supply unit 6 may be connected to the gas supply unit 4. The auxiliary air supply unit 6 may be connected to the gas supply unit 4 through a pipe or pipe. The additional air supplied by the auxiliary air supply unit 6 may be supplied to the gas supply unit 4 and supplied to the cylinder 2 together with the gaseous fuel. have. The auxiliary air supply unit 6 is connected to the gas supply unit 4 so that the air is supplied from the bottom dead center P1 to the top dead center P2 after the air supply unit 5 supplies air to the cylinder 2. [ The air can be supplied to the cylinder 2 in the middle of the movement. Therefore, the auxiliary air supply unit 6 can supply additional air to the cylinder 2 later than the scavenging air supply unit 5. The auxiliary air supply unit 6 may be connected to a pipe connecting the gas supply unit 4 and the cylinder 2. [ Therefore, the auxiliary air supply unit 6 can supply air to the cylinder 2 at an intermediate position of the cylinder 2 by supplying air to the pipe. In this case, the gas supply device 4 can also supply fuel to the cylinder 2. Therefore, the air supplied from the auxiliary air supply unit 6 and the gas fuel supplied from the gas supply unit 4 may be mixed and supplied to the cylinder 2. The auxiliary air supply unit 6 may compress the outside air to supply additional air to the scavenging air supply unit 5. In this case, the auxiliary air supply unit 6 may be a compressor, an impeller, or the like. The auxiliary air supply unit 6 may store pre-compressed air at a predetermined pressure to supply additional air to the scavenging air supply unit 5. In this case, the auxiliary air supply unit 6 is an air storage tank. For example, it may be a starting air receiver, a control air receiver, or the like. The marine engine 1 according to the present invention is a system in which an air mixture gas fuel AF (shown in Fig. 12) in which air and gaseous fuel are mixed in advance in the process of compressing gas fuel and air is supplied to the cylinder 2, The air inside the cylinder 2 and the gaseous fuel can be more uniformly mixed as compared with the case where only the fuel is supplied to the cylinder 2 in the compression process. Accordingly, since the marine engine 1 according to the present invention can improve the combustion efficiency of the air-mixture gas fuel AF, the output for propelling the ship can be prevented from being lowered, and knocking can be prevented Can be prevented. The marine engine 1 according to the present invention can supply the air mixture fuel AF in which the air and the fuel are mixed in the middle portion of the cylinder 2 so that air is blown from the cylinder 2 The compression ratio can be increased as compared with the case where the fuel is separately supplied to the cylinder 2, thereby improving the engine efficiency.

본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 가스분사노즐(42)이 상기 가상라인(L)과 평행한 방향으로 가스연료 또는 가스와 공기가 혼합된 공기혼합가스연료(AF)를 공급할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 가스연료 또는 공기혼합가스연료(AF)를 분사하여 공기와 연료의 혼합률을 높일수 있으면 상기 실린더의 중심(C)을 벗어나는 다른 방향으로 가스연료 또는 공기혼합가스연료(AF)를 공급할 수도 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 노킹, 조기점화, 실화 등 이상연소가 발생하는 것을 줄여서 엔진의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.The marine engine 1 according to the present invention can supply the gas mixture fuel AF in which the gas injection nozzle 42 is mixed with the gaseous fuel or the gas and the air in the direction parallel to the virtual line L, The gas fuel or air mixture gas fuel AF may be supplied in a different direction that deviates from the center C of the cylinder if the mixing ratio of the air and the fuel can be increased by injecting the gas fuel or the air mixture gas AF have. Accordingly, the marine engine 1 according to the present invention can reduce the occurrence of abnormal combustion such as knocking, early ignition, and misfire, thereby preventing the efficiency of the engine from being lowered.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Will be clear to those who have knowledge of.

1 : 선박용 엔진
2 : 실린더 3 : 피스톤
4 : 가스공급장치 5 : 소기공기공급부
6 : 보조공기공급부 41 : 가스공급원
42 : 가스분사노즐 43 : 가스공급밸브1: Marine engine
2: cylinder 3: piston
4: gas supply unit 5: scavenging air supply unit
6: auxiliary air supply part 41: gas supply source
42: gas injection nozzle 43: gas supply valve

Claims (12)

