KR20200091495A - 대형 디젤 엔진 실린더의 실린더 윤활유를 위한 투여 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 디젤 엔진 실린더, 예를 들면 선박 엔진에 실린더 윤활유를 투여하는데 사용하는 인젝터로서,
- 펌프 시설 또는 축압기로 구성되어 있는 윤활유 공급부;
- 상기 윤활유 공급부로부터의 공급 라인;
- 상기 공급 라인에 연결하기 위한 입구, 개폐 밸브 장치 및 윤활유를 연계된 실린더로 투여하기 위한 하나 또는 그 이상의 노즐 구멍을 각각 가지는 복수의 인젝터; 및
- 각 개폐 밸브 장치를 제어하기 위한 제어 장치르 포함한다.
상기 인젝터는 개폐 밸브가 볼 밸브 본체와 상호 작용하는 밸브 시트를 포함하며, 밸브 본체의 스템과 개폐 밸브의 밸브 가이드에 있는 벽면 사이에 10㎛를 초과하는 폭을 갖는 갭이 있다는 것이 특이하다.

Description

대형 디젤 엔진 실린더의 실린더 윤활유를 위한 투여 시스템{Dosing system for cylinder lubrication oil in large diesel engine cylinders}

본 발명은 대형 디젤 엔진 실린더, 예를 들면 선박 엔진에 실린더 윤활유를 위한 투여 시스템에 사용하는 인젝터로서,

- 펌프 시설 또는 축압기로 구성될 수 있는 윤활유 공급부;

- 상기 윤활유 공급부로부터의 공급 라인; 및

- 상기 공급 라인에 연결하기 위한 입구, 개폐 밸브 장치 및 실린더 윤활유를 연계된 실린더로 투여하기 위한 하나 이상의 노즐 구멍을 가지는 인젝터; 및

- 상기 각각의 개폐 밸브 장치를 제어하기 위한 제어 장치로 이루어져 있다.

본 발명은 전자식으로 제어된 인젝터에 사용하기 위해 주로 만들어진 것으로, 여기서 투여량은 밸브의 개방 시간을 통해서 제어된다. 이것은 투여량을 일반적으로 용량적으로 제어하는 다른 윤활 시스템과는 다른 것이다. 오일의 투여량은 예를 들면, 밸브가 빌트인 펌프를 가짐으로써 직접 분무 제어로 분무 형태로 할 수 있다. 시스템 작동에서는 전자기에 의해서 제어될 수 있는 밸브를 갖고 주로 수행할 수 있다.

상기 인젝터는 대형 디젤 엔진 실린더, 예를 들면 선박 엔진에 실린더 윤할유를 위한 투여 시스템에 사용하기 위한 것으로;

- 펌프 시설 및 축압기로 구성될 수 있는 윤활유 공급부;

- 윤활유 공급부로부터의 공급 라인;

- 상기 실린더 윤활유를 연계된 실린더에 주입하기 위한 입구, 개폐 밸브 장치 및 하나 이상의 노즐 구멍을 가지며, 상기 공급 라인과 연결되어 있고, 엔진 또는 다중의 엔진에서 복수의 실린더에 해당하는 복수의 인젝터; 및

- 각각의 개폐 밸브 장치를 제어하기 위한 제어 장치를 포함한다.

상기 인젝터는 대형 디젤 엔진 실린더, 예를 들면 선박 엔진에 실린더 윤활유를 우여하기 위한 방법에 사용하기 위한 것으로,

- 펌프 시설 또는 축압기로 구성될 수 있는 윤활유 공급부에서 윤활유를 가압하는 단계;

- 상기 윤활유 공급부로부터 공급 라인을 통해서 윤활유를 전달하는 단계;

- 상기 공급 라인을 인젝터와 연결하여 입구, 개폐 밸브 및 하나 이상의 노즐 구멍을 가지는 복수의 인젝터를 통해서 연계된 실린더에 윤활유를 주입하는 단계; 및

- 각각의 개폐 밸브 장치를 제어 장치로 제어하는 단계를 포함한다.

오늘날, 기계식, 유압식 그리고 전자 기계식 실린더 윤활 시스템이 모두 존재하고 있다.

시간을 제어하는 투여를 기본으로 하는 종래 기술의 해법들은 그 양을 오일 공급 라인에서의 유량과 점도 조건에 상당히 의존하는 단점을 갖고 있다는 것이다.

EP 0 049 603 A1에 의하면, 전자 기계식 인젝터가 소개되어 있다. 통합 스위치 기능을 가지고 있고 유량이 존재할 때 신호를 발신하는 유량 탐지기가 사용되고 있다. 이 유량은 유량 탐지기에 의해서 모니터되고 있으며, 유량의 지속 시간을 수동적으로 결정된 제한값과 비교를 하고 있다. 이들은 유량을 측정하지 못할 뿐 아니라 유량 신호의 시작과 중지를 제어하고 있을 뿐이다.

EP 1 426 571에는 인젝터 및 실린더 윤활 시스템이 소개되어 있다. 이 기술은 각각의 실린더에 솔레노이드 밸브가 제공되어 있고, 개개의 밸브에 유량을 위해 개폐하는 밸브가 제공되어 있는 시스템을 기본으로 하고 있다. 이러한 설계는 밸브의 각각에 전달되는 오일의 양이 다르게 되는 것을 피하기 위해서 공급 라인에서 유량 및 점도 조건들이 균일한 상태가 되게 하는 것이 크게 요구된다는 단점을 갖고 있다. 예를 들어, 오일 공급 라인에서의 거리와 온도 조건은 모든 윤활 지점 중에서 고른 분포를 보장하기 하기 위해서는 상당한 균일성을 유지해야 한다는 것이다. 실제로 이것은 큰 문제이다. 선행 기술에는 또 다른 단점이 있다. 작동을 모니터링하기 위해서 모든 인젝터에 공급압을 모니터 하는 압력센서를 사용하고 있다. 실제적인 실험으로부터, 제어는 하나 이상 실패하는 밸브의 패턴을 인식하는 것을 알고 있다. 이 방법은 인젝터를 감독하기 위해서 사용되는 경험적인 데이터를 강력하게 요구하고 있고, 그리고, 같은 이유로부터 이 문제의 불확실성이 일어나고 있다.

EP 1 426 571는 니들(needle)과 이에 상응하는 밸브 시트의 형태로 밸브 본체로서 니들 밸브를 기본으로 사용하는 공지의 로컬 인젝터를 소개하고 있다. 만일, 니들이 시트에 대해서 경사져 있거나 시트와 일렬로 정렬되어 있지 않는다면, 누출이 일어난다. 그래서 니들이 밸브 시트에 대해서 방사상으로 변위하지 않게 가이드를 하게 되는 것이다. 이것은 좋은 내성을 가지고 니들과 니들이 위치하는 밸브 보링(니들 가이드)의 끼워 맞춤으로 일반적으로 달성되게 된다. 그들은 비교적 두꺼운 실린더벽과 라이닝을 통해서 확장되므로 일반적으로 인젝터가 상당한 길이를 가지게 설계해야 된다는 단점이 있다. 밸브가 오일을 전달하기 위해 개시하기 전에 작동/가속되게 데드 볼륨(dead volume)을 줄이기 위해서 밸브 시트는 노즐 구멍에 대해 가능한한 폐쇄시키게 된다. 이것은, 니들이 위치하는 노즐의 보링에서 비교적 우수한 내성있고, 니들이 시트에 정확하게 중심을 잡도록 하기 위해서 니들이 상당한 길이로 제공된다는 것을 의미한다. 이것은 니들 가이드와 니들 간의 우수한 내성과 끼워 맞춤은 니들과 니들 가이드 사이에 나타나는 매우 좁은 갭에서 꼼짝 못하는 것과 같이 배관과 윤활유에 있는 먼지에 대해 밸브가 민감해 하는 것을 의미하며, 인젝터에 공급되는 오일의 순도에 대해 비교적 많은 요구 사항이 생긴다는 것을 의미한다. 이것은 니들이 시트에 대해 중심을 벗어나서 변위하거나 니들의 움직이 차단되는 원인이 되는 경우가 있다. 양쪽 모두의 경우에서, 밸브의 기능의 축소가 있다. 이것은, 인젝터에 공급되는 오일의 순도에 대해 많은 요구 사항이 있다는 것을 의미한다.

EP 1 582 706에 의하면, 도입부의 방식에 의해서 언급한 시스템과 방법에 상응하는 시스템이 공지되어 있다. 이 문헌에는 유량 측정 장치를 포함하는 시스템을 개시하고 있지 않다. 따라서, 이 문헌에는 그러한 유량 측정 장치가 인젝터 및/또는 실린더와 관련해서 어떻게 배치할 수 있는지 개시되어 있지 않다. 또 이 문헌에는 유량 측정 장치를 제어 장치에 어떻게 연결할 수 있는지도 개시되어 있지 않다. 또 이 문헌에는 제어 장치에 의해서 수신된 신호를 기초로 해서 어떻게 조절할 수 있는지 개시되어 있지 않다.

