KR20200112994A - 엔진 - Google Patents

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Abstract

엔진은, 실린더와, 실린더에 수용된 피스톤과, 피스톤에 면하는 연소실과, 피스톤과 일체로 스트로크하는 슬라이딩부[대경부(114a)]와, 슬라이딩부 중, 연소실과는 반대측으로 노출되는 유압면과, 유압면이 면하는 유압실(154a)과, 유압실(154a)과 연통되고, 유압실(154a) 내의 유압에 따라서 용적이 변화되는 부유압실(158b)을 구비한다.

Description

엔진
본 개시는, 엔진에 관한 것이다. 본 출원은 2018년 3월 16일에 제출된 일본국 특허 출원 제2018―050007호 및 일본국 특허 출원 제2018―050008호에 기초한 우선권의 이익을 주장하는 것이며, 그 내용은 본 출원에 포함된다.
선박용의 엔진에서는, 크로스헤드형(crosshead type)이 사용되는 경우가 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 엔진에서는, 크로스헤드 내에 슬라이딩부가 배치되고, 슬라이딩부가 유압(油壓)에 의해 작동함으로써, 피스톤의 상사점 위치가 이동한다. 이로써, 엔진의 기하학적(geometric) 압축비가 가변(可變)된다.
또한, 엔진에서는, 연소 최고 압력이 너무 높아지면, 연소 온도가 상승하여 배기 가스 중의 NOx가 증가하여 버린다. 따라서, 특허문헌 2에 기재된 엔진에서는, 피스톤의 내부에 유압실(油壓室)이 설치된다. 연소실의 압력이 상승하면, 작동유가 유압실로부터 배출됨으로써, 피스톤의 크라운면(crown surface)이 내리눌러진다. 이로써, 연소 최고 압력의 상승이 억제된다.
일본 공개특허 제2014―020375호 공보 일본 특허 제5273290호 공보
상기와 같은 압축비를 가변하는 기구(機構), 및 연소 최고 압력을 억제하는 기구의 양쪽을 설치하면, 구조가 복잡해져 버린다. 이것은, 선박용이나 크로스헤드형에 한정되지 않고, 예를 들면, 자동차용 등 다른 엔진에도 생기는 현상이다.
본 개시는, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 구조의 복잡화를 억제할 수 있는 엔진을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 태양(態樣)에 관한 엔진은, 실린더와, 실린더에 수용된 피스톤과, 피스톤에 면하는 연소실과, 피스톤과 일체로 스트로크하는 슬라이딩부와, 슬라이딩부 중, 연소실과는 반대측으로 노출되는 유압면과, 유압면이 면하는 유압실과, 유압실과 연통되고, 유압실 내의 유압에 따라서 용적이 변화되는 부유압실(副油壓室)을 구비한다.
엔진은, 유압실에 접속된 유압 펌프를 구비해도 된다.
엔진은, 칸막이 피스톤(partition piston)이 슬라이딩 가능하게 설치되고, 칸막이 피스톤에 의해 내부가 부유압실과 수용실로 구획되는 소경공(小徑孔)과, 수용실 측으로부터 부유압실 측에 칸막이 피스톤을 압압(押壓)하는 탄성 부재를 구비해도 된다.
엔진은, 슬라이딩부가 수용되고, 유압면에 대향하는 바닥면을 가지고, 유압면과 바닥면과의 사이에 유압실이 형성되는 대경공(大徑孔)을 구비하고, 대경공의 바닥면에 소경공이 개구되어도 된다.
슬라이딩부의 스트로크 방향의 위치가 소정 범위 내에 있는 경우에, 유압실에 일단(一端)을 개구시키고, 슬라이딩부의 스트로크 방향의 위치가 소정 범위보다 연소실로부터 이격되는 방향에 있는 경우에 일단이 폐쇄되고, 타단이 부유압실로 개구되는 연통로를 구비해도 된다.
유압실에 일단이 개구되는 연통로와, 연통로의 타단이 개구되고, 유압실 내의 유압에 따라서 용적이 변화되는 부유압실과, 유압실의 유압, 또는 연소실 내의 압력인 지표값(指標値)이 임계값을 넘는 경우에, 유압실과 부유압실을 연통시키고, 지표값이 임계값 이하의 경우에, 유압실과 부유압실을 비연통으로 하는 연통 기구를 구비해도 된다.
유압실에 접속된 유압 펌프와, 유압 펌프를 제어하고, 피스톤의 상사점 위치를 변경시키는 압축비 제어부를 더 구비해도 된다.
본 발명의 엔진에 의하면, 구조의 복잡화를 억제하는 것이 가능해진다.
도 1은, 엔진의 전체 구성을 나타낸 설명도이다.
도 2는, 피스톤 로드와 크로스헤드 핀과의 연결 부분을 추출한 추출도이다.
도 3는, 엔진의 기능 블록도이다.
도 4의 (a), 도 4의 (b)는, 연소압 억제 기구를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 엔진의 P―V 선도(線圖)의 일례이다.
도 6의 (a), 도 6의 (b)는, 제1 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 (a), 도 7의 (b)는, 제2 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은, 엔진의 기능 블록도이다.
도 9는, 제3 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 실시형태에 나타내는 치수, 재료, 그 외에 구체적인 수치 등은, 이해를 용이하게 하기 위한 예시에 지나지 않고, 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 본 개시를 한정하는 것은 아니다. 그리고, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능, 구성을 가지는 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다. 또한, 본 개시에 직접 관계가 없는 요소(要素)는 도시를 생략한다.
