KR920001747B1 - 다수의 병렬로 작동하는 폐가스 터보 과급기를 가진 과급형 다중실린더 왕복 내연기관 - Google Patents

다수의 병렬로 작동하는 폐가스 터보 과급기를 가진 과급형 다중실린더 왕복 내연기관 Download PDF

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Abstract

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Description

다수의 병렬로 작동하는 폐가스 터보 과급기를 가진 과급형 다중실린더 왕복 내연기관
제1도는 본 발명의 한 실시예에 따라서, 2개의 실린더열 및 병렬로 작동하는 2개의 폐가스 터보 과급기를 가진 과급형 내연기관을 개략적으로 나타낸 도면.
제2도 내지 제4도는 각각 본 발명의 다른 실시예들에 따라서 차단 가능한 실린더를 밀폐시키는데 사용되는 흡기관 장치의 여러가지 변형을 나타낸 부분적인 개략도들이다.
본 발명은 다수의 병렬로 작동하는 폐가수 터보 과급기를 가진 과급형 다중실린더 왕복 내연기관에 관한 것이며, 특히 다수의 터보 과급기중 최소한 하나는 스위치 온 및 오프 가능하게 형성되어 있고, 내연기관의 아이들링시 또는 부분 부하시 다수의 실린더에 대한 연료공급을 중단하는 장치를 가지며, 연료공급의 중단에 의해 차단된 실린더는 실린더는 나머지 실린더의 흡기에 의존하여 공기공급이 이루어지도록 구성된 과급형 다중실린더 왕복 내연기관에 관한 것이다. 이러한 장치에 의해 왕복식 내연기관의 작동 상태에 적합한 최상의 흡기가 이루어진다.
독일연방공화국 특허 공고 제28 38 952호에는, 각각의 실린더 열에 하나의 폐가스 터보 과급기가 설치되어 있는 왕복식 내연기관이 개시되었다. 윤활유의 손실을 막기위해 폐가스 터보 과급기의 구동부에는 소위 기밀 패킹이 설치되어 있으며, 내연기관의 흡기관으로 부터 압축공기가 공급된다. 하나의 실린더 열이 차단되면, 그와 관련된 폐가스 터보 과급기는 터빈에 대한 폐가스 공급의 차단에 의해서 정지된다. 차단된, 컴프레서로 작동되는 실린더의 공기공급은, 기존의 흡기 컴프레서 또는 부가의 흡기밸브를 통해서 주변으로 부터 실린더로 직접 공급된다. 상기와 같은 작동 상태에서 스위치 오프된 폐가스 터보 과급기의 흡기 컴프레서 및 차단된 실린더의 흡기관에는, 양의 흡기압이 존재하지 않는다. 따라서, 기밀패킹의 작동 능력에 필요한 초과입력이 없다. 폐가스 터보 과급기의 정지동안 윤활유의 공급은 중단되지 않는다. 따라서, 기밀압력이 없으면 윤활유가 기밀패킹을 통해 빠져 나온다. 누설 오일은 폐가스 터빈의 나선형 하우징과 정지된 폐가스 터보 과급기의 흡기 컴프레서 내에 모인다. 폐가스 터보 과급기의 스위치 온시, 누설오일은 흡기 흐름에 의해 흡기 컴프레서의 나선형 하우징으로 부터 흡기 매니폴드로 빠져나오며, 이것은 관계없는 실린더 내에 과열을 야기시킨다. 폐가스 터빈에서 나온 누설오일은 구동휠 및 배출 장치에서의 손상과 더불어 코오크스를 형성하여 제어되지 않는 폐가스 연소를 야기시킨다.
본 발명의 목적은, 폐가스 터보 과급기의 차단 및 흡기 매니폴드 내의 실린더의 차단후, 작은 부분 부하로 작동하는 동안에도 주변 공기압을 초과하는 압력이 유지되는 왕복식 내연기관을 제공하는데 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라서, 병렬로 작동하는 모든 폐가스 터보 과급기에 대해 설치된 하나의 공통된 흡기 매니폴드와, 스위치 온 및 오프 가능한 상기 폐가스 터보 과급기 내에 제공되어 있는 흡기 컴프레서의 흡기측에 설치된 첵밸브와, 차단 가능한 실린더 열에 제공된 흡기관을 차단시킬 수 있도록 상기 흡기 매니폴드 상에 설치된 제어 가능한 스위치 장치와, 그리고 상기 차단 가능한 실린더 열로의 공기 공급을 위해 흡기관 상에 설치된 흡기 오리피스와를 포함하는 것을 특징으로 하는 과급형 다중실린더 왕복 내연기관에 의해서 이루어진다.
본 발명에 따라 장점은, 차단된 실린더에 대한 공기 공급을 중단함으로써, 스위치 오프되지 않는 폐가스 터보 과급기의 공기 유량이 최적의 동작 범위에서 증가된 압력비로 작동하고, 아이들링 및 부분 부하시 흡기관 시스템 내에는 주변공기압력을 초과하는 흡기 압력이 얻어지며, 차단된 실린더로 작동하는 동안 스위치 오프된 폐가스 터보 과급의 흡기 컴프레서에 흡기측에 배치된 차폐장치에 의해 흡기관 시스템 내의 흡기압력이 제공되고, 증가된 흡기 압력에 의해 2개의 폐가스 터보 과급기의 구동부에 있는 기밀 패킹에는 압축공기가 충분히 공급되며, 이것은 나선형 하우징 내로의 윤활유 배출을 방지하므로, 차단되지 않은 실린더의 흡기 공급의 개선과 더불어 아이들링 및 부분 부하시 왕복식 내연기관의 작동이 개선된다는 데 있다.