JP 2271019에는 모터로 빨아들이기 전에 윤활제와 공기/연료 혼합물을 혼합시키기 위해서 공기 흡입 중에 공기/연료 혼합물에 윤활제를 주입하기 위한 윤활 장치가 소개되어 있다. 이 문헌은 작은 연소 엔진을 위한 것으로 전혀 다른 모터 기술에 관한 것이다. 실린더로 인젝터를 통해서 주입되는 윤활제가 개시되어 있지 않다. 이 문헌은 콘트롤러가 다량의 윤활제를 슬라이딩 부품과 엔진의 회전 온도를 기초로 해서 제어하고 있는 것을 개시하고 있다. 이 문헌은 로드/지표 신호를 직접 제어 장치로 전달하여 공기/연료 혼합물에 윤활제를 주입하는 하나 또는 그 이상의 노즐의 타이밍과 투여를 제어할 수 있는 것을 개시하고 있지는 못하다. 또 이 시스템은 엔진으로부터의 기준 신호에 따라 윤활제 주입를 위한 타이밍을 제어할 필요성을 개시하고 있지 못하다.

US 4 913 108은 JP에 개시된 시스템에 상응하는 시스템이 개시되어 있다. 이 문헌에는 실린더에 윤활유를 주입하기 위한 어떤 인젝터를 개시하고 있지 않다. 이 문헌은 소형 연소 엔진을 위한 것으로 상당히 다른 모터 기술에 관한 것이다. 즉, 진공 시스템에 있는 흡입 매니폴드로 윤활유를 전달하는 것이 개시되어 있다. 펌프로부터 전달되는 오일의 양을 결정하기 위해서 유량 센서가 사용되고 있지만, 특정 실린더로 들어가는 오일의 양을 결정할 수 있는 센서를 개시하고 있지는 않다.

실제로, 일부 경우에 예를 들어 인젝터의 설치 또는 교체시, 또는 오랜 시간 동안 정지한 상태에서 공급되는 윤활유의 순도를 충분히 확보하는 것이 어려울 수 있다. 이들 경우에, 5~10㎛ 이하의 전형적인 갭 폭에 해당하는 인젝터로 공급하는 곳에서 여과를 하는 것이 바람직하지만, 그러한 미세 여과는 실제로 설정하는데 어려움이 있다. 일반적으로 필터가 빈번한 간격으로 막히지 않게 윤활유의 안정된 공급을 설정하는데는 문제가 있을 수 있다. 일반적으로 각각의 실린더 또는 인젝터에서 로컬 필터는 설치 및 유지 관리가 어려우므로 전체 시스템을 위해서 중심 필터가 사용된다. 일반적으로 오일의 중심 여과는 문제는 없으며, 개개의 인젝터에서 노즐 구멍의 막힘을 충분히 피할 수 있다. 어느 경우에는 여과기/필터를 개개의 인젝터에 국부적으로 설치하여 사용하고 있다. 그러나, 이들은 접근이 어렵고 청소 및 서비스에도 어려움이 있다. 실린더 윤활유를 위한 투여 시스템은 복수의 전자 기계식 인젝터를 실린더 벽면에 설치하고,실린더에 윤활유를 전달하는데 사용하고 있다. 인젝터에 대해 이들이 니들 밸브와 함께 작동하고 그리고 아래의 사항도 사실이다.

- 인젝터는 외부 윤곽으로부터 내부 실린더 직경까지의 거리가 80과 200mm 사이에 있다는 것을 의미하는 실린더 라이닝과 가능한 냉각 제트를 통해서 위치하고 있다. 그로 인해, 긴 니들이 필요하고, 가이드하고자 하는 니들의 길이는 니들의 길이와 비례한다. 니들과 시트 사이에 밀봉과 관련해서 밸브 시트 근처로 가이드하는 것이 필요하다. 그러므로 비교적 긴 니들 가이드가 나타나고, 먼지 및 이물질이 밸브의 기능에 쐐기를 박고 손상을 주는 큰 위험성을 내포하고 있다.

- 인젝터에 있는 밸브 시트는 노즐 개구부 및 밸브 시트 사이의 데드 볼륨을 최소화하기 위해서 인젝터의 노즐 구멍과 가능한한 근접하고 있다.

- 설계 및 제작하는데 특별한 사항이 요구되며, 밸브 본체/니들이 밸브 시트와 비교해서 정확하게 중심에 있도록 하기 위해서 니들 가이드와 밸브 본체/니들 사이에 끼워 맞추는데 비교적 우수한 내성을 가질 필요가 있다.

실제로, 니들 밸브로 작업을 할 때, 니들에 사용된 일반적인 갭 보다 적은 크기, 예를 들면 5~10㎛ 이하로 윤활유에 있는 입자를 여과하여 제거하는 것은 어려울 수 있다. 일반적으로 실린더 로컬 필터는 설치 및 유지하는데 어려울 수 있으므로 전체 시스템을 위해서 중심 필터를 사용한다. 일반적으로 오일을 필터로 국부적으로 또는 중심적으로 여과하여 0.01mm 보다 큰 입자를 여과하여 제거하는데 별 문제는 없다. 실제의 경험에서는 0.025 mm 또는 그 이상의 메시 폭을 갖는 중심 필터만 적용할 수 있다는 것을 일반적으로 보여주고 있다. 이러한 여과는 개개의 인젝터에서 노즐 구멍 또는 구멍들의 막힘을 피하는데 충분하다. 니들과 니들 가이드 사이의 갭이 오염된 오일로부터 막히는 것을 가능한한 예방하기 위해서 커다란 갭은 니들 밸브를 사용하는데 부적합하므로 커다란 갭과 새로운 타입의 밸브 본체를 필요로 하고 있다.

본 발명의 목적은 종래 시스템의 단점을 해소할 수 있는 윤활 시스템과 윤활유의 투여 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 종래 시스템의 단점을 해소하고 튼튼하고/신뢰할 수 있고 작동도 간편할 수 있는 인젝터를 제공하기 위한 것이다.

공급 라인에서의 유량과 점도에 의존하는 단점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 인젝터는 개폐 밸브가 볼 밸브 본체와 상호 작용하는 밸브 시트를 포함하며, 밸브 본체의 스템과 개폐 밸브의 밸브 가이드에 있는 벽면 사이에 10㎛를 초과하는 폭을 갖는 갭이 있다는 것이 특이하다.

인젝터를 사용하고자 하는 시스템은 각 인젝터 및/또는 각 실린더에 대해 유량 측정 장치를 포함하고 있는 투여 시스템으로서, 상기 유량 측정 장치가 폐쇄 회로 조절에 사용하기 위한 제어 장치와 연결되어 있다는 점과 엔진으로부터 기준 신호에 따라, 실린더 대당 하나 이상의 인젝터의 타이밍과 투여를 제어하기 위해서, 부하/지표 신호를 제어 장치에 직접 전달하기 위하여 신호 라인이 제어 장치에 연결되어 있다는 점이 특이하다.

인젝터를 사용하고자 하는 방법은 각 인젝터에 대한 로컬 유량 측정 및/또는 인젝터 대당 오일의 실제 투여량의 실린더 중심 유량 측정에 의하고, 유량 측정의 결과를 제어 장치에 송신하고, 오일의 예상량/계획량과 실제 오일 투여량의 유량 측정을 비교하는 단계와, 엔진으로부터 기준 신호에 따라 실린더 대당 하나 이상의 인젝터의 타이밍과 투여를 제어하기 위해서, 부하/지표 신호를 제어 장치에 직접 전달하기 위한 단계와, 제어 장치에 의해서 오일의 타이밍과 양을 요구하는 범위로 조절하기 위해서 개폐 장치에 제어 신호를 송신하는 단계로 되어 있다는 점이 특이하다.

이와 관련해서, 인젝터의 작동으로부터 유량 신호의 시작까지의 주기가 시스템의 주입 타이밍을 조정하는데 사용될 수 있다. 따라서, 점도 조건 때문에 타이밍(윤활유의 전달 지연 및 가속)에서 가능성 있는 변화를 만들어 낼 수 있다. 이들은 주입에 대해 매우 빠르거나 또는 상당히 느린 타이밍을 일으킬 수 있으므로 점도 조건에서의 편차는 관심 대상이다.

노즐 구멍의 단면적 치수는 일반적으로 원형의 노즐 구멍의 직경을 말한다.

상기 투여 시스템은 제어 장치가 실린더 대 당 모든 인젝터의 타이밍과 투여를 제어하게 되는 각각의 실린더를 위한 로컬 제어 박스를 포함하고 있는 점이 특이하다.

상기 투여 시스템은 각각의 실린더를 위해 4개 내지 10개의 인젝터를 사용한다는 점이 특이하다.

상기 투여 시스템은 로컬 압력 축압기가 각각의 인젝터 또는 개개의 실린더와 연계된 모든 인젝터에 대해 제공되어 있다는 점이 특이하다

상기 투여 시스템은 각각의 인젝터가 과잉의 오일을 윤활유 공급부로 회송하거나 압력 측정을 수행하기 위한 회송 라인과 연결하는 출구를 갖고 있다는 점이 특이하다.

