KR101253118B1 - Cam driven exhaust valve actuation system for large two stroke diesel engine - Google Patents

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Abstract

배기 밸브 작동 시스템을 가진 대형 2 행정 디젤 엔진(1)은 캠샤프트(28) 및 유압 푸쉬로드를 구비하며, 푸쉬로드는 관련된 배기 밸브(11)를 움직이도록 유압 배기 밸브 액튜에이터(34)에 도관(36)을 통해 결합된 캠샤프트에 의해 구동되는 피스톤 펌프(32)를 구비한다. 캠샤프트에는 각각의 실린더에 대한 배기 캠(29)이 제공되고, 배기 캠은 배기 밸브의 개방에 필요한 상승을 초과하는 증가된 상승부(30)가 형상화되어 있다. 유압 피스톤 펌프들의 증가된 상승에 의해 발생된 유압 유체의 추가적인 체적의 일부는 유압 푸쉬 로드로부터 전환되어 엔진과 관련된 가압된 유압 유체의 소비처로 전달된다. 유압 유체의 추가적인 체적의 다른 부분은 추가적인 배기 밸브 상승의 결과를 가져온다. 배기 밸브를 폐쇄되게 강제하는 공기 스프링(33)내에 저장된 에너지는 배기 밸브의 복귀 행정 동안에 캠샤프트로 보내진다. The large two-stroke diesel engine 1 with the exhaust valve actuation system has a camshaft 28 and a hydraulic pushrod, which pushes the conduit to the hydraulic exhaust valve actuator 34 to move the associated exhaust valve 11. A piston pump 32 driven by a camshaft coupled through 36. The camshaft is provided with an exhaust cam 29 for each cylinder, and the exhaust cam is shaped with an increased rise 30 that exceeds the rise required to open the exhaust valve. Some of the additional volume of hydraulic fluid generated by the increased lift of the hydraulic piston pumps is diverted from the hydraulic push rod and delivered to the consumer of the pressurized hydraulic fluid associated with the engine. Other parts of the additional volume of hydraulic fluid result in additional exhaust valve lift. The energy stored in the air spring 33 forcing the exhaust valve to close is sent to the camshaft during the return stroke of the exhaust valve.

Figure R1020117000862
Figure R1020117000862

Description

대형 ２ 행정 디젤 엔진을 위한 캠 구동 배기 밸브 작동 시스템{Cam driven exhaust valve actuation system for large two stroke diesel engine}Cam driven exhaust valve actuation system for large two stroke diesel engine

본 발명은 크로스헤드 유형의 대형 터보 과급 2 행정 디젤 엔진을 위한 캠 구동 유압 배기 밸브 작동 및 연료 분사 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a cam driven hydraulic exhaust valve actuation and fuel injection system for a large turbocharged two-stroke diesel engine of the crosshead type.

크로스헤드 유형의 대형 터보 과급 2 행정 디젤 엔진은 예를 들어 대형의 해양 선박의 추진을 위해서 또는 발전소의 원동기로서 이용된다. 오직 실제의 크기에 기인해서뿐만 아니라, 이들 2 행정 디젤 엔진들은 그 어떤 다른 연소 엔진들과도 상이하게 구성된다. 2 행정의 원리 및 50℃ 에서 700 cSt 미만의 점도(오일이 실내 온도에서 유동하지 않는다)를 가진 중유 연료의 이용은 엔진 세계에서 그 자체의 분류를 만들고 있다. Large turbocharged two-stroke diesel engines of the crosshead type are used, for example, for propulsion of large marine vessels or as prime movers of power plants. Not only due to its actual size, these two-stroke diesel engines are configured differently from any other combustion engines. The use of two-stroke principles and the use of heavy fuel oil with a viscosity of less than 700 cSt at 50 ° C. (oil does not flow at room temperature) is making its own classification in the engine world.

향상된 성능 및 감소된 배출물에 대한 소망은 이러한 대형 2 행정 디젤 엔진들에 대하여 공통 레일의 전기-유압 제어 배기 밸브 작동 시스템 및 전자 제어 연료 분사 시스템들의 개발로 이어졌다. 이들 시스템들의 장점은 융통성이 증가된다는 것인데, 배기 밸브 개방 및 폐쇄 타이밍과 연료 프로파일링(fuel profiling)이엔진의 작동 조건들에 맞도록 자유롭게 선택될 수 있기 때문이다. 그러나, 이들 공통 레일 전기 유압 시스템들은 상대적으로 비싸고 통상적인 캠 구동 시스템들보다 더 많은 에너지를 소비하는데, 이는 과정을 시작하는 배기 밸브의 개방에 이용되는 유압 에너지가 배기 밸브 폐쇄 과정 동안에 회수되지 않고 손실되기 때문이다. 유압의 동력 공급은, 용량의 무단 조정(stepless adjustment)에 의해 얻어지는 주어진 일정 유출 압력을 가진 고압 펌프들의 세트 및 전기 구동 시동 펌프에 의해 제공된다. 펌프들은 크랭크 샤프트에 연결된 단일의 기계적인 기어에 의하여 구동된다. 유압 구동 연료 분사 펌프들은 긴 파이프 및 확장된 개수의 파이프 연결부들을 가지고 고압 시스템에 연결된다. 이러한 시스템은, 자연스런 맹렬한 압력 진동에 의해 야기된 공급 파이프 또는 파이프 연결부의 파괴, 또는 무단 용량 조정의 고장 또는, 기어의 손상의 경우에서와 같이 낮은 등급의 여분(redundancy)을 가지며, 그러한 고장은 엔진이 작동될 수 없는 결과를 가져오고, 즉, 엔진이 완전하게 고장나는 결과를 가져온다. 더욱이, 무단 조절 펌프들의 효율은 작동 조건들에 따라 변화되며 특정의 조건들에서는 높지 않다. 이러한 단점들은 전자 제어 엔진의 장점들중 많은 것을 무효화시킨다. The desire for improved performance and reduced emissions has led to the development of electro-hydraulic controlled exhaust valve actuation systems and electronically controlled fuel injection systems of common rails for these large two-stroke diesel engines. The advantage of these systems is increased flexibility, as the exhaust valve open and close timings and fuel profiling can be freely selected to match the engine's operating conditions. However, these common rail electrohydraulic systems are relatively expensive and consume more energy than conventional cam drive systems, in which the hydraulic energy used to open the exhaust valve to start the process is not recovered during the exhaust valve closing process and is lost. Because it becomes. Hydraulic power supply is provided by a set of high pressure pumps with a given constant outflow pressure obtained by stepless adjustment of capacity and by an electric drive start pump. The pumps are driven by a single mechanical gear connected to the crankshaft. Hydraulically driven fuel injection pumps are connected to a high pressure system with long pipes and an extended number of pipe connections. Such a system has a low degree of redundancy, as in the case of failure of the feed pipe or pipe connection caused by spontaneous fierce pressure vibration, or failure of stepless capacity adjustment, or damage to the gear, which failure is the engine. This results in an inoperable result, i.e. results in a complete engine failure. Moreover, the efficiency of the stepless regulating pumps varies with operating conditions and is not high under certain conditions. These disadvantages negate many of the advantages of the electronic control engine.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은 위에서 설명된 바와 같은 문제점을 극복하거나 또는 적어도 감소시키는 상기 유형의 에너지 절약형 엔진을 제공하는 것이다. In this context, it is an object of the present invention to provide an energy saving engine of this type which overcomes or at least reduces the problems as described above.