도 1은, 엔진(100)의 전체 구성을 나타낸 설명도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 엔진(100)은, 실린더(110)와, 피스톤(112)과, 피스톤 로드(114)와, 크로스헤드(116)와, 연접봉(連接棒; connecting rod)(118)과, 크랭크샤프트(crankshaft)(120)와, 플라이휠(122)과, 실린더 커버(124)와, 배기 밸브 케이스(126)와, 연소실(128)과, 배기 밸브(130)와, 배기 밸브 구동 장치(132)와, 배기관(134)과, 소기류(掃氣溜; scavenge reservoir)(136)와, 냉각기(138)와, 실린더 쟈켓(140)과, 연료 분사 밸브(142)를 포함하여 구성된다.
실린더(110) 내에 피스톤(112)이 설치된다. 피스톤(112)는, 실린더(110) 내를 왕복 이동한다. 피스톤(112)에는, 피스톤 로드(114)의 일단이 장착되어 있다. 피스톤 로드(114)의 타단에는, 크로스헤드(116)의 크로스헤드 핀(150)이 연결된다. 크로스헤드(116)는, 피스톤(112)과 함께 왕복 이동한다. 가이드 슈(guide shoe)(116a)에 의해, 크로스헤드(116)의 도 1 중, 좌우 방향[피스톤(112)의 스트로크 방향에 수직인 방향]의 이동이 규제된다.
크로스헤드 핀(150)은, 연접봉(118)의 일단에 설치된 크로스헤드 베어링(118a)에 축지지된다. 크로스헤드 핀(150)은, 연접봉(118)의 일단을 지지하고 있다. 피스톤 로드(114)의 타단과 연접봉(118)의 일단은, 크로스헤드(116)를 통해 접속된다.
연접봉(118)의 타단은, 크랭크샤프트(120)에 연결된다. 연접봉(118)에 대하여 크랭크샤프트(120)가 회전 가능하다. 피스톤(112)의 왕복 이동에 따라 크로스헤드(116)가 왕복 이동하면, 크랭크샤프트(120)가 회전한다.
크랭크샤프트(120)에는, 플라이휠(122)이 장착된다. 플라이휠(122)의 관성에 의해 크랭크샤프트(120) 등의 회전이 안정화된다. 실린더 커버(124)는, 실린더(110)의 상단(上端)에 설치된다. 실린더 커버(124)에는, 배기 밸브 케이스(126)가 삽통(揷通)된다.
배기 밸브 케이스(126)의 일단은, 피스톤(112)에 면하고 있다. 배기 밸브 케이스(126)의 일단에는, 배기 포트(126a)가 개구된다. 배기 포트(126a)는, 연소실(128)에 개구된다. 연소실(128)은, 피스톤(112)의 크라운면에 면한다. 연소실(128)은, 실린더 커버(124)와 실린더(110)와 피스톤(112)에 위요(圍繞; surrounded)되어 실린더(110)의 내부에 형성된다.
연소실(128)에는, 배기 밸브(130)의 밸브체가 위치한다. 배기 밸브(130)의 로드부에는, 배기 밸브 구동 장치(132)가 장착된다. 배기 밸브 구동 장치(132)는, 배기 밸브 케이스(126)에 배치된다. 배기 밸브 구동 장치(132)는, 배기 밸브(130)를 피스톤(112)의 스트로크 방향으로 이동시킨다.
배기 밸브(130)가 피스톤(112) 측으로 이동하여 밸브를 개방하면, 실린더(110) 내에서 생긴 연소 후의 배기 가스가, 배기 포트(126a)로부터 배기된다. 배기 후, 배기 밸브(130)가 배기 밸브 케이스(126) 측으로 이동하여, 배기 포트(126a)가 밸브폐쇄된다.
배기관(134)는, 배기 밸브 케이스(126) 및 과급기(過給機)(C)에 장착된다. 배기관(134)의 내부는, 배기 포트(126a) 및 과급기(C)의 터빈과 연통된다. 배기 포트(126a)로부터 배기된 배기 가스는, 배기관(134)을 통해 과급기(C)의 터빈(도시하지 않음)에 공급된 후, 외부로 배기된다.
또한, 과급기(C)의 압축기(도시하지 않음)에 의해, 활성 가스가 가압된다. 여기서, 활성 가스는, 예를 들면, 공기이다. 가압된 활성 가스는, 소기류(scavenge reservoir)(136)에 있어서, 냉각기(138)에 의해 냉각된다. 실린더(110)의 하단(下端)은, 실린더 쟈켓(140)으로 위요된다. 실린더 쟈켓(140)의 내부에는, 소기실(掃氣室; scavenge chamber)(140a)이 형성된다. 냉각 후의 활성 가스는, 소기실(140a)에 압입(壓入)된다.
실린더(110)의 하단 측에는, 소기 포트(110a)가 설치된다. 소기 포트(110a)는, 실린더(110)의 내주면으로부터 외주면(外周面)까지 관통하는 구멍이다. 소기 포트(110a)는, 실린더(110)의 주위 방향으로 이격되어 복수 설치되어 있다.
피스톤(112)이 소기 포트(110a)보다 하사점 위치 측으로 이동하면, 소기실(140a)과 실린더(110) 내의 차압(差壓)에 의해, 소기 포트(110a)로부터 실린더(110) 내에 활성 가스가 흡입된다.
또한, 실린더 커버(124)에는, 연료 분사 밸브(142)가 설치된다. 연료 분사 밸브(142)의 선단은 연소실(128) 측을 향해진다. 연료 분사 밸브(142)는, 연소실(128)에 액체 연료(연료 오일)를 분출한다. 액체 연료가 연소하고, 그 팽창압에 의해 피스톤(112)이 왕복 이동한다.
도 2는, 피스톤 로드(114)와 크로스헤드 핀(150)과의 연결 부분을 추출한 추출도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 크로스헤드 핀(150) 중, 피스톤(112) 측의 외주면에는, 평면부(152)가 형성된다. 평면부(152)는, 피스톤(112)의 스트로크 방향에 대하여, 대략 수직인 방향으로 연장된다.
