KR20220081922A - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
KR20220081922A
KR20220081922A KR1020210172933A KR20210172933A KR20220081922A KR 20220081922 A KR20220081922 A KR 20220081922A KR 1020210172933 A KR1020210172933 A KR 1020210172933A KR 20210172933 A KR20210172933 A KR 20210172933A KR 20220081922 A KR20220081922 A KR 20220081922A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
valve
fuel gas
cylinder
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Application number
KR1020210172933A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102611647B1 (en
Inventor
닐스 흐비트펠트 라스무쎈
Original Assignee
만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드 filed Critical 만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드
Publication of KR20220081922A publication Critical patent/KR20220081922A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102611647B1 publication Critical patent/KR102611647B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248Injectors
    • F02M21/0257Details of the valve closing elements, e.g. valve seats, stems or arrangement of flow passages
    • F02M21/026Lift valves, i.e. stem operated valves
    • F02M21/0263Inwardly opening single or multi nozzle valves, e.g. needle valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/02Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
    • F02B25/04Engines having ports both in cylinder head and in cylinder wall near bottom of piston stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/02Selecting particular materials for valve-members or valve-seats; Valve-members or valve-seats composed of two or more materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/104Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on a side position of the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
    • F02D19/021Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/023Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
    • F02D19/024Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow by controlling fuel injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/023Valves; Pressure or flow regulators in the fuel supply or return system
    • F02M21/0239Pressure or flow regulators therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248Injectors
    • F02M21/0257Details of the valve closing elements, e.g. valve seats, stems or arrangement of flow passages
    • F02M21/026Lift valves, i.e. stem operated valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/029Arrangement on engines or vehicle bodies; Conversion to gaseous fuel supply systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/0011Constructional details; Manufacturing or assembly of elements of fuel systems; Materials therefor
    • F02M37/0023Valves in the fuel supply and return system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Abstract

적어도 하나의 실린더, 실린더 커버, 피스톤, 연료가스 탱크에 연결 가능한 연료가스 공급 시스템, 및 소기공기 시스템을 포함하는 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진으로서, 실린더는 실린더 벽을 가지며, 실린더 커버는 실린더의 상부에 배열되고 배기 밸브를 가지는 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진이 개시된다. 연료가스 공급 시스템은, 실린더에 대하여, 실린더 벽에 적어도 부분적으로 배열되는 연료가스 밸브를 포함한다. 연료가스 밸브는 밸브축선을 따라 연장되는 밸브 샤프트, 밸브 플레이트, 및 밸브 시트를 포함하며, 밸브 샤프트 및 밸브 플레이트는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 밸브축선을 따라 이동 가능하다. 연료가스 밸브는 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때 밸브 샤프트 및 밸브 플레이트가 상류 방향으로 이동하도록 구성된다.A two-stroke uniflow scavenge crosshead internal combustion engine comprising at least one cylinder, a cylinder cover, a piston, a fuel gas supply system connectable to a fuel gas tank, and a scavenging air system, wherein the cylinder has a cylinder wall and the cylinder cover A two-stroke uniflow scavenging crosshead internal combustion engine having an exhaust valve arranged on top of a cylinder is disclosed. The fuel gas supply system includes, with respect to the cylinder, a fuel gas valve arranged at least partially in a cylinder wall. The fuel gas valve includes a valve shaft extending along a valve axis, a valve plate, and a valve seat, the valve shaft and the valve plate being movable along the valve axis between an open position and a closed position. The fuel gas valve is configured such that the valve shaft and the valve plate move in an upstream direction when moving from the closed position to the open position.

Description

내연 엔진 {INTERNAL COMBUSTION ENGINE}internal combustion engine {INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 2-행정 내연 엔진 및 연료가스 밸브에 관한 것이다.The present invention relates to a two-stroke internal combustion engine and a fuel gas valve.

2-행정 내연 엔진은 컨테이너선, 벌크선 및 유조선과 같은 선박에서 추진 엔진으로서 사용되고 있다. 내연 엔진으로부터의 원치 않는 배기가스의 감소는 점점 중요해지고 있다.Two-stroke internal combustion engines are being used as propulsion engines in ships such as container ships, bulk carriers and oil tankers. The reduction of unwanted emissions from internal combustion engines is becoming increasingly important.

원치 않는 배기가스의 양을 감소시키는 효과적인 방법은 예컨대 중유(HFO)와 같은 연료유로부터 연료가스로의 전환이다. 연료가스는 압축 행정의 끝에서 실린더 내로 분사될 수 있으며, 여기서 압축시 실린더 내의 가스가 도달하는 고온에 의해 또는 파일럿 연료의 점화에 의해 즉시 점화될 수 있다. 그러나, 압축 행정의 끝에서 실린더 내로 연료가스를 분사하는 것은, 실린더 내의 큰 압력을 극복하기 위해 분사 전에 연료가스를 압축하기 위한 고압 가스 압축기를 필요로 한다.An effective way to reduce the amount of unwanted exhaust gases is the conversion from fuel oils such as heavy fuel oil (HFO) to fuel gases, for example. The fuel gas may be injected into the cylinder at the end of the compression stroke, where it may be ignited immediately by the high temperature the gas in the cylinder reaches during compression or by ignition of the pilot fuel. However, injecting fuel gas into the cylinder at the end of the compression stroke requires a high pressure gas compressor to compress the fuel gas prior to injection to overcome the large pressure in the cylinder.

그러나 고압 가스 압축기는 가격이 비싸고 제조 및 유지보수가 복잡하다. 이러한 고압 압축기의 필요를 회피하는 하나의 방법은, 실린더 내의 압력이 상당히 낮은 압축 행정의 초기에 연료가스를 분사하도록 구성되는 연료가스 밸브를 갖추는 것이다.However, high pressure gas compressors are expensive and complicated to manufacture and maintain. One way to avoid the need for such a high pressure compressor is to have a fuel gas valve configured to inject fuel gas at the beginning of the compression stroke when the pressure in the cylinder is significantly lower.

특허문헌 EP 3015679호에는 그러한 연료가스 밸브가 개시되어 있다. 연료가스 밸브는 밸브 샤프트, 밸브 플레이트, 및 밸브 시트를 포함하고, 밸브 샤프트 및 밸브 플레이트는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하며, 개방 위치에서 밸브 플레이트는 연료가스 밸브에 연결되는 가스연료 노즐 내로 연장된다.Patent document EP 3015679 discloses such a fuel gas valve. The fuel gas valve includes a valve shaft, a valve plate, and a valve seat, wherein the valve shaft and the valve plate are movable between an open position and a closed position, wherein in the open position the valve plate is inserted into a gas fuel nozzle connected to the fuel gas valve. is extended

그러나 저압 2-행정 유니플로 소기식 내연 엔진은 가스 슬립의 문제가 있다. 이것은 일반적으로 사용되는 연료가스가 강력한 온실 가스이기 때문에 문제가 된다. 예를 들어, 메탄은 온실 가스로서 잠재적으로 CO2보다 84배 더 강력하다. 따라서, 작은 가스 슬립이라도 엔진의 수명 동안 특히 각 엔진 사이클에 대해 가스 슬립이 반복된다면 상당한 환경 영향을 초래할 것이다. 배기 밸브와 연료가스 밸브의 타이밍을 제어하면 가스 슬립의 양을 제한할 수 있지만, 어느 정도까지만 가능하다.However, low-pressure two-stroke uniflow scavenge internal combustion engines have the problem of gas slip. This is problematic because commonly used fuel gases are powerful greenhouse gases. Methane, for example, is a greenhouse gas, potentially 84 times more potent than CO2. Thus, even a small gas slip will have a significant environmental impact over the life of the engine, especially if the gas slip is repeated for each engine cycle. Controlling the timing of the exhaust and fuel gas valves can limit the amount of gas slip, but only to a certain extent.

따라서, 가스 슬립을 더 감소시키는 것이 문제로 남아 있다.Accordingly, further reduction of gas slip remains a problem.

제1 태양에 따르면, 본 발명은 적어도 하나의 실린더, 실린더 커버, 피스톤, 연료가스 탱크에 연결 가능한 연료가스 공급 시스템, 및 소기공기 시스템을 포함하는 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진에 관한 것으로서, 실린더는 실린더 벽을 가지며, 실린더 커버는 실린더의 상부에 배열되고 배기 밸브를 가지며, 피스톤은 하사점과 상사점 사이에서 중심축선을 따라 실린더 내에 이동 가능하게 배열되며, 소기공기 시스템은 실린더의 바닥에 배열되는 소기공기 입구를 가지며, 연료가스 공급 시스템은, 실린더에 대하여, 실린더 벽에 적어도 부분적으로 배열되고 압축 행정 동안에 연료가스 노즐을 통해 실린더 내로 연료가스를 유입시키도록 구성되어 연료가스가 소기공기 입구로부터의 소기공기와 혼합되도록 할 수 있고 점화 전에 소기공기 및 연료가스의 혼합물이 압축되도록 허용하는 연료가스 밸브를 포함하며, 연료가스 밸브는 밸브축선을 따라 연장되는 밸브 샤프트, 밸브 플레이트, 및 밸브 시트를 포함하며, 밸브 샤프트 및 밸브 플레이트는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 밸브축선을 따라 이동 가능하며, 여기서 연료가스 밸브는 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때 밸브 샤프트 및 밸브 플레이트가 상류 방향으로 이동하도록 구성된다.According to a first aspect, the present invention relates to a two-stroke uniflow scavenging crosshead internal combustion engine comprising at least one cylinder, a cylinder cover, a piston, a fuel gas supply system connectable to a fuel gas tank, and a scavenging air system. wherein the cylinder has a cylinder wall, the cylinder cover is arranged on top of the cylinder and has an exhaust valve, the piston is movably arranged in the cylinder along a central axis between bottom dead center and top dead center, and the scavenge air system having a scavenging air inlet arranged at the bottom, wherein the fuel gas supply system is arranged at least partially in the cylinder wall relative to the cylinder and is configured to introduce fuel gas into the cylinder through the fuel gas nozzle during a compression stroke so that the fuel gas is scavenge a fuel gas valve capable of mixing with the scavenging air from the air inlet and allowing the mixture of the scavenging air and fuel gas to be compressed prior to ignition, the fuel gas valve comprising a valve shaft extending along a valve axis, a valve plate, and a valve seat, wherein the valve shaft and the valve plate are movable along a valve axis between an open position and a closed position, wherein the fuel gas valve moves in an upstream direction when the fuel gas valve moves from the closed position to the open position. is configured to