연료를 연소시키기 위한 실린더;
상기 실린더에서 하사점과 상사점 사이를 왕복 이동하는 피스톤; 및
상기 피스톤이 하사점에서 상사점으로 이동하는 중간에 상기 실린더에 가스연료를 공급하기 위한 가스공급장치를 포함하고,
상기 가스공급장치는,
실린더라이너에 설치되어 가스연료의 분사 방향을 결정하는 노즐 축선을 가지는 가스분사노즐; 및
상기 가스분사노즐로 공급되는 가스연료를 개폐하면서 밸브 축선을 가지는 가스공급밸브를 포함하고,
상기 가스분사노즐의 노즐 축선과 상기 가스공급밸브의 밸브 축선은 일렬로 마련되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.A cylinder for burning fuel;
A piston reciprocating between the bottom dead center and the top dead center in the cylinder; And
And a gas supply device for supplying gaseous fuel to the cylinder in the middle of the movement of the piston from a bottom dead center to a top dead center,
The gas supply device includes:
A gas injection nozzle installed in the cylinder liner and having a nozzle axis for determining the injection direction of the gaseous fuel; And
And a gas supply valve having a valve axis while opening and closing the gaseous fuel supplied to the gas injection nozzle,
Wherein the nozzle axis of the gas injection nozzle and the valve axis of the gas supply valve are arranged in a line. 제1항에 있어서,
상기 가스분사노즐의 노즐 축선은 반경방향으로부터 소정 각도로 기울어져서 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.The method according to claim 1,
Wherein the nozzle axis of the gas injection nozzle is formed to be inclined at a predetermined angle from the radial direction. 제1항에 있어서,
상기 가스공급밸브는 밸브축선 방향이 상기 가스분사노즐의 노즐축선 방향과 일치하도록 상기 가스분사노즐에 결합되며,
상기 가스분사노즐은 상기 노즐축선 방향이 상기 실린더의 중심을 수평하게 통과하는 가상라인으로부터 소정 간격으로 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.The method according to claim 1,
Wherein the gas supply valve is coupled to the gas injection nozzle such that a valve axial direction coincides with a nozzle axial direction of the gas injection nozzle,
Wherein the gas injection nozzles are spaced apart from a virtual line passing horizontally through the center of the cylinder in the direction of the nozzle axis. 제1항에 있어서,
상기 가스분사노즐에 연결되게 설치되어서 상기 가스분사노즐을 통해 상기 실린더에 가스를 공급하기 위해 가스연료를 저장하는 가스공급원을 포함하는 선박용 엔진.The method according to claim 1,
And a gas supply connected to the gas injection nozzle for storing the gaseous fuel for supplying gas to the cylinder through the gas injection nozzle. 제1항에 있어서,
상기 실린더에 제1방향으로 공기를 공급하기 위한 소기공기공급부를 포함하고,
상기 가스분사노즐은 상기 제1방향과 반대되는 제2방향으로 상기 실린더에 가스연료가 분사되도록 상기 실린더라이너에 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.The method according to claim 1,
And a scavenging air supply unit for supplying air to the cylinder in a first direction,
Wherein the gas injection nozzle is installed in the cylinder liner so that the gaseous fuel is injected into the cylinder in a second direction opposite to the first direction. 제5항에 있어서,
상기 소기공기공급부가 실린더에 공급한 공기의 스월방향과 상기 가스분사노즐이 상기 실린더에 공급하는 가스연료의 스월방향이 반대가 되도록 상기 가스분사노즐이 상기 실린더라이너에 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.6. The method of claim 5,
Wherein the gas injection nozzle is installed in the cylinder liner so that swirl direction of the air supplied to the cylinder by the scavenging air supply portion and swirl direction of the gaseous fuel supplied by the gas injection nozzle to the cylinder are opposite to each other. . 제3항에 있어서,
상기 가스분사노즐은 상기 가상라인과 평행한 방향으로 상기 실린더에 가스연료가 분사되도록 상기 실린더라이너에 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.The method of claim 3,
Wherein the gas injection nozzle is installed in the cylinder liner so that gaseous fuel is injected into the cylinder in a direction parallel to the virtual line. 제1항에 있어서,
상기 실린더에 공기를 공급하기 위한 소기공기공급부를 포함하고,
상기 가스분사노즐은 상기 소기공기공급부에서 공급된 공기와 혼합되는 가스연료의 혼합률이 증가하도록 복수개가 상기 실린더라이너에 서로 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.The method according to claim 1,
And a scavenging air supply unit for supplying air to the cylinder,
Wherein a plurality of the gas injection nozzles are spaced apart from each other in the cylinder liner so as to increase the mixing ratio of the gaseous fuel mixed with the air supplied from the scavenging air supply portion. 제8항에 있어서,
상기 가스분사노즐들은 상기 실린더의 중심을 기준으로 서로 대칭되게 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.9. The method of claim 8,
Wherein the gas injection nozzles are installed symmetrically with respect to the center of the cylinder. 제8항에 있어서,
상기 가스분사노즐들은 상기 실린더의 중심을 수평하게 통과하는 가상라인을 기준으로 제1영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.9. The method of claim 8,
Wherein the gas injection nozzles are disposed in a first region with respect to a virtual line passing horizontally through the center of the cylinder. 제8항에 있어서,
상기 가스분사노즐들은 상기 실린더의 중심을 수평하게 통과하는 가상라인을 기준으로 제1영역 및 상기 제1영역과 반대되는 제2영역에 각각 분산 배치되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.9. The method of claim 8,
Wherein the gas injection nozzles are dispersedly disposed in a first region and a second region opposite to the first region with respect to a virtual line passing horizontally through the center of the cylinder. 제1항에 있어서,
상기 실린더의 하측에 설치되고 상기 실린더에 공기를 공급하기 위한 소기공기공급부; 및
상기 가스공급장치에 연결되고, 상기 소기공기공급부가 공급하는 공기 외에 상기 실린더에 공기를 추가로 공급하기 위한 보조공기공급부를 포함하고,
상기 가스공급장치는 상기 실린더에 가스연료를 공급할 때 상기 보조공기공급부로부터 추가 공기를 공급받아서 함께 공급하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.The method according to claim 1,
A scavenging air supply unit installed below the cylinder and supplying air to the cylinder; And
And an auxiliary air supply unit connected to the gas supply unit, for supplying air to the cylinder in addition to air supplied by the scavenging air supply unit,
Wherein the gas supply unit supplies additional air from the auxiliary air supply unit when supplying the gaseous fuel to the cylinder.
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