크로스헤드 핀(150)에는, 핀홀(pin hole)(154)(대경공)이 형성된다. 핀홀(154)은, 평면부(152)로 개구된다. 핀홀(154)은, 평면부(152)로부터 스트로크 방향을 따라 크랭크샤프트(120) 측(도 2 중, 하측)으로 연장된다.
크로스헤드 핀(150)의 평면부(152)에는, 커버 부재(160)가 설치된다. 커버 부재(160)은, 체결 부재(162)에 의해 크로스헤드 핀(150)의 평면부(152)에 장착된다. 커버 부재(160)는, 핀홀(154)을 덮는다. 커버 부재(160)에는, 스트로크 방향으로 관통하는 커버공(160a)이 형성된다.
피스톤 로드(114)는, 대경부(大徑部)(114a)(슬라이딩부) 및 소경부(小徑部)(114b)를 구비한다. 대경부(114a)의 외경(外徑)은, 소경부(114b)의 외경보다 크다. 대경부(114a)는, 피스톤 로드(114)의 타단에 형성된다. 대경부(114a)는, 크로스헤드 핀(150)의 핀홀(154)에 삽통(수용)된다. 소경부(114b)는, 대경부(114a)보다 피스톤 로드(114)의 일단측에 형성된다. 소경부(114b)는, 커버 부재(160)의 커버공(160a)에 삽통된다.
유압실(154a)은, 핀홀(154)의 내부에 형성된다. 핀홀(154)은, 대경부(114a)에 의해 스트로크 방향으로 구획된다. 대경부(114a)는, 유압실(154a) 중, 피스톤(112)의 상사점 위치 측에 위치한다. 유압실(154a)은, 대경부(114a)로 칸막이 된 핀홀(154)의 바닥면(154b) 측의 공간이다. 대경부(114a) 중, 연소실(128)과는 반대측으로 노출된다(도 2 중, 하측의) 유압면(114a1)은, 유압실(154a) 및 핀홀(154)의 바닥면(154b)에 면한다. 유압실(154a)는, 유압면(114a1)과 바닥면(154b)과의 사이에 형성된다.
유압실(154a)의 측벽[즉, 핀홀(154)의 측벽(154c)]은, 스트로크 방향으로 연장된다. 핀홀(154)의 바닥면(154b)에는, 오일 통로(oil passage)(156)의 일단이 개구된다. 오일 통로(156)의 타단은, 크로스헤드 핀(150)의 외부로 개구된다. 오일 통로(156)의 타단에는, 유압 배관(170)이 접속된다.
유압 배관(170)에는, 유압 펌프(172)가 연통된다. 즉, 유압 펌프(172)는, 유압실(154a)에 접속된다. 유압 펌프(172)와 오일 통로(156)와의 사이에 체크 밸브(174)가 설치된다. 체크 밸브(174)에 의해 오일 통로(156) 측으로부터 유압 펌프(172) 측으로의 작동유의 흐름이 억제된다. 유압 펌프(172)로부터 오일 통로(156)를 통해 유압실(154a)에 작동유가 압입(송출)된다.
또한, 유압 배관(170) 중, 오일 통로(156)와 체크 밸브(174)의 사이에는 분기 배관(176)이 접속된다. 분기 배관(176)에는, 전환 밸브(178)가 설치된다. 전환 밸브(178)는, 예를 들면, 전자(電磁) 밸브이다. 유압 펌프(172)의 작동 중, 전환 밸브(178)는 폐쇄된다. 유압 펌프(172)의 정지(停止) 중, 전환 밸브(178)가 개방되면, 유압실(154a)로부터 분기 배관(176) 측으로 작동유가 배출된다. 전환 밸브(178) 중, 오일 통로(156)와는 반대측은, 도시하지 않은 오일 탱크와 연통된다. 배출된 작동유는, 오일 탱크에 저류로 된다. 오일 탱크는, 유압 펌프(172)에 작동유를 공급한다.
유압실(154a)의 작동유의 오일량에 따라서, 대경부(114a)가 스트로크 방향으로 핀홀(154)의 내주면(內周面)을 슬라이딩한다. 대경부(114a)는, 유압실(154a)의 작동유의 양에 따라서 측벽(154c)에 대하여 슬라이딩한다. 그 결과, 피스톤 로드(114)가 스트로크 방향으로 이동한다. 피스톤(112)는, 피스톤 로드(114)[대경부(114a)]와 일체로 이동(스트로크)한다. 유압실(154a)의 내부의 작동유가 증량되면 피스톤(112)의 상사점 위치가 연소실(128) 측으로 이동한다. 유압실(154a)의 내부의 작동유가 감량되면 피스톤(112)의 상사점 위치가 하사점 위치 측으로 이동한다. 이와 같이 하여, 피스톤(112)의 상사점 위치가 가변으로 된다.
즉, 엔진(100)은, 압축비 가변 기구(V)를 구비한다. 압축비 가변 기구(V)는, 상기한 유압실(154a), 및 피스톤 로드(114)의 대경부(114a)를 포함하여 구성된다. 압축비 가변 기구(V)는, 피스톤(112)의 상사점 위치를 이동시킴으로써, 압축비를 가변로 한다.
여기서는, 1개의 유압실(154a)이 설치되는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 대경부(114a)로 칸막이 된 핀홀(154) 중, 커버 부재(160) 측의 공간(154d)도 유압실로 해도 된다. 이 유압실은, 유압실(154a)과 병용되어도 단독으로 이용되어도 된다.
도 3는, 엔진(100)의 기능 블록도이다. 도 3에서는, 주로 압축비 가변 기구(V)의 제어에 관한 구성을 나타낸다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 엔진(100)은, 제어 장치(180)를 구비한다. 제어 장치(180)는, 예를 들면, ECU(Engine Control Unit)로 구성된다. 제어 장치(180)는, 중앙 처리 장치(CPU), 프로그램 등이 저장된 ROM, 공작물(work area) 영역으로서의 RAM 등으로 구성되고, 엔진(100) 전체를 제어한다. 또한, 제어 장치(180)는, 압축비 제어부(182)로서 기능한다.