상기 투여 시스템은 각각의 인젝터가 한 개의 장치로 제작되어 있으며, 개폐 밸브는 볼 밸브 본체와 상호 작용하는 밸브 세트를 포함하고, 밸브 본체의 스템과 개폐 밸브의 밸브 가이드에 있는 벽면과의 사이에 폭이 10㎛ 이상인 갭을 갖고 있다는 점이 특이하다.

상기 투여 시스템은 각각의 인젝터가 한 개의 장치로 제작되어 있으며, 개폐 밸브는 윤활유를 투여하기 위한 상기 인젝터에 통합된 전자 기계식 밸브이고, 상기 전자 기계식 개폐 밸브는 스프링-바이어스 밸브 스템을 포함하고 있다는 점이 특이하다.

상기 투여 시스템은 각각의 인젝터 및 각각의 실린더를 위한 동일한 작동 범위를 갖는 유량 측정 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 유량 측정 장치 모두와 연결되어 있으며, 비교적 큰 유량에서 인젝터에 있는 상기 로컬 유량 측정 장치로부터 신호를 수신하기에 적합하고, 비교적 낮은 유량에서 상기 실린더 중심 유량 측정 장치로부터의 신호를 수신하기에 적합하게 되어 있다는 점이 특이하다.

상기 투여 시스템은 각각의 인젝터와 각각의 실린더를 위해 서로 다른 작동 범위를 갖는 유량 측정 장치를 포함하고, 작동 범위가 좁은 상기 유량 측정 장치는 상기 인젝터와 연결되어 있는 로컬 유량 측정 장치이고, 작동 범위가 넓은 유량 측정 장치는 실린더 중심 유량 측정 장치라는 점이 특이하다.

상기 투여 시스템은 인젝터와 연결된 적어도 하나의 로컬 유량 측정 장치와 결합되어 있는 하나의 실린더 중심 유량 측정 장치를 포함한다는 점이 특이하다.

상기 투여 시스템은 실린더 로컬 유량 측정 장치와 인젝터 로컬 유량스위치와의 결합을 포함한다는 점이 특이하다.

상기 방법은 인젝터 로컬 유량 측정이 중심 유량 측정과 결합해서 수행된다는 점이 특이하다. 본 방법에서는 보다 정확한 측정이 이루어지게 되는데, 비교적 큰 유량에 의해서 개개의 인젝터에 있는 로컬 유량계로부터 측정값이 사용될 수 있고, 상당히 적은 유량(예, 낮은 엔진 속도와 적은 투여량에 의함)에 의해서 실린더 중심 유량계가 사용될 수 있다. 이러한 이유는 인젝터 대당 투여량이 비교적 넓은 지역을 "커버"할 필요가 있다는 것이다.

다른 구현예로는 동일한 유량계(동일한 용량)를 사용하는 대신 다른 유량 범위를 갖는 다른 유량 측정 장치를 사용할 수 있으며, 여기서, 아주 적은 유량 범위를 갖는 유량 측정 장치가 개개의 인젝터 상에 국부적으로 놓여 있고 상당히 큰 유량 범위를 갖는 유량계가 실린더의 중심 쪽에 놓여 있다. 이 방법은 유량 측정 시스템이 전체 유량 범위에 걸쳐 더욱 정확한 유량 측정을 보다 쉽게 제공할 수 있다는 것을 보여준다.

다른 구현예로는 중심 유량계를 인젝터 하나에 설치된 최소한 하나의 유량계와 인젝터 로컬 유량 측정을 결합하는 것이 될 것이다. 그 방법에서는 큰 유량은 물론 작은 유량을 조정할 수 있고, 유량계의 수가 제한되어 있는 저렴하고 더욱이 유지 보수가 필요없는 셋업의 측정 시스템을 제공한다.

상기 방법은 공급 라인에서의 공급 압력이 모니터된다는 점이 특이하다.

상기 방법은 공급 라인에서의 공급 압력이 투여량을 조절하는 인자로 사용된다는 점이 특이하다.

상기 방법은 윤활유를 투여하기 위해 인젝터에 통합된 전자 기계식 밸브의 형태인 개폐 밸브를 활성화시키고, 윤활유의 주입에 의해서 개폐 밸브의 밸브 스템을 이동시켜서 윤활유의 투여를 수행한다는 점이 특이하다.

상기 방법은 타이밍과 투여량은 전자 기계식 밸브의 개폐 시간에 의해서 조절한다는 점이 특이하다.

상기 방법은 각각의 인젝터 및 각각의 실린더에 대해 동일한 작동 범위를 갖는 유량 측정 장치가 설정되어 있고, 상기 제어 장치는 상기 유량 측정 장치 모두와 연결되어 있으며, 많은 유량에 의해서 상기 인젝터에서의 로컬 유량 측정 장치로부터의 측정값이 선택되고, 비교적 낮은 유량에 의해서, 실린더 중심 유량 측정으로부터의 측정값이 선택된다는 점이 특이하다.

상기 방법은 서로 다른 작동 범위를 갖는 유량 측정 장치가 각각의 인젝터와 각각의 실린더에 대해 설정되어 있으며, 아주 낮은 작동 범위를 갖는 유량 측정 장치가 인젝터와 연결된 로컬 유량 측정 장치로 선택되고, 아주 높은 작동 범위를 갖는 유량 측정 장치는 실린더 중심 유량 측정 장치로서 선택된다는 점이 특이하다.

상기 방법은 단지 하나의 실린더 중심 유량 측정을 수행하고, 이것을 인젝터에 있는 적어도 하나의 로컬 유량 측정과 결합시킨다는 점이 특이하다.

상기 방법은 유량 측정이 실린더 로컬 유량 측정과 실린더 유량 측정 장치의 결합으로 수행되고 인젝터 로컬 유량 등록과 인젝터 로컬 유량스위치의 결합으로 수행한다는 점이 특이하다.

본 발명의 구현예에 따르면 인젝터는 밸브 시트가 원뿔형인 것이 특이하다.

본 발명의 추가 구현예에 따르면, 상기 인젝터는 갭의 면적이 최소한 인젝터의 노즐 구멍의 전체 면적에 해당한다는 점이 특이하다.

본 발명의 추가 구현예에 따르면, 상기 인젝터는 필터를 포함하고 개폐 밸브의 갭은 최소한 필터의 메시 폭의 절반에 해당하는 것과 같은 폭을 갖는다는 점이 특이하다.

본 발명의 추가 구현예에 따르면, 상기 인젝터는 전자 기계식 작동기를 포함하고, 바람직하게는 솔레노이드 밸브 또는 압전기 부재의 형태라는 점이 특이하다.

본 발명의 추가 구현예에 따르면, 상기 인젝터는 과잉의 오일을 배출하고 압력 측정을 수행하기 위해 회송 라인과 연결하기 위한 출구를 갖는다는 점이 특이하다.

본 발명의 추가 구현예에 따르면, 상기 인젝터는 실제 유량을 시각적 또는 전자적으로 표시하기 위한 유량 감시 유리 또는 유량 스위치를 포함한다는 점이 특이하다.

본 발명의 추가 구현예에 따르면, 상기 인젝터는 공급 압력을 30과 100바아 사이의 공급 압력에서 작동하기에 적합하게 되어 있다는 점이 특이하다.

본 발명의 추가 구현예에 따르면, 상기 인젝터는 치밀한 제트로 작동하기에 적합하게 되어 있다는 점이 특이하다.

본 발명의 추가 구현예에 따르면, 상기 인젝터는 안개 모양의 분무로 작동하기에 적합하게 되어 있다는 점이 특이하다.

본 발명의 추가 구현예에 따르면, 상기 밸브 본체의 스템과 해당 스템을 수용하는 보링 간의 갭의 폭은 노즐 구멍의 단면적 크기의 적어도 절반에 해당한다는 점이 특이하다.

각 인젝터 또는 모든 인젝터를 위해 실린더와 연계되어 있으며, 진동 유량은 동시에 측정하고자 하는 것이다.

인젝터에 결점이 있는 경우에, 제어 장치에서의 제어 및 폐쇄 회로 조절을 기본으로 하는 하나 이상의 결점이 있는 인젝터를 다른 인젝터가 자동적으로 보완/대체될 수 있다.

인젝터에 통합된 투여 장치의 개폐 기능을 가지게 하면서 동시에 소비/유량의 실제 측정을 기초하도록 제어를 설계하는 것이 바람직하고, 전달된 양을 제어할 수 있으며, 이에 의해서 점도(온도, 오일 타입), 공급 라인의 거리 및 직경 때문에 불확실성이 제거된다.

통합된 개폐 밸브, 바람직하게 솔레노이드 밸브와 함께 인젝터를 사용하는 기본 개념은, 케이블의 배관 및 도면 모두가 가압된 윤활유의 하나의 공통 공급 라인을 단지 가지는 것(회송 라인이 필요 없음)에 의해 상당히 단순하게 하는 것이며, 투여가 개폐 솔레노이드 밸브가 개방되는 시간과 비례하게 되는 것이다. 바람직하게, 인젝터를 개폐하는데 사용되는 별개의 로컬 제어 박스는 선박의 엔진/제어 장치로부터의 신호를 기반으로 한다.