이러한 목적은 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진을 제공함으로써 달성되는데, 이것은 각각의 실린더에 적어도 하나의 배기 밸브 및 적어도 하나의 연료 분사기가 제공된, 다수의 실린더들; 및, 각각의 실린더들과 관련된 유압 푸쉬 로드(push rod) 및, 각각의 실린더들과 관련된 적어도 하나의 배기 밸브의 작동을 위한 배기 캠들이 제공된 적어도 하나의 캠샤프트;를 구비하고, 유압 푸쉬 로드는: 액튜에이터 마다의 유압 피스톤 펌프들로서, 캠샤프트상에서 개별의 캠들에 의해 구동되는, 유압 피스톤 펌프; 관련된 배기 밸브를 개방 방향으로 움직이기 위한, 배기 밸브마다의 유압 액튜에이터; 및, 관련된 액튜에이터의 유압 피스톤 펌프를 관련된 유압 액튜에이터와 연결하기 위한 배기 밸브마다의 유압 도관;을 구비하고, 배기 캠들에는 배기 밸브의 개방을 위해 필요한 상승을 초과하는 증가된 상승부가 있는 형상(profile)이 제공되고, 증가된 상승부에 의해 야기되고 유압 피스톤 펌프들에 의해 발생된 유압 유체의 추가적인 체적의 적어도 일부는 유압 푸쉬 로드로부터 전환되어 엔진과 관련되어 있는 가압된 유압 유체의 소비처로 전달된다. This object is achieved by providing a large two-stroke diesel engine of the crosshead type, comprising: a plurality of cylinders, each cylinder provided with at least one exhaust valve and at least one fuel injector; And at least one camshaft provided with hydraulic push rods associated with the respective cylinders and exhaust cams for operation of at least one exhaust valve associated with the respective cylinders. Hydraulic piston pumps per actuator, driven by separate cams on a camshaft; A hydraulic actuator for each exhaust valve, for moving the associated exhaust valve in the opening direction; And a hydraulic conduit for each exhaust valve for connecting the hydraulic piston pump of the associated actuator with the associated hydraulic actuator, wherein the exhaust cams have an increased rise that exceeds the rise necessary for opening the exhaust valve. Is provided and at least a portion of the additional volume of hydraulic fluid caused by the increased lift and generated by the hydraulic piston pumps is diverted from the hydraulic push rod and delivered to the consumer of the pressurized hydraulic fluid associated with the engine.

배기 밸브 작동 시스템의 피스톤 펌프 및 캠샤프트를 가지고 추가적인 유압 유체를 발생시킴으로써, 고압의 유압 유체의 체적이 효율적으로 높은 여분을 가지고 발생될 수 있다. 유압 유체의 추가적인 체적은 연료 분사 시스템 또는 실린더 윤활 시스템과 같은 엔진의 다른 유체 구동 구성 요소들을 구동시키도록 이용될 수 있다. 다른 유체 구동 구성 요소들에 의해 직접적으로 이용될 수 없는 추가적인 유압 유체의 임의 부분은 유압 푸쉬 로드로 향하고, 배기 밸브의 개방 행정이 증가되는 결과를 가져온다. 배기 밸브를 폐쇄 위치로 강제하는 공기 스프링은 추가적인 유압 유체의 부분에 포함된 에너지를 저장하고 그 에너지를 배기 밸브의 복귀 행정과 함께 캠샤프트로 보낸다. By generating additional hydraulic fluid with the piston pump and camshaft of the exhaust valve actuation system, the volume of the high pressure hydraulic fluid can be generated with high redundancy efficiently. Additional volumes of hydraulic fluid can be used to drive other fluid drive components of the engine, such as fuel injection systems or cylinder lubrication systems. Any portion of additional hydraulic fluid that cannot be used directly by other fluid drive components is directed to the hydraulic push rod, resulting in an increased open stroke of the exhaust valve. An air spring forcing the exhaust valve to the closed position stores the energy contained in the portion of the additional hydraulic fluid and sends that energy to the camshaft with the return stroke of the exhaust valve.

가압된 유압 유체의 소비처는 엔진의 연료 분사 시스템일 수 있다. The consumer of the pressurized hydraulic fluid may be a fuel injection system of the engine.

가압된 유압 유체의 소비처는 엔진의 실린더 윤활 시스템일 수 있다. The consumer of the pressurized hydraulic fluid may be a cylinder lubrication system of the engine.

바람직스럽게는, 배기 돌출부(exhaust lobe)의 높이를 증가시켜서 가외의 상승이 만들어진다.Preferably, an extra rise is made by increasing the height of the exhaust lobe.

유압 유체의 추가적인 체적의 부분이 유압 피스톤 펌프들에 있는 포트를 통하여 유압 푸쉬 로드로부터 전환될 수 있다. A portion of the additional volume of hydraulic fluid can be diverted from the hydraulic push rod through a port in the hydraulic piston pumps.

유압 피스톤 펌프들의 피스톤들에는 피스톤의 상부면을 피스톤의 측부면에 연결시키는 보어(bore)가 제공될 수 있다. Pistons of hydraulic piston pumps may be provided with a bore connecting the upper surface of the piston to the side surface of the piston.

피스톤 펌프들의 벽에는 피스톤 펌프들을 가압된 유압 유체의 소비처에 연결시키는 포트가 제공될 수 있다. The wall of the piston pumps may be provided with a port connecting the piston pumps to the consumer of the pressurized hydraulic fluid.

포트는 압력 증폭기의 유입부에 연결될 수 있다. The port may be connected to the inlet of the pressure amplifier.

압력 증폭기의 유출부는 각각의 실린더들의 유압 압력 유체 소비처들이 연결되는 공통의 유압 도관에 연결된다. The outlet of the pressure amplifier is connected to a common hydraulic conduit to which hydraulic pressure fluid consumers of the respective cylinders are connected.

바람직스럽게는, 압력 증폭기가 공통의 조절 압력 도관내의 압력에 의해 평형화된다. Preferably, the pressure amplifier is equilibrated by the pressure in a common regulating pressure conduit.

연료 분사 시스템은 공통의 유압 도관으로부터의 고압의 유압 유체를 가지고 작동될 수 있다. The fuel injection system can be operated with high pressure hydraulic fluid from a common hydraulic conduit.

연료 분사 시스템은 실린더마다 유압으로 구동되는 압력 부스터를 구비할 수 있으며, 압력 부스터는 매우 높은 압력의 연료를 각각의 실린더의 연료 분사 밸브들로 전달한다. The fuel injection system may have a pressure booster hydraulically driven per cylinder, which delivers very high pressure fuel to fuel injection valves in each cylinder.

각각의 압력 부스터들은, 압력 부스터를 고압의 공통 유압 도관에 선택적으로 연결시키는 선택 밸브를 통하여, 고압의 유압 도관에 연결될 수 있다. Each of the pressure boosters may be connected to the high pressure hydraulic conduit via a selector valve that selectively connects the pressure booster to the high pressure common hydraulic conduit.

선택 밸브(selection valve)는 전자 제어 밸브이거나 또는 전기-유압 제어 밸브일 수 있으며, 바람직스럽게는 비례 밸브(proportional valve)일 수 있다. The selection valve may be an electronic control valve or an electro-hydraulic control valve, preferably a proportional valve.

유압 푸쉬 로드(push rod)로부터 전환되지 않는, 증가된 상승에 의해 야기되고 유압 피스톤 펌프들에 의해 발생된 유압 유체의 추가적인 체적의 부분은 배기 밸브의 개방 행정의 추가적인 길이를 만들도록 이용될 수 있다. The portion of the additional volume of hydraulic fluid caused by the increased lift and generated by the hydraulic piston pumps, which is not diverted from the hydraulic push rod, can be used to make an additional length of the open stroke of the exhaust valve. .

배기 밸브들에는 배기 밸브를 폐쇄 위치로 강제하는 공기 스프링이 제공되고, 공기 스프링은 개방 행정의 증가된 길이를 수용하도록 구성됨으로써 유압 유체의 추가적인 체적에 포함된 에너지를 공기 스프링에 저장하고 그 에너지를 배기 밸브의 폐쇄 행정 동안에 캠샤프트로 보낸다. The exhaust valves are provided with an air spring forcing the exhaust valve to the closed position, the air spring being configured to accommodate the increased length of the open stroke, thereby storing the energy contained in the additional volume of hydraulic fluid in the air spring and storing the energy. Send to camshaft during closing stroke of exhaust valve.

바람직스럽게는, 유압 푸쉬 로드들이 캠 형상에 의해 정해진 형상에 앞서 배기 밸브의 개방을 허용하도록 공통의 고압 유압 도관에 선택적으로 연결될 수 있다. Preferably, the hydraulic push rods can be selectively connected to a common high pressure hydraulic conduit to allow opening of the exhaust valve prior to the shape defined by the cam shape.

본 발명에 따른 대형 2 행정 디젤 엔진의 다른 목적, 특징, 장점 및 특성들은 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. Other objects, features, advantages and characteristics of the large two-stroke diesel engine according to the invention will become apparent from the detailed description.