압축비 제어부(182)는, 유압 펌프(172) 및 전환 밸브(178)를 제어하여, 피스톤(112)의 상사점 위치를 변경(이동)시킨다. 이와 같이 하여, 압축비 제어부(182)는, 엔진(100)의 기하학적 압축비를 제어한다.
도 4의 (a), 도 4의 (b)는, 연소압 억제 기구(P)를 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (a), 도 4의 (b)는, 도 2와 같은 개소의 추출도이다. 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 엔진(100)은, 연소압 억제 기구(P)를 구비한다. 연소압 억제 기구(P)는, 상기한 유압실(154a)과, 소경공(158)과, 칸막이 피스톤(164)과, 탄성 부재(166)를 포함하여 구성된다.
소경공(158)은, 핀홀(154)의 바닥면(154b)에 개구된다. 소경공(158)은, 핀홀(154)의 유압실(154a)로부터 연속하여 스트로크 방향으로 연장된다. 즉, 소경공(158)의 측벽(158a)는, 스트로크 방향으로 연장된다. 소경공(158)의 내경(內徑)은, 핀홀(154)[유압실(154a)]의 내경보다 작다.
칸막이 피스톤(164)은, 소경공(158)에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 칸막이 피스톤(164)은, 소경공(158)을 부유압실(158b)과 수용실(158c)로 구획한다. 부유압실(158b)은, 칸막이 피스톤(164)보다 유압실(154a) 측에 위치한다. 수용실(158c)은, 칸막이 피스톤(164)보다 유압실(154a)로부터 이격되는 측에 위치한다.
부유압실(158b)은, 유압실(154a)에 연속한다. 부유압실(158b)에는, 유압실(154a)에 공급된 작동유의 일부가 유입된다. 칸막이 피스톤(164)은, 작동유의 유압에 의해 수용실(158c) 측으로 가압된다.
수용실(158c)에는, 탄성 부재(166)가 배치된다. 탄성 부재(166)는, 예를 들면, 탄성 스프링으로 구성된다. 탄성 부재(166)는, 칸막이 피스톤(164)을, 작동유의 유압에 저항하여, 수용실(158c) 측으로부터 부유압실(158b) 측[유압실(154a) 측, 피스톤 로드(114) 측]으로 압압한다.
연소실(128)의 연소압에 의해 피스톤(112)이 하사점 위치 측으로 가압되면, 대경부(114a)가 유압실(154a) 측으로 압압되고, 유압실(154a)의 유압이 상승한다. 유압실(154a)의 유압이 상승하면, 칸막이 피스톤(164)이 수용실(158c) 측으로 가압된다. 그러므로, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 칸막이 피스톤(164)이 수용실(158c) 측으로 이동한다. 그 결과, 탄성 부재(166)가 압축되고, 칸막이 피스톤(164)을 압압하는 탄성력이 상승한다. 칸막이 피스톤(164)은, 유압에 의한 압압력(押壓力)과, 탄성력에 의한 압압력이 균형잡힌 곳에서 정지한다.
그 결과, 부유압실(158b)의 용적이 커지게 된다. 이와 같이, 부유압실(158b)은, 내부의 유압에 따라서 용적이 변화한다. 그만큼, 작동유가 유압실(154a)로부터 부유압실(158b)로 유입된다. 유압실(154a)의 작동유의 오일량이 감소한만큼, 대경부(114a)가 바닥면(154b) 측으로 이동한다. 그러므로, 피스톤(112)이 하사점 위치 측으로 이동한다. 그 결과, 연소실(128)이 확대하여, 연소실(128)의 연소 최고 압력이 억제된다.
피스톤(112)이 하사점 위치 측으로 이동하고, 연소실(128)의 압력이 내려가면, 유압실(154a)의 유압이 내려간다. 칸막이 피스톤(164)을 압압하는 유압에 의한 압압력이, 탄성력에 의한 압압력보다 작아져, 칸막이 피스톤(164)이 유압실(154a) 측으로 이동한다. 작동유가 부유압실(158b)로부터 유압실(154a)로 유입된다. 이와 같이, 연소압 억제 기구(P)는, 작동유의 어큐뮬레이터(accumulator)로서 기능한다.
도 5는, 엔진(100)의 P―V 선도의 일례이다. 도 5에 나타낸 예에서는, 압축비 가변 기구(V)의 전환 밸브(178)는 폐쇄되고, 유압 펌프(172)는 정지하고 있는 것으로 한다. 도 5에 1점 쇄선(鎖線)으로 나타낸 바와 같이, 엔진(100)의 이론적인 연소 사이클은, 정용(定容; constant-volume) 연소와 정압(定壓; constant -pressure) 연소가 조합된 사바데 사이클(sabathe cycle; 복합 사이클)이다. 그러나, 실제로는, 도 5에 파선(破線)으로 나타낸 비교예와 같이, 정용 연소와 정압 연소가 완전하게는 실현되지 않는다. 구체적으로는, 서버 사이클의 연소 최고 압력 P1에 대하여, 비교예의 연소 최고 압력 P2 쪽이 높아져 버린다. 그러므로, 연소 온도가 상승하여 배기 가스 중의 NOx가 증가하여 버린다.
엔진(100)에서는, 상기한 바와 같이, 연소압 억제 기구(P)에 의해 연소 최고 압력 P3는, 비교예의 연소 최고 압력 P2보다 낮게 억제된다. 즉, 연소 최고 압력 P3이 서버 사이클의 연소 최고 압력 P1에 가까워진다. 연소실(128)의 압력에 따라 부유압실(158b)로 작동유가 퇴피함으로써, 연소 사이클의 일부를 정압 연소에 근접시키는 것이 가능해진다.