대형 디젤 엔진의 실린더 윤활을 위해서 설계된 전자 기계식으로 조절된 인젝터는 종래의 윤활 시스템와 비교해서 잇점을 수반한다. 즉, 윤활유의 양과 타이밍을 시스템이 개별적으로 조절할 수 있다는 점이다.

이 기능들은 타이밍 및 개방 시간에 대하여 별개로 또는 함께 각각의 단일 인젝터를 제어할 수 있는 제어 박스에 단지 의존을 한다. 이것은 다른 개폐 밸브와는 별개로 발생할 수 있으며, 인젝터에 있는 개폐 밸브는 개폐 사이클을 수행할 수 있는 속도에 의해서 단지 제한을 받는다.

측정된 유량은 계획된 양과 비교해서 전달된 양을 조절하는데 사용된다. 주어진 시간 주기에 대한 주어진 크기의 편차에 의해서, 연계된 로컬 제어 박스는 연계된 인젝터 또는 인젝터들에 대해 자석 밸브의 개방 시간을 정정할 수 있다.

인젝터는 노즐 구멍 보다 작고 갭 폭 보다 큰 입자에 대해서는 둔감하다. 그래서, 비교적 거친 오일 여과 조작을 수행할 수 있다. 오일이 10㎛ 또는 그 이상의 크기를 갖는 작은 입자를 포함하고 있다고 할지라도 막히게 될 것이라는 밸브 본체/볼의 위험성은 없다. 개폐 밸브에서 10㎛와 0.3mm 또는 그 이상의 갭 폭으로 작동하는데 문제는 없을 것이다. 밸브에서 시트는 체크 밸브에서의 시트와 같이 일반적으로 원뿔형으로 설계되어 있으며, 밸브에서의 오일 압력은 밸브 폐쇄를 유지하게 되는 폐쇄 부재/스프링과 함께 할 것이다.

갭의 폭(밸브 본체/밸브 스템의 반경과 밸브 스템이 배치된 밸브 하우징의 보링의 반경과의 차이로 측정-반경 차이) 보다 큰 입자가 밸브로 들어온다 할지라도 밸브 스템은 중심에서 벗어난 위치로 기울어지거나 변위하게 되어 밸브 시트와 밸브 스템이 일렬로 정렬되지 않고, 볼 형태는 밸브가 단단하게 유지될 수 있게 보장을 할 것이다. 경사진 위치는 엔진 진동 때문에도 발생할 가능성이 있다. 이러한 견고함은 또한 밸브 본체와 보링에 있는 벽면 사이의 대형 갭인 개구부를 확보하게 된다. 단지 임계 마모면은 자동 조절되는 밸브 시트이며, 인젝터에 밸브 기능의 상당한 신뢰성을 제공하게 된다.

다른 구현예로는 유량을 직접 측정하는 유량 측정 장치를 사용하는 대신에 유량을 결정하는 간접 방법이 사용된다. 예를 들어, 유량 스위치(유량 지시계)가 사용되는 유량 측정 장치를 사용하면 압력과 온도가 균일하여 신호 주기를 측정할 수 있을 것으로 예상된다. 그로 인해 제어 장치에 투여된 양에 비례하는 신호를 제공하게 된다. 예를 들어, 이러한 다른 변형예로는 볼이 볼 시트를 들어올리는 유량 측정 장치 형태로 제공될 수 있으며, 센서가 이러한 조건을 검침하기 위해 설치되어 있다. 점도와 관계없이 측정을 하기 위하여, 유량 측정 장치를 온도가 일정한, 예를 들면 자동 온도 조절을 갖는 박스에 통합하는 것이 필요할 수 있다.

다른 구현예로는 실린더 대당 중심 유량 측정 장치가 사용되는 것으로 투여 시스템을 설계할 수 있으며, 이것에 복수의 인젝터 로컬 유량 스위치(유량 지시계)를 결합하여 소모되는 전체 측정값이 얻어짐과 동시에 모든 인젝터에 유량이 존재하는 확실성을 제공하게 된다. 이 방법에서, 투여 시스템의 유량 측정은 실린더로의 전체 유량에 대해 모니터링을 수행함으로써 간단하고, 로컬 유량 측정 장치는 유량의 존재 또는 부존재를 단지 표시하는 간단한 유량 스위치(일반적으로 인젝터 대당)로 대체된다. 유량 측정 장치는 각각의 실린더에 대해 인젝터를 제어하는 제어 장치 또는 로컬 제어 박스에 연결되어 있으며, 여기서 계획 유량과 실제 유량이 비교된다. 편차가 있는 경우에, 유량 스위치는 만일 일부 인젝터가 작동을 정지하게 되는 것을 고려해서 사용될 수 있다.

상기에서 언급한 투여 시스템에 대한 다른 구현예로는 제어 장치 또는 로컬 실린더 제어 박스일 수 있으며, 실린더 대당 전체 실린더 소비를 추가로 측정하고 동일한 실린더와 연계된 여러가지 인젝터 간의 유량 스위치 신호를 동시에 비교하여 만일 주어진 값을, 예를 들면 유량 신호인 시간의 20%의 편차가 발생한다면 사용자에게 경고 또는 알람을 유발하게 된다.

상기에 언급한 유량 신호의 다른 용도는 인젝터의 활동으로부터 유량계 상에서 유량 펄스 스타트까지의 시간 주기를 측정할 수 있다. 이 측정값을 인젝터가 투여하기 시작하는 인젝터의 활동 사이를 통과하는 시스템-특정 점검 시간 측정값과 비교한다. 추정해서, 상기 측정값 모두는 서로 근점되게 놓일 수 있으며, 유량 측정 장치로부터의 신호는 항상 어떤 문제 없이 사용될 수 있다. 이 방법에서, 편차가 주어진 값에 도달하는 경우에 타이밍, 예를 들면 솔레노이드가 활동하기 위한 시간을 조정해야 한다면 제어하는 것이 가능하다.

투여 시스템의 추가로 가능한 구현예는 유량 측정 장치를 전통적인 타원형 로타를 기본으로 하는 유량 측정 장치의 형태로 포함시킬 수 있다. 이러한 타입의 측정 장치의 단점은 로타를 1회전시키는데 요구되는 주어진 양이 있기 때문에 일반적으로 특히 대형 유량 범위에는 적합하지 않다는 점이다. 이로 인해서 신호의 방출이 일어나게 된다. 여기에 추가해서, 윤활유의 진동 전달은 유량 측정 장치의 고른 작동을 제공하지 못한다. 어떤 유용한 측정을 얻기 위해서, 펄스가 계산되는 기간을 변경하는 것이 필요할 수 있다. 예정된 유량으로 시작하면, 로컬 제어 박스는 유량 펄스가 계산되는 시간의 주기를 변하게 하며, 동시에 바람직하게 계속해서 중첩하는 기간으로 계속 계산을 만들게 된다. 경험적인 실험을 기반으로 주어진 유량 측정 장치에 대해 주어진 유량 간격과 펄스의 수 사이의 상관 관계는 로컬 제어 박스에 통합되게 설정되게 된다.

실린더에 대해서는 엔지 크기와 타입에 따라 4개와 10개 사이의 인젝터가 사용된다.

투여 시스템은 윤활유가 있는 가압 공급 라인을 통해서 작동하게 된다. 윤활유는 일정한 압력을 유지하게 되고, 개개의 실린더/인젝터에 가압 공급 라인 내에서 난류/변형을 최소화하는 것과 관해서는 인젝터 대당 축압기 및/또는 실린더 대당 중심 쪽으로 배치할 필요가 있을 수 있다.

이와는 달리, 시스템에 축압기의 사용에 대해 이것은 파이프가 그 자체가 축압기가 되도록 상당히 정리된 공급 파이프를 사용할 수 있다.

윤활유의 투여 타이밍은 국부적으로 또는 집중적으로 제어를 한다. 활동 시간은 엔진의 기준 신호에 따라 지속적으로 적합하게 된다.

인젝터의 기능을 모니터하기 위해서, 여러가지 해법이 사용된다. 먼저, 병행 유량 측정이 사용된다. 여기서, 실제로 투여된 양은 예상된 유량과 비교된다. 이러한 유량 측정은 인젝터에 대해서 국부적으로 또는 실린더에 대해서는 집중적으로 수행할 수 있다. 그래서 실제로 투여된 양이 폐쇄 회로 조절을 위해서 사용될 수 있다.

편차가 있는 경우에, 이들은 각각 로컬 또는 중심 제어 박스에 의해서 처리/취급되게 된다. 예를 들어, 제어는 하나 또는 그 이상의 인젝터에 대해 어떤 문제를 확인할 수 있게 된다.

상기에 언급한 유량 측정과 결합하여, 공급 압력이 가압 공급 라인에서 모니터 될 수 있다.

다른 구현예로는 유량 측정 장치가 국부적으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 중심 유량 측정 장치의 형태로 추가로 제어를 가질 수 있다.