본 발명의 다음의 상세한 설명에서, 본 발명은 도면에 도시된 예시적인 구현예를 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 엔진의 단면도이다.
도 2 는 도 1 에 도시된 엔진의 하나의 실린더 부분에 대한 길이 방향 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 배기 밸브 작동 및 연료 분사 시스템의 제 1 구현예에 대한 기호화된 도면이다.
도 4 내지 도 7 은 본 발명의 작동을 도시하는 그래프들이다.
도 8 은 본 발명에 따른 배기 밸브 작동 및 연료 분사 시스템의 제 2 구현예에 대한 기호화된 도면이다. In the following detailed description of the invention, the invention will be described in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings.
1 is a cross-sectional view of an engine according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of one cylinder portion of the engine shown in FIG. 1. FIG.
3 is a symbolic view of a first embodiment of an exhaust valve actuation and fuel injection system according to the present invention.
4 to 7 are graphs illustrating the operation of the present invention.
8 is a symbolic view of a second embodiment of an exhaust valve actuation and fuel injection system according to the present invention.

도 1 및 도 2 는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 엔진(1)을 (하나의 실린더에 대하여) 각각 단면도 및 길이 방향 단면도로 도시한 것이다. 엔진(1)은 크로스헤드 유형의 유니플로우(uniflow) 저속 2 행정 크로스헤드 디젤 엔진으로서, 이것은 발전 설비의 원동기 또는 선박의 추진 시스템일 수 있다. 이러한 엔진은 통상적으로 4 내지 최대 14 개의 실린더들을 일렬로 구비한다. 엔진(1)은 크랭크샤프트(3)를 위한 주 베어링을 가진 베드플레이트(bedplate, 2)로부터 구성된다. 1 and 2 show the engine 1 according to a preferred embodiment of the invention in cross section and longitudinal cross section, respectively (for one cylinder). The engine 1 is a uniflow low speed two-stroke crosshead diesel engine of the crosshead type, which may be a prime mover of a power plant or a propulsion system of a ship. Such engines typically have 4 to up to 14 cylinders in a row. The engine 1 is constructed from a bedplate 2 with a main bearing for the crankshaft 3.

크랭크샤프트(3)는 반 조립(semi-built)의 유형이다. 반 조립의 유형은 단조 또는 주조 강철 쓰로우(throws)로부터 만들어지는데, 이들은 수축 끼움(shrink fit) 연결에 의해 메인 저널과 연결된다.The crankshaft 3 is a type of semi-built. The type of semi-assembly is made from forged or cast steel throws, which are connected to the main journal by a shrink fit connection.

베드플레이트(2)는 제조 설비에 따라서 적절한 크기의 부분들로 분할될 수 있거나 또는 하나의 부분으로 만들어질 수 있다. 베드플레이트는 베어링 지지부들을 가진 횡단 거더(cross girder) 및 측벽들로 이루어진다. 횡단 거더들은 당해 기술 분야에서 "횡방향 거더(transverse girder)"로 지칭된다. 오일 팬(58)은 베드플레이트(2)의 저부에 용접되고, 강제 윤활 및 냉각 오일 시스템으로부터 복귀 오일을 수집한다. The bedplate 2 may be divided into parts of appropriate size or made into one part depending on the manufacturing facility. The bedplate consists of cross girder and side walls with bearing supports. Transverse girders are referred to in the art as "transverse girder". The oil pan 58 is welded to the bottom of the bedplate 2 and collects return oil from the forced lubrication and cooling oil system.

커넥팅 로드(8)는 크랭크샤프트(3)를 크로스헤드 베어링(22)에 연결한다. 크로스헤드 베어링(22)은 수직 안내 평면(23)들 사이에서 안내된다. The connecting rod 8 connects the crankshaft 3 to the crosshead bearing 22. The crosshead bearing 22 is guided between the vertical guide planes 23.

용접 설계 A-형상 프레임 박스(4)는 베드플레이트(2)상에 장착된다. 프레임 박스(4)는 용접 디자인이다. 배기측에서 프레임 박스(4)에는 각각의 실린더에 대하여 릴리이프 밸브(relief valve)들이 제공되는데 반해, 캠샤프트측에서 프레임 박스(4)에는 각각의 실린더에 대하여 대형의 힌지 도어(hinged door)가 제공된다. 크로스헤드 안내 평면(23)들은 프레임 박스(4)에 일체화된다. The weld design A-shaped frame box 4 is mounted on the bedplate 2. The frame box 4 is a welded design. On the exhaust side, the frame box 4 is provided with relief valves for each cylinder, while on the camshaft side the frame box 4 has a large hinged door for each cylinder. Is provided. The crosshead guide planes 23 are integrated in the frame box 4.

실린더 프레임(5)은 프레임 박스(4)의 상부에 장착된다. 스테이볼트(27)들은 베드플레이트(2), 프레임 박스(4) 및 실린더 프레임(5)을 연결시키고, 그 구조를 함께 유지한다. 스테이볼트들(27)들은 유압 잭(hydraulic jack)들에 의해 조여진다. The cylinder frame 5 is mounted on top of the frame box 4. The stay bolts 27 connect the bed plate 2, the frame box 4 and the cylinder frame 5, and maintain their structure together. The stay bolts 27 are tightened by hydraulic jacks.

실린더 프레임(5)은 결국 일체화된 캠샤프트 하우징(25)과 하나 또는 그 이상의 부재들로 주조되거나, 또는 용접 디자인으로 된다. 다른 구현예(미도시)에 따르면, 캠샤프트(28)는 실린더 프레임에 부착된 분리 캠샤프트 하우징 안에 하우징된다. The cylinder frame 5 is eventually cast into one or more members with the integrated camshaft housing 25 or in a welded design. According to another embodiment (not shown), the camshaft 28 is housed in a separate camshaft housing attached to the cylinder frame.

실린더 프레임(5)에는 접근용 덮개(access cover)들이 제공되는데, 접근용 덮개는 캠샤프트 측으로부터 피스톤 링들 및 배기 포트들의 검사 및, 배기 공기 공간의 세정을 위한 것이다. 실린더 라이너(cylinder liner, 6)와 함께, 그것은 배기 공기 공간을 형성한다. 배기 공기 수용부(9)는 개방측에서 실린더 프레임(6)에 볼트 결합된다. 실린더 프레임의 저부에, 피스톤 로드의 수용 박스(stuffing box)가 있으며, 피스톤 로드의 수용 박스에는 배기 공기에 대한 시일 링 및, 배기 생성물이 프레임 박스(4) 및 베드플레이트(2)의 공간 안으로 침투하는 것을 방지하는 오일 스크레이퍼 링(oil scraper ring)이 제공됨으로써, 상기 방식으로 그 공간에 나타나는 모든 베어링들을 보호한다. The cylinder frame 5 is provided with access covers, for inspection of the piston rings and exhaust ports from the camshaft side and for cleaning of the exhaust air space. Together with the cylinder liner 6, it forms an exhaust air space. The exhaust air receiving portion 9 is bolted to the cylinder frame 6 on the open side. At the bottom of the cylinder frame there is a stuffing box of the piston rod, in which the seal ring for the exhaust air and the exhaust product penetrate into the space of the frame box 4 and the bedplate 2. An oil scraper ring is provided which prevents it from doing so, protecting all bearings appearing in the space in this manner.

피스톤(13)은 피스톤 크라운(piston crown) 및 피스톤 스커트(piston skirt)를 구비한다. 피스톤 크라운은 내열 강철(heat resistant steel)로 만들어지고, 4 개의 링 홈들을 가지며, 상기 홈들의 상부 및 하부 표면들 양쪽에는 하드 크롬(hard-chrome)이 도금된다.The piston 13 has a piston crown and a piston skirt. The piston crown is made of heat resistant steel, has four ring grooves, and is hard-chrome plated on both the upper and lower surfaces of the grooves.

피스톤 로드(14)는 4 개의 나사들로 크로스헤드(22)에 연결된다. 피스톤 로드(14)는 2 개의 동일축 보어(coaxial bore, 미도시)들을 가지며, 이들은 냉각 오일 파이프와 결합되어 피스톤(13)을 위한 냉각 오일의 유입부 및 유출부를 형성한다. The piston rod 14 is connected to the crosshead 22 with four screws. The piston rod 14 has two coaxial bores (not shown), which are combined with the cooling oil pipe to form the inlet and outlet of the cooling oil for the piston 13.