이와 같이, 엔진(100)에서는, 연소압 억제 기구(P)에 의해 연소 온도의 상승이 억제되어, 배기 가스 중의 NOx가 억제된다. 또한, 연소 최고 압력 P3이 억제되므로, 비교예의 연소 최고 압력 P2에 견딜 수 있을 정도의 부재 강도가 요구되지 않는다. 또한, 상기한 바와 같이, 유압실(154a)은, 압축비 가변 기구(V) 및 연소압 억제 기구(P)와 공용된다. 그러므로, 압축비 가변 기구(V)를 위한 유압실(154a)과, 연소압 억제 기구(P)를 위한 유압실(154a)을 개별적으로 설치하는 경우와 비교하여, 구조의 복잡화가 억제된다.
또한, 압축비 가변 기구(V)에 의해 압축비가 높아지는 경우, 연소 최고 압력도 높아진다. 연소압 억제 기구(P)에서는, 탄성 부재(166)의 변형량은, 연소실(128)의 압력에 비례한다. 그러므로, 압축비 가변 기구(V)에 의해 고압축비로 되었을 때, 탄성 부재(166)가 크게 변형되고, 연소 최고 압력의 상승이 억제되기 쉽다. 한편, 저압축비일 때는, 탄성 부재(166)의 변형량이 작아, 연소 최고 압력에 대한 영향이 억제된다.
도 6의 (a), 도 6의 (b)는, 제1 변형예를 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 제1 변형예의 엔진(200)의 연소압 억제 기구(Pa)에서는, 소경공(158)이 커버 부재(210)에 의해 봉지(封止; seal)된다. 커버 부재(210)는, 핀홀(154)와 소경공(158)을 구획한다. 구체적으로, 소경공(158) 중, 핀홀(154) 측의 단부(端部)의 내주면에 플랜지 홈(158d)이 형성된다. 커버 부재(210)는, 단차부(段差部)(210a)를 구비한다. 단차부(210a)는, 플랜지 홈(158d)에 끼워맞추어진다.
연통로(220)는, 크로스헤드 핀(150)에 설치된다. 연통로(220)의 일단은, 핀홀(154)의 측벽(154c)에 개구된다. 부유압실(158b)은, 칸막이 피스톤(164)과 커버 부재(210)에 의해 협지된다. 연통로(220)의 타단은, 부유압실(158b)의 측벽(158a) 중, 커버 부재(210) 측에 개구된다.
도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 연통로(220)의 일단은, 대경부(114a)의 위치에 따라서는, 대경부(114a)에 의해 폐쇄된다. 또한, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 연통로(220)의 일단은, 대경부(114a)의 위치에 따라서는, 대경부(114a)에 의해 폐쇄되지 않고 개구된다. 환언하면, 대경부(114a)는, 핀홀(154)의 측벽(154c)에 형성되는 연통로(220)의 개구에 대하여, 스트로크 방향에 직교하는 방향에 대향하는 경우와, 스트로크 방향에 직교하는 방향으로 비대향으로 되는 경우가 있다.
즉, 연통로(220)의 일단으로부터 커버 부재(160)까지의 길이는, 대경부(114a)의 스트로크 방향의 두께보다 길다. 연통로(220)는, 대경부(114a)가 소정 범위 내에 있을 때, 유압실(154a)에 일단을 개구시킨다. 대경부(114a)가 소정 범위보다 연소실(128)로부터 이격되는 측[부유압실(158b) 측]에 있을 때, 연통로(220)의 일단이 폐쇄된다.
소정 범위는, 예를 들면, 도 6의 (b)에 나타낸 소정 위치, 및 소정 위치보다 연소실(128) 측의 범위이다. 단, 소정 위치는, 도시한 위치보다 피스톤(112) 측(도면 중, 상측)이라도 되고, 부유압실(158b) 측이라도 된다. 적어도, 연통로(220)의 일단을, 대경부(114a)에 의해 폐쇄할 수 있는 위치이면 된다.
이와 같이, 대경부(114a)가 소정 범위 내에 있을 때, 연통로(220)는, 유압실(154a)과 부유압실(158b)을 연통시킨다. 그러므로, 대경부(114a)가 소정 범위 내에 있을 때, 유압실(154a)의 유압은, 부유압실(158b) 측의 칸막이 피스톤(164)에 작용한다.
또한, 대경부(114a)가 소정 범위보다 부유압실(158b) 측에 있을 때, 유압실(154a)과 부유압실(158b)은 연통되지 않는다. 그러므로, 대경부(114a)가 소정 범위보다 부유압실(158b) 측에 있을 때, 유압실(154a)의 유압은, 부유압실(158b) 측의 칸막이 피스톤(164)에 작용하지 않는다. 즉, 연소압 억제 기구(Pa)는 기능하지 않는다.
여기서, 대경부(114a)가 소정 위치에 있을 때의 압축비를 소정 압력비로 한다. 그러면, 다음과 같이 바꾸어 할 수 있다. 즉, 압축비 가변 기구(V)에 의해, 압축비가 소정 압력비 이상으로 제어될 때, 연소압 억제 기구(Pa)가 기능한다. 압축비 가변 기구(V)에 의해, 압축비가 소정 압력비 미만으로 제어될 때, 연소압 억제 기구(Pa)는 기능하지 않는다.
상기한 바와 같이, 압축비 가변 기구(V)에 의해 압축비가 높아지는 경우, 연소 최고 압력도 높아진다. 압축비 가변 기구(V)에 의해 소정 압력비 이상으로 되었을 때, 탄성 부재(166)가 크게 변형되어, 연소 최고 압력의 상승이 억제된다. 소정 압력비 미만일 때는, 연소 최고 압력이 내리지 않기 때문에, 열효율의 저하가 회피된다.