연료가스 밸브가 폐쇄되고 피스톤이 연료가스 노즐을 지나 이동한 후, 연료가스의 잔류 체적이 연료가스 노즐에서 포착된다. 이러한 잔류 체적의 일부는 피스톤 아래의 소기 공간 내로 유동/확산될 것이며, 여기서 소기공기와 혼합될 것이다. 그 다음의 엔진 사이클에 있어서, 피스톤이 소기공기 입구 아래로 이동하면, 혼합물은 실린더 내로 유동할 것이고 혼합물의 일부는 소기 과정의 시작시 배기 밸브 밖으로 직접 보내져 가스 슬립이 발생할 것이다.After the fuel gas valve closes and the piston moves past the fuel gas nozzle, a residual volume of fuel gas is captured at the fuel gas nozzle. A portion of this residual volume will flow/diffusion into the scavenging space below the piston, where it will mix with the scavenging air. In the next engine cycle, as the piston moves down the scavenging air inlet, the mixture will flow into the cylinder and some of the mixture will be sent directly out of the exhaust valve at the start of the scavenging process, causing gas slip.

결과적으로, 연료가스 밸브의 리프트 방향을 반전시킴으로써, 밸브 샤프트 및 밸브 플레이트가 개방 위치에 있을 때 더 이상 밸브 플레이트를 수용할 필요가 없기 때문에 연료가스 노즐의 내부 체적은 감소될 수 있다. 따라서, 밸브가 폐쇄될 때 연료가스 노즐 내에 남아 있는 연료가스의 잔류 체적도 감소될 수 있으며, 이는 가스 슬립의 양을 감소시키는 결과를 초래할 수 있다. 감소된 가스 슬립은 그에 상응하는 효율 증가로 이어진다.Consequently, by reversing the lift direction of the fuel gas valve, the internal volume of the fuel gas nozzle can be reduced because it is no longer necessary to receive the valve plate when the valve shaft and the valve plate are in the open position. Accordingly, the residual volume of the fuel gas remaining in the fuel gas nozzle when the valve is closed can also be reduced, which may result in reducing the amount of gas slip. Reduced gas slip leads to a corresponding increase in efficiency.

내연 엔진은 바람직하게는 실린더 당 적어도 400kW의 동력을 갖는 선박을 추진하기 위한 유니플로 소기식의 대형 저속 터보차지식 2-행정 크로스헤드 내연 엔진이다. 내연 엔진은 내연 엔진에 의해 생성된 배기가스에 의해 구동되고 소기공기를 압축하도록 구성되는 터보차저를 포함할 수 있다. 내연 엔진은 연료가스로 운전할 때의 오토 사이클 모드 및 대체 연료 예컨대 중유 또는 마린 디젤 오일로 운전할 때의 디젤 사이클 모드를 갖는 이중-연료 엔진일 수 있다. 그러한 이중-연료 엔진은 대체 연료를 분사하기 위한 전용의 연료 공급 시스템을 가지고 있으며, 이러한 연료 공급 시스템은 또한 연료가스와 소기공기의 혼합물을 점화시키기 위해 오토 사이클 모드로 작동할 때 파일럿 연료의 분사에 사용될 수도 있다.The internal combustion engine is preferably a uniflow scavenging, large, low-speed turbocharged, two-stroke crosshead internal combustion engine for propulsion of ships with a power of at least 400 kW per cylinder. The internal combustion engine may include a turbocharger that is driven by exhaust gases produced by the internal combustion engine and is configured to compress scavenging air. The internal combustion engine may be a dual-fuel engine having an auto cycle mode when running on fuel gas and a diesel cycle mode when running on an alternative fuel such as heavy oil or marine diesel oil. Such dual-fuel engines have a dedicated fuel supply system for injecting the alternative fuel, which also prevents the injection of pilot fuel when operating in auto cycle mode to ignite a mixture of fuel gas and scavenging air. may be used.

내연 엔진은 정확하게 측정된 소량의 파일럿 연료, 예컨대 중유 또는 마린 디젤 오일을 분사 가능한 파일럿 연료 시스템과 같은 전용의 점화 시스템을 포함 할 수 있어, 필요한 양의 파일럿 연료만이 사용되도록 연료가스와 소기공기의 혼합물을 점화시킬 수 있다. 그러한 파일럿 연료 시스템은 대체 연료를 위한 전용의 연료 공급 시스템에 비해 크기가 훨씬 작고 정확한 양의 파일럿 연료를 분사하기에 더 적합하며, 대체 연료를 위한 전용의 연료 공급 시스템은 큰 크기의 구성부품으로 인해 이러한 목적에 적합하지 않다.An internal combustion engine may include a dedicated ignition system such as a pilot fuel system capable of injecting precisely metered small amounts of pilot fuel, eg heavy oil or marine diesel oil, so that only the required amount of pilot fuel is used, between fuel gas and scavenging air. The mixture may ignite. Such pilot fuel systems are much smaller in size than dedicated fuel supply systems for alternative fuels and are better suited to injecting the correct amount of pilot fuel, and dedicated fuel supply systems for alternative fuels have larger components due to their oversized components. It is not suitable for this purpose.

파일럿 연료는 내연 엔진의 연소실에 유체 연결된 프리-챔버 내에 분사될 수 있다. 대안적으로, 연료가스 및 소기공기의 혼합물은 점화 플러그 또는 레이저 점화기를 포함하는 수단에 의해 점화될 수 있다. 각각의 실린더는 실린더의 하부에 하나 이상의 소기공기 입구 및 실린더의 상부에 배기 출구를 구비할 수 있다.The pilot fuel may be injected into a pre-chamber fluidly connected to a combustion chamber of an internal combustion engine. Alternatively, the mixture of fuel gas and scavenging air may be ignited by means comprising a spark plug or laser igniter. Each cylinder may have one or more scavenging air inlets at the bottom of the cylinder and an exhaust outlet at the top of the cylinder.

밸브 샤프트 및 밸브 플레이트는, 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때, 실린더의 중심으로부터 멀리 밸브축선을 따라 이동함으로써 상류 방향으로 이동할 수 있다. 상응하여, 밸브 샤프트 및 밸브 플레이트는, 개방 위치에서 폐쇄 위치로 이동할 때, 실린더의 중심을 향해 밸브축선을 따라 이동함으로써 하류 방향으로 이동할 수 있다. 밸브축선은 반경 방향에 상응할 수 있어 밸브 샤프트 및 밸브 플레이트는 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때 실린더의 중심으로부터 직접적으로 멀리 이동할 수 있다. 그러나, 밸브축선은 반경 방향에 대해 기울어질 수도 있다.The valve shaft and valve plate can move in an upstream direction by moving along the valve axis away from the center of the cylinder when moving from the closed position to the open position. Correspondingly, the valve shaft and valve plate can move in a downstream direction by moving along the valve axis towards the center of the cylinder when moving from the open position to the closed position. The valve axis may correspond to a radial direction so that the valve shaft and valve plate can move directly away from the center of the cylinder when moving from the closed position to the open position. However, the valve axis may be inclined with respect to the radial direction.

밸브 플레이트는 제1 측부 및 제2 측부를 가질 수 있으며, 제2 측부는 제1 측부에 대향하고, 밸브 샤프트는 제1 측부로부터 연장되고 제2 측부의 일부는 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때 밸브 시트와 인접한다.The valve plate may have a first side and a second side, the second side opposite the first side, the valve shaft extending from the first side and a portion of the second side portion of the valve seat when the valve is in the closed position. adjacent to

일부 실시형태에 있어서, 연료가스 밸브는 하사점으로부터 0도 내지 160도, 또는 하사점으로부터 0도 내지 130도, 또는 하사점으로부터 0도 내지 90도의 압축 행정 동안에 실린더 내로 연료가스를 분사하도록 구성된다.In some embodiments, the fuel gas valve is configured to inject fuel gas into the cylinder during a compression stroke between 0 degrees and 160 degrees from bottom dead center, or between 0 degrees and 130 degrees from bottom dead center, or between 0 degrees and 90 degrees from bottom dead center. .

연료가스의 예로서는 천연가스, 메탄, 에탄, 액화석유가스 및 암모니아가 있다.Examples of fuel gas include natural gas, methane, ethane, liquefied petroleum gas and ammonia.

일부 실시형태에 있어서 연료가스 노즐은 연료가스 밸브의 일체화된 부분이다.In some embodiments the fuel gas nozzle is an integral part of the fuel gas valve.

결과적으로, 연료가스 밸브에 연료가스 노즐을 통합함으로써, 엔진 부품의 수가 감소되어 엔진이 더욱 단순해진다.Consequently, by integrating the fuel gas nozzle into the fuel gas valve, the number of engine parts is reduced and the engine becomes simpler.