실린더 라이너(6)들은 실린더 프레임(5)에 의해 유지된다. 실린더 라이너(6)들은 합금 주조된 철로 만들어지고, 낮게 놓여진 플랜지에 의해 실린더 프레임(5)내에 매달려진다. 라이너의 최상부 부분은 주조 철 냉각 자켓에 의해 둘러싸인다. 실린더 라이너(6)들은 실린더 윤활을 위해서 드릴 가공된 구멍(미도시)들을 가진다. The cylinder liners 6 are held by the cylinder frame 5. The cylinder liners 6 are made of alloy cast iron and are suspended in the cylinder frame 5 by a low lying flange. The top portion of the liner is surrounded by a cast iron cooling jacket. The cylinder liners 6 have holes (not shown) drilled for cylinder lubrication.

실린더들은 유니플로우 유형(uniflow type)이며, 에어박스 안에 위치된 배기 공기 포트(7)를 가지고, 공기 박스에는 배기 공기 수용부(9)(도 1)로부터 터보 과급기(10)(도 1)에 의해 가압된 배기 공기가 공급된다.The cylinders are of uniflow type and have an exhaust air port 7 located in the air box, from the exhaust air receiver 9 (FIG. 1) to the turbocharger 10 (FIG. 1). Pressurized exhaust air is supplied.

엔진에는 하나 또는 그 이상의 터보 과급기(10)들이 설치되는데, 터보 과급기는 4 내지 9 개의 실린더에 대한 엔진의 선미 단부상에 배치되고, 10 또는 그 이상의 실린더 엔진들에 대해서는 배기 측상에 배치된다. The engine is equipped with one or more turbochargers 10, which are arranged on the stern end of the engine for 4 to 9 cylinders and on the exhaust side for 10 or more cylinder engines.

터보 과급기(10)에 대한 공기의 흡입은 터보 과급기의 흡입 소음기(intake silencer)를 통해서 엔진 룸으로부터 직접적으로 발생된다. 터보 과급기(10)로부터, 공기는 충전 공기 파이프(미도시), 공기 냉각기(미도시) 및 배기 공기 수용부(9)를 통하여 실린더 라이너(6)들의 배기 포트(7)들로 안내된다.The intake of air to the turbocharger 10 is generated directly from the engine room through the intake silencer of the turbocharger. From the turbocharger 10, the air is directed to the exhaust ports 7 of the cylinder liners 6 through a charge air pipe (not shown), an air cooler (not shown) and an exhaust air receiver 9.

엔진에는 전기적으로 구동되는 배기 공기 송풍기(미도시)들이 제공된다. 송풍기들의 흡입 측은 공기 냉각기 이후에 배기 공기 공간에 연결된다. 공기 냉각기와 배기 공기 수용부 사이에, 역지 밸브(non-return valve)들이 설치되며, 이들은 보조 송풍기가 공기를 공급할 때 자동적으로 폐쇄된다. 보조 송풍기들은 하급 및 중급 부하 조건들에서 터보 과급 콤프레서를 보조한다.The engine is provided with an electrically driven exhaust air blower (not shown). The suction side of the blowers is connected to the exhaust air space after the air cooler. Between the air cooler and the exhaust air receiver, non-return valves are installed, which are automatically closed when the auxiliary blower supplies air. Auxiliary blowers assist the turbocharge compressor in low and medium load conditions.

연료 밸브(48)들은 실린더 덮개(12)에 동일 중심으로(concentrically) 장착된다. 압축 행정의 끝에서, 분사 밸브(48)들은 분사 노즐을 통하여 미세한 안개로서 연소 챔버 안에 고압으로 연료를 분사한다. 배기 밸브(11)는 실린더 덮개(12)에서 실린더의 상부에 중심에 장착된다. 팽창 행정의 끝에서, 배기 밸브(11)는 엔진 피스톤(13)이 배기 공기 포트(7)들을 지나서 아래로 통과되기 전에 개방되며, 그에 의해서 피스톤(13) 위의 연소 챔버(15)내 연소 개스는 배기 수용부(17) 안으로 개방된 배기 통로(16)를 통해 밖으로 유동하고 연소 챔버(15)내 압력이 경감된다. 피스톤(13)의 상방향 움직임 동안에 배기 밸브(11)가 다시 폐쇄된다. 배기 밸브(11)는 유압으로 활성화된다. The fuel valves 48 are mounted concentrically to the cylinder cover 12. At the end of the compression stroke, the injection valves 48 inject fuel at high pressure into the combustion chamber as fine mist through the injection nozzle. The exhaust valve 11 is centrally mounted on the top of the cylinder in the cylinder cover 12. At the end of the expansion stroke, the exhaust valve 11 is opened before the engine piston 13 passes down past the exhaust air ports 7, whereby the combustion gas in the combustion chamber 15 above the piston 13. Flows out through the exhaust passage 16 opened into the exhaust receiving portion 17 and the pressure in the combustion chamber 15 is reduced. The exhaust valve 11 is closed again during the upward movement of the piston 13. The exhaust valve 11 is hydraulically activated.

도 3 은 본 발명에 따른 배기 밸브 작동 시스템의 제 1 구현예를 도시한다. 배기 밸브 작동 시스템은 단일 실린더에 관하여 도시된 모든 구현예들에 대한 것이다. 다중 실린더 엔진에서, 각각의 실린더에 대하여 동일한 조건들이 있게 될 것이다. 배기 밸브 작동 시스템은 캠샤프트(28)를 구비하는데, 이것은 증가된 상승부(lift, 30)를 가지는 배기 캠(29)을 가진다 (이것은 오직 각각의 하나만이 도시되어 있는데, 이는 하나의 실린더만이 도시되었기 때문이다). 롤러(31)는 캠(29)의 표면을 따르며 양 변위 펌프(positive displacement pump, 32)의 피스톤에 연결된다. 양 변위 펌프(32)는 압력 파이프(36)를 통해 배기 밸브 액튜에이터(34)에 연결된다. 양 변위 펌프(32), 압력 파이프(36) 및 배기 밸브 액튜에이터(34)는 함께 유압 푸쉬 로드(hydraulic pushrod)를 형성한다. 배기 밸브 액튜에이터(34)는 배기 밸브(11)의 개방 방향으로 힘을 적용할 수 있는 양 변위의 선형 액튜에이터이다.3 shows a first embodiment of an exhaust valve actuation system according to the invention. The exhaust valve actuation system is for all the embodiments shown with respect to a single cylinder. In a multi cylinder engine, there will be the same conditions for each cylinder. The exhaust valve actuation system has a camshaft 28, which has an exhaust cam 29 with an increased lift 30 (this is only one of each is shown, which means that only one cylinder is shown). Because it is shown). The roller 31 follows the surface of the cam 29 and is connected to the piston of the positive displacement pump 32. The positive displacement pump 32 is connected to the exhaust valve actuator 34 via a pressure pipe 36. Both displacement pump 32, pressure pipe 36 and exhaust valve actuator 34 together form a hydraulic pushrod. The exhaust valve actuator 34 is a linear actuator of both displacements capable of applying a force in the open direction of the exhaust valve 11.

배기 밸브에는 또한 배기 밸브(11)를 폐쇄 위치로 강제하는 공기 스프링(33)이 제공된다. 배기 밸브(11)의 위치가 측정되고 엔진 제어 유닛(ECU)에 통신된다.The exhaust valve is also provided with an air spring 33 which forces the exhaust valve 11 to the closed position. The position of the exhaust valve 11 is measured and communicated to the engine control unit ECU.

배기 캠(29)의 추가적인 상승부는 해칭된(hatched) 영역(30)에 의해 표시되어 있다. 배기 캠(29)의 캠 프로파일(profile)은 배기 밸브(11)의 적절한 개방 행정을 얻기에 충분한 양 변위 펌프(32)의 행정을 제공하도록 해칭된 영역(34)까지 연장될 필요만이 있다. 캠(29)의 추가적인 높이에 의해 만들어지는 양 변위 펌프(32)의 추가적인 행정은 양 변위 펌프(32)가 배기 밸브(11)를 충분히 개방시키기 위한 요건을 초과하는 행정을 가지게 한다. An additional rise of the exhaust cam 29 is indicated by the hatched area 30. The cam profile of the exhaust cam 29 only needs to extend to the hatched region 34 to provide a stroke of the displacement pump 32 sufficient to obtain a proper opening stroke of the exhaust valve 11. The additional stroke of the positive displacement pump 32, which is made by the additional height of the cam 29, causes the positive displacement pump 32 to have a stroke that exceeds the requirement to fully open the exhaust valve 11.