도 7의 (a), 도 7의 (b)는, 제2 변형예를 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 제2 변형예의 엔진(300)의 연소압 억제 기구(Pb)에서는, 제1 변형예와 마찬가지로, 소경공(158)이 커버 부재(210)에 의해 봉지된다. 부유압실(158b)은, 칸막이 피스톤(164)과 커버 부재(210)에 의해 협지된다. 부유압실(158b)의 측벽(158a) 중, 커버 부재(210) 측에는, 연통로(220)의 일단이 개구된다. 연통로(220)는, 크로스헤드 핀(150)에 설치된다.
제1 변형예와 달리, 제2 변형예에서는, 연통로(220)의 일단은, 핀홀(154)의 바닥면(154b)에 개구된다. 단, 연통로(220)의 일단은, 제1 변형예와 마찬가지의 위치로 개구되어도 된다.
연통로(220)에는, 제어 밸브(330)가 설치된다. 제어 밸브(330)는, 예를 들면, 전자 밸브이다. 연통로(220)는, 제어 밸브(330)에 의해 개폐된다. 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 제어 밸브(330)가 밸브를 폐쇄하면, 유압실(154a)과 부유압실(158b)은 연통되지 않는다. 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제어 밸브(330)가 밸브를 개방하면, 유압실(154a)과 부유압실(158b)은 연통된다.
또한, 유압 배관(170)에는, 유압 센서(Sa)가 설치된다. 유압 센서(Sa)에 의해 유압 배관(170)과 연통되는 유압실(154a)의 유압이 검출된다.
도 8은, 엔진(300)의 기능 블록도이다. 도 8에서는, 주로 압축비 가변 기구(V) 및 연통 기구(CMa)의 제어에 관한 구성을 나타낸다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 엔진(300)은, 연통 기구(CMa)를 구비한다. 연통 기구(CMa)는, 상기한 연통로(220), 유압 센서(Sa), 제어 밸브(330), 밸브 제어부(340)를 포함하여 구성된다.
제어 장치(180)는, 상기한 압축비 제어부(182) 외에, 밸브 제어부(340)로서 기능한다. 밸브 제어부(340)는, 유압 센서(Sa)가 검출한 유압이 미리 설정된 제1 임계값(임계값)을 넘으면, 제어 밸브(330)를 밸브를 개방한다. 밸브 제어부(340)는, 유압 센서(Sa)가 검출한 유압이 제1 임계값 이하로 되면, 제어 밸브(330)를 폐쇄한다.
즉, 연통 기구(CMa)는, 유압실(154a)의 유압이 제1 임계값을 넘으면, 유압실(154a)과 부유압실(158b)을 연통시킨다. 즉, 유압실(154a)의 유압이 제1 임계값을 넘으면, 연소압 억제 기구(Pb)는 기능한다. 연통 기구(CMa)는, 유압실(154a)의 유압이 제1 임계값 이하일 때, 유압실(154a)과 부유압실(158b)을 비연통으로 한다. 즉, 유압실(154a)의 유압이 제1 임계값 이하로 되면, 연소압 억제 기구(Pb)는 기능하지 않는다.
상기한 바와 같이, 유압실(154a)의 유압이 제1 임계값을 초과했을 때 연소 최고 압력도 높아져 있다. 이 때, 제어 밸브(330)를 밸브를 개방함으로써, 탄성 부재(166)가 크게 변형되고, 연소 최고 압력의 상승이 억제된다. 유압실(154a)의 유압이 제1 임계값 이하일 때는, 연소 최고 압력이 내리지 않기 때문에, 열효율의 저하가 회피된다. 유압실(154a)의 유압은, 연소압에 직접적으로 연동(連動)하기 쉽기 때문에, 연소압 억제 기구(Pb)는, 연소 최고 압력이 높을 때 적절히 기능한다.
여기서는, 제어 밸브(330)가 밸브 제어부(340)에 의해 제어되는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 유압실(154a)의 유압이 제1 임계값을 초과했을 때, 연통로(220)가 밸브를 개방하고, 유압실(154a)의 유압이 제1 임계값 이하일 때, 연통로(220)가 밸브폐쇄되면 된다. 예를 들면, 이와 같이, 동작하는 유압 회로가 이용되어도 된다.
도 9는, 제3 변형예를 설명하기 위한 도면이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 제3 변형예의 엔진(400)에서는, 연통 기구(CMb)는, 압력 센서(Sb), 제어 밸브(330), 밸브 제어부(440)를 포함하여 구성된다. 압력 센서(Sb)는, 연소실(128) 내의 압력을 검출한다.
제어 장치(180)는, 상기한 압축비 제어부(182) 외에, 밸브 제어부(440)로서 기능한다. 밸브 제어부(440)는, 압력 센서(Sb)가 검출한 연소실(128) 내의 압력이 미리 설정된 제2 임계값(임계값)을 넘으면, 제어 밸브(330)를 개방한다. 밸브 제어부(440)는, 압력 센서(Sb)가 검출한 연소실(128) 내의 압력이 제2 임계값 이하로 되면, 제어 밸브(330)를 폐쇄한다.
연소실(128) 내의 압력이 제2 임계값을 초과했을 때 연소 최고 압력이 높아져 있다. 상기한 제2 변형예와 마찬가지로, 제어 밸브(330)를 개방함으로써, 탄성 부재(166)가 크게 변형되어, 연소 최고 압력의 상승이 억제된다. 연소실(128) 내의 압력이 제2 임계값 이하일 때는, 연소 최고 압력이 내리지 않기 때문에, 열효율의 저하가 회피된다. 연소실(128) 내의 압력이 측정되므로, 연소압 억제 기구(Pb)는, 연소 최고 압력이 높을 때 적절히 기능한다.
여기서는, 제어 밸브(330)가 밸브 제어부(440)에 의해 제어되는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 상기한 제2 변형예와 마찬가지로, 연소실(128) 내의 압력이 제2 임계값을 초과했을 때, 연통로(220)가 밸브를 개방하고, 연소실(128) 내의 압력이 제2 임계값 이하일 때, 연통로(220)가 밸브를 폐쇄하면 된다. 예를 들면, 이와 같이, 동작하는 유압 회로가 이용되어도 된다.