일부 실시형태에 있어서 연료가스 밸브는 밸브 하우징을 포함하고, 밸브 하우징은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 연료가스 노즐 및 밸브 시트는 밸브 하우징의 제2 부분에 형성되고, 밸브 하우징의 제1 부분 및 밸브 하우징의 제2 부분은 밸브 시트의 상류에서 연결된다.In some embodiments the fuel gas valve includes a valve housing, the valve housing includes a first portion and a second portion, the fuel gas nozzle and the valve seat are formed in a second portion of the valve housing, the second portion of the valve housing The first part and the second part of the valve housing are connected upstream of the valve seat.

결과적으로, 밸브 하우징의 제1 부분과 제2 부분 사이의 연결부로부터의 가스 누출을 검출하기가 더욱 용이해질 수 있는데, 이는 연료가스 밸브가 폐쇄되어 있을 때 연결부로부터의 가스 누출은 연료가스 밸브의 상류에서의 압력 하락을 초래할 것이기 때문이며, 이는 다음에 설명된 바와 같이 센서에 의해 검출될 수 있다.As a result, it can be easier to detect a gas leak from the connection between the first and second parts of the valve housing, which means that when the fuel gas valve is closed, the gas leak from the connection is upstream of the fuel gas valve. This will result in a pressure drop in , which can be detected by the sensor as described below.

일부 실시형태에 있어서 연료가스 공급 시스템은 연료가스 밸브의 상류에 배열되는 안전 밸브를 더 포함하고, 연료가스 밸브는 안전 밸브를 통해 연료가스 탱크에 유체 연결 가능하다.In some embodiments the fuel gas supply system further comprises a safety valve arranged upstream of the fuel gas valve, the fuel gas valve being fluidly connectable to the fuel gas tank via the safety valve.

일부 실시형태에 있어서 안전 밸브는 연료가스 밸브가 개방되도록 구성되기 전에 개방되고 연료가스 밸브가 폐쇄되도록 구성된 후에 폐쇄되도록 구성되어 연료가스가 안전 밸브를 통해 연료가스 밸브로 유동하기 위해 허용되는 제한된 시간 기간을 생성한다.In some embodiments the safety valve is configured to open before the fuel gas valve is configured to open and to close after the fuel gas valve is configured to close such that a limited period of time is allowed for fuel gas to flow through the safety valve to the fuel gas valve. create

일부 실시형태에 있어서 제1 센서는 안전 밸브와 연료가스 밸브 사이의 공간 내에 배열되고, 제1 센서는 고장난 연료가스 밸브를 나타내는 연료가스 밸브와 안전 밸브 사이의 공간 내의 압력 변화를 직접 또는 간접적으로 검출하도록 구성된다.In some embodiments the first sensor is arranged in a space between the safety valve and the fuel gas valve, wherein the first sensor detects, directly or indirectly, a pressure change in the space between the fuel gas valve and the safety valve indicative of a failed fuel gas valve. is configured to

결과적으로, 상이한 유형의 연료가스 밸브의 고장을 검출하는 것이 신뢰할 수 있는 방식으로 가능해진다.Consequently, it becomes possible in a reliable way to detect failures of different types of fuel gas valves.

제1 센서는 압력 변화를 직접적으로 검출하도록 구성되는 압력 센서일 수 있다. 대안적으로, 제1 센서는 예컨대 온도 센서와 같이 압력 변화를 간접적으로 검출하도록 구성되는 또 다른 센서일 수 있다. 제2 센서는 안전 밸브와 연료가스 밸브 사이의 공간에 더 배열될 수 있으며, 예를 들어 제1 센서는 압력 센서일 수 있고 제2 센서는 온도 센서일 수 있다. 내연 엔진은 제1 센서에(그리고 가능하게는 제2 센서에도) 조작 가능하게 접속되는 제어 유닛을 더 포함할 수 있다. 제어 유닛은 제1 센서로부터 수신된 센서 신호를 모니터링하여 고장난 연료가스 밸브가 검출되면, 예를 들어, 밸브 플레이트나 밸브 시트의 손상 또는 밸브 샤프트의 막힘을 나타내는, 안전 밸브와 하나 이상의 연료가스 밸브의 제1 집단과의 사이의 공간 내의 압력 하락이 검출되면, 경보를 발하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛은 경보에 응답하여 조치를 취하도록 구성되어, 예를 들면, 제어 유닛은 고장난 연료가스 밸브의 안전 밸브를 영구적으로 폐쇄하고/하거나, 연료가스 공급 시스템으로부터의 연료가스를 배출시키기 위한 블로우 작동을 개시하고/하거나, 가스 모드를 예컨대 디젤 모드와 같은 대체 모드로 전환시키도록 엔진을 제어할 수 있다.The first sensor may be a pressure sensor configured to directly detect a change in pressure. Alternatively, the first sensor may be another sensor configured to indirectly detect a change in pressure, such as a temperature sensor. The second sensor may be further arranged in the space between the safety valve and the fuel gas valve, for example, the first sensor may be a pressure sensor and the second sensor may be a temperature sensor. The internal combustion engine may further comprise a control unit operably connected to the first sensor (and possibly also to the second sensor). The control unit monitors the sensor signal received from the first sensor so that if a malfunctioning fuel gas valve is detected, the safety valve and the one or more fuel gas valves, indicating, for example, damage to the valve plate or valve seat or clogging of the valve shaft. It may be configured to issue an alarm when a drop in pressure in the space with the first population is detected. The control unit is configured to take action in response to the alarm, eg, the control unit may permanently close a safety valve of a failed fuel gas valve and/or operate a blow to evacuate fuel gas from the fuel gas supply system. and/or control the engine to switch the gas mode to an alternate mode, such as diesel mode.

일부 실시형태에 있어서 안전 밸브는 입구 및 출구를 갖춘 밸브 하우징을 갖고, 연료가스 밸브는 입구 및 출구를 갖춘 밸브 하우징을 가지며, 여기서 안전 밸브의 밸브 하우징은 연료가스 밸브의 밸브 하우징에 직접 연결되어 안전 밸브의 출구가 제1 연료가스 밸브의 입구에 직접 연결되게 된다.In some embodiments the safety valve has a valve housing having an inlet and an outlet, and the fuel gas valve has a valve housing having an inlet and an outlet, wherein the valve housing of the safety valve is directly connected to the valve housing of the fuel gas valve to ensure safety The outlet of the valve is directly connected to the inlet of the first fuel gas valve.

결과적으로, 안전 밸브와 연료가스 밸브 사이의 가스의 체적은 작을 수 있다. 이것은 연료가스 밸브가 오작동하는 경우 실린더 내로 제어할 수 없이 방출될 수 있는 연료가스의 양을 저감시킬 수 있다. 연료가스 밸브와 안전 밸브 사이에 소량의 연료가스가 포획되어 있으면, 결과적인 압력 하락이 더 커질 것이기 때문에, 누출이 일어나는 연료가스 밸브를 더 용이하 검출해 낼 수 있다.As a result, the volume of gas between the safety valve and the fuel gas valve can be small. This can reduce the amount of fuel gas that can be released uncontrollably into the cylinder if the fuel gas valve malfunctions. If a small amount of fuel gas is trapped between the fuel gas valve and the safety valve, it is easier to detect the leaking fuel gas valve because the resulting pressure drop will be greater.

일부 실시형태에 있어서 안전 밸브는 밸브축선을 따라 연장되는 밸브 샤프트, 밸브 플레이트, 및 밸브 시트를 포함하고, 밸브 샤프트 및 밸브 플레이트는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 밸브축선을 따라 이동 가능하며, 여기서 안전 밸브는 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때 밸브 샤프트 및 밸브 플레이트가 하류 방향으로 이동하도록 구성된다.In some embodiments a safety valve includes a valve shaft extending along a valve axis, a valve plate, and a valve seat, the valve shaft and valve plate being movable along the valve axis between an open position and a closed position, wherein the safety valve The valve is configured such that the valve shaft and the valve plate move in a downstream direction when moving from the closed position to the open position.

실린더 내부의 압력이 연료가스 밸브의 폐쇄 압력 이상으로 증가하면, 연료가스 밸브는 반전된 리프트 방향을 갖도록 설계되어 강제로 개방된다. 그러나, 정상적인 리프트 방향을 갖는 안전 밸브를 사용함으로써, 그러한 상황에서는 안전 밸브의 밸브 플레이트가 밸브 시트에 대항하여 더 세게 가압될 것이기 때문에, 안전 밸브는 강제로 개방되지 않는 것을 보장할 수 있다.When the pressure inside the cylinder increases above the closing pressure of the fuel gas valve, the fuel gas valve is designed to have a reverse lift direction and is forcibly opened. However, by using the safety valve with a normal lift direction, it can be ensured that the safety valve is not forcibly opened, since in such a situation the valve plate of the safety valve will be pressed harder against the valve seat.

안전 밸브의 밸브 플레이트는 제1 측부 및 제2 측부를 가질 수 있고, 제2 측부는 제1 측부와 대향되고, 밸브 샤프트는 제1 측부로부터 연장되고 제1 제2 측부의 일부는 안전 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때 밸브 시트와 인접한다.A valve plate of the safety valve may have a first side and a second side, the second side opposite the first side, the valve shaft extending from the first side and a portion of the first second side at which the safety valve is closed abuts the valve seat when in position.

일부 실시형태에 있어서 연료가스 노즐은 노즐축선을 따라 연장되고 연료가스를 수용하기 위한 입구 및 연료가스를 실린더 내부로 전달하기 위한 출구를 가지며, 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때 밸브 샤프트 및 밸브 플레이트는 밸브축선을 따라 거리 d1을 이동하며, 여기서 연료가스 노즐은 노즐축선을 따라 입구로부터 거리 d1에서 밸브 플레이트의 단면적보다 작은 단면적을 갖는다.In some embodiments the fuel gas nozzle extends along a nozzle axis and has an inlet for receiving fuel gas and an outlet for passing fuel gas into the cylinder, wherein when moving from a closed position to an open position, the valve shaft and valve plate Traveling a distance d1 along the valve axis, wherein the fuel gas nozzle has a cross-sectional area less than the cross-sectional area of the valve plate at a distance d1 from the inlet along the nozzle axis.