양 변위 펌프(32)의 피스톤에는 보어(35)가 제공되는데, 보어는 피스톤 행정의 미리 결정된 부분 동안에 포트(37)와 소통된다. The piston of both displacement pumps 32 is provided with a bore 35, which is in communication with the port 37 during a predetermined portion of the piston stroke.

포트(37)의 압력이 양 변위 펌프(32)의 압력 챔버 안의 압력보다 낮을 때, 증가된 상승에 의해서 야기되고 유압 피스톤 펌프(32)에 의해 발생된 유압 유체의 추가적인 체적의 일부는 포트(37)로 전환된다. When the pressure of the port 37 is lower than the pressure in the pressure chamber of the positive displacement pump 32, a portion of the additional volume of hydraulic fluid caused by the increased rise and generated by the hydraulic piston pump 32 is lost. Is converted to).

포트(37)의 압력이 양 변위 펌프(32)의 압력 챔버내 압력보다 낮을 때, 캠(29)의 증가된 상승부에 의해서 야기되고 유압 피스톤 펌프(32)에 의해 발생된 유압 유체의 추가적인 체적의 일부는 압력 파이프(36)를 통해 배기 밸브 액튜에이터(34)로 전달되고, 그에 의해서 배기 밸브(11)의 증가된 개방 행정을 일으키며, 즉, 정상적으로 요구되는 개방 행정의 길이를 초과하는 개방 행정을 일으킨다. When the pressure of the port 37 is lower than the pressure in the pressure chamber of the positive displacement pump 32, the additional volume of hydraulic fluid caused by the increased rise of the cam 29 and generated by the hydraulic piston pump 32 A portion of is delivered to the exhaust valve actuator 34 through the pressure pipe 36, thereby causing an increased opening stroke of the exhaust valve 11, i.e. an opening stroke exceeding the length of the normally required opening stroke. Cause

공기 스프링(33)은 배기 밸브(11)의 증가된 개방 행정을 수용하도록 적합화되었으며, 그에 의하여 공기 스프링(33)은 증가된 상승에 의해 발생된 유압 유체의 추가된 체적의 일부에 포함되었던 에너지를 축적 및 저장한다. 일 구현예에서 공기 스프링(33)에는 공기 스프링이 저장할 수 있는 에너지의 양을 증가시키기 위한 혁신적인 특성(progressive characteristic)이 제공될 수 있다. 공기 스프링(33) 내에 저장된 에너지는 배기 밸브(11)의 다음 복귀 행정에서 캠샤프트(28)로 전환된다.The air spring 33 has been adapted to accommodate the increased opening stroke of the exhaust valve 11, whereby the air spring 33 has been included in the portion of the added volume of hydraulic fluid generated by the increased lift. Accumulate and store. In one embodiment, the air spring 33 may be provided with a progressive characteristic to increase the amount of energy the air spring can store. The energy stored in the air spring 33 is diverted to the camshaft 28 at the next return stroke of the exhaust valve 11.

압력 포트(37)는 중간 압력 부스터(38)와 소통된다. 중간 압력 부스터(booster, 38)는 포트(37)에서의 압력을 증가시키고, 증가된 압력을 가진 유압 유체를 도관(39)을 통해, 실린더들 모두에 연결된 공통적인 고압의 유압 도관(18)으로 전달한다. The pressure port 37 is in communication with the intermediate pressure booster 38. The intermediate pressure booster 38 increases the pressure at the port 37 and passes the hydraulic fluid with the increased pressure through the conduit 39 to a common high pressure hydraulic conduit 18 connected to both cylinders. To pass.

공통의 고압 유압 도관(18)은 엔진 작동중에 높은 압력으로 유지되는데, 예를 들어 대략 200 내지 600 바아 사이에 설정된 레벨에서 유지된다. 엔진 시동시에 공통의 고압 유압 도관(18)내 압력은 전기 구동 펌프(9)에 의해 발생된다. 엔진 작동중에 공통의 고압 유압 도관(18)내 압력은 중간 압력 부스터(28)에 의해서 전달된다. The common high pressure hydraulic conduit 18 is maintained at high pressure during engine operation, for example at a level set between approximately 200 and 600 bar. The pressure in the common high pressure hydraulic conduit 18 is generated by the electric drive pump 9 at engine start-up. The pressure in the common high pressure hydraulic conduit 18 is transmitted by the intermediate pressure booster 28 during engine operation.

중간 압력 부스터(38)에는 2 개의 압력 챔버들이 제공된다. 제 1 압력 챔버는 고압의 유압 유체를 공통의 고압 유압 도관(18)으로 전달한다. 제 2 압력 챔버는 도관(41)을 통하여 공통의 제어 압력 도관(42)에 연결된다. 공통의 제어 압력 도관(42)내 압력은 대략 100 내지 200 바아 사이에서 유지되고, 다음의 방식으로 엔진 제어 유닛(ECU)에 의해 제어된다. 엔진 제어 유닛은 공통의 고압 유압 도관(18)내의 압력을 나타내는 신호를 수신한다. 엔진 제어 유닛은 압력 제어 도관(42)에 연결된 압력 조절 밸브(44)를 제어하고, 그에 의해서 엔진 제어 유닛은 공통의 고압 유압 도관(18)에 있는 압력을 제어한다. The intermediate pressure booster 38 is provided with two pressure chambers. The first pressure chamber delivers the high pressure hydraulic fluid to a common high pressure hydraulic conduit 18. The second pressure chamber is connected to a common control pressure conduit 42 via conduit 41. The pressure in the common control pressure conduit 42 is maintained between approximately 100 and 200 bar and controlled by the engine control unit ECU in the following manner. The engine control unit receives a signal indicative of the pressure in the common high pressure hydraulic conduit 18. The engine control unit controls the pressure regulating valve 44 connected to the pressure control conduit 42, whereby the engine control unit controls the pressure in the common high pressure hydraulic conduit 18.

공통의 고압 유압 도관(18)내 압력이 소망하는 것보다 낮다는 것을 엔진 제어 유닛이 검출할 때, 엔진 제어 유닛은 압력 제어 도관(42)내의 압력을 낮춘다. 그에 의해서, 중간 압력 부스터(38)는 감소된 양의 역압(counterpressure)을 받아들이고 증가된 양의 고압 유압 유체를 공통의 고압 유압 도관(18)으로 전달할 것이다. When the engine control unit detects that the pressure in the common high pressure hydraulic conduit 18 is lower than desired, the engine control unit lowers the pressure in the pressure control conduit 42. Thereby, the intermediate pressure booster 38 will accept the reduced amount of counterpressure and deliver the increased amount of high pressure hydraulic fluid to the common high pressure hydraulic conduit 18.

공통 고압 유압 제어 유닛내 압력이 소망하는 것보다 높다는 것을 엔진 제어 유닛이 검출할 때, 엔진 제어 유닛은 압력 제어 유닛(42)내 압력을 증가시킨다. 그에 의해서, 중간 압력 부스터(38)는 증가된 양의 역압을 받아들이고, 감소된 양의 고압 유압 유체를 공통의 고압 유압 도관(18)으로 전달할 것이다. When the engine control unit detects that the pressure in the common high pressure hydraulic control unit is higher than desired, the engine control unit increases the pressure in the pressure control unit 42. Thereby, the intermediate pressure booster 38 will accept the increased amount of back pressure and deliver the reduced amount of high pressure hydraulic fluid to the common high pressure hydraulic conduit 18.

압력 제어 도관(42)으로부터의 가압된 유체는 중간 압력 부스터(38)의 복귀/흡입 행정에 동력을 가한다. Pressurized fluid from the pressure control conduit 42 energizes the return / suction stroke of the intermediate pressure booster 38.

중간 압력 부스터(38)는 도관(40)을 통해 저압 (대략 3 바아) 공급 압력 도관(43)에 연결되어 압력 부스터(38)의 압력 챔버를 채운다. The intermediate pressure booster 38 is connected to the low pressure (approximately 3 bar) supply pressure conduit 43 via the conduit 40 to fill the pressure chamber of the pressure booster 38.