제2 변형예, 제3 변형예에 기재된 바와 같이, 유압실(154a)의 유압, 또는 연소실(128) 내의 압력은, 유압실(154a)과 부유압실(158b)의 연통, 비연통을 결정하기 위한 지표값으로서 사용된다.
제1 변형예, 제2 변형예, 제3 변형예에 있어서도, 전술한 실시형태와 마찬가지로, 연소 사이클의 일부를 정압 연소에 근접하는 것이 가능해진다. 그 결과, 연소 온도의 상승이 억제되고, 배기 가스 중의 NOx가 억제된다. 또한, 연소 최고 압력이 억제되므로, 높은 부재 강도가 요구되지 않는다. 압축비 가변 기구(V)를 위한 유압실(154a)과, 연소압 억제 기구(Pa), (Pb)를 위한 유압실(154a)을 개별적으로 설치하는 경우와 비교하여, 구조의 복잡화가 억제된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 일 실시 형태에 대하여 설명하였으나, 본 개시는 상기 실시형태에 한정되지 않는 것은 물론이다. 당업자이면, 특허 청구의 범위에 기재된 범주에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 이를 수 있는 것은 명백하고, 이들에 대해서도 당연하게 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들면, 전술한 실시형태 및 변형예에서는, 2사이클형, 유니플로우(uniflow) 소기식(掃氣式; scavenging type), 크로스헤드형의 엔진(100), (200), (300), (400)을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 엔진의 종류는, 2사이클형, 유니플로우 소기식, 크로스헤드형에 한정되지 않는다. 적어도 엔진이면 된다. 또한, 엔진(100)은, 선박용에 한정되지 않고, 예를 들면, 자동차용이라도 된다.
또한, 전술한 실시형태 및 변형예에서는, 액체 연료가 사용되는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 예를 들면, 기체(氣體) 연료가 이용되어도 된다. 이 경우, 연료 분사 밸브(142)에 더하여, 기체 연료 분사 밸브가, 소기 포트(110a) 근방, 또는 실린더(110) 중, 소기 포트(110a)로부터 실린더 커버(124)까지의 부위에 설치된다. 연료 가스는, 기체 연료 분사 밸브로부터 분사(噴射)된 후, 실린더(110) 내에 유입된다. 연료 분사 밸브(142)로부터 소량의 액체 연료가 분사되면, 그 연소열에 의해, 연료 가스 및 활성 가스의 혼합기(混合氣)가 착화되어 연소한다. 이 경우, P―V 선도는, 도 5에 나타낸 서버 사이클 대신에, 오토 사이클에 가까운 것으로 된다. 여기서, 연료 가스는, LNG, LPG(액화 석유 가스), 경유, 중유 등을 가스화한 것이다. 또한, 엔진(100)은, 예를 들면, 기체 연료와 액체 연료를 구분하는 듀얼 연료형이라도 된다.
또한, 전술한 실시형태 및 변형예에서는, 칸막이 피스톤(164) 및 탄성 부재(166)가 설치되는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 칸막이 피스톤(164) 및 탄성 부재(166)는, 필수 구성은 아니다. 적어도, 부유압실(158b)의 내부의 유압에 따라서, 부유압실(158b)의 용적이 변경되는 기구가 있으면 된다.
또한, 전술한 실시형태 및 변형예에서는, 핀홀(154)에 연속하는 소경공(158)에 부유압실(158b)이 형성되는 경우에 대하여 설명하였다. 이 경우, 부유압실(158b)을 형성하는 가공이 용이해진다. 그러나, 부유압실(158b)은, 소경공(158)에 형성되는 구성에 한정되지 않는다. 부유압실(158b)은, 적어도 유압실(154a)과 연통되어 있으면 된다.
또한, 전술한 실시형태 및 변형예에서는, 유압실(154a)이 크로스헤드(116)의 크로스헤드 핀(150)에 설치되는 경우에 대하여 설명하였다. 단, 유압실은, 피스톤(112), 피스톤 핀, 및 크로스헤드(116)의 어딘가에 설치되어도 된다. 적어도, 피스톤(112)과 일체로 스트로크하는 슬라이딩부의 유압면이 유압실에 접하고 있으면 된다.
또한, 전술한 변형예에서는, 압축비 가변 기구(V)[압축비 제어부(182)]가 설치되는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 압축비 가변 기구(V)는 필수적인 구성은 아니다.
[산업 상의 이용 가능성]
본 개시는, 엔진에 이용할 수 있다.
100, 200, 300, 400: 엔진, 110: 실린더, 112: 피스톤, 114a: 대경부(슬라이딩부), 114a1: 유압면, 128: 연소실, 154: 핀홀(대경공), 154a: 유압실, 154b: 바닥면, 158: 소경공, 158b: 부유압실, 158c: 수용실, 164: 칸막이 피스톤, 166: 탄성 부재, 172: 유압 펌프, 182: 압축비 제어부, 220: 연통로, CMa, CMb: 연통 기구

Claims (7)

  1. 실린더;
    상기 실린더에 수용된 피스톤;
    상기 피스톤에 면하는 연소실;
    상기 피스톤과 일체로 스트로크하는 슬라이딩부;
    상기 슬라이딩부 중, 상기 연소실과는 반대측으로 노출되는 유압면(油壓面);
    상기 유압면이 면하는 유압실(油壓室); 및
    상기 유압실과 연통되고, 상기 유압실 내의 유압에 따라서 용적이 변화되는 부유압실(副油壓室);
    을 포함하는, 엔진.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압실에 접속된 유압 펌프를 더 포함하는, 엔진.