결과적으로, 연료가스 노즐에 포획된 연료가스의 잔류 체적이 낮아질 수 있고, 그에 따라 가스 슬립은 그에 상응하여 낮아질 수 있다.As a result, the residual volume of the fuel gas trapped in the fuel gas nozzle can be lowered, and thus the gas slip can be correspondingly lowered.

일부 실시형태에 있어서 밸브 플레이트는 제1 측부 및 제2 측부를 갖고, 밸브 샤프트는 제1 측부로부터 연장되고 제2 측부는 연료가스 노즐의 출구를 향하며, 여기서 연료가스 밸브는 밸브 플레이트의 제2 측부로부터 연료가스 노즐 내로 연장되는 가스 변위 요소를 더 포함한다.In some embodiments the valve plate has a first side and a second side, the valve shaft extending from the first side and the second side facing the outlet of the fuel gas nozzle, wherein the fuel gas valve is the second side of the valve plate It further includes a gas displacement element extending from the fuel gas nozzle into the fuel gas nozzle.

결과적으로, 연료가스 노즐에 포획된 연료가스의 잔류 체적은 더욱 낮아질 수 있고, 그에 따라 가스 슬립은 그에 상응하여 낮아질 수 있다.As a result, the residual volume of the fuel gas trapped in the fuel gas nozzle can be further lowered, and thus the gas slip can be correspondingly lowered.

가스 변위 요소는 연료가스 노즐이 출구를 향해 폭이 감소하도록 허용하기 위해 그 말단부를 향해 테이퍼질 수 있다.The gas displacement element may taper towards its distal end to allow the fuel gas nozzle to decrease in width towards the outlet.

제2 태양에 따르면 본 발명은 제1 태양과 관련하여 개시된 바와 같은 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진용 연료가스 밸브에 관한 것으로서, 여기서 연료가스 밸브는 밸브축선을 따라 연장되는 밸브 샤프트, 밸브 플레이트, 및 밸브 시트를 포함하고, 밸브 샤프트 및 밸브 플레이트는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 밸브축선을 따라 이동 가능하고, 여기서 연료가스 밸브는 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때 밸브 샤프트 및 밸브 플레이트가 상류 방향으로 이동하도록 구성된다.According to a second aspect the present invention relates to a fuel gas valve for a two-stroke uniflow scavenge crosshead internal combustion engine as disclosed in relation to the first aspect, wherein the fuel gas valve comprises a valve shaft extending along a valve axis; a valve plate, and a valve seat, wherein the valve shaft and the valve plate are movable along a valve axis between an open position and a closed position, wherein the fuel gas valve causes the valve shaft and the valve plate to move from the closed position to the open position. configured to move in an upstream direction.

본 발명의 상이한 태양은 전술한 및 후술하는 바와 같이 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진 및 연료가스 밸브를 포함하여 상이한 방식으로 구현될 수 있으며, 전술한 적어도 하나의 태양과 관련하여 설명된 하나 이상의 이점 및 장점을 각각 제공하며, 전술한 및/또는 종속 청구항에 기재된 태양들 중 적어도 하나와 관련하여 설명된 바람직한 실시형태에 상응하는 하나 이상의 바람직한 실시형태를 각각 갖는다. 나아가서, 여기에 설명된 태양들 중 하나와 관련하여 설명된 실시형태는 또 다른 태양에 동일하게 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.Different aspects of the present invention may be embodied in different ways, including a two-stroke uniflow scavenge crosshead internal combustion engine and fuel gas valve, as described above and below, and may be embodied in different ways as described in connection with at least one aspect described above. Each has one or more preferred embodiments which each provide one or more advantages and advantages and correspond to preferred embodiments described in connection with at least one of the aspects set forth above and/or in the dependent claims. Furthermore, it will be understood that an embodiment described in connection with one of the aspects described herein may be equally applicable to another aspect.

본 발명의 상기된 및/또는 부가적인 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대한 다음의 예시적이고 비-제한적인 상세한 설명에 의해 더욱 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 2 및 도 2b는 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진을 위한 종래의 연료가스 밸브의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진을 위한 연료가스 밸브의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진을 위한 연료가스 밸브의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진을 위한 연료가스 밸브의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진의 연료가스 공급 시스템을 위한 밸브 조립체의 개략적인 도면을 도시한다.
The above and/or additional objects, features and advantages of the present invention will become more apparent by the following illustrative and non-limiting detailed description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
1 schematically shows a cross-section of a two-stroke uniflow scavenging crosshead internal combustion engine according to an embodiment of the present invention;
2 and 2B schematically show a cross-section of a conventional fuel gas valve for a two-stroke uniflow scavenging crosshead internal combustion engine.
3A and 3B schematically show a cross-section of a fuel gas valve for a two-stroke uniflow scavenge crosshead internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
4 schematically shows a cross-section of a fuel gas valve for a two-stroke uniflow scavenging crosshead internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
5 schematically shows a cross-section of a fuel gas valve for a two-stroke uniflow scavenging crosshead internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
6 shows a schematic diagram of a valve assembly for a fuel gas supply system of a two-stroke uniflow scavenging crosshead internal combustion engine according to an embodiment of the present invention;

이하의 설명에서, 본 발명이 구체화되는 방식을 예시에 의해 나타내는 첨부된 도면을 참조한다.In the following description, reference is made to the accompanying drawings, which show by way of illustration how the invention may be embodied.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 해양 선박 추진용 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진(이하, 2-행정 내연 엔진이라고도 함)(100)의 단면을 개략적으로 도시한다. 2-행정 내연 엔진(100)은 소기공기 시스템(111), 배기가스 리시버(108) 및 터보차저(109)를 포함한다. 2-행정 내연 엔진은 복수의 실린더(101)를 갖는다(단면도에는 단일의 실린더만이 도시되어 있음). 각각의 실린더(101)는, 소기공기를 제공하기 위하여 실린더의 하부에 배열되는 소기공기 입구(102)와, 피스톤(103)과, 실린더의 상부에 배열되는 실린더 커버(113)와, 실린더 커버(113)에 배열되는 배기 밸브(104)와, 하나 이상의 연료가스 밸브(105) (단지 개략적으로만 도시됨)를 포함한다. 소기공기 입구(102)는 소기공기 시스템에 유체 연결(fluidly connected)되어 있다. 피스톤(103)은 가장 낮은 위치(하사점)에 있는 것으로 도시되어 있다. 피스톤(103)은 크랭크샤프트(도시생략)에 연결된 피스톤 로드를 갖는다. 피스톤(103)은 하사점과 상사점 사이에서 중심축선(114)을 따라 실린더 내에 이동 가능하게 배열되어 있다. 연료가스 밸브(105)는 단지 개략적으로만 도시되어 있다. 연료가스 밸브(105)는, 실린더 커버(113)와 소기공기 입구(102) 사이에서 실린더 벽 내에 적어도 부분적으로 배열되고 연료가스 공급 시스템의 일부를 형성하며, 압축 행정 동안에 실린더 내로 연료가스를 도입하여 연료가스가 소기공기 입구(102)로부터의 소기공기와 혼합될 수 있고 소기공기와 연료가스의 혼합물이 점화 전에 압축되는 것을 허용하도록 구성되어 있으며, 연료가스 밸브(105)는 연료가스 노즐을 가지며, 연료가스 노즐은 실린더의 내부에 연료가스를 제공하기 위한 하나 이상의 노즐 출구를 갖는다. 연료가스 공급 시스템은 연료가스 탱크에 유체 연결되어 있다. 연료가스 공급 시스템은 각각의 실린더에 대하여 안전 밸브(도시생략)를 더 포함할 수 있으며, 여기서 연료가스 밸브(105)는 안전 밸브를 경유하여 연료가스 탱크에 유체 연결되어 있다. 안전 밸브(112)는 연료가스 밸브(105)가 개방되도록 구성되기 전에 단시간 개방되고 연료가스 밸브(105)가 폐쇄되도록 구성된 후에 단시간 폐쇄되도록 구성되며, 그에 따라 메인 연료가스 공급 튜브로부터의 연료가스는 안전 밸브를 통해 연료가스 밸브(105)까지 유동할 수 있는 제한된 시간을 생성한다. 이것은, 정상 작동시 안전 밸브는, 가스가 실린더 내로 유입되는 가스 밸브(105)의 개방 기간의 직전과 직후에, 각각, 개방 및 폐쇄됨에 따라, 연료가스 밸브만큼 자주 작동할 것이라는 점을 의미한다.1 schematically shows a cross-section of a two-stroke uniflow scavenge crosshead internal combustion engine (hereinafter also referred to as a two-stroke internal combustion engine) 100 for propulsion of marine vessels according to an embodiment of the present invention. The two-stroke internal combustion engine 100 includes a scavenging air system 111 , an exhaust gas receiver 108 and a turbocharger 109 . A two-stroke internal combustion engine has a plurality of cylinders 101 (only a single cylinder is shown in the cross-sectional view). Each cylinder 101 has a scavenging air inlet 102 arranged at the bottom of the cylinder for providing scavenging air, a piston 103, a cylinder cover 113 arranged on the upper part of the cylinder, and a cylinder cover ( an exhaust valve 104 arranged at 113 , and one or more fuel gas valves 105 (shown only schematically). The scavenging air inlet 102 is fluidly connected to the scavenging air system. The piston 103 is shown in its lowest position (bottom dead center). The piston 103 has a piston rod connected to a crankshaft (not shown). The piston 103 is arranged movably in the cylinder along a central axis 114 between bottom dead center and top dead center. The fuel gas valve 105 is only schematically shown. A fuel gas valve (105) is arranged at least partially within the cylinder wall between the cylinder cover (113) and the scavenging air inlet (102) and forms part of a fuel gas supply system, for introducing fuel gas into the cylinder during a compression stroke. wherein the fuel gas is capable of mixing with the scavenging air from the scavenging air inlet 102 and is configured to allow the mixture of the scavenging air and fuel gas to be compressed prior to ignition, the fuel gas valve 105 having a fuel gas nozzle; The fuel gas nozzle has one or more nozzle outlets for providing fuel gas to the interior of the cylinder. The fuel gas supply system is fluidly connected to the fuel gas tank. The fuel gas supply system may further include a safety valve (not shown) for each cylinder, wherein the fuel gas valve 105 is fluidly connected to the fuel gas tank via the safety valve. The safety valve 112 is configured to open for a short time before the fuel gas valve 105 is configured to open and to close for a short time after the fuel gas valve 105 is configured to close, so that the fuel gas from the main fuel gas supply tube is This creates a limited time to flow through the safety valve to the fuel gas valve 105 . This means that in normal operation the safety valve will actuate as often as the fuel gas valve, as it opens and closes, respectively, immediately before and immediately after the opening period of the gas valve 105 as gas is introduced into the cylinder.

