KR20230002964A - 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 링 팩을 갖는 피스톤을 갖는 적어도 하나의 실린더를 갖는 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법을 제시한다. 윤활유의 주입은 각각의 실린더를 위한 주입 유닛을 통해 수행된다. 각각의 주입 유닛은 복수의 윤활 루틴이 메모리에 저장되는 제어 유닛에 의해 제어된다. 제어 유닛을 입력 스테이션 또는 하나 이상의 센서로부터 입력을 받는다. 입력은 다수의 가능한 윤활 루틴 중 하나의 구현을 결정할 수 있고, 각각의 윤활 루틴은 기간, 총 필요한 윤활유 양의 백분율로 된 공급량 조정, 피스톤의 위치에 대한 둘 이상의 별개의 주입 단계에 의해 구별된다. 둘 이상의 별개의 주입 단계의 각각은 주입될 윤활유의 총량의 백분율로 표현되는 윤활유의 양을 주입할 것이다.

Description

대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법

본 발명은 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법에 관한 것으로, 디젤 엔진은 피스톤이 이동하는 적어도 하나의 실린더를 갖고, 피스톤은 링 팩을 가지며, 윤활유의 주입은 엔진에서의 실린더 수의 배수에 상응하는 복수의 주입 유닛을 통해 수행되고, 윤활유는 윤활유의 적어도 2개의 부분의 주입의 조합으로 공급되며, 윤활유의 적어도 2개의 부분이 적어도 2개의 상이한 피스톤 위치에서 전달되고, 주입 유닛에 의한 피스톤의 통과 전, 통과 중 및 통과 후에 주입하기 위한 피스톤 위치들 중에서 적어도 2개의 상이한 피스톤 위치가 선택되며, 그리고 윤활유는 실린더의 벽의 링 영역에의 직접 주입에 의해 공급된다.

당해 기술 분야에는 이동하는 피스톤과 실린더 벽 사이의 찢어짐과 마모를 최소화하기 위해 2-행정 및 4-행정 대형 선박용 디젤 엔진 모두를 윤활하는 다양한 시스템이 있다.

오늘날 실린더 윤활을 위해 3개의 상이한 방법이 사용된다.

제1 방법은 기존의 실린더 윤활을 포함한다.

이를 위해, 엔진의 체인 구동을 통해 직접 구동되는 기계적인 윤활 장치가 있는 시스템이 사용된다. 이로써, 윤활 장치와 엔진의 동시 작동이 달성된다. 이러한 시스템은 일반적으로 피스톤 펌프 및 관련 체크 밸브가 있는 기계적인 윤활 장치로 구성된다. 윤활 장치의 출구에는, 윤활유 튜브를 통해 주입 유닛(인젝터/체크 밸브)에 커플링되는 체크 밸브가 제공된다. 이러한 유형의 시스템에서, 피스톤의 최상단 피스톤 링이 주입 유닛을 통과하기 직전에 실린더에 오일이 공급된다. 윤활유는 일반적으로 각각의 엔진 행정별로 실린더에 공급된다.

주로 대형 2-행정 디젤 엔진을 위한 이러한 종래의 실린더 윤활 장치에서, 둘 이상의 중앙 윤활 장치가 사용되며, 각각은 단일의 또는 복수의 실린더에서의 지점들에, 즉 적절한 시간 간격으로 윤활될 여러 지점에 개개의 연결 라인을 통해 압력을 받고 있는 오일의 부분을 공급함으로써, 윤활을 제공한다. 이러한 적절한 간격은 일반적으로 피스톤이 상방으로 이동하고 있을 때 압축 행정 동안 윤활의 적절한 지점 반대편에 피스톤 링이 제공되는 때일 수 있다.

실린더 윤활을 위한 제2 방법은 더 최신의 엔진에 나타나며 고속 실린더 윤활로 설명된다.

이러한 목적을 위해 유압식 윤활 장치가 사용되며, 기계식 체인 구동은 선박용 엔진의 플라이휠(flywheel)에 직접 장착된 타이밍 센서(timing sensor)를 통해 시간이 맞춰지는 유압 시스템으로 대체된다. 이러한 종류의 실린더 윤활에 의해, 일반적으로 피스톤 펌프도 사용된다. 이러한 유형의 시스템에서, 윤활유는 피스톤이 통과함과 동시에 실린더로 공급되어 대부분의 윤활유가 일반적으로 최상단 피스톤 링과 최하단 피스톤 링 사이에서 피스톤에 직접 공급된다. 윤활유가 피스톤 링들 사이에 공급되면, 윤활유를 더 잘 유지하고 피스톤이 후속하여 피스톤의 이동 경로를 따라 오일을 분배할 것으로 예상된다. 또한, 예를 들어 유압 구동 장치가 사용되는 WO 2008/009291에 개시되어 있는 것과 같은 시스템으로, 주입된 양 및 후자의 전달을 위한 타이밍이 모두 조정될 수 있는 시스템이 있다.

윤활유는 피스톤 펌프의 행정이 일정할 때 피스톤 펌프의 작동 빈도에 기초하여 양이 조절되도록 간헐적으로 공급된다. 윤활유는 전통적인 체크 밸브, 인젝터 또는 분무 밸브를 포함하는 주입 유닛을 통해 이러한 시스템에 의해 공급된다. 이러한 기술의 예들이 예를 들어 DK 173 512 또는 DE 101 49 125에 공지되어 있다.

이러한 고속 윤활의 변형례들이 있다. 따라서, 피스톤 펌프 원리가 사용되지 않는 시스템이 제공된다. 대신, 개폐시간을 제어하여 윤활유의 주입량을 제어한다. 이러한 기술의 예가 예를 들어 EP 1 426 571에 공지되어 있다.

주입(injection)은 피스톤이 상방 또는 하방으로 통과함으로써 발생할 수 있다. 이것이 하방 이동 중에 발생하면, 오일이 그 지점으로부터 윤활된 지점으로 실린더 라이닝에서의 아래쪽으로 실린더 면에 분배된다. 그러나, 윤활이 가장 많이 필요한 실린더의 고온 단부에 대해 피스톤이 상방으로 통과하는 동안 주입을 수행하는 것이 바람직하다.

실린더 표면을 가로질러 오일이 분배되는 전통적인 방법은 실린더 표면에 윤활될 각각의 지점에 2개의 경사 홈(groove) 또는 슬롯(slot)을 설정하는 것으로, 두 홈 또는 슬롯은 윤활 지점으로부터 시작하여 실린더의 상단으로부터 멀어지는 방향으로 향한다. 피스톤 링이 이러한 슬롯을 통과하면, 피스톤 링을 가로질러 슬롯에서 압력 강하가 발생하여 오일을 윤활 지점으로부터 멀어지도록 가압한다. 그러나, 이러한 방법 및 기타 방법은 실제로 실린더의 주변을 따라 발생하는 마모에서의 상당한 변화가 관찰된다는 점에서 불충분한 것으로 보인다.

엔진의 활용도를 훨씬 더 높이는 방향으로 발전하면서 실린더 라이닝과 피스톤 링에 기계적 그리고 열적 부하가 증가하게 되었으며, 이것은 전통적으로 윤활유의 투여(dosing)에서의 증가에 의해 가능했다. 그러나, 투여가 명확하게 정의되지 않은 특정 한계 이상으로 증가하면, 언급된 전통적인 윤활로 실린더에 주입될 때 오일의 속도가 너무 빨라 실린더 면에 남아 있는 대신 실린더 캐비티 내로의 제트를 형성하여 사라지는 것으로 보인다. 피스톤 링이 윤활 유닛 반대편에 배치된 상태에서 원하는 대로 투여가 수행되면, 그렇게 중요하지 않지만, 투여가 이러한 기간 외에 발생하면, 투여된 오일의 일부에서 이점이 없다.

또한, 위에서 언급한 두 가지 방법은 윤활유의 피스톤 분배에 의해 윤활이 설정되는 시스템과 관련이 있다고 말할 수 있다.

실린더 윤활을 위한 제3 방법은 윤활유를 실린더 벽에 직접 그리고 피스톤이 통과하기 전에 실린더에 직접 공급하는 시스템을 사용한다.

이러한 시스템에서는, 윤활유를 분무된 형태로 공급하거나 하나 이상의 소형 제트 형태로 공급하는 인젝터가 사용된다. 인젝터에 윤활유를 공급하기 위해, 전통적으로 기계적으로 구동되는 윤활 장치 또는 유압 장치가 사용된다.

이러한 방법의 장점은 윤활유가 피스톤이 통과하기 전에 이미 실린더 벽에 크게 분포되어 있다는 것이다. 이러한 방법에 따르면, 오일은 피스톤이 도착하기 전에 실린더의 상단에 분배되며, 팽창 행정 동안 피스톤은 윤활유를 실린더로 아래도 운반할 것으로 예상된다. 이러한 기술의 예가 예를 들어 WO 0028194, EP 1 350 929 또는 DK 176 129에 공지되어 있다.

EP 1 350 929에는 윤활유 제트 - 윤활유의 분무화가 최대한 방지됨 - 가 피스톤의 통과 전, 통과 중 및/또는 통과 후에 주입에 의해 실린더 면에 전달될 수 있는 방법이 설명되어 있다. 이것은 윤활유의 총량이 도입부에 설명된 바와 같이 적어도 2개의 부분으로 실린더 면에 주입된다는 것을 의미한다.

피스톤이 통과하기 전에 실린더 벽에 오일이 공급되기 때문에, 이러한 제3 방법에서는 타이밍은 피스톤 링이 윤활 유닛의 반대편에 있을 때 매우 짧은 간격 사이에 오일이 정확하게 공급되어야 하는 2개의 먼저 언급된 시스템만큼 중요하지 않다.

조사에 따르면 WO 0028194에 따른 실린더 윤활, 이른바 SIP 윤활은 피스톤이 상단 위치에 있고 최상단 피스톤 링의 영역에 있는 것에 대응하여 마모가 가장 큰 실린더에서 가장 높은 유막 두께를 제공하는 것으로 나타났다. 이와 대조적으로, 기존 윤활 또는 고속 윤활은 이동 표면의 나머지에 더 두꺼운 유막을 제공하는 것으로 나타났다.