  3. 제2항에 있어서,
    칸막이 피스톤(partition piston)이 슬라이딩 가능하게 설치되고, 상기 칸막이 피스톤에 의해 내부가 상기 부유압실과 수용실로 구획되는 소경공(小徑孔); 및
    상기 수용실 측으로부터 상기 부유압실 측에 상기 칸막이 피스톤을 압압(押壓)하는 탄성 부재;를 더 포함하는, 엔진.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 슬라이딩부가 수용되고, 상기 유압면에 대향하는 바닥면을 구비하고, 상기 유압면과 상기 바닥면 사이에 상기 유압실이 형성되는 대경공(大徑孔)을 가지고,
    상기 대경공의 상기 바닥면에 상기 소경공이 개구되는, 엔진.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이딩부의 스트로크 방향의 위치가 소정 범위 내에 있는 경우에, 상기 유압실로 일단(一端)을 개구시키고, 상기 슬라이딩부의 스트로크 방향의 위치가 상기 소정 범위보다 상기 연소실로부터 이격되는 방향에 있는 경우에 상기 일단이 폐쇄되고, 타단이 상기 부유압실로 개구되는 연통로를 더 포함하는, 엔진.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유압실에 일단이 개구되는 연통로;
    상기 연통로의 타단이 개구되고, 상기 유압실 내의 유압에 따라서 용적이 변화되는 부유압실; 및
    상기 유압실의 유압, 또는 상기 연소실 내의 압력인 지표값(指標値)이 임계값을 넘는 경우에, 상기 유압실과 상기 부유압실을 연통시키고, 상기 지표값이 임계값 이하의 경우에, 상기 유압실과 상기 부유압실을 비연통으로 하는 연통 기구;를 더 포함하는, 엔진.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 유압실에 접속된 유압 펌프; 및
    상기 유압 펌프를 제어하고, 상기 피스톤의 상사점 위치를 변경시키는 압축비 제어부;를 더 포함하는, 엔진.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4191046A1 (de) * 2021-12-06 2023-06-07 Winterthur Gas & Diesel AG Grossdieselmotor und verfahren zum bestimmen des zylinderdrucks in einem grossdieselmotor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0444450U (ko) * 1990-08-22 1992-04-15
DE102007026312A1 (de) * 2007-06-06 2008-12-11 Karl Richter Pleuelstange für Hubkolbenmotore
JP5273290B2 (ja) 2010-03-02 2013-08-28 トヨタ自動車株式会社 燃焼圧力制御装置
JP2014020375A (ja) 2012-07-17 2014-02-03 Waertsilae Schweiz Ag 大型往復ピストン燃焼エンジン、ならびにそのようなエンジンを制御する制御機器および方法
KR20160090393A (ko) * 2014-01-20 2016-07-29 가부시키가이샤 아이에이치아이 엔진
KR20170083148A (ko) * 2015-05-11 2017-07-17 가부시키가이샤 아이에이치아이 크로스헤드형 엔진

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2167523B1 (ko) * 1972-01-12 1974-02-22 Mahle Gmbh
US4241705A (en) * 1978-07-27 1980-12-30 Teledyne Industries, Inc. Variable compression ratio piston
JP4464916B2 (ja) * 2005-12-28 2010-05-19 本田技研工業株式会社 ピストンにおける油圧アクチュエータの制御装置
JP2008038753A (ja) 2006-08-07 2008-02-21 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の圧縮比可変装置
US7827943B2 (en) * 2008-02-19 2010-11-09 Tonand Brakes Inc Variable compression ratio system
US8151691B2 (en) * 2008-12-04 2012-04-10 Southwest Research Institute Variable compression ratio piston with rate-sensitive response
JP4606509B2 (ja) 2009-03-06 2011-01-05 力 小高 内燃機関及び内燃機関用コネクティングロッド
JP2011220246A (ja) 2010-04-09 2011-11-04 Hatamura Engine Research Office エンジンの燃焼制御装置
AT514071B1 (de) * 2013-10-18 2014-10-15 Avl List Gmbh Längenverstellbare Pleuelstange
KR101500392B1 (ko) 2013-12-13 2015-03-09 현대자동차 주식회사 가변 압축비 장치
DK3098416T3 (en) 2014-01-20 2018-12-10 Ihi Corp crosshead
JP6137340B2 (ja) 2014-01-20 2017-05-31 株式会社Ihi クロスヘッド型エンジン
KR101683515B1 (ko) 2015-05-06 2016-12-07 현대자동차 주식회사 가변 압축비 엔진
JP2018050008A (ja) 2016-09-23 2018-03-29 トヨタ自動車株式会社 半導体装置の製造方法
JP2018050007A (ja) 2016-09-23 2018-03-29 富士通株式会社 フィルタ装置、及び、フィルタ装置の目詰まり判定方法
JP7027956B2 (ja) * 2018-02-28 2022-03-02 株式会社Ihi 圧縮比可変機構
JP2019157845A (ja) * 2018-03-16 2019-09-19 株式会社ディーゼルユナイテッド 舶用エンジン
JP7139702B2 (ja) * 2018-06-11 2022-09-21 株式会社Ihi 圧縮比可変機構

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0444450U (ko) * 1990-08-22 1992-04-15
DE102007026312A1 (de) * 2007-06-06 2008-12-11 Karl Richter Pleuelstange für Hubkolbenmotore
JP5273290B2 (ja) 2010-03-02 2013-08-28 トヨタ自動車株式会社 燃焼圧力制御装置
JP2014020375A (ja) 2012-07-17 2014-02-03 Waertsilae Schweiz Ag 大型往復ピストン燃焼エンジン、ならびにそのようなエンジンを制御する制御機器および方法
KR20160090393A (ko) * 2014-01-20 2016-07-29 가부시키가이샤 아이에이치아이 엔진
KR20170083148A (ko) * 2015-05-11 2017-07-17 가부시키가이샤 아이에이치아이 크로스헤드형 엔진

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KR102384827B1 (ko) 2022-04-08

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