내연 엔진(100)은 압축 행정의 끝에서 연료가스와 소기공기의 혼합물을 점화시키기 위한 전용의 점화 시스템을 포함한다. 예를 들어, 전용의 점화 시스템은 정확하게 측정된 소량의 파일럿 연료, 예컨대 중유 또는 마린 디젤 오일을 분사할 수 있는 파일럿 연료 시스템일 수 있어, 연료가스와 소기공기의 혼합물을 점화할 수 있도록 양을 정확하게 측정하여 필요한 양의 파일럿 연료만 사용한다. 그러한 파일럿 연료 시스템은 큰 크기의 구성부품으로 인해 이러한 목적에 적합하지 않은 대체 연료를 위한 전용의 연료 공급 시스템에 비해 크기가 훨씬 작고 정확한 양의 파일럿 연료를 분사하기에 더 적합하다. 파일럿 연료는 내연 엔진의 연소실에 유체 연결되는 프리-챔버에 분사될 수 있다. 대안적으로, 파일럿 연료는 내연 엔진의 연소실에 유체 연결되는 프리-챔버 세트에 분사될 수 있다.The internal combustion engine 100 includes a dedicated ignition system for igniting a mixture of fuel gas and scavenging air at the end of the compression stroke. For example, a dedicated ignition system could be a pilot fuel system capable of injecting precisely metered small amounts of pilot fuel, such as heavy oil or marine diesel oil, to precisely quantify a mixture of fuel gas and scavenging air to ignite a mixture of fuel gas and scavenging air. Measure and use only the required amount of pilot fuel. Such pilot fuel systems are much smaller in size and more suitable for injecting precise amounts of pilot fuel compared to dedicated fuel supply systems for alternative fuels that are not suitable for this purpose due to their oversized components. The pilot fuel may be injected into a pre-chamber that is fluidly connected to a combustion chamber of an internal combustion engine. Alternatively, the pilot fuel may be injected into a set of pre-chambers that are fluidly connected to the combustion chamber of the internal combustion engine.

연료가스 밸브(105)는 하사점으로부터 0도 내지 130도의 압축 행정의 초기에, 즉, 크랭크샤프트가 하사점에서의 배향으로부터 0도 내지 130도 회전하였을 때, 실린더(101) 내로 연료가스를 분사하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 배기 밸브(104) 및 소기공기 입구(102)를 통해 연료가스가 배출되는 것을 방지하기 위해 피스톤이 소기공기 입구(102)를 지나갈 수 있도록, 크랭크샤프트 축이 하사점으로부터 몇 도 회전된 이후에 연료가스 밸브(105)는 연료가스 분사를 시작하도록 구성될 수 있다. 소기공기 시스템(111)은 소기공기 리시버(110) 및 공기 냉각기(106)를 포함한다. 배기 밸브는 실린더 커버에 있어서 중심에 배열되며, 배기 밸브의 폐쇄 및/또는 개방이 예컨대 압축비 및/또는 실린더 내의 온도를 제어하기 위해 최적화될 수 있도록 배기 밸브의 타이밍은 변화될 수 있다. 연료가스 밸브(105)는 밸브축선을 따라 연장되는 밸브 샤프트, 밸브 플레이트, 및 밸브 시트를 포함하고, 밸브 샤프트 및 밸브 플레이트는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 밸브축선을 따라 이동 가능하다. 연료가스 밸브(105)는 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때 밸브 샤프트 및 밸브 플레이트가 상류 방향으로 이동하도록 구성된다.The fuel gas valve 105 injects fuel gas into the cylinder 101 at the beginning of the compression stroke of 0 degrees to 130 degrees from the bottom dead center, that is, when the crankshaft is rotated 0 degrees to 130 degrees from the orientation at the bottom dead center. can be configured to Preferably, the crankshaft shaft rotates several degrees from bottom dead center so that the piston can pass the scavenge air inlet 102 to prevent fuel gas from escaping through the exhaust valve 104 and the scavenging air inlet 102 . After that, the fuel gas valve 105 may be configured to start fuel gas injection. The scavenge air system 111 includes a scavenge air receiver 110 and an air cooler 106 . The exhaust valve is centrally arranged in the cylinder cover, and the timing of the exhaust valve can be varied so that closing and/or opening of the exhaust valve can be optimized, for example to control the compression ratio and/or the temperature in the cylinder. The fuel gas valve 105 includes a valve shaft extending along a valve axis, a valve plate, and a valve seat, the valve shaft and valve plate being movable along the valve axis between an open position and a closed position. The fuel gas valve 105 is configured such that the valve shaft and the valve plate move in an upstream direction when moving from the closed position to the open position.