엔진과 관련된 가압된 유압 유체의 소비처로 전환되지 않은, 배기 캠(29)의 가외의 상승부에 의해 발생된 유압 유체의 추가적인 체적의 부분은 상이한 엔진 작동 조건들과 함께 변동한다. 엔진이 높은 부하로 작동할 때, 상대적으로 많은 양의 연료가 각각의 사이클에 대하여 분사될 필요가 있고, 유압 유체의 추가적인 체적의 오직 적은 부분만이 배기 밸브(11)의 증가된 상승을 발생시키도록 이용되거나 또는 추가적인 체적의 어떠한 부분도 이용되지 않는다. The portion of the additional volume of hydraulic fluid generated by the extra lift of the exhaust cam 29, which is not diverted to the consumer of the pressurized hydraulic fluid associated with the engine, varies with different engine operating conditions. When the engine is operating at high loads, a relatively large amount of fuel needs to be injected for each cycle, and only a small portion of the additional volume of hydraulic fluid causes the increased rise of the exhaust valve 11. No portion of the additional volume is used.

엔진이 낮은 부하 조건 또는 중간 부하 조건하에서 작동될 때, 상대적으로 적은 양의 연료가 각각의 사이클에 대하여 분사될 필요가 있으며, 유압 유체의 추가적인 체적의 상대적으로 큰 부분이 배기 밸브(11)의 증가된 상승을 발생시키도록 이용된다. 추가적인 유압 유체의 이처럼 전환되지 않은 부분에 포함된 에너지는 개스 스프링(33) 안에 저장되고, 배기 밸브(11)에서 벗어난 폐쇄 행정 동안에 캠샤프트(28)로 복귀된다. When the engine is operated under low or medium load conditions, a relatively small amount of fuel needs to be injected for each cycle, and the relatively large portion of the additional volume of hydraulic fluid is increased by the exhaust valve 11. To generate a raised rise. The energy contained in this unconverted portion of the additional hydraulic fluid is stored in the gas spring 33 and returned to the camshaft 28 during the closing stroke away from the exhaust valve 11.

중간 압력 부스터(38)에 작용하는 제어 압력 도관(42)내의 압력은, 중간 압력 부스터(38)에 의해서 공통의 고압 도관(18)으로 전달되는 고압 유압 유체의 양을 조절한다. 따라서, 엔진 제어 유닛은 소망의 압력이 공통의 고압 도관(18)내에서 이용 가능한 것을 보장할 수 있다. The pressure in the control pressure conduit 42 acting on the intermediate pressure booster 38 regulates the amount of high pressure hydraulic fluid delivered by the intermediate pressure booster 38 to the common high pressure conduit 18. Thus, the engine control unit can ensure that the desired pressure is available in the common high pressure conduit 18.

각각의 실린더에는 분사 노즐을 구비하는 2 개 또는 그 이상의 연료 분사 밸브(48)들이 제공된다. 연료 분사 밸브(48)들은 압력 부스터(46)로부터 고압 연료를 수용한다. 연료는 통상적으로 중유 연료로서 가열될 필요가 있으며, 이는 중유가 액체로 될 정도의 점도를 가지도록 하기 위한 것이다. 압력 부스터(46)는 공통의 고압 유체 도관(18)으로부터의 고압 유압 유체를 가지고 구동된다. 이제까지, 압력 부스터(46)는 도관(45) 및 비례 밸브(49)를 통하여 공통의 고압 유압 도관(18)에 연결된다. 유압 축압기(47)는 그 어떤 압력의 변동이라도 최소화시키기 위하여 도관(45)에 연결된다. 비례 밸브(45)는 엔진 제어 유닛에 의해 전자적으로 또는 전기-유압적으로(electro-hydraulically) 제어되며 공지된 방식으로 작동한다. Each cylinder is provided with two or more fuel injection valves 48 with injection nozzles. The fuel injection valves 48 receive the high pressure fuel from the pressure booster 46. The fuel typically needs to be heated as heavy oil fuel, to ensure that the heavy oil has a viscosity such that it becomes liquid. The pressure booster 46 is driven with a high pressure hydraulic fluid from a common high pressure fluid conduit 18. So far, the pressure booster 46 is connected to a common high pressure hydraulic conduit 18 via a conduit 45 and a proportional valve 49. Hydraulic accumulator 47 is connected to conduit 45 to minimize any pressure fluctuations. The proportional valve 45 is controlled electronically or electro-hydraulically by the engine control unit and operates in a known manner.

도 4 는 배기 캠의 상승을 도시하는 그래프이다. 해칭된 영역은 배기 밸브(11)의 정상적인 개방에 필요하게 되는 상승의 양을 초과하는 추가적인 상승을 나타낸다. 상승의 대략 60 % 만이 배기 밸브(11)를 개방하는데 필요하다. 상승의 나머지(해칭된 영역)는 가압된 유압 유체의 추가적인 체적을 발생시키는데 이용된다. 4 is a graph showing the rise of the exhaust cam. The hatched area represents an additional rise beyond the amount of lift required for normal opening of the exhaust valve 11. Only about 60% of the lift is needed to open the exhaust valve 11. The rest of the lift (hatched area) is used to generate an additional volume of pressurized hydraulic fluid.

도 5 는 중간 엔진 부하를 가진 작동 조건에서 배기 밸브의 상승을 도시하는 그래프로서, 피스톤 펌프(32)에 의해 발생된 추가적인 유압 유체의 일부가 배기 밸브(11)의 개방 행정(상승)의 추가적인 길이를 가져오는 결과를 낳는다. 배기 밸브(11)의 추가적인 개방 행정(상승)은 해칭된 영역에 의해 표시되어 있다. 5 is a graph showing the rise of the exhaust valve under operating conditions with an intermediate engine load, in which some of the additional hydraulic fluid generated by the piston pump 32 is added to the additional length of the open stroke (rising) of the exhaust valve 11. Yields the result. The further opening stroke (rising) of the exhaust valve 11 is indicated by the hatched area.

도 6 은 액튜에이터 포트(37)에서 개방 영역을 도시하는 그래프이다. 6 is a graph showing the open area at the actuator port 37.

도 7 은 중간 압력 부스터(38)의 변위를 도시하는 그래프이다. 상(A)은 전달 국면이고, 상(B)은 힘/압력이 균형을 이룬 평형 국면이고, 상(C)은 복귀/흡입 행정이다. 7 is a graph showing the displacement of the intermediate pressure booster 38. Phase A is the transfer phase, phase B is the equilibrium phase where the force / pressure is balanced, and phase C is the return / suction stroke.

도 8 은 본 발명의 제 2 구현예를 도시하는 것으로서, 이것은 실질적으로 제 1 구현예와 동일하고, 예외적으로 제 2 구현예에는 제어 압력 도관(42)으로부터의 유압 유체의 추가적인 양을 유압 푸쉬 로드(push rod)에 추가하는 수단이 제공되어 있다. 또한, 실린더 윤활기(52)들이 공통의 고압 유압 도관(18)으로부터의 유압 유체를 가지고 작동된다. FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention, which is substantially the same as the first embodiment, except that the second embodiment adds an additional amount of hydraulic fluid from the control pressure conduit 42 to the hydraulic push rod. Means for adding to the push rod are provided. In addition, cylinder lubricators 52 are operated with hydraulic fluid from a common high pressure hydraulic conduit 18.