SIP 윤활에 의해 존재하는 압력은 의도된 분무화가 수 bar의 압력으로 작동하는 기존 윤활 방법에 의한 압력보다 상당히 높은 것을 보장하기 위해 펌프와 노즐 사이의 윤활유 라인에 필요하다. SIP 밸브는 최대 60bar, 일반적으로 35-40bar의 사전 설정 압력에서 작동한다.

또한, 윤활유의 공급은 실린더 벽에 대한 산 작용을 중화시키는 목적을 가지고 있다. 산 작용은 황-함유 연료의 연소에 의해 발생하며 실린더의 상단에서 직접 윤활유를 공급함으로써 가장 잘 상쇄된다. 측정 결과 SIP 윤활이 가장 적은 마모를 제공하는 것으로 나타났다. 실제로, 부식성 마모는 실린더의 사용 기간에 가장 중요한 요소인 것으로 보인다.

모두 피스톤을 주로 사용하여 윤활유를 분배하는 시스템인 기존 윤활 또는 고속 윤활의 단점은 실린더의 상단에 대해 충분한 윤활유를 보장하기 위해 특정의 초과 윤활이 필요하다는 점이다. 특히, 피스톤 상의 윤활은 만족스러운 실린더 조건을 달성하기 위해 연료의 황 함량과 관련하여 윤활유의 양을 증가시켜야 한다.

이에 따라, 윤활유가 실린더 벽에 직접 공급되는 시스템의 윤활의 경우, 부식성 마모를 방지하기에 충분한 윤활유의 양을 적용할 때 실린더의 바닥에 불충분한 양의 오일이 제공된다는 단점이 있을 수 있다. 이것은 위에서 언급한 분배 기능 외에도 피스톤 링이 또한 특정 스크래핑 작용을 일으키기 때문이다. 측정에 따르면 SIP 윤활은 피스톤-분배된 윤활유를 사용한 윤활보다 윤활유의 스크래핑을 덜 발생시킨다.

윤활유가 실린더 벽에 직접 공급되는 시스템을 사용한 윤활과 피스톤-분배 윤활의 다른 차이점은 실린더에서 아래로 제공되는 윤활유의 상이한 양의 결과이다. 따라서, 배기 드레인 오일은 윤활유를 분배하는 것이 피스톤만인 피스톤-분배 윤활을 이용한 시스템보다 SIP 윤활(WO 0028194에 따름)에 의할 때 상당히 적다. 이것은 실린더 상태를 평가하는 데 사용되는 매개변수 중 하나 - 즉, 배기 드레인 오일에서의 Fe-함량의 측정 - 가 동일한 Fe-함량이 윤활 방법에 따라 농도가 달라지게 하므로 실린더 상태를 비교하여 직접 사용될 수 없음을 의미한다.

길이방향으로 소기되는 2-행정 디젤 엔진에서의 소기 구멍들은 소기 중에 가스 혼합물의 회전 운동이 실린더에서 상방으로 변위되는 가스와 동시에 시작되어 실린더의 상단에서 배기 밸브(exhaust valve)를 통해 배출되도록 배치된다. 따라서, 실린더의 가스는 소기 구멍들로부터 배기 밸브까지 도중에 나선형 경로 또는 소용돌이를 따른다. 원심력으로 인해, 이러한 소용돌이에 위치한 충분히 작은 오일 입자가 실린더 벽에 대해 밀려나, 결국 벽에 증착된다(deposit). 이러한 효과는 노즐을 통해 분무되는 적절한 크기의 오일 입자의 미스트로 오일 부분들을 실린더에 도입함으로써 활용된다. 노즐의 크기, 분사 속도 및 노즐 전 오일의 압력을 조절함으로써, 오일 미스트(oil mist)에서의 오일 액적(oil droplet)의 평균 크기를 제어할 수 있다. 오일 입자 또는 오일 액적이 너무 작으면, 가스 스트림에서 너무 오래 "부유(float)"하여, 결국 실린더 벽에 부딪히지 않고 소기(scavenging air)에 의해 멀리 이동된다. 너무 크면, 관성으로 인해 초기 경로에서 너무 멀리 계속되고 실린더 벽에 도달하지 못하는데, 이것은 피스톤에 의해 추월되어 피스톤의 상단에 위치하기 때문이다.

실린더 내의 유동에 대한 노즐의 배향은 개별 액적과 실린더 내의 가스 스트림 사이의 상호 작용이 오일 액적이 두 윤활 지점들 사이의 원주 거리에 대체로 대응하는 영역에 걸쳐 실린더 벽에 부딪히는 것을 보장하도록 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 오일은 피스톤 링이 통과하기 전에 실린더 표면에 걸쳐 다소 균일하게 분배된다. 게다가, 오일이 노즐보다 높은 실린더 벽에 부딪히도록 노즐이 조정될 수 있다. 따라서, 실린더에 도입되기 전에, 오일은 실린더 표면에 걸쳐 더 잘 분배될 뿐만 아니라, 윤활이 가장 많이 필요한 실린더의 상단에 더 가까운 실린더 표면에도 분배될 것이다. 이러한 사실 모두는 실린더의 서비스 수명과 오일 소비 사이의 관계의 개선을 가정하여 오일의 활용도(utilisation)를 개선하게 할 것이다.

실린더 표면으로의 오일의 공급은 앞에서 언급한 두 가지 전통적인 시스템의 경우와 거의 같은 측정된 부분들에서 이루어질 것이다. 공급 수단은 전통적인 윤활 시스템일 수 있지만, 상응하는 특성을 가진 다른 공급 수단도 고려될 수 있다.

실린더에서의 압력이 오일 라인에서 역류하지(go backwards) 않는 것을 보장하기 위하여, 체크 밸브는 내부 실린더 면의 라이닝(lining) 바로 앞의 윤활 라인 끝에 정상적인 방식으로 배열된다. 체크 밸브는 오일이 오일 라인으로부터 실린더 라이닝으로 통과하도록 허용하지만, 가스는 반대 방향으로 통과하지 못하게 한다. 이러한 체크 밸브는 일반적으로 적당한 개방 압력(수 bar)을 가진다.

실린더를 윤활하기 위한 위에서 언급한 세 가지 방법의 특징은 다음과 같다:

- 윤활 타이밍 - 윤활유는 엔진 사이클에서 언제 공급되는가?

- 공급량 - 상대적 주입량은 어떻게 조정되는가?

- 펌프 특성 - 윤활유가 어떻게 그리고 얼마나 빠르게 공급되는가?

선박용 엔진과 같은 대형 디젤 엔진의 실린더 윤활의 개선을 제공함으로써 윤활유 소비를 최소화하는 방법을 찾는 것과 관련이 있다.

WO2010/149162로부터 상기 언급된 세 가지 방법을 조합하는 것이 알려져 있는 것으로, 이에 따르면 윤활유는 피스톤이 통과하기 전에 실린더 벽의 링 영역에 직접 피스톤 위의 윤활유의 제1 부분을 주입하는 것과 윤활유의 제2 및/또는 제3 부분을 주입하는 것의 조합에 의해 공급되고, 윤활유의 제2 부분은 피스톤이 통과하는 동안 피스톤에 직접 주입되고, 윤활유의 제3 부분은 피스톤이 통과한 후 피스톤 아래의 실린더 벽의 링 영역에 직접 주입된다.

윤활유의 여러 부분의 조합이 사용되는 경우, 상이한 윤활 시간에 윤활유의 여러 부분 양을 주입하는 것을 기초로 하는 알고리즘이 생성되도록 제어의 조정이 발생해야 한다.

따라서, 이러한 조합에 의해 실린더 윤활을 위한 종래 기술 방법들의 조합이 적용되어 각각의 원리의 장점을 달성하는 동시에 단점을 피할 수 있다.

링 영역에 직접 공급하는 것은 분무의 형태 또는 콤팩트 오일 제트의 형태로 발생할 수 있다.

윤활유의 공급은 주입 유닛의 일부를 구성하고 실린더 벽에 제공되는 윤활유 인젝터를 통해 이루어진다.

마모와 부식을 줄이기 위해 실린더 벽을 윤활하는 방법을 결정할 때 고려해야 할 여러 요소가 중요하다. 고려해야 할 이러한 요소 중에는 예를 들어 사용되고 있는 연료의 황 함량, 엔진이 작동하고 있는 부하, 실린더 내부에서 크게 달라질 수 있는 온도, 윤활유 유형 및 윤활유가 실린더의 내부 표면 벽에 적용되는 방법이 있다. 이들 및 더 많은 요인들이 당업계에서 다양한 상이한 시스템 및 방법으로 모두 다루어졌다.

하나의 그러한 예가 WO 2008/009291에 개시되어 있으며, 이에 따르면 윤활유의 주입량 뿐만 아니라 윤활유의 전달 타이밍이 조정될 수 있다. 추가 유사한 장치가 DK 173512 및 DE 10149125 및 EP 1426571에 개시되어 있다. 이러한 모든 선행 시스템의 공통 개념은 오일의 양과 오일이 실린더에 주입되는 타이밍을 변경할 수 있다는 사실이다.

도입부에 언급된 방법은 진보된 시스템으로서, 동일한 출원인의 이전 특허공개 WO2010/149162에 개시되어 있다. 또한, 이러한 시스템은 다른 요소도 고려하여 엔진의 회전 중 여러 번 윤활유를 주입할 수 있다. 이러한 방식으로, 주입 노즐들을 적절한 위치에 배열하여 적당한 시기에 가장 바람직한 위치에 오일을 분배함으로써 윤활유 사용을 최소화하고 동시에 충분한/최적화된 윤활을 달성할 수 있다.

보다 발전된 윤활 시스템의 다른 예가 DE 10112691 C5에 개시되어 있으며, 여기서 윤활유의 양은 연료의 황 함량에 따라 조정된다. 연료에서의 황은 매우 부식성이 있으며 연료에서의 황 함량이 더 높기 때문에 초과의 윤활유를 추가함으로써 연소 중에 생성되는 황산을 중화할 수 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 시스템은 연료에서의 황 함량을 기록하는 센서로부터의 입력으로 윤활유의 양을 조절하는 황 조절 알고리즘에 의해 조절된다. 또한, FE 함량이 모니터링되고 마모의 지표로 사용된다. 이러한 마모는 허용 마모와 비교되어 허용되지 않는 편차가 발생하는 경우 알람이 촉발될 수 있다.

여러 매개변수를 고려하고 또한 윤활유의 양의 조절을 포함할 수 있으며 또한 선박용 엔진과 같은 대형 디젤 엔진의 실린더 윤활의 시간에 따라 변할 수 있는 윤활유의 분배를 제공함으로써 윤활유 소비를 보다 효과적으로 최소화하는 방법을 찾는 것과 관련이 있다.

위의 종래 기술의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 실린더 벽의 윤활을 개선하는 동시에 필요한 윤활유의 양을 최소화하기 위한 다양한 시도가 이루어졌다. 어떤 상황에서도 전반적인 원리는 실린더 벽에 충분한 윤활을 제공하여 피스톤이 기계적 마멸(abrasion)로 인해 실린더 벽에 원치 않는 찢어짐과 마모를 일으키지 않도록 하는 것임이 명백하다.

위에서 언급한 예들 중 어느 것도 다양한 부하와 함께 다양한 조건에서 작동하는 다양한 엔진에 존재하는 많은 변수를 완전히 다루지 않는다. 결과적으로, 대형의 저속 선박용 디젤 엔진이 노출될 수 있는 모든 요구와 상황을 해결하는 시스템을 제공할 필요가 있다.

본 발명은 도입부에서 언급되고 청구항 1의 전제부에서 정의된 바와 같은 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법을 제공함으로써 이러한 필요성을 해결하는 것을 목적으로 하는 것으로, 청구항 1은 각각의 주입 유닛이 제어 유닛에 의해 제어되고, 복수의 윤활 루틴이 제어 유닛에서의 메모리에 저장되며, 제어 유닛은 입력 스테이션 또는 하나 이상의 센서로부터 입력을 수신하고, 입력은 다수의 가능한 윤활 루틴들 중 하나의 구현을 결정할 수 있으며, 각각의 윤활 루틴은 기간, 윤활유의 양 및/또는 피스톤의 위치에 대한 하나 이상의 별개의 주입 단계에 의해 구별되고, 하나 이상의 별개의 주입 단계의 각각은 주입될 윤활유의 총량의 백분율로 표현되는 윤활유의 양을 주입하는 것을 특징으로 한다.

양이 윤활유의 총량의 백분율로 표현되더라도, 본 발명은 주입된 양이 총량의 일부 양으로 표현되거나 총량의 백분율과 같은 표현으로 변환될 수 있는 어떤 다른 표현으로 표현되는 상황도 포함할 것이다.

본 발명에 따르면 윤활 루틴은 각각의 회전에 대해 단 한번의 주입이 수행되는 것을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 이것은 예를 들어 세척 루틴을 위한 경우일 수 있다.

그러므로, 일부 개개의 루틴에서의 윤활유는 윤활유가 이러한 개개의 루틴에 대한 윤활유의 한 부분만 한 번 주입되어 공급되는 것을 단지 포함할 수 있는 반면, 대형 저속 선박용 디젤 엔진의 전체 윤활은 주어진 시간 범위에 걸쳐 더 많은 윤활 루틴을 포함한다. 이러한 시간 범위는 예를 들어 24시간의 시간 범위 또는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 원하는 다수의 가능한 윤활 루틴을 설정하기에 적합한 것으로 발견될 수 있는 임의의 다른 시간 범위일 수 있다.

따라서, 주요 효과는 시간, 온도, 연료에서의 황 함량, 실린더의 유막 두께 및 대형 저속 선박용 디젤 엔진의 실린더에서의 조건에 중요한 기타 매개변수와 같은 매개변수를 기반으로 윤활유를 분배할 수 있다는 것이다.

변경은 엔진 부하 및 상태에 기초하여 수행될 수 있으며, 그리고 실린더 상태에 필수적인 매개변수(예를 들어, 회전수, 실린더 라이닝 온도, 엔진 부하, 주입된 연료량, 윤활유 품질, 윤활유 오일 점도, 윤활유의 TBN 함량, 배기 드레인 오일에 대한 분석 결과(잔류 TBN, Fe-함량 등)를 기초로 직접 또는 간접적으로 수행될 수 있다.

또한, 윤활의 분배를 결정할 때 제어 유닛에서 사용되는 매개변수에 따라 오일의 양을 조정할 수도 있다.

본 발명에 따른 방법은 출원인의 이전 특허공개 WO2010/149162의 추가 개발로 간주될 수 있다. 그러므로, 그의 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 윤활 루틴은 엔진 속도에 대한 주입의 빈도를 제어함으로써 추가로 구별된다. 이에 따라, 저속 선박용 디젤이 노출될 수 있는 모든 작업 조건을 해결하기 위해 윤활을 최적화하도록 하나 이상의 별개의 주입 단계의 각각의 빈도를 다르게 할 수 있다.

SIP 윤활만 사용하는 경우, 인젝터 아래 실린더의 영역이 윤활 장치인 경우 원하는 것보다 적게 윤활되는 예들이 있었다. 이것은 허용되는 마모보다 더 높은 마모이다. 그 이유는 엔진이 저부하 상태에서 다음과 같기 때문인 것으로 생각된다:

- 인젝터 위의 실린더 벽의 영역에서 마모가 증가하지 않고 공급량이 꽤 상당히 감소될 수 있음을 경험으로 보여주듯이 SIP 윤활에 의해 상대적으로 적은 양의 윤활유를 받고,

- 피스톤 링이 윤활유의 분배에 2차적인 용도로만 사용되며 모든 윤활유가 실린더 벽에 직접 전달되며,

- 연료 및 윤활유의 품질은 "실린더에서 하방으로 당겨져(drawn)" 남은 윤활유의 양이 너무 작아 충분한 오일이 추가되지 않는 상황에 기여할 수 있다.

이를 보상하기 위해, 전통적인 윤활이 인젝터 아래 실린더 표면의 영역에 윤활유의 몫(share)을 증가시키는 것을 보여주는 경험과 같이 윤활유의 양을 늘리거나 피스톤에 직접 윤활유를 투여할 수 있다. 상이한 타이밍들을 조합함으로써, 윤활유의 줄어든 양을 유지하는 동시에 인젝터 아래 실린더 표면의 영역의 마모 상태를 개선할 수 있다.

광범위한 테스트 및 개발은 저속 선박용 디젤이 노출될 수 있는 모든 작업 조건을 해결하기 위해 특히 3개의 매개변수가 매우 중요하다는 것을 나타냈다. 이러한 3개의 매개변수는 일반적으로 실린더 내부의 윤활유의 전체량의 분포, 공급량 조정, 즉 실린더 벽의 적절한 윤활을 위해 최소한으로 필요한 윤활유의 양과 위치, 및 마지막으로 매개변수들의 세트를 유지하는 기간이다.

본 발명에 따른 알고리즘 또는 다수의 가능한 윤활 사이클에서, 이러한 3개의 매개변수는 예를 들어 연료의 황 함량, 특정 윤활유의 BN 수(number), 엔진의 작동 속도 및 부하, 입력 및 출력의 변화, 엔진의 전체 작동 시간의 수, 상대 습도 뿐만 아니라 엔진의 온도와 함께 주변 공기 온도 및 습기와 같은 다수의 요인의 관점에서 변경될 수 있다.

종종 BN이라고 하는 염기수(base number)는 엔진 오일과 관련된 특정 속성이다. 염기수는 연소 중에 생성되는 산을 중화하는 오일의 능력으로 정의할 수 있다. 윤활유의 염기수가 높을수록 사용 중에 더 많은 산을 중화할 수 있다. 보통, 윤활유의 가격은 BN 수에 따라 어느 정도 달라지므로, 가능한 한 적은 양의 윤활유를 사용하고 적시에 올바른 윤활유를 사용하는 것이 바람직하다. 대형 저속 선박용 디젤은 육지에 얼마나 가까운지 또는 항구에서 작동하고 있는지 등에 따라 다양한 상황에 대해 다양한 유형의 연료 오일을 사용하는 것으로 잘 알려져 있다. 연료 오일의 품질은 종종 BN 수에 반영될 것이므로 실린더 벽의 적절한 윤활을 결정할 때 고려해야 할 중요한 요소이다. 결과적으로, 이것은 본 발명의 복수의 윤활 루틴이 고려하고 본 방법에 반영되는 많은 요인들 중 하나이다. 적절한 윤활 루틴을 선택하기 위해, 제어 유닛은 입력 스테이션 또는 하나 이상의 센터로부터 입력을 받는다. 입력 스테이션은 예를 들어 주변 조건에 따라 적절한 루틴을 선택할 수 있는 키보드 또는 기타 전자 입력 장치(또는 입력 장치를 조작하는 사람)일 수 있다. 대안적으로, 센서들이 매개변수 부하, 작동 속도, 연료의 황 함량 및 센서에 의해 등록할 수 있는 모든 다른 매개변수가 적절한 윤활 루틴을 선택하기 위해 입력으로 사용될 수 있도록 배열될 수 있다.

모든 윤활 루틴은 기간, 공급량 조정 및 2개 이상의 별개의 주입 단계에 의해 구별된다. 기간은 윤활 루틴이 다른 단계로 이동하기 전에 다양한 노즐에 대한 윤활유의 특정 설정 및 분배가 유지되는 시간이다.

공급량 조정은 윤활 루틴이 프로그래밍된 특정 상황에 윤활유의 사용이 맞춰지도록 필요한 윤활유의 최적량에 대해 전체 윤활유 양이 감소되거나 증가될 수 있는 방법을 가리키는 요소를 나타낸다. 추가 실시예로부터 명백한 바와 같이, 공급량 조정은 필요한 최적의 윤활유 양의 -30%에서 +30% 사이에서 변할 수 있다. 위의 논의에서 분명히 알 수 있듯이, 실린더 내부의 조건은 엔진의 작동에 영향을 미치는 외부 및 내부 요인으로 인해 크게 달라질 수 있으며 이에 따라 실제 오일량도 달라져 모든 조건에서 평균량이 충분하지 않고 다른 조건에서는 너무 많을 수 있다. 공급량 조정은 특정 단계의 적절한 기간 동안 적절한 양의 윤활유가 공급되도록 이를 고려한다.

또한, 본 발명에 따른 언급된 방법에 포함되는 제3 매개변수는 본 방법이 필요한 양의 윤활유의 일부가 한 번에 주입되고 다른 부분이 다른 시간에 주입되는 2개 이상의 별개의 주입 단계를 포함한다는 사실이다. 특정 주입의 타이밍은 피스톤의 위치와 관련하여 알 수 있다. 피스톤에는 일반적으로 3개의 위치가 있다. 피스톤이 압축 행정 이전에 이르는 실린더의 상단으로부터 최대한 멀리 있는 하단 위치, 피스톤이 실린더의 상단에 가능한 한 가까운 상단 위치 및 피스톤이 피스톤 위의 공간을 허용하는 중간 위치가 있어 실린더의 벽의 윤활이 소용돌이 주입 원리에 의해 달성될 수 있고, 즉 윤활유가 연소에 의해 생성된 소기에서의 난류로 인해 실린더 주위에서 회전/소용돌이되는 미스트로 실린더에 유입되어 윤활유는 피스톤의 상단과 실린더의 상단 사이의 실린더 벽에 실질적으로 고르게 분포될 것이다. 특히 피스톤 및 피스톤에 제공된 링 팩의 위치에 따라 여러 위치들 사이에 윤활유의 주입을 시간을 맞추고 주입을 분배함으로써, 윤활을 최적화할 수 있다.

이러한 방식으로, 위에서 논의된 바와 같은 독창적인 본 방법은 메모리에 저장되고 제어 유닛에 의해 실행될 수 있는 복수의 윤활 루틴 덕분에 저속 선박용 디젤 엔진의 모든 작업 조건을 처리할 수 있다.

본 발명의 다른 유리한 실시예에서, 윤활유의 총량의 백분율로 표현되는 윤활유의 양을 주입하는 2개 이상의 별개의 주입 단계는 백분율이 선택된 윤활 루틴에 따라 0%와 100% 사이에서 변할 수 있도록 선택된다. 이러한 실시예에서, 예를 들어 하나의 주입 단계가 엔진의 작동 중에 필요하지 않을 수 있는 0% 오일을 주입할 수 있음이 예상된다. 그러므로, 윤활유가 절약되고 더 나은 경제성을 제공한다. 다른 주입 단계에서, 한 번의 주입은 엔진의 작동 중에 필요할 수 있는 100% 오일을 주입할 수 있다. 또한, 본 실시예는 윤활유의 양이 2개 이상 그리고 전형적으로 3개의 별개의 주입 단계들 사이에 분배될 수 있음을 예상하며, 이로써 예를 들어 압축 행정 및 연소 행정 동안 링 팩의 위치에 윤활유를 주입하는 것이 가능할 뿐만 아니라 SIP 원리에 따라 윤활유를 실린더에 주입하는 것도 가능하다. 또한, 이것은 추가 실시예에서 아래에서 추가로 논의된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 별개의 주입 단계들은 또한 엔진의 회전들에 대한 빈도를 포함하여, 주입될 윤활유의 총량의 백분율로 표현되는 윤활유의 일부를 주입하는 2개 이상의 별개의 주입 단계가 엔진 회전수에 상응하여 활성화되며, 이때 회전수는 1과 15 사이에서 변할 수 있으며 각각의 별개의 주입 타이밍이 실시된다.

또한, 윤활유의 일부를 주입하는 것이 엔진이 회전할 때마다 실행될 필요가 없는 것도 가능하다. 이에 따라, 윤활을 최적화하기 위해 윤활유의 양을 주입할 하나 이상의 별개의 주입 단계의 각각이 상이한 빈도로 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 주어진 시간 범위에 대한 윤활 체제는 복수의 윤활 루틴을 포함하며, 이때:

- 이러한 주어진 시간 범위 내의 각각의 루틴 또는 시간대는 주어진 시간 범위의 특정 부분인 기간을 가져, 루틴들의 수에 대한 총 시간이 주어진 시간 범위를 포함할 것이며,

- 각각의 루틴은 공급량을 가지며, 공급량은 해당하는 특정 루틴 동안 실린더에 공급되어야 하는 양의 변화인 조정량으로 조정될 수 있고,

- 각각의 공급량은 하나 이상의 별개의 주입 단계를 포함하는 분배 키로 실행된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 주어진 시간 범위에 대한 윤활 체제는 복수의 윤활 루틴을 포함하며, 이때:

- 적어도 제1 윤활 루틴은 주어진 시간 범위의 제1 부분의 기간, 음의 공급량 조정, 1개 내지 3개의 별개의 주입 단계를 갖고;

- 적어도 제2 윤활 루틴은 주어진 시간 범위의 제2 부분의 기간, 0%의 공급량 조정, 1개 내지 3개의 별개의 주입 단계를 가지며;

- 적어도 제3 윤활 루틴은 주어진 시간 범위의 제3 부분의 기간, 양의 공급량 조정, 1개 내지 3개의 별개의 주입 단계를 갖고;

- 가능한 추가 윤활 루틴은 주어진 시간 범위의 추가 부분의 기간, 가능한 공급량 조정, 1개 내지 3개의 별개의 주입 단계를 가지며;

- 모든 윤활 루틴에 대해 주어진 시간 범위의 이러한 부분들의 총 시간은 주어진 시간 범위를 포함할 것이고; 그리고

윤활 체제가 변경될 때까지 루틴들이 반복된다.

본 발명의 더 상세한 실시예에서, 윤활 루틴은 복수의 윤활 루틴을 포함하는 24시간 윤활 체계로서 제공되었으며, 이때:

- 제1 윤활 루틴은 11시간의 기간, -15%의 공급량 조정, 3개의 별개의 주입 단계를 갖는 것으로: 피스톤의 압축 행정 동안 링 팩의 위치에 윤활유의 양의 30%0%를 주입하는 제1 타이밍, 윤활유의 양의 60%를 주입하는 피스톤 위에서 주입하는 제2 타이밍, 피스톤의 연소 행정 동안 링 팩의 위치에 윤활유의 양의 10%를 주입하는 제3 타이밍이 있고;

- 제2 윤활 루틴은 1시간의 기간, 0%의 공급량 조정, 3개의 별개의 주입 단계를 갖는 것으로: 피스톤의 압축 행정 동안 링 팩의 위치에 윤활유의 양의 40%를 주입하는 제1 타이밍, 윤활유의 양의 50%를 주입하는 피스톤 위에서 주입하는 제2 타이밍, 피스톤의 연소 행정 동안 링 팩의 위치에 윤활유의 양의 10%를 주입하는 제3 타이밍이 있고;

- 제3 윤활 루틴은 11시간 30분의 기간, -15%의 공급량 조정, 3개의 별개의 주입 단계를 갖는 것으로: 피스톤의 압축 행정 동안 링 팩의 위치에 윤활유의 양의 30%를 주입하는 제1 타이밍, 윤활유의 양의 60%를 주입하는 피스톤 위에서 주입하는 제2 타이밍, 피스톤의 연소 행정 동안 링 팩의 위치에 윤활유의 양의 10%를 주입하는 제3 타이밍이 있고;

- 제4 윤활 루틴은 30분의 기간, +20%의 공급량 조정, 3개의 별개의 주입 단계를 갖는 것으로: 피스톤의 압축 행정 동안 링 팩의 위치에 윤활유의 양의 50%를 주입하는 제1 타이밍, 윤활유의 양의 40%를 주입하는 피스톤 위에서 주입하는 제2 타이밍, 피스톤의 연소 행정 동안 링 팩의 위치에 윤활유의 양의 10%를 주입하는 제3 타이밍이 있고;

제1, 제2, 제3 및 제4 루틴은 윤활 체제가 변경될 때까지 반복된다.

4개의 별개의 시간대를 포함하는 이러한 윤활 체제에서는, 대부분의 시간 동안 공급량 조정이 -15%로 설정되어 윤활유의 상당 부분을 절약하는 반면 2개의 시간대, 즉 체제의 중간에서 1시간 그리고 끝에서 30분 동안 충분한 양의 윤활유가 실린더에 공급되는 것으로 예상된다. 특히 이송 속도 조정이 +20%로 증가하는 마지막 30분은 오염 물질과 마모 입자를 세척하기 위해 실린더에 상당히 많은 양의 오일을 추가하는 세척 프로그램으로 사용되어, 적어도 24시간마다 한번 실린더의 철저하고 실질적으로 완전한 세척이 이루어지므로 정상적인 작동 체제와 시간대에서 최소한의 윤활유로 최적의 윤활이 예상된다.

연료 오일에 더 많은 양의 황이 포함된 경우, 소용돌이 주입 원리가 연소에 의해 생성된 잔류물과 산이 엔진의 각각의 회전 동안 실린더로부터 효과적으로 제거되도록 사용되는 제2 주입 단계 동안 제공되는 윤활유의 양을 늘리는 것이 유리할 수 있다. 이것은 특정한 예를 참조하여 아래에서 더 설명될 것이다.

본 발명의 다른 실시예에서, 윤활 루틴은 동일한 엔진 회전에서 2개의 별개의 타이밍이 실행되지 않고 엔진의 매 회전마다 내지 매 14번째 회전마다 제1, 제2 또는 후속 타이밍이 실행되는 것을 포함한다.

14와 다른 타이밍의 수가 사용될 수 있는 것으로, 예를 들어 수는 10에서 20 사이에서 다를 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 윤활 루틴들이 제공될 수 있고, 이때 윤활 루틴은 제1 타이밍이 엔진의 매 2번째 내지 5번째 회전마다 실행되고, 제2 타이밍이 엔진의 매 3번째 회전마다 또는 최대 3번째 회전마다 실행되며, 그리고 제3 타이밍은 엔진의 매 5번째 회전 내지 14번째 회전마다 실행되는 것을 포함할 수 있다.

엔진의 회전과 일치하지 않고 필요한 간격들로만 윤활유의 주입을 실행함으로써 윤활유를 최적화할 수 있다는 것이 다른 장점이다. 주입들의 빈도는 상이한 윤활 루틴에 따라 다를 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 다음 주입 순서가 사용되는 것으로:

HJ SIP 원리에 따른 델타-타이밍의 주입 순서,

상방 행정 동안 그리고 피스톤 링들 사이에 실행되는 주입 및

하방 행정 동안 그리고 피스톤 링들 사이에서 실행되는 주입이 있고,

공급량이 증가하는 자동 세척 순서가 실행된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 공급량은 매 12시간에 대해 30분 동안 1.0 내지 2g/kWh 사이의, 바람직하게는 대략 1.5g/kWh의 양으로 증가한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 0.8 내지 1.6g/kWh 사이의, 바람직하게는 대략 1.02g/kWh의 평균 공급량이 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 다중-타이밍(multi-timing) 알고리즘은 실린더당 다중 주입 각도를 허용하고 이러한 주입 각도는 다음 사이에서 선택되는 된다:

소용돌이 주입 원리(Swirl Injection Principle, SIP)에 따른 각도

피스톤의 압축 행정 동안 링 팩 윤활을 위한 각도 및

피스톤의 연소 행정 동안 링 팩 윤활을 위한 각도.

본 발명에 따른 방법은 3개의 새로운 윤활 전략을 얻는 것을 가능하게 한다:

- 멀티-타이밍

- 자동 세척 순서

- 델타-타이밍.

무어 조절 알고리즘(Moore regulation algorithm)은 본 발명에 따른 방법에서 사용될 수 있다. 알고리즘의 예는 다음과 같다:

RMP-RA(RPM 조절 알고리즘). RPM-RA에서 행정 길이는 일정하다. 공급량은 연료 인덱스(fuel index)에 따라 다르다.

MEP-RA(평균 유효 압력 조절 알고리즘)(Mean Effective Pressure Regulation Algorithm). MEP-RA에서 공급량은 주어진 속도에서 일정하다. 시간 경과에 따른 오일 흐름은 연료 인덱스에 비례한다.

BHP-RA(BHP 조절 알고리즘). BHP-RA에서 공급량은 일정하다. 시간 경과에 따른 오일 흐름은 부하에 비례하고, 이것은 회전당 오일 투여가 연료 인덱스에 비례하는 것을 의미한다.

LCD(부하 변화에 따름)(Load Change Dependent). 메인 엔진의 상당한 부하 변화에서 실린더 오일 투여를 증가시킨다.

LDT(부하에 따른 타이밍)(Load Dependent Timing). 일부 엔진에는 가변적으로 시간이 맞춰지는 배기 밸브가 있다. 최적의 SIP 타이밍은 배기 밸브의 폐쇄에 따라 달라진다. 이것이 변경되면, 최적의 타이밍을 달성하기 위해 SIP 타이밍도 변경되어야 한다. 배기 밸브 타이밍은 부하 변경에 따라 변경되므로, SIP 주입의 타이밍은 부하에 따르게 된다.

S-RA(황 조절 알고리즘). 연료 오일 황 함량과 실린더 오일 BN이 시스템에 입력되면, 실린더 오일 공급량을 조정하여 황/BN 균형(sulphur/BN balance)을 자동으로 보상한다.

이러한 모든 알고리즘은 본 발명에 따른 방법에서 서로 조합될 수 있다.

SIP 주입에서 모터의 속도는 SIP 주입을 위한 사전 결정된 각도가 주입을 위한 폐쇄 시간이라는 점을 고려하여 윤활유의 양을 조정하기 위한 중요한 매개변수이다. 모터의 속도는 주입할 오일의 양에 기초하여 주입을 시작해야 할 때를 결정하는 데에 매개변수가 될 것이다.

3개의 새로운 윤활 전략에 대한 설명

아래에 주어진 예들은, 황 조절 알고리즘(S-RA)과 함께 사용되는, 공급량 요소(factor) 또는 적응형 실린더 제어(Adaptive Cylinder Control, ACC) 요소 대신 공급량을 사용한다. S-RA는 설명된 전략들과 함께 사용될 수도 있다. 추가 설명을 위해, S-RA 및 ACC에 대한 더 많은 정보를 위해 "920166-10 HJ SIP로 성공하는 방법"이라는 본 출원인으로부터의 간행물에 도움을 요청할 수 있다.

멀티-타이밍(Multi-timing)

멀티-타이밍은 복수의 크랭크축 위치에서 새로운 실린더 오일을 실린더 내로 주입하는 것이다. 알고리즘은 각각의 회전에서 실린더당 최대 4개의 상이한 크랭크축 위치에서의 주입을 지원한다. 각각의 위치에 대해, 양의 비율(quantity ratio)이 설정되며, 이를 분배 키(distribution key)라고 한다. 4개의 양의 합이 설정된 공급량이므로, 회전당 여러 번 주입함으로써 주입된 실린더 오일의 총 볼륨은 증가되지 않는다.

다중-타이밍을 사용하면 실린더 오일이 각각의 회전에서 필요한 위치에 도입되는 것을 보장한다. 실린더 오일 분배를 제어함으로써 각각의 회전에서 최적의 실린더 윤활을 달성할 수 있다.

최적의 분배를 보장하면 실린더 상태가 최적화되는 동안 실린더 오일 소비를 줄일 수 있을 것이다.

도 5는 3개의 최적 주입 시간대에 대한 크랭크축 위치의 예를 보여준다.

다중-타이밍 알고리즘은 실린더당 여러 주입 각도를 허용한다. 일반적인 관심 각도는 다음과 같다:

소용돌이 주입 원리(SIP)에 따름

피스톤의 압축 행정 동안 링 팩 윤활

피스톤의 연소 행정 동안 링 팩 윤활.

도 5에 사용된 각도는 엔진에 따라 다르며 일반적으로 적용될 수는 없을 것이다.

SIP 주입은 압축 행정에서 피스톤 위의 라이너 표면에 수행된다. SIP에 따라 주입할 때, 기회의 시간대가 상대적으로 크다. 테스트 결과 전체 시간대가 크랭크축 회전의 대략 30°인 것으로 나타났다. 실제 주입은 30° 동안 지속되지 않으며, 목표 주입 각도가 선택되므로, 주입의 시작과 끝이 모두 30° 시간대 내에 있다.

링 팩에 주입할 때, SIP에 비해 기회의 시간대가 매우 좁다. 이것은 타이밍 정밀도와 주입 기간을 모두 매우 중요하게 만든다.

분배 키는 각각의 각도에서 설정된다. 분배 키에 따라 각각의 각도에서 총량의 일부가 주입된다. 전체 회전 동안 주입된 모든 양의 합은 설정된 공급량과 같다.

다중-타이밍으로 시작할 때, 이미 HJ SIP에서 작동 중인 경우, 현재 공급량 설정을 10% 줄여 시작하는 것이 추천된다. 고유황 연료(> 0.5%)에서 작동할 때 다중-타이밍 권장 사항은 표 2에서 볼 수 있다. 저유황 연료(≤ 0.5%)로 작동할 때 다중-타이밍 권장 사항은 표 3에서 볼 수 있다.

[표 2] HSFO(> 0.5%)에 대한 다중-타이밍 권장 사항

[표 3] LSFO(≤0.5%)에 대한 다중-타이밍 권장 사항

일반 HJ SIP 대비 10%의 즉각적인 감소가 권장된다. 추가 최적화가 가능하다. 위에서 언급한 간행물 "920166-10 HJ SIP로 성공하는 방법"에서의 권장 사항에 따라 공급량을 더 줄이십시오.

예:

원래의 공급량이 0.6g/kWh인 LSFO를 사용하면, 공급량이 0.54g/kWh로 감소되고 다중-타이밍 알고리즘이 SIP에 따라 60%로 설정되고, 피스톤의 압축 행정 및 연소 행정에서 각각 20%로 설정된다. 이렇게 하면 SIP에 따라 주입되는 0.324g/kWh, 압축 행정 및 연소 행정에서 각각 0.108g/kWh의 유효 공급량을 산출할 것이다. 이러한 설정에 대한 개요는 아래 표 4를 참조하십시오.

자동 세척 순서(Automatic cleaning sequence)

세척 순서는 세척 루틴으로 간주될 수도 있다.

낮거나 매우 낮은 공급량에서 작동할 때, 실린더 오일의 특정 기능이 의도한 대로 실행하지 않을 수 있다. 경험에 따르면 낮은 실린더 오일 공급량을 실현할 때, 특히 낮은 염기수(Base Number, BN) 실린더 오일을 사용할 때, 세척이 문제가 될 수 있다. 이것은 연소 잔류물과 마모 입자의 실린더 라이너, 피스톤 및 피스톤 링을 청소하는 오일 능력을 손상시키는(compromise) 낮은 BN 오일의 세정력(detergency)이 낮기 때문이다.

세척 기능은 지속적으로 필요하지 않다. 간헐적으로 청소하면 좋은 결과를 얻을 수 있다.

[표 4] LSFO를 사용한 다중-타이밍 예

자동 세척 사이클은 낮은 공급량을 실현하는 동안 피스톤과 실린더의 청결도를 개선하여, 실린더 상태를 개선하고 마모를 줄이게 될 것이다. 이러한 접근법은 실린더 상태에서 매우 긍정적인 결과로 테스트되었다.

자동 세척 사이클은 실린더 오일 공급량을 주기적으로 증가시켜 낮은 공급량에서 더 나은 청소를 용이하게 할 것이다. 이것은 대부분의 작업 동안 낮거나 매우 낮은 공급량을 허용하고 단지 짧은 기간 동안에만 공급량을 증가시켜, 마모 및 연소 입자와 반응하고 이들을 제거한다.

자동 세척 사이클은 다양한 기간에 여러 간격으로 설정할 수 있다.

자동 세척 사이클을 시작할 때, 현재 공급량을 10% 줄이고 세척 사이클 동안 공급량을 30% 증가하도록 설정하는 것이 권장된다. 24시간마다 2회의 30분 세척 사이클을 수행하는 것이 권장된다. 표 5 및 도 6을 참조하십시오. 위에서 언급한 간행물 "920166-10 HJ SIP로 성공하는 방법"에서의 권장 사항에 따라 공급량을 더 줄이십시오.

실린더 오일 소비를 최적화할 때, 긴 간격의 공급량을 줄이는 것에 의해 시작하는 것이 권장된다. 긴 간격의 최적 공급량을 찾은 후, 짧은 간격의 공급량을 줄이십시오.

[표 5] 자동 세척 사이클 권장 사항

도 6은 24시간에 걸쳐 권장되는 세척 순서의 시간 분배를 시각화한 것이다.

예

예를 들어 세척 문제로 인해 0.60g/kWh 미만의 공급량을 실현할 수 없는 선박(vessel)이 있을 수 있다. 자동 세척 순서를 사용하면, 정상 작동 동안 0.54g/kWh의 공급량과 24시간에 걸쳐 평균 0.555g/kWh인 24시간마다 2회의 30분 기간 동안 0.90g/kWh의 공급량을 실현할 수 있다. 이러한 설정에 대한 개요는 표 6 및 도 7을 참조하십시오.

[표 6] 자동 세척 순서 예

도 7은 24시간에 걸친 추가 세척 순서 예의 시간 분배를 시각화한 것이다.

델타-타이밍(Delta-timing)

델타-타이밍은 다중-타이밍과 자동 세척 순서를 조합하여 최고의 유연성을 제공한다.

델타-타이밍을 사용할 때, 세척 순서 동안 주입된 여분의 실린더 오일을 세척의 효과가 가장 큰 링-팩에 직접 배치할 수 있다. 델타-타이밍 알고리즘은 주어진 사례에서 최적의 분배 및 양을 가능케 한다. 실린더 오일이 실린더에 유입되는 양과 시기에 대한 완전하고 자동의 제어를 제공한다.

델타-타이밍을 사용하면 실린더 오일이 전체적으로 최적으로 분배되는 것을 보장한다. 실린더 오일 분배 및 양을 완전하고 자동적으로 제어함으로써, 다음과 같은 이유로 가장 낮은 가능한 실린더 오일 공급량에서 전체 최적의 실린더 상태를 달성할 수 있다:

최적의 상단 라이너 윤활

최적의 황산 중화

최적의 링 팩 윤활

최적의 피스톤 링 세척.

최적의 분배를 보장하면 실린더 상태가 최적화되는 한편 실린더 오일 소비를 최소화할 수 있을 것이다.

델타-타이밍을 사용하면 양뿐만 아니라 각각의 기간에서의 다중-타이밍 분배 키를 변경할 수 있는 옵션이 제공된다. 양을 변경하지 않고 다중-타이밍 분배 키를 단순히 주기적으로 변경하기 위해 델타-타이밍이 실행될 수도 있다. 이렇게 하면 양을 늘리지 않고 세척 순서를 용이하게 할 수 있다.

델타-타이밍 알고리즘을 사용하면 각각의 주입 시간대에 대해 최소량을 설정하는 것이 가능하여 주입당 적절한 실린더 오일 양을 보장할 수 있다. 이것은 메인 엔진(Main Engine, ME) 회전에 상대적인 주입의 빈도가 변경될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 최소량을 설정할 수 있으므로, 주입 동안 링-팩에 주입된 양이 100% ME 부하에서 설정된 공급량의 100%가 된다. 링-팩의 전체 양이 100% ME 부하에서 설정된 공급량의 100%의 최소 양에서 회전당 총 평균 오일의 평균 10%로 설정되면, 주입 비율은 100% ME 부하에서 10회전당 1회 주입이 될 것이다. 양이 10%로 설정되고 최소 양이 100% ME 부하에서 설정된 공급량의 100%로 설정된 아래 표 7의 실증을 참조하십시오.

[표 7] 델타-타이밍 분배의 예

0%의 최소량은 모든 회전에서 주입이 발생할 것임을 의미한다. 다음에서, 최소량은 100% ME 부하에서 설정된 공급량에 항상 상대적이다. 주어진 기간에, 델타-타이밍 알고리즘을 사용하면 모든 양과 분배 키 조합을 사용할 수 있다.

델타-타이밍을 사용할 때, SIP에 이미 최적화된 공급량으로부터 실린더 오일 소비에서 약 22% 감소할 것으로 예상된다. 권장 사항은 연료 오일의 황 함량에 따라 다르다.

SIP에 따른 주입은 회전할 때마다 권장된다. 이것은 고온 고압으로 인해 가장 가혹한 환경인 실린더의 상단부에서 회전할 때마다 새로운 오일과 첨가제를 보장하기 위함이다.

[표 8] 델타-타이밍 HSFO 권장 사항

도 8은 24시간에 걸친 공급량의 델타-타이밍 시간 분배를 시각화한 것이다.

도 9는 24시간에 걸친 양 분배 키의 델타-타이밍 시간 분배를 시각화한 것이다. 나열된 순서는 SIP, 링-팩 압축 행정 및 링-팩 연소 행정에 따른 것이다.

분배 키는 11시간, 1시간, 11.5시간 및 0.5시간의 기간으로 4개의 시간대에 설정된다. 공급량은 11시간과 11.5시간의 2개의 정상 작동 시간대에서 정상 HJ SIP 윤활에 비해 실린더 오일이 25% 적게 되도록 즉시 조정되어야 한다. 표 8 및 9에 주어진 설정을 사용하면, 평균 22.4%의 즉각적인 감소를 제공한다. 추가 최적화가 가능하다. 위에서 언급한 간행물 "920166-10 HJ SIP로 성공하는 방법"에서의 권장 사항에 따라 공급량을 더 줄이십시오.

HSFO 권장 사항은 위의 표 8, 도 8 및 9를 참조하고, LSFO 권장 사항은 아래 표 9, 도 10 및 11을 참조하십시오.

[표 9] 델타-타이밍 LSFO 권장 사항

도 10은 24시간에 걸친 공급량의 델타-타이밍 시간 분배를 시각화한 것이다.

도 11은 24시간에 걸친 양 분배 키의 델타-타이밍 시간 분배를 시각화한 것이다. 나열된 순서는 SIP, 링-팩 압축 행정 및 링-팩 연소 행정에 따른 것이다.

HSFO와 LSFO 사이의 차이점은 분배 키이다.

예:

LSFO 작동 동안, 선박은 0.60g/kWh보다 낮은 공급량을 실현할 수 없다. 델타-타이밍을 사용하여, 정상 작동 동안 SIP에 따른 60%, 피스톤의 압축 행정에서 30%, 피스톤의 연소 행정에서 10%의 분배 키에서 0.45g/kWh의 공급량, 24시간마다 1시간 동안 SIP에 따른 45%, 피스톤의 압축 행정에서 45%, 피스톤의 연소 행정에서 10%의 분배 키에서 0.60g/kWh의 공급량 및 24시간마다 30분 동안 SIP에 따른 30%, 피스톤의 압축 행정에서 60%, 피스톤의 연소 행정에서 10%의 분배 키에서 0.90g/kWh의 공급량, 24시간에 걸쳐 평균 0.466g/kWh이 실현될 수 있다.

[표 10] 델타-타이밍 LSFO 예

도 11은 24시간에 걸친 공급량의 델타-타이밍 시간 분배를 시각화한 것이다.

도 12는 24시간에 걸친 양 분배 키의 델타-타이밍 시간 분배를 시각화한 것이다. 나열된 순서는 SIP, 링-팩 압축 행정 및 링-팩 연소 행정에 따른 것이다.

LSFO 설정에 대한 개요는 표 10, 도 11 및 12를 참조하십시오.

위에서 다중-타이밍 및 델타-타이밍 개념에 대한 설명이 제공되었으며 각각의 원하는 주입 각도에 대해 주입 빈도가 설정될 수 있는 방법이 설명되었다.

위에서 설명된 고정된 주입 빈도 대신 각각의 주입에 대해 대안적으로 최소량이 설정될 수 있음을 이해해야 한다. 최소량은 적절한 주입 스프레이를 설정하기 위해 충분한 양의 윤활유가 제공되는 것을 보장하기 위해 결정된다.

이것은 시스템에 영향을 미칠 것이다. 이에 따라, 예를 들어 최소량이 주입당 100mg으로 결정되고 윤활유의 실제 공급량 및 분배로 인해 주입당 30mg만 주입되는 상황이 야기되는 경우, 제어 유닛에서의 알고리즘은 윤활유의 양이 최소량을 넘어설 때까지 "함께 계산(count together)"할 것이다. 이러한 예에서, 주입은 대략 엔진의 3번째 회전마다 주입 각도에서 발생할 것이다.

사용된 약어:

ACC 적응형 실린더 제어(ACC Adaptive Cylinder Control)

BN 염기수(Base Number)

HJ SIP 한스 옌젠(Hans Jensen)의 소용돌이 주입 원리

HJL 한스 옌젠 루브리케이터 A/S

HSFO 고유황 연료 오일(High Sulphur Fuel Oil)

LSFO 저유황 연료 오일(Low Sulphur Fuel Oil)

ME 메인 엔진(Main Engine)

SIP 소용돌이 주입 원리(Swirl Injection Principle)

S-RA 황 조절 알고리즘(Sulphur Regulation Algorithm)

추가 종속 청구항들에 개시된 실시예들로 추가 이점들이 얻어진다.

본 발명은 이제 첨부 도면을 참조하여 더 자세히 설명될 것이며, 이때 도면은 다음과 같다.
도 1은 실린더를 통한 개략적인 단면도를 도시하는 것으로, 윤활유의 제1 부분이 실린더 내로 주입되고,
도 2는 도 1에 대응하는 단면도를 도시하되, 윤활유의 제2 부분이 실린더 내로 주입되며,
도 3은 도 1에 대응하는 단면도를 도시하되, 윤활유의 제3 부분이 실린더 내로 주입되고,
도 4는 본 발명에 따른 방법에 의해 사용하기 위한 복수의 윤활 장치를 갖는 시스템의 개략적인 개요를 도시하며,
도 5는 3개의 최적 주입 시간대에 대한 크랭크축 위치의 예를 도시하고,
도 6 내지 13은 본 발명에 따른 방법들에서 상이한 시간 분배의 시각화를 도시하며, 그리고
도 14는 자동 세척 순서의 도입에 대한 요약된 시험 결과들을 도시한다.

도 1 내지 4는 본원의 출원인의 초기 특허공개문헌 WO2010/149162의 도 1 내지 3 및 12에 해당한다.

도 1 내지 3은 피스톤(52) 및 실린더 벽(55)의 링 영역(54)에 배치되고 도시되지 않은 윤활 장치와 연결되는 복수의 주입 유닛(injection unit)(53)을 갖는 실린더(51)를 통한 단면도를 나타낸다.

도 1에서, 피스톤(52)은 하부 위치에 있는 것이 보여진다. 오일(58)의 주입은 실린더 벽(55)의 링 영역(54) 상에 직접 각각의 주입 유닛으로부터 수행된다. 주입은 피스톤이 상방으로 이동하는 동안 링 영역(54)을 통과하기 직전에 피스톤(52) 위의 위치에서 발생한다.

도 2에서, 피스톤(52)은 주입 유닛(53)이 상부 피스톤 링(56)과 하부 피스톤 링(57) 사이의 위치에 위치되는 중간 위치에 있는 것이 도시되어 있다. 각각의 주입 유닛으로부터의 오일(58)의 주입은 링 영역(54)을 통한 피스톤의 상방 이동 동안 상부 피스톤 링(56)과 하부 피스톤 링(57) 사이의 피스톤(52)에 직접 수행된다.

도 3에서, 피스톤(52)은 상부 위치에 있는 것이 보여진다. 오일(59)의 주입은 실린더 벽(55)의 링 영역(54) 상에 직접 각각의 주입 유닛으로부터 수행된다. 주입은 피스톤이 상방 이동 동안 링 영역(54)을 통과하기 직전에 피스톤(52)의 아래 위치에서 발생한다.

도 4에서, SIP 윤활 또는 기존 윤활인 것에 따라, 두 가지 다른 윤활 시간이 보여진다.

두 경우 모두, 윤활유는 피스톤이 상방으로 이동하는 동안 실린더 내로 전달된다. 이것은 하사점(Bottom Dead Center, BDC)으로부터 상사점(Top Dead Center, TDC)까지를 의미한다.

SIP에 의해 시간이 맞춰지는(time) "시간대(window)"는 피스톤이 윤활유 인젝터를 통과하기 전에 배치된다. 전통적인 윤활에 사용되는 "시간대"는 더 좁고, 간단히 표현하면, 피스톤 상단이 윤활유 인젝터를 통과한 후에 있다.

도 4는 4개의 실린더(250)를 개략적으로 도시하고 각각의 실린더에는 8개의 주입 노즐(251)이 나타나 있다. 윤활 장치(252)는 일반적으로 각각의 단일의 윤활 장치(252)에 대한 로컬 제어 유닛(254)으로 중앙 컴퓨터(253)와 연결된다. 중앙 컴퓨터(253)는 중앙 컴퓨터에 대한 백업을 구성하는 추가 제어 유닛(255)과 병렬로 커플링된다. 또한, 펌프를 모니터링하는 모니터링 유닛(256), 부하를 모니터링하는 모니터링 유닛(257) 및 크랭크축의 위치를 모니터링하는 모니터링 유닛(258)이 설정된다.

도 4의 상부에는, 유압유를 위한 탱크(262)에서 펌프(261)를 구동하는 모터(260)를 포함하는 유압 스테이션(259)이 도시되어 있다. 또한, 유압 스테이션(259)은 쿨러(cooler)(263) 및 필터(264)를 포함한다. 시스템 오일은 공급 라인(265)을 통해 밸브(220)를 매개로 윤활 장치로 펌핑된다. 또한, 유압 스테이션은 밸브를 통해 윤활 장치와도 연결되는 복귀 라인(266)과 연결된다. 268은 제어 유닛(254)과 모니터링 유닛(256, 257, 258)을 위한 인터페이스(interface)이다.

윤활유는 윤활유 공급 탱크(미도시)로부터 라인(267)을 통해 윤활 장치(252)로 이송된다. 윤활유는 윤활 장치로부터 라인(110)을 통해 주입 노즐(251)로 전달된다.

로컬 제어 유닛을 통해, 윤활유의 양(빈도(frequency) 및 행정(stroke)의 형태)과 주입 타이밍을 모두 조절할 수 있다. 다양한 윤활유 조절 알고리즘(예를 들어, 부하-의존 윤활유 감소) 및 주입 시간에 대한 분배 키(distribution key)(이에 따른 제1, 제2 및 제3 부분들의 공급 사이의 비율 변경)를 기반으로, 작동 조건 변경에 따라, 주입 시간 및 양의 조절이 자동으로 수행될 수 있다. 이러한 변경은 엔진 부하 및 상태를 기초로 수행될 수 있으며, 실린더 상태에 대한 필수적인 매개변수(예를 들어, 회전수(revolutions), 실린더 라이닝(lining) 온도, 엔진 부하, 주입된 연료량, 윤활유 품질, 윤활유 점도, 윤활유의 TBN 함량, 배기 드레인 오일(scavenge drain oil)에 대한 분석 결과(잔여 TBN, Fe-함량 등))를 기초로 직접적으로 또는 간접적으로 수행될 수 있다.

도 5는 상이한 주입 원리들에 대한 3개의 주입 각도에 대한 시간대의 그래픽 예시로서, 다음과 같다:

소용돌이 주입 원리(Swirl Injection Principle, SIP)에 따름

피스톤의 압축 행정 동안의 링 팩 윤활

피스톤의 연소 행정 동안의 링 팩 윤활

도 5에 사용된 각도는 엔진마다 특유하며 일반적으로 적용될 수 없을 것이다. 다른 엔진들의 경우에는, 이러한 3개의 각도가 더 크거나 작을 수 있다.

도 6 내지 13은 이들 도면에 대한 상기 설명을 참조한다. 모든 도면은 24시간에 걸쳐 상이한 세척 순서(cleaning sequence)의 시간 분배(time distribution)에 대한 상이한 시각화를 보여준다.

전술한 바와 같은 본 방법에 따르면, 본 방법의 다양한 실시예들은 윤활 체제(lubrication regime)로 모일(assembled) 수 있다. 이러한 체제의 예가 표 1에 나와 있다.

[표 1]

"사이클"이라는 열에는 특정 기간(duration)이 있는 복수의 시간대가 나열되는 것으로, 예를 들어 제1 시간대는 0-11시간, 제2 시간대는 11-12시간, 제3 시간대는 12-23.5시간 및 제4 시간대는 23.5-24시간의 기간을 갖는다. "시간대"라는 용어는 루틴(routine)의 다른 표현이다. 본 발명의 다른 실시예에서 더 많거나 더 적은 시간대가 제공될 수 있어 다양한 시간대의 기간이 그에 따라 조정될 수 있다는 것이 명백하다. 또한, 각각의 시간대의 기간은 다르게 선택될 수 있다. 일반적으로, 체제는 24시간의 총 기간으로 구성될 것이며, 이후 필요한 만큼 자주 체제가 반복된다. 예를 들어, 여러 날 또는 몇 주가 소요되는 먼 거리를 항해하는 선박의 경우, 선박이 항만을 떠나 정상 항해 속도에 이른 후 그리고 목적지에 도달하고 새로운 항구로의 기동(maneuvering)을 준비할 때까지 동일한 체제가 작동될 수 있다. 이러한 경우에, 예를 들어 필요한 만큼 자주 표 1에 표시된 바와 같은 시간대를 반복하여 동일한 윤활 체제가 유지될 수 있다.

"공급량 조정(Feed rate adjustment)"이라는 제2 열에는 체제의 특정 시간대 동안 실린더에 공급되어야 하는 양의 변화가 표시된다. 예를 들어, 0-11시간의 제1 시간대에서 평균 윤활유 함량의 -15%가 공급되어야 한다. 윤활유의 절약은 선박 엔진의 작동 중에 실린더 벽의 충분한 윤활이 달성되도록 윤활유의 분배에 의해 균형을 잡아야 한다(counterbalance)는 것이 분명하다. 이것은 엔진의 모든 회전에 대해 SIP 원리에 따라 양의 60%가 주입되는 3개의 상이한 별개의 주입 단계에서 오일의 양을 주입함으로써 달성된다. 이것은 양의 열이 60%이고, 빈도가 1/1이며 타이밍이 SIP, 즉 소용돌이 주입 원리에 따른 제1 시간대에서의 맨 윗 줄에 기재되어 있다. 이것은 0-11시간의 제1 시간대 동안 주입되어야 하는 윤활유의 필요한 양의 60%가 SIP 인젝터에 의해 엔진의 매 회전마다 주입되어야 하는 것으로 해석되어야 하며, 이는 피스톤이 실린더 벽의 많은 부분(large part)이 노출되도록 실린더의 상부로부터 제거됨을 의미한다. SIP 원리는 동일한 출원인의 이전 유럽특허 EP 1129275 B1에서 논의되고 특허를 받았다. 제2 및 제3 주입 단계는 윤활유가 피스톤과 링 팩(ring pack)에 직접 분사되도록 주입 노즐에 인접하게 위치하는 피스톤의 링 팩과 일치한다. 링 팩은 실린더 벽을 따라 오일을 올바르게 분배하는 데 도움이 되며 동시에 실린더 벽 근처에 있게 되는 파편(debris)과 오염 물질(pollutant)을 제거할 것이다. 별개의 제1 주입 단계에서 오일의 30%가 분사되어야 하며 이는 엔진이 3회전할 때마다 분사되어야 한다. 0-11시간의 제1 시간대의 세번째 줄에서, 제3 주입 단계는 엔진의 10회전마다 분사되어야 하는 오일의 10%의 양을 포함하는 것이 분명하다. 이러한 방식으로, 엔진의 모든 회전에 대해 오일의 100%를 주입하는 것과 비교하여 실질적으로 더 적은 윤활유가 사용됨이 추론될 수 있다. 그 결과 표 바로 아래에 표시된 바와 같이 -13.6% 윤활유가 표 1에 표시된 체제로 전체적으로 절감된다. 그러나, 다양한 시간과 위치에서의 주입 분배로 인해, 완전하고 충분한 윤활이 이루어진다.

"세척 사이클(washing cycle)"이라고 하는 제4 시간대는 엔진이 1회전할 때마다 SIP에 따라 양의 40%가 주입되고, 압축 행정 동안 링 팩으로 엔진의 2회전마다 원하는 윤활유의 50%가 주입되며 그리고 또한 링 팩으로 그러나 연소 행정 동안 엔진이 10회 회전할 때마다 오일의 10%만이 주입되도록 특정 분배로 나머지(surplus) 오일이 주입되는 것이다.

오일의 양, 공급량 조정 및 빈도의 특정 분배를 갖는 4개의 시간대를 포함하는 표 1에 표시된 체제는 단지 예로서 해석되어야 하는 반면 윤활 체제의 많은 다른 변형례들이 특허청구범위 내에서 고려될 수 있다. 일반적으로, 연료의 황 함량, 윤활유에서의 염기수(base number), 엔진의 부하와 속도, 엔진의 부하와 속도에서의 변화, 엔진의 수명, 엔진의 제조사(make), 엔진의 상대 습도 온도, 공기 온도 등과 같은 다양한 요인에 따라 적절한 체제가 선택될 것이다. 또한, 제어 유닛은 또한 일부 실린더가 수선되었을 수도 있어 오래된 실린더와 상이한 윤활을 필요로 하고 그 반대의 경우도 마찬가지인 것으로 고려되기 때문에 동일한 엔진에서의 상이한 실린더들에 상이한 윤활 체제들을 적용할 수 있다.

도 14는 자동 세척 순서의 도입에 대한 현장 테스트를 요약한 결과를 보여준다.

1년(2020년 2월부터 2021년 2월까지) 동안 현장 테스트를 진행하여 자동 세척 순서의 효과를 입증하였다. RTA62U 엔진이 장착된 컨테이너 선박에서 현장 테스트를 수행하기로 선택했는데, 이것은 엔진이 LSFO로의 전환에 의해 시작된 청결(cleanliness) 및 침전물(deposit) 문제가 있었기 때문이다.

전체 현장 테스트 기간 동안, 엔진은 LSFO, 40BN의 윤활유 및 1.0g/kWh의 공급량에서 작동되었다. 메인 엔진 상태는 소기구(scavenging-port) 검사에 의해 평가되었다. 이러한 특정 선박의 경우, 다음 주입 순서를 사용하여 청결 문제를 해결하기 위해 선택되었다.

테스트 기간의 결과는 도 14에 요약되어 있다.

그 결과는 실린더 오일의 다중 주입 및 자동 세척 순서가 메인 엔진 청결을 상당히 향상시킨다는 것을 보여준다.

톱 랜드(top land), 피스톤 링 및 링 영역 상의 침전물이 제거된 것을 볼 수 있다.

추가로, 윤활유의 더 빈번한 주입 및 세척 공정에 의해 고도의 흑색 윤활유 슬러지 형성(black lubricating oil sludge formation)(업그레이드 이전에 볼 수 있음)도 방지된다.

흑색 슬러지는 윤활유의 불용성 생성물, 연소 부산물 및 마모 입자에 의해 형성되는 끈적하고 점성이 있는 혼합물이다.

과도한 흑색 오일 슬러지로 인한 문제는 엔진 흑화(blackening), 크라운 아래(under-crown) 침전물, 피스톤 헤드 부식, 염기수 고갈(base number depletion), 오일 스크레이퍼 링 막힘(oil scraper ring clogging) 및 증가된 피스톤 침전물이다. 이러한 문제는 본 발명에 따른 방법에 의해 극복된다.

51 ... 실린더 52 ... 피스톤
53 ... 주입 유닛 54 ... 링 영역
55 ... 실린더의 벽 56, 57 ... 링 팩
254 ... 제어 유닛

Claims (13)

1. 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법으로서, 상기 디젤 엔진은 피스톤(52)이 이동하는 적어도 하나의 실린더(51)를 갖고, 상기 피스톤은 링 팩(56, 57)을 가지며, 윤활유의 주입은 엔진에서의 실린더 수의 배수(multiple)에 상응하는 복수의 주입 유닛(53)을 통해 수행되고, 상기 윤활유는 윤활유의 적어도 2개의 부분의 주입의 조합으로 공급되며, 상기 윤활유의 적어도 2개의 부분이 적어도 2개의 상이한 피스톤 위치에서 전달되고, 상기 주입 유닛(53)에 의한 상기 피스톤(52)의 통과 전, 통과 중 및 통과 후에 주입하기 위한 피스톤 위치들 중에서 적어도 2개의 상이한 피스톤 위치가 선택되며, 그리고 상기 윤활유는 상기 실린더의 벽(55)의 링 영역(54)에의 직접 주입에 의해 공급되는, 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법에 있어서, 각각의 주입 유닛(53)은 제어 유닛(254)에 의해 제어되고, 복수의 윤활 루틴이 상기 제어 유닛에서의 메모리에 저장되며, 상기 제어 유닛은 입력 스테이션 또는 하나 이상의 센서로부터 입력을 수신하고, 상기 입력은 다수의 가능한 윤활 루틴들 중 하나의 구현을 결정할 수 있으며, 각각의 윤활 루틴은 기간, 윤활유의 양 및/또는 상기 피스톤(52)의 위치에 대한 하나 이상의 별개의 주입 단계에 의해 구별되고, 하나 이상의 별개의 주입 단계의 각각은 주입될 윤활유의 총량의 백분율로 표현되는 윤활유의 양을 주입하는 것을 특징으로 하는, 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 윤활 루틴은 엔진 속도에 대한 주입의 빈도를 제어함으로써 추가로 구별되는, 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법.
   
3. 제1항에 있어서, 윤활 루틴은 각각의 회전에 대해, 예를 들어 세척 루틴에 대해 윤활유의 양의 단 한 번의 주입이 실행되는 것을 포함할 수 있는, 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법.
   
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 윤활유의 총량의 백분율로 표현되는 윤활유의 양을 주입하는 둘 이상의 별개의 주입 단계의 각각은 백분율이 선택된 윤활 루틴에 따라 0%와 100% 사이에서 변할 수 있도록 선택되는, 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법.
   
5. 제1항에 있어서, 별개의 주입 단계는 또한 상기 엔진의 회전들에 대한 빈도를 포함하여, 주입될 윤활유의 총량의 백분율로 표현되는 윤활유의 일부를 주입하는 둘 이상의 별개의 주입 단계가 엔진 회전수에 상응하여 활성되고, 회전수는 1과 15 사이에서 변할 수 있으며 각각의 별개의 주입 타이밍이 실시되는, 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법.
   
6. 제1항에 있어서, 총 필요한 윤활유 양의 백분율로 공급량 조정은 총 필요한 윤활유 양의 -30%에서 +30% 사이에서 선택되는, 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법.
   
7. 제1항에 있어서, 주어진 시간 범위에 대한 윤활 체제(lubrication regime)는 복수의 윤활 루틴을 포함하고,
   - 상기 주어진 시간 범위 내의 각각의 루틴 또는 시간대는 주어진 시간 범위의 특정 부분인 기간을 가져, 루틴의 수에 대한 총 시간이 주어진 시간 범위를 포함할 것이며,
   - 각각의 루틴은 공급량을 가지며, 상기 공급량은 해당하는 특정 루틴 동안 실린더에 공급되어야 하는 양의 변화인 조정량으로 조정될 수 있고,
   - 각각의 공급량은 하나 이상의 별개의 주입 단계를 포함하는 분배 키로 실행되는, 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   - 적어도 제1 윤활 루틴은 주어진 시간 범위의 제1 부분의 기간, 음의 공급량 조정, 1개 내지 3개의 별개의 주입 단계를 갖고;
   - 적어도 제2 윤활 루틴은 주어진 시간 범위의 제2 부분의 기간, 0%의 공급량 조정, 1개 내지 3개의 별개의 주입 단계를 가지며;
   - 적어도 제3 윤활 루틴은 주어진 시간 범위의 제3 부분의 기간, 양의 공급량 조정, 1개 내지 3개의 별개의 주입 단계를 갖고;
   - 가능한 추가 윤활 루틴은 주어진 시간 범위의 추가 부분의 기간, 가능한 공급량 조정, 1개 내지 3개의 별개의 주입 단계를 가지며;
   - 모든 윤활 루틴에 대해 주어진 시간 범위의 부분들의 총 시간은 주어진 시간 범위를 포함할 것이고; 그리고
   상기 윤활 체제가 변경될 때까지 루틴들이 반복되는, 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법.
   
9. 제1항 또는 제7항에 있어서, 윤활 루틴에서, 제1, 제2 또는 후속 타이밍이 엔진의 매 회전마다 내지 매 14번째 회전마다 실행되고, 동일한 엔진 회전에서 2개의 별개의 타이밍이 실행되지 않는 것이 포함되는, 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법.
   
10. 제1항에 있어서, 다음 주입 순서:
    HJ SIP 원리에 따른 델타-타이밍의 주입 순서,
    상방 행정 동안 그리고 피스톤 링들(56, 57) 사이에 실행되는 주입 및
    하방 행정 동안 그리고 피스톤 링들(56,57) 사이에 실행되는 주입이 사용되고, 그리고
    공급량이 증가하는 자동 세척 순서가 실행되는, 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법.
    
11. 제10항에 있어서, 공급량은 12시간마다 30분 동안 1.0 내지 2g/kWh, 바람직하게는 대략 1.5g/kWh의 양으로 증가하는, 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법.
    
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 평균 공급량은 0.8 내지 1.6g/kWh, 바람직하게는 대략 1.02g/kWh인, 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법.
    
13. 제1항 또는 제7항에 있어서, 다중-타이밍 알고리즘은 실린더(51)당 다중 주입 각도를 허용하고, 상기 주입 각도는:
    소용돌이 주입 원리(Swirl Injection Principle, SIP)에 따른 각도들,
    피스톤(52)의 압축 행정 동안 링 팩 윤활을 위한 각도들 및
    피스톤(52)의 연소 행정 동안 링 팩 윤활을 위한 각도들 사이에서 선택되는, 대형 저속 선박용 디젤 엔진을 윤활하기 위한 방법.
    

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