도 2a 및 도 2b는 2-행정 내연 엔진을 위한 종래의 연료가스 밸브(200)의 단면을 개략적으로 도시한다. 연료가스 밸브(200)는 밸브 샤프트(201), 밸브 플레이트(202), 밸브 시트(203), 및 노즐 출구(206)를 갖는 연료가스 노즐(204)을 포함한다. 밸브 샤프트(201) 및 밸브 플레이트(202)는, 연료가스가 연료가스 밸브(200)를 통해 유동하는 것이 방지되는 폐쇄 위치와, 연료가스가 연료가스 밸브(200)를 통해 유동하는 것이 허용되는 개방 위치와의 사이에서 이동 가능하다. 밸브 샤프트(201) 및 밸브 플레이트(202)는 도 2a에서 폐쇄 위치로 도시되어 있고 도 2b에서 개방 위치로 도시되어 있다. 밸브 샤프트(201) 및 밸브 플레이트(202)는 제어 유닛(도시생략)에 의해 제어되는 액추에이터(도시생략)에 의하여 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동 가능하다. 밸브 샤프트(201) 및 밸브 플레이트(202)는, 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때, 노즐 출구(206)를 향해 하류 방향으로 이동하며, 그에 따라 연료가스 노즐(204)은 밸브 플레이트가 개방 위치에 있을 때 밸브 플레이트를 수용하기에 충분히 큰 밸브 플레이트(202)의 전방에 있어서의 용적(210)을 갖도록 설계되어야 한다. 그러나, 연료가스 밸브가 닫히고 피스톤(103)이 연료가스 노즐(206)을 지나 이동한 후, 연료가스의 상당한 잔류 체적이 연료가스 노즐의 용적(210)에 포획된다. 이 잔류 체적의 일부는 피스톤(103) 아래의 소기 공간 내로 유동/확산될 것이며, 여기에서 소기공기와 혼합될 것이다. 그 다음의 엔진 사이클에 있어서, 피스톤이 소기공기 입구 아래로 이동하면, 혼합물은 실린더 내로 유동할 것이고 혼합물의 일부는 소기 공정의 시작시 배기 밸브(104) 밖으로 직접 보내져 가스 슬립이 발생할 것이다.2a and 2b schematically show a cross-section of a conventional fuel gas valve 200 for a two-stroke internal combustion engine. The fuel gas valve 200 includes a fuel gas nozzle 204 having a valve shaft 201 , a valve plate 202 , a valve seat 203 , and a nozzle outlet 206 . The valve shaft 201 and the valve plate 202 have a closed position where fuel gas is prevented from flowing through the fuel gas valve 200 and an open position where fuel gas is allowed to flow through the fuel gas valve 200 . It is possible to move between positions. The valve shaft 201 and valve plate 202 are shown in a closed position in FIG. 2A and an open position in FIG. 2B . The valve shaft 201 and the valve plate 202 are movable between a closed position and an open position by an actuator (not shown) controlled by a control unit (not shown). The valve shaft 201 and the valve plate 202, when moving from the closed position to the open position, move in a downstream direction towards the nozzle outlet 206, so that the fuel gas nozzle 204 moves the valve plate to the open position. It should be designed to have a volume 210 in front of the valve plate 202 that is large enough to accommodate the valve plate when present. However, after the fuel gas valve closes and the piston 103 moves past the fuel gas nozzle 206 , a significant residual volume of fuel gas is trapped in the fuel gas nozzle volume 210 . A portion of this residual volume will flow/diffusion into the scavenging space below the piston 103 where it will mix with the scavenging air. In the next engine cycle, as the piston moves down the scavenging air inlet, the mixture will flow into the cylinder and a portion of the mixture will be sent directly out of the exhaust valve 104 at the start of the scavenging process, resulting in gas slippage.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진용 연료가스 밸브(300)의 단면을 개략적으로 도시한다. 연료가스 밸브(300)는 밸브축선(307)을 따라 연장되는 밸브 샤프트(301), 밸브 플레이트(302), 밸브 시트(303), 및 실린더 내로 개방되는 노즐 출구(306)를 갖는 연료가스 노즐(304)을 포함한다. 밸브 샤프트(301) 및 밸브 플레이트(302)는, 연료가스가 연료가스 밸브(300)를 통해 유동하는 것이 방지되는 폐쇄 위치와, 연료가스가 연료가스 밸브(300)를 통해 유동하는 것이 허용되는 개방 위치와의 사이에서 밸브축선(307)을 따라 이동 가능하다. 밸브 샤프트(301) 및 밸브 플레이트(302)는 도 3a에서 폐쇄 위치로 도시되어 있고 도 3b에서 개방 위치로 도시되어 있다. 밸브 플레이트(302)는 제1 측부 및 제2 측부를 가지며, 밸브 샤프트(307)는 제1 측부로부터 연장되고 제2 측부는 연료가스 노즐(304)을 향한다. 밸브 샤프트(301) 및 밸브 플레이트(302)는 제어 유닛(도시생략)에 의해 제어되는 액추에이터(도시생략)에 의하여 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동 가능하다. 연료가스 밸브(300)는 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때 밸브 샤프트(301) 및 밸브 플레이트(302)가 노즐 출구(306)로부터 멀리 상류 방향으로 이동하도록 구성된다. 결과적으로, 밸브 샤프트(301) 및 밸브 플레이트(302)가 개방 위치에 있을 때 밸브 플레이트(302)를 더 이상 수용할 필요가 없기 때문에 연료가스 노즐의 내부 체적은 감소될 수 있으며, 즉 연료가스 노즐(304)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 용적(210)을 갖지 않도록 설계될 수 있다. 따라서, 밸브(300)가 폐쇄될 때 연료가스 노즐에 남아 있는 연료가스의 잔류 체적도 감소될 수 있으며, 이는 가스 슬립의 양을 감소시키는 결과를 초래할 것이다. 감소된 가스 슬립은 그에 상응하는 효율 증가로 이어질 것이다. 이러한 실시형태에 있어서, 연료가스 밸브(300)는 단일 부품으로 구성되는 밸브 하우징(308)을 가지며, 여기서 연료가스 노즐(304)은 밸브 하우징(308)에 형성된다.3A and 3B schematically show a cross-section of a fuel gas valve 300 for a two-stroke uniflow scavenging crosshead internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. The fuel gas valve 300 includes a fuel gas nozzle having a valve shaft 301 extending along a valve axis 307 , a valve plate 302 , a valve seat 303 , and a nozzle outlet 306 opening into a cylinder. 304). The valve shaft 301 and the valve plate 302 have a closed position where fuel gas is prevented from flowing through the fuel gas valve 300 and an open position where fuel gas is allowed to flow through the fuel gas valve 300 . It is movable along the valve axis 307 between the positions. The valve shaft 301 and the valve plate 302 are shown in a closed position in FIG. 3A and an open position in FIG. 3B . The valve plate 302 has a first side and a second side, the valve shaft 307 extending from the first side and the second side facing the fuel gas nozzle 304 . The valve shaft 301 and the valve plate 302 are movable between a closed position and an open position by an actuator (not shown) controlled by a control unit (not shown). The fuel gas valve 300 is configured such that the valve shaft 301 and valve plate 302 move in an upstream direction away from the nozzle outlet 306 when moving from the closed position to the open position. As a result, the internal volume of the fuel gas nozzle can be reduced because it is no longer necessary to accommodate the valve plate 302 when the valve shaft 301 and the valve plate 302 are in the open position, i.e., the fuel gas nozzle 304 may be designed not to have the volume 210 shown in FIGS. 2A and 2B . Accordingly, the residual volume of the fuel gas remaining in the fuel gas nozzle when the valve 300 is closed can also be reduced, which will result in reducing the amount of gas slip. Reduced gas slip will lead to a corresponding increase in efficiency. In this embodiment, the fuel gas valve 300 has a valve housing 308 constructed as a single piece, wherein the fuel gas nozzle 304 is formed in the valve housing 308 .

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진용 연료가스 밸브의 단면을 개략적으로 도시한다. 이 연료가스 밸브는 도 3a 및 도 3b에 도시된 연료가스 밸브와 대응하며, 밸브 하우징은 제1 부분(309) 및 제2 부분(310)을 포함하고, 연료가스 노즐(304) 및 밸브 시트(303)는 밸브 하우징의 제2 부분(310)에 형성되고, 밸브 하우징의 제1 부분(309) 및 밸브 하우징의 제2 부분(310)은 밸브 시트(303)의 상류에서 연결되어 있다는 차이점을 갖는다.4 schematically shows a cross-section of a fuel gas valve for a two-stroke uniflow scavenging crosshead internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. This fuel gas valve corresponds to the fuel gas valve shown in FIGS. 3A and 3B, and the valve housing includes a first part 309 and a second part 310, and a fuel gas nozzle 304 and a valve seat ( 303 is formed in the second part 310 of the valve housing, with the difference that the first part 309 of the valve housing and the second part 310 of the valve housing are connected upstream of the valve seat 303 .

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진용 연료가스 밸브의 단면을 개략적으로 도시한다. 이 연료가스 밸브는 도 4에 도시된 연료가스 밸브에 대응하며, 이 연료가스 밸브는 밸브 플레이트(302)의 제2 측부로부터 연료가스 노즐(304) 내로 연장되는 가스 변위 요소(311)를 더 포함한다는 차이점을 갖는다. 결과적으로, 연료가스 노즐(304)에 포획된 연료가스의 잔류 체적은 훨씬 더 낮아질 수 있고, 그에 따라 가스 슬립은 그에 상응하여 낮아질 수 있다.5 schematically shows a cross-section of a fuel gas valve for a two-stroke uniflow scavenging crosshead internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. This fuel gas valve corresponds to the fuel gas valve shown in FIG. 4 , which further includes a gas displacement element 311 extending from the second side of the valve plate 302 into the fuel gas nozzle 304 . There is a difference that As a result, the residual volume of the fuel gas trapped in the fuel gas nozzle 304 can be much lower, and thus the gas slip can be correspondingly lowered.

도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진용 연료가스 공급 시스템의 밸브 조립체(690)의 단면을 도시한다. 밸브 조립체(690)는 연료가스 밸브(600) 및 안전 밸브(650)를 포함하며, 안전 밸브(650)는 입구(656) 및 출구(657)를 갖춘 밸브 하우징(655)을 가지며, 연료가스 밸브(600)는 밸브 노즐(670)에 형성되는 입구(607) 및 출구(도시생략)를 갖춘 밸브 하우징(605)을 갖는다. 안전 밸브(650)는 밸브 샤프트(651), 밸브 플레이트(652), 및 밸브 시트(653)를 포함한다. 밸브 샤프트(651) 및 밸브 플레이트(652)는, 연료가스가 안전 밸브(650)를 통해 유동하는 것을 방지하는 폐쇄 위치와, 연료가스가 안전 밸브(650)를 통해 유동하는 것을 허용하는 개방 위치와의 사이에서 이동 가능하다. 밸브 샤프트(651) 및 밸브 플레이트(652)는 도 6에서는 폐쇄 위치에 있는 것으로 도시되어 있다. 연료가스 밸브(600)는 밸브 샤프트(601), 밸브 플레이트(602), 및 밸브 시트(603)를 포함한다. 밸브 샤프트(601) 및 밸브 플레이트(602)는, 연료가스가 연료가스 밸브(600)를 통해 유동하는 것을 방지하는 폐쇄 위치와, 연료가스가 연료가스 밸브(600)를 통해 유동하는 것을 허용하는 개방 위치와의 사이에서 이동 가능하다. 밸브 샤프트(601) 및 밸브 플레이트(602)는 도 6에서는 폐쇄 위치에 있는 것으로 도시되어 있다. 안전 밸브의 밸브 하우징(655)은 제1 연료가스 밸브(605)의 밸브 하우징과 직접 연결되어, 안전 밸브(657)의 출구가 제1 연료가스 밸브(607)의 입구에 직접 연결된다. 밸브 조립체(690)는 안전 밸브(650)와 연료가스 밸브(600) 사이의 공간(volume) 내에 배열되는 압력 센서(608)를 더 포함한다.6 shows a cross-section of a valve assembly 690 of a fuel gas supply system for a two-stroke uniflow scavenging crosshead internal combustion engine in accordance with an embodiment of the present invention. The valve assembly 690 includes a fuel gas valve 600 and a safety valve 650 , the safety valve 650 having a valve housing 655 having an inlet 656 and an outlet 657 , the fuel gas valve 600 has a valve housing 605 having an inlet 607 and an outlet (not shown) formed in a valve nozzle 670 . The safety valve 650 includes a valve shaft 651 , a valve plate 652 , and a valve seat 653 . The valve shaft 651 and the valve plate 652 have a closed position that prevents fuel gas from flowing through the safety valve 650 and an open position that allows fuel gas to flow through the safety valve 650 . It is possible to move between The valve shaft 651 and the valve plate 652 are shown in FIG. 6 as in the closed position. The fuel gas valve 600 includes a valve shaft 601 , a valve plate 602 , and a valve seat 603 . The valve shaft 601 and valve plate 602 have a closed position that prevents fuel gas from flowing through the fuel gas valve 600 and an open position that allows fuel gas to flow through the fuel gas valve 600 . It is possible to move between positions. The valve shaft 601 and valve plate 602 are shown in FIG. 6 as in the closed position. The valve housing 655 of the safety valve is directly connected to the valve housing of the first fuel gas valve 605 , and the outlet of the safety valve 657 is directly connected to the inlet of the first fuel gas valve 607 . The valve assembly 690 further includes a pressure sensor 608 arranged in a volume between the safety valve 650 and the fuel gas valve 600 .