어느 정도 시스템은 개개의 개폐 시간이 개별적으로 조정될 수 있으므로 압력 변화 및 그로 인한 전달 양에 대해 보상을 받을 수 있다.

다른 구현예로서, 실린더를 위한 인젝터(인젝터 또는 실린더에 대해 별개의 제어 박스를 가짐)는 개개의 윤활 지점에서 또는 실린더 중심 제어 박스를 경유해서 투여량을 증가시키는 형태로 에러의 처리를 확실하게 한다.

제어 박스는 엔진(로드, 플라이휠 위치 등)으로부터의 기준 신호에 따라 실린더 대당 하나 또는 그 이상의 인젝터의 타이밍과 투여를 제어한다.

로컬 제어 박스는 인젝터에 직접 연결에 제공될 수 있고 개개의 인젝터에 통합될 수 있다.

투여량은 유량, 조정 알고리즘의 선택, 오일 분석, 및 다른 엔진 특정 인자, 유황 비율, 연료 타입(잔류하는 TBN, Fe-함량 등)으로부터 계산된다. 이들 인자들은 중심 제어 장치를 통해서 자동적으로, 직접 또는 간접적으로 읽어진다.

선택적으로, 실린더 라이닝의 총 면적으로 기본으로 하거나 배타적으로 인젝터 밸브 밑의 면적을 기본으로 하여 실린더에 공급하고자 하는 윤활유의 최소량을 결정할 수 있다. 후자의 배분 및 출발점은 다른 매개 인자의 일부와 아마도 결합되어진 실린더에서의 영역 조건의 함수로서 발견되어진다.

선택적으로, 배유의 분석이 활동 제어 매개 인자로 사용될 수 있다. 배유의 분석은 온라인 또는 수작업으로 수행될 수 있으며, 이러한 배경하에서, 윤활유의 양은 Fe 입자의 함량에 비례해서 조정된다. 그리고 만일 이것이 주어진 시간 내에 측정된 값을 개선시키지 못한다면 알람이 일어나게 된다.

선택적으로, 직접적으로 분배를 조정하거나 증가하는 윤활유의 양과 분배의 변화를 조합하는 것으로 잔류하는 TBN의 온라인 측정의 분석을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 인젝터는 볼 밸브 본체 및 일반적으로 원뿔형의 상호 작동하는 밸브 시트와 함께 설치되어 있는 밸브 시트는 일반적으로 원뿔형이지만, 볼의 형상에 해당하는 형상으로 형성할 수도 있다. 갭의 면적이 유량을 제한하지 않도록 대형 갭 면적에 의해서 고르게 밀봉이 확실하게 되는데, 이것은 갭의 면적이 최소한 전체 노즐 구멍 면적에 해당하게 되는 것을 의미하며, 그래서 인젝터 대당 여러 개의 노즐 구멍이 있는 경우에 노즐 구멍 면적의 합계가 사용된다.

실제로, 이것은 약 0.01mm의 입자가 밸브 본체를 한 측면에 누를 수 있고 갭의 폭을 0.01mm로 증가되므로서 갭이 0.005mm 보다 작을 수 있다는 것을 의미한다. 이에 의해, 0.01mm의 크기를 갖는 입자의 통과는 밸브 본체의 움직임을 차단함이 없이 그리고 볼 본체가 시트에 단단하게 끼워 맞추어짐으로써 밸브 누출이 없이 허용될 수 있을 것이다.

인젝터의 노즐 구멍이 일반적으로 0.3mm 또는 그 이상이므로 갭 폭(반경차)은 일반적으로 약 0.15mm 또는 그 이상일 수 있다. 이에 상응하여, 필터는 거칠 수 있고, 노즐 구멍의 크기에 따라 대형 입자를 허용할 수 있다.

대형 갭으로 확실한 방법으로 작동할 수 있으므로 볼 밸브 타입의 사용은 먼지와 입자가 밸브 본체의 이동을 차단하는 것을 예방하게 되는데 여기서 대형 갭은 보링이 밸브 스템을 위한 밸브 가이드 처럼 보이지 않도록 벨브 본체의 스템과 보링 사이의 공간이다. 이러한 넓은 갭은 적용하는데 적합하지 않은 니들 밸브를 만들 수 있다.

인젝터는 거의 오차 없이 그리고 복잡한 설치 없이 제작하는데 간편하다.

투여 시스템은 실린더 대당 공통의 공급 라인이 필요하면 되므로 설치하는데 간편하다. 모든 인젝터는 이러한 공급 라인과 연결되어 있다. 회송라인이 필요하지 않으며, 개개의 실린더에 국부적으로 설치될 수 있는 공용의 제어 박스에 각 인젝터를 전자 연결만 하면 된다. 이것은 서비스 능력과 매우 높은 신뢰성을 제공하게 된다.

솔레노이드 밸브에서의 솔레노이드는 오늘날 사용되는 표준 솔레노이드일 수 있다. 단지 요구되는 윤활유의 양을 인젝터를 위한 압력 수준까지만 펌프하면 되므로 인젝터는 전력 소비율이 낮다.

시스템을 확장시키는 것에 보다 지능적인 인젝터를 만드는 것이 가능하며, 즉, 특별한 구현예로서 압력, 온도를 측정할 수 있거나 분석을 위해서 오일 샘플을 취할 수 있는 센서를 포함할 수 있다. 압력은 피스톤의 위치 결정에 관한 정보를 제공하고, 엔진에 대한 부하에 관한 지식을 제공한다. 온도는 실린더 내의 조건에 대해 어떤 것을 말해준다. 오일 시료는 윤활 조건의 평가를 위한 기반을 형성할 수 있다. 데이타의 백그라운드로 하여, 주입 시간 및 기간을 제어 장치에서 주어진 제어 알고리즘으로부터 계산을 할 수 있다.

이에 의하여, 동시에 실패하고 있는 하나 이상의 인젝터의 개연성이 제한되므로써 가능한한 최대의 다중성이 달성되는 반면에 동시에 인젝터는 네트워크의 실패에 의해서 이미 주어진 데이터로 그의 동작을 계속할 것이다.

인젝터들은 자동 조절이 되므로 설치 및 대체가 용이하다.

각각의 인젝터는 자체적으로 타이밍과 투여량을 인젝터의 개방 및 폐쇄 시간에 의해서 제어하게 되는 시간을 제어하는 투여 장치를 갖고 있다.

인젝터는 분무기 밸브 또는 하나 또는 그 이상의 제트/치밀한 제트를 갖는 밸브가 제공될 수 있다. 인젝터는 가압 윤활유만 공급하고 회송 라인이 없는 구현예로 만들 수 있다. 일반적으로 공급 압력은 30과 100바아 사이이다.

인젝터의 밸브 기능은 볼 밸브이다.

인젝터는 전자 기계식으로, 예를 들면 솔레노이드 밸브 또는 피에조-기계적 부재의 형태로 작동될 수 있다.

선택적인 구현예로는 인젝터는 실제 유량을 시각적 또는 전자적으로 표시하기 위한 유량 감시 유리 또는 유량 스위치를 장착되어 있다. 이 방법에서는 활동 및 작용하게 되는 개개의 인젝터의 직접 표시를 제공한다. 일부 엔진에서, 개개의 인젝터는 어렵게 접근할 수 있는 장소에 위치하고 있으며, 여기서는 국부적으로 탐지되지만 집중적으로 리포트하게 전자식 모니터링을 갖는 잇점이 있을 수 있다. 이러한 해법의 일례로는 볼을 탐지하는 센서가 배치되어 있는 볼 제어 유리에 원뿔형의 보링일 수 있다.

결론적으로 본 발명의 잇점은 다른 것들 중에서 이하의 것을 포함한다.

- 점도와 무관한 인젝터/윤활 시스템

- 간단한 인젝터의 설계

- 간편한 시스템-설치 방식, 유지 방식

- 하나의 실패 인젝터에 의한 영향을 받지 않는 견고하고 유연한 시스템

- 개개의 인젝터에서의 최적의 분무/윤활유의 양의 가능성, 그로 인해 모든 인젝터가 고르게 분배되어 있는 종전의 시스템과는 반대로 개개의 인젝터에 통합된 최적화 가능성.

도 1은 본 발명에 따른 인젝터를 사용하는 투여 시스템의 개략도이다.
도 2A는 본 발명에 따른 인젝터를 사용하는 시스템의 추가 구현예를 예시한 것이다.
도 2B는 도 2A에 예시한 시스템의 상세도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인젝터를 사용하는 시스템의 추가 구현예를 예시한 것이다.
도 4.1 및 도 4.2는 본 발명에 따른 인젝터의 상세도이다.
도 5는 본 발명에 따른 인젝터의 다른 구현예를 예시한 것이다.

본 발명은 첨부하는 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 N 실린더(1)에 대해 완성된 윤활 시스템을 예시한 것이다. 각각의 실린더는 다수의 X 인젝터(2)가 장착되어 있으며, 예를 들어 30~100 바아 크기의 일정한 공급압을 가지는 공통의 윤활유 공급라인(31)에 연결되어 있다. 상기 공급압은 데이 탱크(100)로부터 공급되는 수압 펌프장치(10)로 전달된다.