유압 유체의 추가적인 양을 유압 푸쉬 로드로 전달하기 위한 수단은 도관(50)을 구비하는데, 그 도관은 비례 밸브(49)의 개량된 버젼(version)을 통하여 피스톤 펌프(32)의 압력 챔버를 공통의 고압 유압 도관(18)에 (또는 대안으로서 제어 압력 도관(42)에) 연결한다. 이러한 구현예에서, 비례 밸브(49)에는 공통의 고압 유압 도관(18)으로부터 피스톤 펌프(32)의 압력 챔버로의 유압 유체의 유동을 제어하기 위한 2 개의 추가적인 위치들이 제공된다. 비례 밸브(49)를 통하여 엔진 제어 유닛은 유압 푸쉬 로드로 전달되는 유압 유체의 양 및 타이밍을 제어할 수 있다. 유압 유체의 제어된 양을 시기 적절의 방식으로 유압 푸쉬 로드로 전달함으로써, 엔진 제어 유닛은 배기 밸브(11)의 개방을 전진시켜서 역류 압력(blowback pressure)을 조절할 수 있다. 실린더 압축 압력의 제어는, 배기 밸브(11)의 폐쇄가 개시되기 전에, 유압 유체의 제어된 양을 유압 푸쉬 로드로 전달함으로써 달성된다. 본 구현예에 따른 배기 밸브 작동 시스템은 프로파일링(profiling)의 가능성을 제공하는데, 즉, 배기 밸브(11)의 개방 타이밍을 변화시키고, 배기 밸브(11)의 폐쇄 타이밍을 변화시키는 가능성을 제공한다. Means for delivering an additional amount of hydraulic fluid to the hydraulic push rod include a conduit 50, which shares the pressure chamber of the piston pump 32 via an improved version of the proportional valve 49. To a high pressure hydraulic conduit 18 (or alternatively to a control pressure conduit 42). In this embodiment, the proportional valve 49 is provided with two additional positions for controlling the flow of hydraulic fluid from the common high pressure hydraulic conduit 18 to the pressure chamber of the piston pump 32. The proportional valve 49 allows the engine control unit to control the amount and timing of hydraulic fluid delivered to the hydraulic push rod. By delivering a controlled amount of hydraulic fluid to the hydraulic push rod in a timely manner, the engine control unit can advance the opening of the exhaust valve 11 to adjust the blowback pressure. Control of the cylinder compression pressure is achieved by transferring a controlled amount of hydraulic fluid to the hydraulic push rod before the closing of the exhaust valve 11 is initiated. The exhaust valve actuation system according to the present embodiment offers the possibility of profiling, that is, the possibility of changing the opening timing of the exhaust valve 11 and the closing timing of the exhaust valve 11. .

엔진 제어 유닛은 또한 실린더 윤활 유닛(52)을 지배하는데, 이것은 공통의 고압 유압 도관(18)으로부터의 고압 유압 유체로써 작동되고, 실린더 윤활 오일을 실린더로 전달한다.The engine control unit also governs the cylinder lubrication unit 52, which is operated with high pressure hydraulic fluid from a common high pressure hydraulic conduit 18 and delivers the cylinder lubrication oil to the cylinder.

따라서, 제 2 구현예에서 연료 분사 시스템 및 실린더 윤활 시스템 양쪽은 배기 밸브 캠(29)의 증가된 상승에 의해 발생되었던 고압의 유압 유체로써 작동된다. Thus, in the second embodiment both the fuel injection system and the cylinder lubrication system are operated with high pressure hydraulic fluid which has been generated by the increased lift of the exhaust valve cam 29.

다른 구현예(미도시)에서, 캠샤프트의 추가적인 상승에 의해 발생된 유압 유체의 추가적인 체적에 의해 구동되는 유압 작동의 다른 엔진 구성 요소들이 (추가적으로) 있을 수 있다. 그러한 다른 유압 작동의 엔진 구성 요소의 예는 보조 송풍기들이며, 이것은 공통의 고압 유압 도관(18)으로부터 유압 동력을 수용하는 유압 모터들에 의해 구동될 수 있다. 보조 송풍기들은 오직 낮은 엔진 부하 내지 중간 엔진 부하의 동안에만 활성화되기 때문에, 통상적으로 중간 압력 부스터(38)로부터 이용 가능한 과잉의 유압 유체가 있을 것이며, 이것은 보조 송풍기들을 구동시키기 위하여 직접적으로 이용될 수 있다. In other embodiments (not shown), there may be (in addition) other engine components of hydraulic actuation driven by the additional volume of hydraulic fluid generated by the further elevation of the camshaft. An example of such other hydraulically actuated engine components are auxiliary blowers, which can be driven by hydraulic motors that receive hydraulic power from a common high pressure hydraulic conduit 18. Since the auxiliary blowers are only activated during low to medium engine loads, there will typically be excess hydraulic fluid available from the intermediate pressure booster 38, which can be used directly to drive the auxiliary blowers. .

본 발명은 다양한 장점들을 가진다. 상이한 구현예들 또는 실시예들은 다음의 장점들중 하나 또는 그 이상을 가질 수 있다. 이것은 배타적인 목록이 아니고, 여기에 설명되지 않은 다른 장점들이 있을 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 본 발명의 한가지 장점은 본 발명이 융통성이 있고 에너지 효율성이 있는 배기 밸브 작동 및 연료 분사 시스템을 가진 대형의 2 행정 디젤 엔진을 제공한다는 점이다. 본 발명의 다른 장점은 본 발명이 고압의 펌프 스테이션 또는 펌프를 필요로 하지 않는 융통성 있고 전자적으로 제어되는 연료 분사 시스템을 가진 대형 2 행정 디젤 엔진을 제공한다는 점이다. 본 발명의 또 다른 장점은 주로 높은 효율의 구성 요소들이 밸브 작동 및 연료 분사를 위하여 이용된다는 점이다. 본 발명의 다른 장점은 증명된 신뢰성을 가지고 동력 공급의 우수한 여분(redundancy)을 제공한다는 것이다. 본 발명의 다른 장점은 캠샤프트로 배기 밸브의 작동이 이루어지는 현존의 엔진들이 본 발명에 따른 시스템으로 개장(refit)될 수 있다는 것이다. The present invention has various advantages. Different implementations or embodiments may have one or more of the following advantages. It should be noted that this is not an exclusive list and that there may be other advantages not described here. One advantage of the present invention is that the present invention provides a large two-stroke diesel engine with flexible and energy efficient exhaust valve operation and fuel injection system. Another advantage of the present invention is that the present invention provides a large two-stroke diesel engine with a flexible, electronically controlled fuel injection system that does not require a high pressure pump station or pump. Another advantage of the present invention is that mainly high efficiency components are used for valve operation and fuel injection. Another advantage of the present invention is that it provides excellent redundancy of the power supply with proven reliability. Another advantage of the present invention is that existing engines in which the exhaust valve is actuated with a camshaft can be refitted into the system according to the invention.

청구항에 기재된 용어인 "포함하는"은 다른 요소들을 배제시키지 않는다. 청구항에 기재된 관사는 복수를 배제시키지 않는다. The term "comprising" described in the claims does not exclude other elements. The articles in the claims do not exclude a plurality.

본 발명이 예시의 목적을 위해서 상세하게 설명되었을지라도, 그러한 상세 내용이 오직 그 목적만을 위한 것이며, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 변형이 이루어질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. Although the present invention has been described in detail for purposes of illustration, it should be understood that such details are for that purpose only and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

1. 엔진 2. 베드플레이트(bedplate)
3. 크랭크샤프트 4. 프레임 박스
5. 실린더 프레임 22. 크로스헤드 베어링1. Engine 2. Bedplate
3. Crankshaft 4. Frame Box
5. Cylinder frame 22. Crosshead bearing

Claims (18)

각각의 실린더에 적어도 하나의 배기 밸브(11) 및 적어도 하나의 연료 분사기(48)가 제공된, 다수의 실린더들; 및,
각각의 실린더들과 관련된 유압 푸쉬 로드(push rod) 및, 각각의 실린더들과 관련된 적어도 하나의 배기 밸브(11)의 작동을 위한 배기 캠(29)들이 제공된 적어도 하나의 캠샤프트(28);를 구비하는, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진(1)으로서,
유압 푸쉬 로드는:
액튜에이터마다의 유압 피스톤 펌프(32)들로서, 상기 캠샤프트(28)상에서 개별의 캠(29)들에 의해 구동되는, 유압 피스톤 펌프(32);
관련된 배기 밸브(11)를 개방 방향으로 움직이기 위한, 배기 밸브(11)마다의 유압 액튜에이터(34); 및,
관련된 액튜에이터의 유압 피스톤 펌프(32)를 관련된 유압 액튜에이터(34)와 연결하기 위한 배기 밸브(11)마다의 유압 도관(36);을 구비하고,
상기 유압 도관(36)은 상기 유압 피스톤 펌프(32)의 포트를 통하여 관련된 액튜에이터의 유압 피스톤 펌프(32)에 연결되고,
상기 배기 캠(29)들에는 배기 밸브(11)의 개방을 위해 필요한 상승을 초과하는 증가된 상승부가 있는 형상(profile)이 제공되고, 증가된 상승부에 의해 야기되고 유압 피스톤 펌프(32)들에 의해 발생된 유압 유체의 추가적인 체적의 적어도 일부는 유압 푸쉬 로드로부터 전환되어 엔진(1)과 관련되어 있는 가압된 유압 유체의 소비처로 전달되며, 유압 유체의 추가적인 체적의 일부는 유압 피스톤 펌프(32)의 다른 포트(37)를 통해 유압 푸쉬 로드로부터 전환되고,
유압 피스톤 펌프들의 피스톤들에는 피스톤의 상부면을 피스톤의 측부면에 연결하는 보어(bore)가 제공되고, 피스톤 펌프들의 벽에는 피스톤 펌프들을 가압된 유압 유체의 소비처에 연결하는 다른 포트가 제공되는 것을 특징으로 하는, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진(1). A plurality of cylinders, provided with at least one exhaust valve 11 and at least one fuel injector 48 in each cylinder; And
At least one camshaft 28 provided with hydraulic push rods associated with the respective cylinders and exhaust cams 29 for the operation of at least one exhaust valve 11 associated with the respective cylinders; Equipped with a large two-stroke diesel engine 1 of crosshead type,
Hydraulic push rod is:
Hydraulic piston pumps (32) per actuator, driven by separate cams (29) on the camshaft (28);
A hydraulic actuator 34 for each exhaust valve 11 for moving the associated exhaust valve 11 in the opening direction; And
And a hydraulic conduit 36 for each exhaust valve 11 for connecting the hydraulic piston pump 32 of the associated actuator with the associated hydraulic actuator 34,
The hydraulic conduit 36 is connected to the hydraulic piston pump 32 of the associated actuator through the port of the hydraulic piston pump 32,
The exhaust cams 29 are provided with a profile with an increased rise exceeding the rise necessary for opening the exhaust valve 11, caused by the increased rise and which are caused by the hydraulic piston pumps 32. At least a portion of the additional volume of hydraulic fluid generated by is diverted from the hydraulic push rod and delivered to the consumer of the pressurized hydraulic fluid associated with the engine 1, and a portion of the additional volume of hydraulic fluid is the hydraulic piston pump 32. Is diverted from the hydraulic push rod via another port 37 of
The pistons of the hydraulic piston pumps are provided with a bore for connecting the upper surface of the piston to the side surface of the piston, and the wall of the piston pumps is provided with another port for connecting the piston pumps to the consumer of the pressurized hydraulic fluid. A large two-stroke diesel engine of the crosshead type, characterized by 1. 제 1 항에 있어서,
가압된 유압 유체의 소비처는 엔진(1)의 연료 분사 시스템인, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진. The method of claim 1,
A large two-stroke diesel engine of the crosshead type, wherein the source of pressurized hydraulic fluid is the fuel injection system of the engine (1). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
배기 돌출부(exhaust lobe)의 높이를 증가시킴으로써 가외(加外)의 상승이 이루어지는, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진. 3. The method according to claim 1 or 2,
A large two-stroke diesel engine of the crosshead type in which an extra rise is achieved by increasing the height of the exhaust lobe. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 다른 포트는 압력 증폭기의 유입부에 연결되는, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진. 3. The method according to claim 1 or 2,
The other port is connected to the inlet of the pressure amplifier, a large two-stroke diesel engine of the crosshead type. 제 4 항에 있어서,
상기 압력 증폭기의 유출부는, 실린더들 각각의 유압 압력 유체 소비처들이 연결되어 있는 공통의 유압 도관에 연결되는, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진. The method of claim 4, wherein
The outlet of the pressure amplifier is connected to a common hydraulic conduit to which hydraulic pressure fluid consumers of each of the cylinders are connected. 제 5 항에 있어서,
상기 압력 증폭기는 공통의 조절 압력 도관내의 압력에 의해서 평형화되는, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진. The method of claim 5, wherein
Wherein said pressure amplifier is balanced by pressure in a common regulating pressure conduit. 제 5 항에 있어서,
가압된 유압 유체의 소비처는 엔진의 연료 분사 시스템인, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진. The method of claim 5, wherein
A large two-stroke diesel engine of the crosshead type wherein the source of pressurized hydraulic fluid is the engine's fuel injection system. 제 6 항에 있어서,
연료 분사 시스템은 상기 공통의 유압 도관으로부터의 고압 유압 유체로써 작동되는, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진. The method according to claim 6,
A fuel injection system is a crosshead type large two stroke diesel engine operated with high pressure hydraulic fluid from the common hydraulic conduit. 제 7 항에 있어서,
상기 연료 분사 시스템은 실린더마다 유압 구동의 압력 부스터를 구비하고, 압력 부스터는 고압의 연료를 각각의 실린더의 연료 분사기로 전달하는, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진. The method of claim 7, wherein
The fuel injection system has a hydraulically driven pressure booster per cylinder, the pressure booster delivering high pressure fuel to the fuel injectors of each cylinder. 제 9 항에 있어서,
각각의 압력 부스터들은, 압력 부스터를 고압의 공통 유압 도관에 선택적으로 연결시키는 선택 밸브를 통해 고압의 유압 도관에 연결되는, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진. The method of claim 9,
Each pressure booster is connected to a high pressure hydraulic conduit via a selector valve that selectively connects the pressure booster to a high pressure common hydraulic conduit. 제 10 항에 있어서,
상기 선택 밸브는 전자 제어 밸브 또는 전기-유압 제어 밸브인, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진. 11. The method of claim 10,
Wherein said selector valve is an electronically controlled valve or an electro-hydraulic controlled valve. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
유압 푸쉬 로드로부터 전환되지 않은, 유압 피스톤 펌프들에 의해 발생되고 증가된 상승에 의해 야기된 유압 유체의 추가적인 체적의 부분은 배기 밸브의 개방 행정의 추가적인 길이를 만들도록 이용되는, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진. 3. The method according to claim 1 or 2,
Part of the additional volume of hydraulic fluid generated by the hydraulic piston pumps and not caused by the increased lift, which is not diverted from the hydraulic push rod, is used to make an additional length of the open stroke of the exhaust valve. 2-stroke diesel engine. 제 12 항에 있어서,
각각의 배기 밸브들에는 배기 밸브를 폐쇄 위치로 강제하는 공기 스프링이 제공되고, 공기 스프링은 배기 밸브의 개방 행정의 상기 증가된 길이를 수용하도록 구성됨으로써, 유압 유체의 추가적인 체적내에 포함된 에너지를 공기 스프링에 저장하고 그 에너지를 배기 밸브의 폐쇄 행정 동안에 캠샤프트로 복귀시키는, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진. 13. The method of claim 12,
Each of the exhaust valves is provided with an air spring forcing the exhaust valve to the closed position, the air spring being configured to receive the increased length of the open stroke of the exhaust valve, thereby providing air contained in the additional volume of hydraulic fluid. A large two-stroke diesel engine of the crosshead type, storing in a spring and returning its energy to the camshaft during the closing stroke of the exhaust valve. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 유압 푸쉬 로드들은 캠 형상(cam profile)에 의해 정해진 형상보다 앞서 배기 밸브의 개방을 허용하도록 공통의 고압 유압 도관에 선택적으로 연결될 수 있는, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진. 3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the hydraulic push rods can be selectively connected to a common high pressure hydraulic conduit to allow opening of the exhaust valve prior to the shape defined by the cam profile. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 유압 푸쉬 로드들은 캠 형상(cam profile)에 의해 정해진 형상보다 지연되게 배기 밸브의 폐쇄를 허용하도록 공통의 고압 유압 도관에 선택적으로 연결될 수 있는, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진. 3. The method according to claim 1 or 2,
And the hydraulic push rods can be selectively connected to a common high pressure hydraulic conduit to allow the closing of the exhaust valve to be delayed beyond the shape defined by the cam profile. 제 6 항에 있어서,
가압된 유압 유체의 소비처는 엔진의 연료 분사 시스템인, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진. The method according to claim 6,
A large two-stroke diesel engine of the crosshead type wherein the source of pressurized hydraulic fluid is the engine's fuel injection system. 제 8 항에 있어서,
상기 연료 분사 시스템은 실린더마다 유압 구동의 압력 부스터를 구비하고, 압력 부스터는 고압의 연료를 각각의 실린더의 연료 분사기로 전달하는, 크로스헤드 유형의 대형 2 행정 디젤 엔진. The method of claim 8,
The fuel injection system has a hydraulically driven pressure booster per cylinder, the pressure booster delivering high pressure fuel to the fuel injectors of each cylinder. 삭제delete
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