게다가, 밸브 조립체(690)는 밸브 샤프트(601)의 위치를 모니터링하는 위치 센서, 예컨대 인덕티브 센서를 포함할 수 있다. 인덕티브 위치 센서에 비해 압력 센서를 사용하면, 압력 센서가 스핀들 위치뿐만 아니라 전체 밸브 조립체의 기밀성을 확인할 수 있다는 장점이 있다. 나아가서 단일의 압력 센서는 연료가스 밸브 및 안전 밸브 양자의 기능을 동시에 모니터링할 수 있다. 위치 센서를 사용하는 방법은 2개의 밸브를 모니터링하기 위해 2개의 별도의 센서가 필요하다. 연료가스 밸브의 밸브 하우징(605)은 제1 부분(609) 및 제2 부분(610)을 포함하고, 연료가스 노즐 및 밸브 시트(603)는 밸브 하우징(610)의 제2 부분에 형성되고, 밸브 하우징(609)의 제1 부분 및 밸브 하우징(610)의 제2 부분은 밸브 시트(603)의 상류에서 연결되어 있다. 연료가스 밸브(600)는 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때 밸브 샤프트(601) 및 밸브 플레이트(602)가 상류 방향으로 이동하도록 구성된다. 안전 밸브(650)는 밸브 샤프트(651) 및 밸브 플레이트(652)가 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때 하류 방향으로 (연료가스 밸브(600)의 입구(607)를 향하여) 이동하도록 구성된다. 결과적으로, 실린더 내부의 압력이 연료가스 밸브(600)의 폐쇄 압력 이상으로 증가하면, 연료가스 밸브(600)는 반전된 리프트 방향(inverted lift direction)으로 설계되어 있기 때문에 강제로 개방될 것이다. 그러나, 정상적인 리프트 방향(normal lift direction)의 안전 밸브(650)를 사용함으로써, 그러한 상황에서는 안전 밸브의 밸브 플레이트(652)가 밸브 시트(653)에 대항하여 더 세게 가압될 것이기 때문에, 안전 밸브는 강제로 개방되지 않는 것을 보장할 수 있다.In addition, the valve assembly 690 may include a position sensor, such as an inductive sensor, that monitors the position of the valve shaft 601 . The advantage of using a pressure sensor over an inductive position sensor is that the pressure sensor can check not only the spindle position but also the tightness of the entire valve assembly. Furthermore, a single pressure sensor can simultaneously monitor the functions of both the fuel gas valve and the safety valve. The method using position sensors requires two separate sensors to monitor the two valves. The valve housing 605 of the fuel gas valve includes a first portion 609 and a second portion 610 , the fuel gas nozzle and the valve seat 603 are formed in the second portion of the valve housing 610 , A first portion of the valve housing 609 and a second portion of the valve housing 610 are connected upstream of the valve seat 603 . The fuel gas valve 600 is configured such that the valve shaft 601 and the valve plate 602 move in an upstream direction when moving from the closed position to the open position. The safety valve 650 is configured to move in a downstream direction (towards the inlet 607 of the fuel gas valve 600 ) when the valve shaft 651 and the valve plate 652 move from the closed position to the open position. As a result, when the pressure inside the cylinder increases above the closing pressure of the fuel gas valve 600 , the fuel gas valve 600 will be forcibly opened because it is designed in an inverted lift direction. However, by using the safety valve 650 in the normal lift direction, since the valve plate 652 of the safety valve will be pressed harder against the valve seat 653 in such a situation, the safety valve It can be guaranteed that it is not forcibly opened.

일부 실시형태들이 상세하게 설명되고 도시되었지만, 본 발명은 이것들로 제한되지 않으며, 이하의 청구범위에서 규정된 주제의 범위 내에서 다른 방식으로도 구현될 수 있다. 특히, 또 다른 실시형태가 이용될 수 있고 구조적 및 기능적 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.While some embodiments have been described and shown in detail, the invention is not limited thereto, but may be embodied in other ways within the scope of the subject matter defined in the claims that follow. In particular, it is to be understood that other embodiments may be utilized and structural and functional modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

여러 수단을 열거하는 장치 청구항에 있어서, 이들 수단 중 일부는 하나의 동일한 하드웨어 아이템에 의해 구현될 수 있다. 특정 방안(measures)들이 서로 다른 종속 청구항들에서 인용되거나 상이한 실시형태들에서 설명된다는 사실은 이러한 방안들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다.In the device claim enumerating several means, some of these means may be embodied by one and the same item of hardware. The fact that certain measures are recited in different dependent claims or described in different embodiments does not indicate that a combination of these measures cannot be used to advantage.

본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)/포함하는(comprising)"이라는 용어는 언급된 특징, 정수, 단계 또는 구성요소의 존재를 특정하기 위해 사용되지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 구성요소 또는 그 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지는 않는다는 것이 강조되어야 한다.As used herein, the term "comprises/comprising" is used to specify the presence of a recited feature, integer, step or element, but one or more other features, integers, steps, configurations. It should be emphasized that this does not exclude the presence or addition of elements or groups thereof.

Claims (10)