펌프 시설(10)은 2개의 펌프(11), 2개의 필터(12) 및 정치(靜置) 펌프(11)를 통해서 윤활유가 역류하는 것을 방지하는 2개의 쵸크 밸브(13)를 포함하고 있다. 상기 펌프 시설은 또 2개의 개폐 밸브(14)를 포함하고 있으며, 동작시 필터(12)가 세정될 수 있도록 공급 라인(34)에 삽입되어 있다. 2개의 펌프(11)는 서로 기대서 있으며 오일압력이 떨어지는 경우에 자동적으로 작동을 개시하게 된다.

공급라인(31)의 말단에는 압력 밸브(20) 또는 전자적으로 제어가능한 무단식 압력 밸브(115)가 제공되어 있다(도면은 대체로 후자를 예시하고 있다). 일반적으로, 공급 라인에서의 압력은 일정하며, 여기서는 압력이 일정한 공통의 압력 밸브(20)가 사용된다. 다른 예로서, 상기 시스템의 추가 매개 인자로서 공급 라인(31)에 공급 압력을 적용할 수 있는데, 즉 투여량, 전달하는데 걸리는 시간(예를 들면, 피스톤에 영향을 주기 위한 3 - 6 크랭크 각도) 등에 따라 다양한 공급 압력을 적용하는 것이 가능하다.

도 1에 예시한 바와 같이, 압력 밸브(20)는 연결부(505)를 경유하는 조정가능한 압력으로 일반 제어부(200) 또는 어쩌면 실린더 로컬 제어박스(100)에 대해 전자적으로 제어가능한 압력 밸브일 수 있다.

실린더는 메인 공급부(31)에 결합되어 있는 분지 파이프(22)에 각각 제공되어 있다. 분지 파이프(22)에는 유량 측정 장치(4)가 설치되어 있으며, 이것은 윤활유의 실제 공급량을 측정하게 된다. 유량 측정 장치(4)로부터의 신호는 측정값을 예상유량과 비교하는 로컬 제어박스(100)로 전송되며, 편차 크기에 따라 제어 박스(100)는 문제의 실린더를 위해 개개의 인젝터(2)에 대해 개방 시간을 조정한다.

각각의 인젝터에는 솔레노이드(1014)를 구비한 전자 기계식 밸브가 설치되어 있다. 솔레노이드(1014)를 작동시키는 것에 의해, 인젝터가 개방되고, 윤활유가 전달된다. 윤활유의 전달량은 밸브가 개방 시간에 비례한다. 하지만, 이것은 공급 라인에서의 압력이 일정하고 이러한 목적을 위해서 축압기(6)가 제공되어 있다는 것을 전제로 한다.

모든 관련 인젝터(2)들에 대한 개폐 시간을 제어하는 로컬 제어박스(100)가 각각의 실린더에 제공되어 있다. 인젝터(2)의 작동에 의해, 윤활유가 유량 측정 장치(4)를 통해서 공급 라인(31)으로부터 분지 파이프(22)로 수행되며, 분지 라인(21)을 경유해서 각각의 인젝터(2)로 수행된다. 통과하는 유량을 직접 또는 간접적으로 측정하는 유량 측정 장치(4)는 로컬 제어 박스(100)에 연결되어 있으며, 여기서 예상 유량과 실제 유량 간의 비교를 수행하게 되며, 가능한 보정을 계산하고, 인젝터의 솔레노이드(1014)에 대한 개방 시간을 조정할 수 있다. 예시한 구현예에서, 유량 측정 장치(4)를 횡단하는 유량을 고르게 하기 위해서 유량 측정 장치(4)와 분지 부분(21) 사이에 축압기(6)가 제공되어 있으며, 그렇치 않으면, 윤활유에서 유량이 증가하고 역류하여 유량 측정을 방해하게 된다.

앞에서 설명한 모든 실린더 특정 제어 박스(100)는 메인 제어 박스(200)에 연결되어 있다. 이들 메인 제어 박스(200)로부터의 작동 정보(예, 정해진 윤활유의 양)가 신호 케이블(550) 또는 네트워크를 통해서 모든 연결 장치로 전송된다. 동일한 방식으로, 각각의 로컬 제어 박스(100)는 또한 신호 케이블(601)을 통해서 플라이휠 위치에 대한 정보를 수신한다. 그리고 메인 제어 박스(200)로부터의 작동 데이타를 기본으로 하여 개방 시간을 보정하고 연계된 개방 주기를 조절한다. 에러가 발생하는 경우에, 로컬 제어 박스(100)는 경보를 발생시켜 신호 케이블(650) 및 네트워크를 통해서 이를 전송한다.

메인 제어 박스(200)는 실제 부하, 공급률, 오일 압력 및 온도 그리고 변화에 대한 선박 엔진으로부터 정보를 수신하고 전송하고 이를 기반으로 보정 활성 시간을 계산한다.

도 1에 예시한 구현예에 다른 예로서, 로컬 실린더 제어 박스(100)를 엔진 중심 메인 제어 박스(200)로 대체할 수 있다. 이것은 실린더- 또는 인젝터-특정 유량 측정 신호가 메인 제어 박스(200)로 전부 전송되고 메인 제어 박스(200)가 모든 인젝터를 제어하는 것이 요구될 것이다. 이러한 절차는 제어 시스템을 간소화하지만, 오히려 케이블을 광범위하게 끌어 당기는 것이 요구될 것이다. 특히 소형 및 치밀한 엔진에서는 이러한 변화가 유용할 수 있다.

또한, 이 구현예는 모든 플라이휠 기준 신호(신호 라인(601)을 통해서)와 부하/인덱스 신호(신호 라인(501)을 통해서)들은 알람 신호가 발생(신호 라인(506)을 통해서)된 곳으로부터 메인 제어 박스(200)로 직접 전달되는 것이 필요하다. 이 구현예의 변형으로서, 인젝터의 솔레노이드 밸브(1013)는 신호 라인(120)을 통해서 메인 제어 박스(200)로부터 직접적으로 작동하게 되며, 솔레노이드 밸브의 개폐: 공통, 개개 또는 양쪽 모두를 통제하게 된다. 알람 신호는 메인 제어 박스에 의해서 직접적으로 발생하게 되어 선박의 알람 시스템에 신호 라인(650)을 통해서 전송된다.

도 2.1 및 도 2.2는 변형예를 예시한 것으로, 실린더 로컬 제어 박스(100)가 개개의 인젝터(2)에 대신 통합되어 있으며, 이것은 실린더 로컬 제어 박스(100)가 인젝터 로컬 제어 박스(101)로 교체되는 것을 의미한다. 이것은 인젝터 로컬 개개의 유량 측정 장치 4.X, 예를 들어 인젝터(2) 대당 하나의 유량 측정 장치를 사용할 필요가 있을 수 있고, 또한 유량 측정 장치 4.X와 인젝터 사이에 각각의 축압기가 배치되어 있을 가능성이 있다(이 구현예는 실린더 대당 하나의 로컬 축압기(6)만 도시되어 있는 도 2.1과 2.2에는 도시되어 있지 않음).

상기 구현예들은 도 1에 도시한 시스템과 동일하다. 예를 들어, 메인 제어 박스(200)도 여기에서 사용된다. 메인 제어 박스(200)는 각각의 인젝터로부터 신호를 처리하고 실린더형의 신호는 더 이상 처리하지 않는다.

도 3은 변형예를 도시한 것으로, 모든 인젝터가 동시에 작동하여, 솔레노이드(1014)(관련이 있는 실린더와 연계됨)가 동일한 실린더와 연계된 인젝터에 모든 솔레노이드(1014)가 연속해서 연결되어 있는 케이블(120)을 통해서 즉시 활성화된다. 이 구현예에서, 실린더 로컬 제어 박스(100)가 모든 인젝터를 통제하며, 실린더 로컬 유량 측정 장치와 가능한 축압기가 적용된다. 이것은 시스템이 일체화되고 단순하게 되는 것을 의미한다.

변형 가능한 구현예로는 도 3에 언급한 실린더 로컬 제어 박스(100) 대신에 하나의 인젝터 로컬 제어 박스가 하나의 실린더 로컬 유량 측정을 기반으로 나머지 인젝터를 통제할 수 있다는 것이다. 도 2.1과 도 2.2에서 설명한 바와 같이 이러한 변형은 하나의 실린더 로컬 제어 박스가 하나의 인젝터 로컬 제어 박스에 의해서 대체되는 것을 의미할 것이다. 이러한 구현예는 케이블, 플로우미터 등을 최소로 구비하게 되어 정말로 상당히 단순하게 될 것이다.

원칙적으로, 하나의 실린더에 대해 모든 인젝터를 통제하는 그리고 독립적으로 모든 것 중에서 2개 또는 그 이상의 인젝터 로컬 제어 박스를 가지게 할 수도 있다. 이것을 활동적인 인젝터 로컬 제어 박스(101)에서 모니터링 기능과 조합한다면, 앞선 인젝터에서의 에러 때문에, 그 다음의 인젝터가 예를 들면, 릴레이 액서스 및 케이블을 통해서 인계하도록 이중화 시스템을 구축할 수 있다. 최종적으로 앞선 인젝터가 동시에 결점이 있을 때 인젝터 로컬 제어 박스는 경보를 발생하도록 할 수 있다.

도 4.1 및 4.2는 상기에서 설명한 타입의 시스템에 사용할 수 있는 인젝터를 예시한 것이다. 가압유가 분지 파이프(21)(도 2.1 및 도 3 참고)를 통해서 인젝터(2) 내지 공급 채널(20100)로 공급된다.

도 4와 5에 예시한 인젝터는 외부 스쿠류 트레드를 통해서 내부 밸브 하우징(1006)에 설치되어 있는 노즐(1001)을 포함하고 있다. 밸브 하우징(1006) 자체는 인젝터 하우징(1017) 자체 및 어셈블리 플랜지(1007)에 부분적으로 달려 있는 플랜지를 갖고 있다. 인젝터 하우징(1017)은 노즐(1001)과 밸브 하우징(1006)의 어셈블리의 외부에 조립되어 있으며, 여기서 인젝터 하우징(1017)은 예를 들어 끼워 맞춤식으로 플랜지에 설치되어 있다. 정상부에서, 내부 밸브 하우징(1006)은 O-링 그루브가 있는 플랜지로 이루어지고, 그 다음의 회전이 밸브 하우징(1006)을 솔레노이드 코어/아마츄어 하우징(1009) 길이까지 계속되게 만들게 된다. O-링(1008)은 가압유가 밸브 하우징(1006)과 솔레노이드 코어/아마츄어 하우징(1009) 내에 남아 있게 보장을 한다. 솔레노이드 코어/아마츄어 하우징(1009) 주변에는 메인 플랜지(1010)이 제공되어 있으며, 메인 플랜지(1010)는 스쿠류(1011)을 통해서 노즐, 솔레노이드 코어/아마츄어 하우징(1009) 및 어셈블리 플랜지(1007)와 함께 인젝터 하우징을 물고 있다. 노즐/밸브 하우징 어셈블리(1001/1006)는 인젝터 하우징 내에 위치하고 있으며, O-링(1002)에 의해서 먼지 및 오일 찌꺼기가 인젝터 하우징(1017)에 깊숙히 들어가지 못하게 된다.

솔레노이드 코어/아마츄어 하우징(1009)에는 밸브 본체(1003)가 설치되어 있고, 트레드 조인트가 뾰족한 스쿠류(1013)에 의해서 고정되어 있는 내부 스크류 트레드와 함께 아마츄어/피스톤(1012)이 자리잡고 있다. 아마츄어(1012)에는 가압유를 노즐 방향에 보내는 것을 수행하기 위한 몇 개의 채널(1023)이 있다. 밸브 본체/아마츄어(1003/1012)의 이동 가능성은 캐비티(20200)에 의해서 정해진다.

인젝터(2)에서, 오일은 캐비티(20200)를 경유해서 인젝터와 채널(1023)을 통해서 전달된다. 이때 오일은 캐비티(1022)로, 채널(1021)을 통해서 캐비티(1020)로 계속되고 그로부터 오일이 갭(1030)을 경유해서 볼 밸브 시트(1019) 주위의 캐비티로 전달된다. 갭은 밸브 본체 스템(1003)과, 밸브 본체 스템을 수용하는 보링에 있는 벽면(1031) 사이에 형성되어 있다.

솔레노이드(1014)가 활성될 경우, 밸브 본체(1003)는 캐비티(20200)가 아마츄어/피스톤(1012)에 의해서 채워질 때까지 상기 솔레노이드(1014)의 반대 방향으로 이동을 한다. 볼(1016)과 일체로 되어 있는 밸브 본체(1003)가 볼 세트(1019)를 들어 올릴 경우, 가압유는 채널(1018)을 경유해서 밸브 시트(1019)를 통해 전달되고 노즐 구멍(1040)을 통해서 나온다. 제어 박스(100)로부터 인젝터 솔레노이드(1013)로의 라인(120)을 통한 전자 신호의 스위치를 끌 경우, 스프링(1005)은 인젝터(2)/볼 세트(1019)는 밸브 본체(1003)와 아마츄어/피스톤(1012)를 볼 세트(1019)의 반대 방향으로 가압시켜서 밀폐되도록 한다.

도 4에서 스프링(1005)은 솔레노이드(1013)의 스위치를 끌 경우 밸브가 밀폐되게 된다. 도 4에서는 너트(1004)의 위치를 셋팅하는 것에 의해 스프링의 압축을 조정하여 탄성력을 조정할 수 있다. 실제로, 만족스럽고 신속하게 밸브를 밀폐시키는데 필요한 탄성력은 솔레노이드 힘과 탄성력 간의 절충점을 찾고자 하는 실증적인 실험에 의해서 결정될 수 있다. 그래서 압축은 일정할 수 있고, "너트"는 스프링이 견디게 되는 레스트/칼라의 형태로 밸브에 통합되게 된다.

볼 시트(1019)가 다시 밀폐될 경우, 공급 채널(20100/20200)의 가압유는 밸브 본체(1003)에서 활동하여 스프링(1005)과 오일 압력이 밀폐된 인젝터의 볼 시트(1019)를 모두 유지시키게 된다.

인젝터 밸브 기능은 도 4에 예시한 바와 같이, 볼 밸브 본체에 의해서 수행된다. 오일 제트를 분무 및/또는 형성하는 인젝터를 사용하는 것이 가능하고, 하나 또는 그 이상의 노즐 구멍(1040)이 있는 인젝터를 사용할 수도 있다.

전자 신호(120)에 의한 인젝터 제어는 인젝터/밸브를 개방 및 밀폐시키고자 할 때의 자유 및 독립적인 제어가 가능하고 그로 인해서 개방 주기가 제어된다.

도 5는 원칙적으로 기능적으로 도 4의 시스템에 해당한다. 그러나, 주입에 관한 다른 변형 구현예가 제공되어 있으며, 실린더로부터 플랜지의 측면에 위치하는 출구(20000)을 통해서 윤활유 찌꺼기의 압력 측정 또는 샘플을 제공할 수 있다. 노즐/밸브 하우징(1001/1006)의 외부에, 인젝터는 인젝터 하우징(1017)에 대해서 갭을 갖고 있으며, 이러한 갭을 통해서 출구(20000)와 연통되어 있다.

1: N 실린더 2: X 인젝터, 4: 유량 측정 장치, 6: 축압기,
10: 수압 펌프장치(펌프 시설), 11: 펌프, 12: 필터, 13: 쵸크 밸브,
14: 개폐 밸브, 20: 압력 밸브, 21: 분지 부분, 22: 분지 파이프,
31: 윤활유 공급라인(메인 공급부), 34: 공급 라인, 200: 메인 제어 박스
100: 데이 탱크(제어 박스), 650: 신호 케이블(신호 라인),
1003: 밸브 본체, 1014: 솔레노이드, 20100: 공급채널,
1006: 밸브 하우징, 1001: 노즐, 1002: O-링, 1003: 밸브 본체 스템,
1005: 스프링, 1007: 플랜지, 1010: 메인 플랜지, 1011: 스쿠류
1009: 솔레노이드 코어/아마츄어 하우징, 1012: 아마츄어/피스톤,
1013: 스쿠류, 1017: 인젝터 하우징, 1019: 볼 밸브 시트,
1020,1022: 캐비티, 1021,1023: 채널, 1030: 갭, 1031: 벽면,
1040: 노즐 구멍, 20000: 출구,20100,20200: 공급채널, 20200: 캐비티

Claims (32)

1. - 펌프 시설 또는 축압기로 구성되어 있는 윤활유 공급부;
   - 상기 윤활유 공급부로부터의 공급 라인;
   - 상기 실린더 윤활유를 연계된 실린더에 주입하기 위한 입구, 개폐 밸브 장치 및 하나 이상의 노즐 구멍을 가지며, 상기 공급 라인과 연결되어 있고, 엔진 또는 다중의 엔진에서 복수의 실린더에 해당하는 복수의 인젝터; 및
   - 각각의 개폐 밸브 장치를 제어하기 위한 제어 장치로 이루어진 대형 디젤 엔진 실린더, 예를 들면 선박 엔진에 실린더 윤활유를 위한 투여 시스템으로서,
   상기 투여 시스템은 각각의 인젝터 및/또는 각각의 실린더를 위한 유량 측정 장치를 포함하고, 상기 유량 측정 장치는 폐쇄 회로 조절에 적용하기 위한 제어 장치와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 대형 실린더를 위한 실린더 윤활유의 투여 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는 각각의 실린더를 위하고, 시간을 통제하며 실린더 대당 모든 인젝터의 투여를 위한 로컬 제어 박스를 포함하는 것을 특징으로 하는 투여 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 4개 내지 10개의 인젝터가 각각의 실린더에 대해 적용되는 것을 특징으로 하는 투여 시스템.
4. 상기 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 로컬 압력 축압기는 각각의 인젝터 또는 각각의 실린더와 연계된 모든 인젝터에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 투여 시스템.
5. 상기 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 인젝터는 과잉의 오일을 윤활유 공급부로 회송하거나 압력 측정을 수행하기 위한 회송 라인과 연결하기 위한 출구를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 투여 시스템.
6. 상기 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 인젝터는 한 개의 장치로 제작되어 있으며, 개폐 밸브는 볼 밸브 본체와 상호 작용하는 밸브 세트를 포함하고, 밸브 본체의 스템과 개폐 밸브의 밸브 가이드에 있는 벽면과의 사이에 폭이 10㎛ 이상인 갭을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 투여 시스템.
7. 상기 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 인젝터는 한 개의 장치로 제작되어 있으며, 개폐 밸브는 윤활유를 투여하기 위한 상기 인젝터에 통합된 전자 기계식 밸브이고, 상기 전자 기계식 개폐 밸브는 스프링-바이어스 밸브 스템을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 투여 시스템.
8. 상기 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 시스템은 각각의 인젝터 및 각각의 실린더에 대해 동일한 작동 범위를 갖는 유량 측정 장치를 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 유량 측정 장치 모두와 연결되어 있으며, 비교적 큰 유량에서 인젝터에 있는 상기 로컬 유량 측정 장치로부터 신호를 수신하기에 적합하고, 비교적 낮은 유량에서 상기 실린더 중심 유량 측정 장치로부터의 신호를 수신하기에 적합한 것을 특징으로 하는 투여 시스템.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 시스템은 각각의 인젝터와 각각의 실린더에 대해 서로 다른 작동 범위를 갖는 유량 측정 장치를 포함하고, 작동 범위가 좁은 상기 유량 측정 장치는 상기 인젝터와 연결되어 있는 로컬 유량 측정 장치이고, 작동 범위가 넓은 유량 측정 장치는 실린더 중심 유량 측정 장치인 것을 특징으로 하는 투여 시스템.
10. 상기 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 시스템은 인젝터와 연결된 적어도 하나의 로컬 유량 측정 장치와 결합되어 있는 하나의 실린더 중심 유량 측정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 투여 시스템.
11. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 시스템은 실린더 로컬 유량 측정 장치와 인젝터 로컬 유량스위치와의 결합을 포함하는 것을 특징으로 하는 투여 시스템.
12. - 펌프 시설 또는 축압기로 구성될 수 있는 윤활유 공급부에서 윤활유를 가압하는 단계;
    - 상기 윤활유 공급부로부터 공급 라인을 통해서 윤활유를 전달하는 단계;
    - 상기 공급 라인을 인젝터와 연결하여 입구, 개폐 밸브 및 하나 이상의 노즐 구멍을 가지는 복수의 인젝터를 통해서 연계된 실린더에 윤활유를 주입하는 단계; 및
    - 각각의 개폐 밸브 장치를 제어 장치로 통제하는 단계로 이루어지는 대형 디젤 엔진 실린더, 예를 들면 선박 엔진에 실린더 윤활유를 투여하는 방법에서,
    인젝터 대당 실제로 투여되는 오일량의 각각의 인젝터 및/또는 실린더의 중심 유량 측정을 위한 로컬 유량 측정하여 제어 장치로 유량 측정값의 결과를 전송하고, 실제로 투여되는 오일량의 유량 측정값을 예상/계획된 오일량과 비교한 후, 제어 장치에서 제어 신호를 개폐 밸브 장치로 전송하여 요구되는 범위 내로 타이밍과 오일량을 조절하는 것을 특징으로 하는 대형 디젤 엔진 실린더에 실린더 윤활유를 투여하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 인젝터 로컬 유량 측정은 실린더 대당 중심 유량 측정과 결합하여 수행하는 것을 특징으로 투여 방법.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 공급 라인에서의 공급 압력은 모니터되는 것을 특징으로 하는 투여 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 공급 라인에서의 공급 압력은 투여량을 조절하는 매개 인자로서 사용되는 것을 특징으로 하는 투여 방법.
16. 제12항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 윤활유의 투여는 윤활유를 투여하기 위해 인젝터에 통합된 전자 기계식 밸브의 형태인 개폐 밸브를 활성화시키고, 윤활유의 주입에 의해서 개폐 밸브의 밸브 스템을 이동시켜서 수행하는 것을 특징으로 하는 투여 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 타이밍과 투여량은 전자 기계식 밸브의 개폐 시간에 의해서 조절하는 것을 특징으로 하는 투여 방법.
18. 제12항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 방법은 상기 각각의 인젝터 및 각각의 실린더에 대해 동일한 작동 범위를 갖는 유량 측정 장치가 설정되어 있고, 상기 제어 장치는 상기 유량 측정 장치 모두와 연결되어 있으며, 많은 유량에 의해서 상기 인젝터에서의 로컬 유량 측정 장치로부터의 측정값이 선택되고, 비교적 낮은 유량에 의해서, 실린더 중심 유량 측정으로부터의 측정값이 선택되는 것을 특징으로 하는 투여 방법.
19. 제12항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 서로 다른 작동 범위를 갖는 유량 측정 장치가 각각의 인젝터와 각각의 실린더에 대해 설정되어 있으며, 아주 낮은 작동 범위를 갖는 유량 측정 장치가 인젝터와 연결된 로컬 유량 측정 장치로 선택되고, 아주 높은 작동 범위를 갖는 유량 측정 장치는 실린더 중심 유량 측정 장치로서 선택되는 것을 특징으로 하는 투여 방법.
20. 제12항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 있어서, 단지 하나의 실린더 중심 유량 측정을 수행하고, 이것을 인젝터에서, 적어도 하나의 로컬 유량 측정과 결합시키는 것을 특징으로 하는 투여 방법.
21. 제12항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 유량 측정은 실린더 로컬 유량 측정과 실린더 유량 측정 장치의 결합으로 수행하고 인젝터 로컬 유량 등록과 인젝터 로컬 유량스위치의 결합으로 수행하는 것을 특징으로 하는 투여 방법.
22. - 펌프 시설 또는 축압기로 구성될 수 있는 윤활유 공급부;
    - 상기 윤활유 공급부로부터의 공급 라인; 및
    - 상기 공급 라인에 연결하기 위한 입구를 각각 가지며, 개폐 밸브 장치와 실린더 윤활유를 연계된 실린더로 주입하기 위한 하나 이상의 노즐 구멍을 가지는 인젝터; 및
    - 상기 각각의 개폐 밸브 장치를 통제하기 위한 제어 장치로 이루어진 대형 디젤 엔진 실린더, 예를 들면 선박 엔진에 실린더 윤활유를 위한 투여 시스템에 사용하는 인젝터로서,
    상기 개폐 밸브는 볼 밸브 본체와 상호 작용하는 밸브 시트를 포함하고, 상기 밸브 본체의 스템과 상기 개폐 밸브의 밸브 가이드에 있는 벽면 사이에 10㎛를 초과하는 폭을 가지는 갭이 있는 것을 특징으로 하는 투여 시스템에 적용하기 위한 인젝터.
23. 제22항에 있어서, 상기 밸브 시트는 원뿔형인 것을 특징으로 하는 투여 시스템에 적용하기 위한 인젝터.
24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 적어도 상기 갭의 면적은 상기 인젝터의 노즐 구멍 전체 면적에 해당하는 것을 특징으로 하는 투여 시스템에 적용하기 위한 인젝터.
25. 제22항, 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 인젝터는 필터를 포함하고 적어도 개폐 밸브의 갭은 필터의 메시 폭의 절반에 해당하는 것과 같은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 투여 시스템에 적용하기 위한 인젝터.
26. 제22항 내지 제25항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 인젝터는 전자 기계적 작동기를 포함하고, 바람직하게는 솔레노이드 밸브 또는 압전기 부재의 형태인 것을 특징으로 하는 투여 시스템에 적용하기 위한 인젝터.
27. 제22항 내지 제26항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 인젝터는 과잉의 오일을 배출하고 압력 측정을 수행하기 위해 회송 라인과 연결하기 위한 출구를 갖는 것을 특징으로 하는 투여 시스템에 적용하기 위한 인젝터.
28. 제22항 내지 제27항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 인젝터는 실제 유량은 시각적 또는 전자적으로 표시하기 위한 유량 감시 유리 또는 유량 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 투여 시스템에 적용하기 위한 인젝터.
29. 제22항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 인젝터는 공급 압력을 30과 100바아 사이의 공급 압력에서 작동하기에 적합하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 투여 시스템에 적용하기 위한 인젝터.
30. 제22항 내지 제29항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 인젝터는 치밀한 제트로 작동하기에 적합하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 투여 시스템에 적용하기 위한 인젝터.
31. 제22항 내지 제29항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 인젝터는 안개 모양의 분무로 작동하기에 적합하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 투여 시스템에 적용하기 위한 인젝터.
32. 제22항 내지 제31항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 밸브 본체의 스템과 해당 스템을 수용하는 보링 간의 갭의 폭은 노즐 구멍의 단면적 크기의 적어도 절반에 해당하는 것을 특징으로 하는 투여 시스템에 적용하기 위한 인젝터.
    

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