본 발명의 실시예를 첨보한 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1도를 참조하면 왕복식 내연기관은 2개의 실린더열(11 및 12)로 구성되며, 이들 실린더열에는 흡기 매니폴드(19)로 부터 각각 하나의 흡기관(13,14)을 통해 미리 압축된 흡기가 공급된다. 또한, 실린더 열(11 및 12)에는 배기관(15,16)이 각각 설치되고, 이들 배기관(15,16)은 배기 매니폴드(34)로 뻗어있다. 이러한 왕복식 내연기관은, 그 내부에 설치되어서 병렬로 작동하는 2개의 폐가스 터보 과급기(17,18)에 의해 흡기 공급이 이루어지는데, 이들 폐가스 터보 과급기는 각각 폐가스 터빈(25,26) 및 흡기 컴프레서(24,27)로 구성된다.
폐가스 터보 과급기(18)는 배기관(39)내에 설치된 제어 가능한 차폐장치(30)에 의해 스위치온 및 오프 가능하게 구성되어 있다. 왕복식 내연기관의 폐가스 공급이 줄어드는 작동시간에 폐가스 터보 과급기(18)가 스위치 오프되면, 흡기 공급은 폐가스 터보 과급기(17)에 의해서만 이루어 진다. 폐가스 터보 과급기(18)의 스위치 오프시 흡기 컴프레서(27)를 통해서 흡기가 새지않도록 하기 위해, 흡기관(36)에는 자동 차폐장치(37)가 설치된다.
흡기 컴프레서(24,27)는 흡기관(35,36)에 각각 접속되어 있으며, 압축된 흡기를 흡기관(20,21) 및 흡기 냉각기(22,23)을 통해서 흡기 매니폴드(19)로 이송한다. 강제 윤활식 폐가스 터보 과급기(17,18)에는 각각 그 구동부에 윤활유 손실을 방지하는 기밀 패킹이 설치되고 있고, 이 기밀 패킹에는 관로(28 및 29)를 통해 흡기관(20 및 21)로 부터 압축 공기가 공급된다.
도면 상에 도시되지 않은 연료공급 중단장치에 의해서, 아이들링시 및 부분 부하시에 실린더열(12)는 차단된 상태로 출력없이 동작한다. 차단된 실린더열(12)에서의 밸브 제어시간이 변하지 않기 때문에, 차단된 상태에서 실린더열(12) 내의 공기가 교체된다.
아이들링시 및 부분 부하시에는 왕복식 내연기관의 폐가스가 적다. 차단된 실린더열(12)의 필요한 공기량이 흡기 컴프레서(24)에 의해 차단되어야 하지만, 폐가스 터보 과급기(17)에 의해 대기압 이상의 급기 압력을 방생시키도록 스위치 오프된 폐가스 터보 과급기(18)에 매우 적은 구동출력을 제공하는 폐가스가 공급된다.
흡기압력이 적거나 없으면, 두 폐가스 터보 과급기(17,18)의 구동부의 기밀패킹은 작동하지 못하게 되어 윤활유가 기밀 패킹을 통해 나올 수 있다.
이것을 방지하기 위해 제1도에 도시된 바와같이 차단된 실린더열(12)의 흡기관(14)과 흡기 매니폴드(19) 사이에는 제어 가능한 스위치장치(32)가 설치된다.
실린더열(12)에 대한 연료공급이 중단되면, 제어 가능한 스위치장치(32)가 작동함으로써 흡기 매니폴드(19)와 흡기관(14) 사이의 연결을 차단된다. 동시에 제어 가능한 스위치장치(32)는 흡기관(14)과 대기압에 연결된 흡기 오리피스(33)를 연결시키는데, 흡기 오리피스(33)는 차단된 실린더열(12)의 공기 공급에 사용된다. 따라서, 스위치 온된 폐가스 터보 과급기(17)는 컴프레서 측에서 차단된 실린더열(12)의 필요한 공기량에 따라서, 공기를 배출시킨다. 그러나, 폐가스터빈(25)은 실린더열(12)의 가스유량과, 연료와 함께 공급된 실린더열(11)의 폐가스 흐름량과의 혼합된 유량으로 작동된다. 폐가스 터보 과급기(17)의 컴프레서(24)는 그로인해 증가된 구동출력으로, 바람직한 작동범위 내에서 작동하므로 흡기관(13,19,20,21) 내에는 대기압 이상의 압력이 자체적으로 형성된다.
따라서, 기밀패킹의 작용에 충분한 초과압력이 항상 존재한다.
각각의 흡기관(13,14)에는 안전-급속 차폐장치(40)가 설치되어 있으며, 위험한 경우에 왕복식 내연기관을 급속하게 정지시키도록 폐쇄된다. 제어 가능한 스위치장치(32)는 흡기관(14) 내에서 흡기의 흐름 방향으로 볼때 안전-급속 차폐장치(40)의 바로 앞쪽에 직렬로 설치된다.
제2도의 실시예에서는, 제어 가능한 스위치장치(43)와 흡기 오리피스(33)가 별도의 부품으로 구성되어 있다. 흡기 오리피스(33)에는 첵밸브(44)가 설치되는데, 이 첵벨브(44)는 스위치장치(43)가 개방상태 일때는 흡기 압력에 의해 폐쇄되며, 실린더열(12)의 스위치 오프 동작시에는 개방된다.
제3도의 실시예에서는, 제어 가능한 스위치장치(32)와 안전-급속 차폐장치(40)가 결합된 장치로서 구성되어 있다. 급속 차폐 상태에서, 흡기 오리피스(33)의 흡기관(14)쪽으로의 통로는 차단기(41)에 의해 폐쇄된다.
제4도의 다른 실시예에서는, 흡기관(14)을 차단하는 장치 및 안전-급속 차폐장치가 하나의 제어 가능한 스위치장치(42)로 구성되어 있다. 이 실시예에서는, 흡기 오리피스(33)로 부터 흡기관(14) 쪽으로의 통로가 제어 가능한 스위치장치(45)에 의해 차단될 수 있도록 형성되어야 한다. 흡기 오리피스(33)는 급속 차폐장치가 작동하거나 실린더열(12)에 연료가 공급될 때 폐쇄된다.

Claims (5)

  1. 다수의 병렬로 작동하는 폐가스 터보 과급기를 가지며, 상기 터보 과급기중 최소한 하나는 스위치온 및 오프 가능하게 형성되어 있고, 내연기관의 아이들링시 또는 부분 부하시 다수의 실린더에 대한 연료 공급을 중단하는 장치를 가지며, 연료 공급의 중단에 의해 차단된 실린더는 나머지 실린더의 흡기에 의존하여 공기 공급이 이루어지도록 구성되어 있는 과급형 다중실린더 왕복 내연기관에 있어서, 병렬로 작동하는 모든 폐가스 터보 과급기(17,18)에 대해 설치된 하나의 공통된 흡기 매니폴드(19)와, 스위치 온 및 오프 가능한 상기 폐가스 터보 과급기(18) 내에 제공되어 있는 흡기 컴프레서(27)의 흡기측에 설치된 첵밸브(37)와, 차단 가능한 실린더열(12)에 제공된 흡기관(14)을 차단시킬 수 있도록 상기 흡기 매니폴드(19) 상에 설치된 제어 가능한 스위치장치(43)와, 그리고 상기 차단 가능한 실린더열(12)로의 공기 공급을 위해 상기 흡기관(14)상에 설치된 흡기 오리피스(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 과급형 다중실린더 왕복 내연기관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 가능한 스위치장치(43) 및 흡기 오리피스(33)가 제어 가능한 스위치장치(32)로 통합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 과급형 다중실린더 왕복 내연기관.
  3. 제2항에 있어서, 제어 가능한 스위치장치(32)가 흡기관(14) 내에 설치된 안전-급속 차폐장치(40)와 통합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 과급형 다중실린더 왕복 내연기관.
  4. 제1항에 있어서, 상기 흡기관(14) 내에 안전-급속 차폐장치(40)가 설치되어서, 위험한 경우에 상기 실린더 및 폐가스 터보 과급기를 급속하게 정지시키도록 작동하는 것을 특징으로 하는 과급형 다중실린더 왕복 내연기관.
  5. 제4항에 있어서, 상기 흡기 오리피스(33)가 제어 가능한 스위치장치(45)에 의해서 제어 가능하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 과급형 다중실린더 왕복 내연기관.
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