적어도 하나의 실린더, 실린더 커버, 피스톤, 연료가스 탱크에 연결 가능한 연료가스 공급 시스템, 및 소기공기 시스템을 포함하는 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진으로서,
상기 실린더는 실린더 벽을 가지며, 상기 실린더 커버는 상기 실린더의 상부에 배열되고 배기 밸브를 가지며, 상기 피스톤은 하사점과 상사점 사이에서 중심축선을 따라 상기 실린더 내에 이동 가능하게 배열되며, 상기 소기공기 시스템은 상기 실린더의 바닥에 배열되는 소기공기 입구를 가지며, 상기 연료가스 공급 시스템은, 상기 실린더에 대하여, 상기 실린더 벽에 적어도 부분적으로 배열되고 압축 행정 동안에 연료가스 노즐을 통해 상기 실린더 내로 연료가스를 유입시키도록 구성되어 연료가스가 상기 소기공기 입구로부터의 소기공기와 혼합되도록 할 수 있고 점화 전에 소기공기 및 연료가스의 혼합물이 압축되도록 허용하는 연료가스 밸브를 포함하며, 상기 연료가스 밸브는 밸브축선을 따라 연장되는 밸브 샤프트, 밸브 플레이트, 및 밸브 시트를 포함하며, 상기 밸브 샤프트 및 상기 밸브 플레이트는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 상기 밸브축선을 따라 이동 가능하며,
상기 연료가스 밸브는 상기 피스톤이 상사점에 있을 때의 상기 피스톤의 아래의 높이에서 상기 실린더 벽에 적어도 부분적으로 배열되어 있으며, 상기 연료가스 밸브는 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때 상기 밸브 샤프트 및 상기 밸브 플레이트가 상류 방향으로 이동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진.
A two-stroke uniflow scavenge crosshead internal combustion engine comprising at least one cylinder, a cylinder cover, a piston, a fuel gas supply system connectable to a fuel gas tank, and a scavenging air system, comprising:
The cylinder has a cylinder wall, the cylinder cover is arranged on top of the cylinder and has an exhaust valve, the piston is arranged movably in the cylinder along a central axis between bottom dead center and top dead center, and the scavenge air The system has a scavenging air inlet arranged at the bottom of the cylinder, and the fuel gas supply system, with respect to the cylinder, is arranged at least partially in the cylinder wall and delivers fuel gas into the cylinder through a fuel gas nozzle during a compression stroke. and a fuel gas valve configured to inlet such that fuel gas is mixed with the scavenging air from the scavenging air inlet and allows the mixture of the scavenging air and fuel gas to be compressed prior to ignition, the fuel gas valve being located along the valve axis. a valve shaft, a valve plate, and a valve seat extending along
wherein the fuel gas valve is arranged at least partially in the cylinder wall at a height below the piston when the piston is at top dead center, the fuel gas valve being disposed on the valve shaft and the valve when moving from the closed position to the open position. A two-stroke uniflow scavenge crosshead internal combustion engine, characterized in that the valve plate is configured to move in an upstream direction.
청구항 1에 있어서,
상기 연료가스 노즐은 상기 연료가스 밸브의 일체화된 부분인 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진.
The method according to claim 1,
wherein the fuel gas nozzle is an integral part of the fuel gas valve.
청구항 2에 있어서,
상기 연료가스 밸브는 밸브 하우징을 포함하고, 상기 밸브 하우징은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 연료가스 노즐 및 상기 밸브 시트는 상기 밸브 하우징의 제2 부분에 형성되고, 상기 밸브 하우징의 제1 부분 및 상기 밸브 하우징의 제2 부분은 상기 밸브 시트의 상류에서 연결되는 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진.
3. The method according to claim 2,
the fuel gas valve includes a valve housing, the valve housing includes a first part and a second part, the fuel gas nozzle and the valve seat are formed in a second part of the valve housing, A two-stroke uniflow scavenge crosshead internal combustion engine wherein a first portion and a second portion of the valve housing are connected upstream of the valve seat.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연료가스 공급 시스템은 상기 연료가스 밸브의 상류에 배열되는 안전 밸브를 더 포함하고, 상기 연료가스 밸브는 상기 안전 밸브를 통해 상기 연료가스 탱크에 유체 연결 가능한 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The fuel gas supply system further comprises a safety valve arranged upstream of the fuel gas valve, the fuel gas valve being fluidly connectable to the fuel gas tank through the safety valve two-stroke uniflow scavenge crosshead internal combustion engine.
청구항 4에 있어서,
상기 안전 밸브와 상기 연료가스 밸브 사이의 공간 내에는 제1 센서가 배열되고, 상기 제1 센서는 고장난 연료가스 밸브를 나타내는 상기 연료가스 밸브와 상기 안전 밸브 사이의 공간 내의 압력 변화를 직접 또는 간접적으로 검출하도록 구성되는 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진.
5. The method according to claim 4,
A first sensor is arranged in the space between the safety valve and the fuel gas valve, wherein the first sensor directly or indirectly detects a pressure change in the space between the fuel gas valve and the safety valve indicative of a failed fuel gas valve. A two-stroke uniflow scavenging crosshead internal combustion engine configured to detect.
청구항 4 또는 5에 있어서,
상기 안전 밸브는 입구 및 출구를 갖춘 밸브 하우징을 갖고, 상기 연료가스 밸브는 입구 및 출구를 갖춘 밸브 하우징을 가지며, 상기 안전 밸브의 밸브 하우징은 상기 연료가스 밸브의 밸브 하우징에 직접 연결되어 상기 안전 밸브의 출구가 상기 제1 연료가스 밸브의 입구에 직접 연결되는 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진.
6. The method of claim 4 or 5,
the safety valve has a valve housing having an inlet and an outlet, the fuel gas valve has a valve housing having an inlet and an outlet, wherein the valve housing of the safety valve is directly connected to the valve housing of the fuel gas valve and the safety valve A two-stroke uniflow scavenge crosshead internal combustion engine having an outlet directly connected to the inlet of the first fuel gas valve.
청구항 4 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안전 밸브는 밸브축선을 따라 연장되는 밸브 샤프트, 밸브 플레이트, 및 밸브 시트를 포함하고, 상기 밸브 샤프트 및 상기 밸브 플레이트는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 상기 밸브축선을 따라 이동 가능하며, 상기 안전 밸브는 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때 상기 밸브 샤프트 및 상기 밸브 플레이트가 하류 방향으로 이동하도록 구성되는 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진.
7. The method according to any one of claims 4 to 6,
The safety valve includes a valve shaft extending along a valve axis, a valve plate, and a valve seat, the valve shaft and the valve plate being movable along the valve axis between an open position and a closed position, the safety valve wherein the valve shaft and the valve plate move in a downstream direction when moving from a closed position to an open position.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연료가스 노즐은 노즐축선을 따라 연장되고 연료가스를 수용하기 위한 입구 및 연료가스를 상기 실린더의 내부로 전달하기 위한 출구를 가지며, 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때 상기 밸브 샤프트 및 상기 밸브 플레이트는 상기 밸브축선을 따라 거리 d1을 이동하며, 상기 연료가스 노즐은 상기 노즐축선을 따라 상기 입구로부터 거리 d1에서 상기 밸브 플레이트의 단면적보다 작은 단면적을 가지는 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
The fuel gas nozzle extends along a nozzle axis and has an inlet for receiving fuel gas and an outlet for delivering fuel gas into the interior of the cylinder, wherein when moving from a closed position to an open position, the valve shaft and the valve plate A two-stroke uniflow scavenge crosshead internal combustion engine moving a distance d1 along the valve axis, wherein the fuel gas nozzle has a cross-sectional area less than the cross-sectional area of the valve plate at a distance d1 from the inlet along the nozzle axis.
청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밸브 플레이트는 제1 측부 및 제2 측부를 갖고, 상기 밸브 샤프트는 상기 제1 측부로부터 연장되고 상기 제2 측부는 상기 연료가스 노즐의 출구를 향하며, 상기 연료가스 밸브는 상기 밸브 플레이트의 제2 측부로부터 상기 연료가스 노즐 내로 연장되는 가스 변위 요소를 더 포함하는 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진.
9. The method of any one of claims 1 to 8,
the valve plate has a first side and a second side, wherein the valve shaft extends from the first side and the second side faces an outlet of the fuel gas nozzle, the fuel gas valve is a second side of the valve plate A two-stroke uniflow scavenge crosshead internal combustion engine further comprising a gas displacement element extending from the side into the fuel gas nozzle.
청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진용 연료가스 밸브로서,
상기 연료가스 밸브는 밸브축선을 따라 연장되는 밸브 샤프트, 밸브 플레이트, 및 밸브 시트를 포함하고, 상기 밸브 샤프트 및 상기 밸브 플레이트는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 상기 밸브축선을 따라 이동 가능하며,
상기 연료가스 밸브는 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때 상기 밸브 샤프트 및 상기 밸브 플레이트가 상류 방향으로 이동하도록 구성되는 2-행정 유니플로 소기식 크로스헤드 내연 엔진용 연료가스 밸브.
A fuel gas valve for a two-stroke uniflow scavenging crosshead internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9, comprising:
the fuel gas valve includes a valve shaft extending along a valve axis, a valve plate, and a valve seat, the valve shaft and the valve plate being movable along the valve axis between an open position and a closed position;
and wherein the fuel gas valve is configured such that the valve shaft and the valve plate move in an upstream direction when moving from a closed position to an open position.
KR1020210172933A 2020-12-09 2021-12-06 Internal combustion engine KR102611647B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA202070823 2020-12-09
DKPA202070823A DK180809B1 (en) 2020-12-09 2020-12-09 Internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220081922A true KR20220081922A (en) 2022-06-16
KR102611647B1 KR102611647B1 (en) 2023-12-08

Family

ID=81214429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210172933A KR102611647B1 (en) 2020-12-09 2021-12-06 Internal combustion engine

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP7159430B2 (en)
KR (1) KR102611647B1 (en)
CN (1) CN114622986A (en)
DK (1) DK180809B1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5825633U (en) * 1981-08-13 1983-02-18 日産自動車株式会社 Electronically controlled fuel injection device
JP2011132842A (en) * 2009-12-23 2011-07-07 Denso Corp Fuel injection valve
KR20140134685A (en) * 2012-04-11 2014-11-24 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 Dual-fuel diesel engine
KR20150020663A (en) * 2012-10-19 2015-02-26 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 Fuel gas injection valve, dual-fuel gas engine, and fuel gas injection method
KR20160060750A (en) * 2013-12-26 2016-05-30 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 Gas fuel supply system and method for detecting abnormality of gas fuel supply system
KR20200072428A (en) * 2018-12-11 2020-06-22 만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드 Internal combustion engine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06137150A (en) * 1992-10-23 1994-05-17 Ishikawajima Shibaura Mach Co Ltd Fuel supply device for gas engine
DK171975B1 (en) * 1994-02-07 1997-09-01 Man B & W Diesel Gmbh Fuel injector for a large two-stroke internal combustion engine
JP5820185B2 (en) * 2011-08-12 2015-11-24 株式会社Ihi 2-cycle engine
DK178149B1 (en) * 2013-10-30 2015-06-29 Man Diesel & Turbo Deutschland A Fuel Valve for Pilot Oil Injection and for Injecting Gaseous Fuel into the Combustion Chamber of a Self-Igniting Internal Combustion Engine
JP6455085B2 (en) 2014-11-04 2019-01-23 株式会社Ihi Uniflow scavenging 2-cycle engine
EP3216994B1 (en) 2014-11-04 2020-04-22 IHI Corporation Uniflow-scavenged two-cycle engine
AT516251B1 (en) 2015-01-07 2016-04-15 Hoerbiger Kompressortech Hold Fuel gas supply and ignition device for a gas engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5825633U (en) * 1981-08-13 1983-02-18 日産自動車株式会社 Electronically controlled fuel injection device
JP2011132842A (en) * 2009-12-23 2011-07-07 Denso Corp Fuel injection valve
KR20140134685A (en) * 2012-04-11 2014-11-24 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 Dual-fuel diesel engine
KR20150020663A (en) * 2012-10-19 2015-02-26 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 Fuel gas injection valve, dual-fuel gas engine, and fuel gas injection method
KR20160060750A (en) * 2013-12-26 2016-05-30 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 Gas fuel supply system and method for detecting abnormality of gas fuel supply system
KR20200072428A (en) * 2018-12-11 2020-06-22 만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드 Internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
DK180809B1 (en) 2022-04-07
DK202070823A1 (en) 2022-04-07
JP7159430B2 (en) 2022-10-24
CN114622986A (en) 2022-06-14
KR102611647B1 (en) 2023-12-08
JP2022091731A (en) 2022-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101411395B1 (en) Two-stroke engine
JP5587091B2 (en) 2-stroke gas engine
KR101564867B1 (en) Dual-fuel diesel engine and method for operating same
KR102206923B1 (en) Ending operation of dual fuel engine in gaseous fuel mode
JP2006046335A (en) Premixed combustion control device
DK3015679T3 (en) Cylinder for a piston combustion engine, piston combustion engine and method for operating a piston combustion engine
DK3015699T3 (en) Gas supply system with a control system and cylinder for a piston combustion engine, piston combustion engine and method of operation of a piston combustion engine
EP2706214A1 (en) Gas valve operation in dual fuel internal combustion engine
KR102285087B1 (en) Internal combustion engine
KR102611647B1 (en) Internal combustion engine
KR102354285B1 (en) Internal combustion engine
KR20220104054A (en) internal combustion engine
JP2008002431A (en) Internal combustion engine
JP2014101884A (en) Two-stroke gas engine
KR102323480B1 (en) Internal combustion engine
EP1770257A2 (en) Fuel injection internal combustion engine
WO2007126022A1 (en) Gas fuel internal combustion engine
DK201970744A1 (en) Internal combustion engine
KR100303507B1 (en) Air fuel ratio control device
KR20230028177A (en) Internal combustion engine
JPWO2007126021A1 (en) Gas fuel internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant