KR20120108911A - Cylinder arrangement, as well as piston for a longitudinally scavenged reciprocating piston internal combustion engine - Google Patents

Abstract

PURPOSE: A cylinder device for a piston combustion engine and a piston are provided to prevent a receiving place from becoming polluted due to lubricants by smoothly lubricating a gap between the piston and a cylinder. CONSTITUTION: A cylinder device for a piston combustion engine comprises a cylinder(2), a piston(3), an air inflow hole(4). The piston is a second part piston. The second part piston comprises a jacket piston(32) with a piston ring(33) and a main piston(31) placed in the jacket piston. A retaining unit for the jacket piston is lifted by the main piston, and formed in the cylinder at a bottom dead point. Discharge air(41) flows into a combustion section(200) from an inflow section(22) through the air inflow hole(320).

Description

종방향 소기되는 왕복 피스톤 내연 엔진용 실린더 장치 및 피스톤 {CYLINDER ARRANGEMENT, AS WELL AS PISTON FOR A LONGITUDINALLY SCAVENGED RECIPROCATING PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE}CYLINDER ARRANGEMENT, AS WELL AS PISTON FOR A LONGITUDINALLY SCAVENGED RECIPROCATING PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은, 종방향 소기되는 왕복 피스톤 내연 엔진용, 특히 독립항의 전제부에 따른 저속 작동하는 종방향 소기되는 대형 2-행정 디젤 엔진용 실린더 장치 및 피스톤에 관한 것이다.The present invention relates to a cylinder arrangement and a piston for a longitudinally scavenged reciprocating piston internal combustion engine, in particular for a low speed actuating longitudinally scavenging large two-stroke diesel engine according to the preamble of the independent claim.

대형 디젤 엔진은, 선박용 구동 유닛으로서 또는 예를 들어 전기 에너지를 생성하기 위한 대형 발전기를 구동시키는 정상 작동 (stationary operation) 의 구동 유닛으로서 종종 사용된다. 이런 점에서, 모터는 일반적으로 높은 작동 안전성 및 이용가능성을 요구하는 연속 작동 모드에서 상당한 기간 동안 작동한다. 이러한 이유로, 특히 장기간의 보수 간격, 적은 마모 및 연료와 작동 재료의 경제적인 취급은 조작자가 기계를 작동시키는데 있어서 중요한 기준이다. 다른 인자 중에서, 이러한 대형 보링된 저속 작동하는 디젤 모터의 피스톤 작동 성능은, 보수 간격의 길이에 대하여, 이용가능성에 대하여 또한 윤활유 소모로 인한 작동 비용 및 그로 인한 비용 효율에 직접적으로 결정적인 인자이다. 따라서, 피스톤 작동 성능의 복잡한 문제는 대형 디젤 엔진에서 더욱 중요하다.Large diesel engines are often used as drive units for ships or as stationary operations, for example for driving large generators for generating electrical energy. In this regard, motors generally operate for a considerable period of time in a continuous mode of operation requiring high operational safety and availability. For this reason, particularly long maintenance intervals, low wear and economical handling of fuel and working materials are important criteria for the operator to operate the machine. Among other factors, the piston operating performance of such large bored low speed running diesel motors is directly decisive for the length of the repair interval, for availability and also for the operating costs due to lubricating oil consumption and the resulting cost efficiency. Thus, the complex problem of piston operating performance is even more important in large diesel engines.

그러나, 대형 디젤 엔진에 대해, 이것에 대해서뿐만 아니라, 피스톤 또는 실린더 벽 내부에서 왕복 운동하게 배치된 윤활 유닛을 통하여 피스톤 윤활이 이루어지는데, 이 유닛을 통해 윤활유가 실린더 벽의 작동면에 가해져서 피스톤과 작동면 사이의 마찰을 최소화하여 작동면과 피스톤 링의 마모를 최소화시키기 위해서이다. 예를 들어, 작동면의 마모는 Wartsila 의 2-행정 엔진과 같은 현대식 엔진에 대해 1,000 시간의 작동기간 동안 0.05 mm 미만이다. 이런 모터의 윤활유 이송량은 1.3 g/kWh 미만이고 비용상 이유뿐만 아니라 가능한 한 많이 감소되어야 하고, 마모는 동시에 최소화되어야 한다.However, for large diesel engines, piston lubrication takes place not only on this, but also through a lubrication unit arranged reciprocally inside the piston or cylinder wall, through which lubricating oil is applied to the working surface of the cylinder wall and thus the piston. This is to minimize friction between the operating surface and the piston ring by minimizing the friction between the and operating surface. For example, the wear on the working surface is less than 0.05 mm for a 1,000 hour operating period for modern engines such as Wartsila's two-stroke engine. Lubricant feed of these motors is less than 1.3 g / kWh and should be reduced as much as possible, as well as for cost reasons, and at the same time wear should be minimized.

이런 점에서, 윤활 유닛 자체의 특정 디자인과 또한 윤활 방법에 대해, 많은 다양한 해결법이 실린더의 작동면을 윤활하기 위한 윤활 시스템으로서 공지되어 있다. 다양하게 변형된 대응하는 해결법들이 본 기술분야의 당업자에게 잘 알려져 있다.In this respect, for the specific design of the lubrication unit itself and also for the lubrication method, many different solutions are known as lubrication systems for lubricating the working surface of a cylinder. Various modifications to the corresponding solutions are well known to those skilled in the art.

그러나, 윤활 및 피스톤 작동 성능을 개선하기 위한 모든 조치는, 구조로 인해 지금까지 공지된 모든 종방향 소기되는 내연 엔진에 대해 발생하는 한 가지 문제점을 그대로 남겨둔다. 본 기술분야의 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 종종 소기 공기로도 언급되는 외기 (fresh air) 는, 피스톤이 하사점 근처에 위치하여 외기 유로를 실린더의 연소 공간 내부로 개방하는 동안, 실린더의 하단에서, 보통 소기 슬릿 형태인 소기 공기 개구를 통하여, 종방향 소기되는 2-행정 모터용 실린더의 연소 공간으로 유입되는 것이 일반적이다.However, all measures to improve lubrication and piston operating performance leave one problem arising for all longitudinally-scavenged internal combustion engines known so far due to their construction. As is well known to those skilled in the art, fresh air, sometimes referred to as scavenging air, is used at the bottom of the cylinder while the piston is located near its bottom dead center to open the open air flow path into the combustion space of the cylinder. It is common to enter the combustion space of a cylinder for two-stroke motors which are longitudinally scavenged through a scavenging air opening, usually in the form of a slit slit.

예를 들어 터보 과급기에 의해 미리 정의된 압력으로 실린더 내부로 외기를 주입시키는 소기 슬릿은 일반적으로 소기 슬릿의 영역에서 실린더의 내면에 윤활유막의 균일한 형성을 허용하지 않는데, 왜냐하면 소기 슬릿은 실린더 벽의 개구여서 윤활유막을 차단하기 때문이다. 이와 관련하여 실린더의 작동면에서 윤활유막의 형성에 대한 소기 슬릿의 부정적 영향은 소기 슬릿의 상당히 아래쪽과 훨씬 위쪽에서도 크게 두드러지는데, 이것은 소기 슬릿이 형성된 실린더 부분의 외부도 의미한다. 이것은, 소기 슬릿에 의해 야기되는 실린더 작동면에서 윤활유막의 흐름 차단이 소기 슬릿으로부터 멀리 떨어진 영역에서 지속되어서 피스톤 작동 성능 및 소기 슬릿으로부터 상당히 네거티브하게 멀리 떨어진 실린더 벽과 피스톤의 각각의 피스톤 링 사이의 윤활에 영향을 미친다는 것을 의미한다.For example, scavenging slits that inject outside air into a cylinder at a predefined pressure by a turbocharger generally do not allow uniform formation of a lubricant film on the inner surface of the cylinder in the region of the slit slit, because This is because the opening blocks the lubricant film. In this connection, the negative effect of the slit on the lubricating oil film formation on the working surface of the cylinder is significantly pronounced at significantly below and even above the slit, which also means the outside of the cylinder portion in which the slit is formed. This means that the lubrication between the cylinder wall and the respective piston rings of the piston are considerably negatively far from the slit, as the flow interruption of the lubricating oil film in the cylinder operating surface caused by the slit slit continues in the area far from the slit. It means that it affects.

또 다른 소기 슬릿의 부정적인 부작용은, 피스톤 링이 하사점 근처에서 운동시 소기 슬릿을 통과할 때, 피스톤 링과 협동 작용 때문에 발생한다. 피스톤 링은 실린더 벽과 거의 밀폐되게 협동 작용할 수 있도록 일정한 기계적 방사상 프리텐션을 가져야 하므로, 피스톤 링은 완전 폐쇄 링으로서 형성되지 않고, 오히려 실린더 벽에서 밀폐되게 피스톤 링을 누르는 방사상 외향 텐션력을 발생시키도록 갭 (gap) 을 가지는 개방 링으로서 형성된다. 불리한 조건에서, 갭에서 피스톤 링의 경계는 방사상 외향으로 작용하는 피스톤 링의 텐션 때문에 부분적으로 소기 슬릿 내부로 가압될 수 있어서, 피스톤 링의 경계가 소기 슬릿의 하부 경계에 캐치 될 수 있는데 이것은 소기 슬릿 근처의 실린더 벽에 유해한 스크래치 또는 줄을 발생시킨다. 가장 나쁜 경우에, 이것은 피스톤 시저 (seizure) 와 실린더 및/또는 피스톤의 파괴를 초래할 수 있는데, 특히 공해 (high sea) 에 있는 선박에 대해서 위험한 상황을 초래할 수 있다.Another negative side effect of the scavenging slit occurs because of the cooperative action with the piston ring when the piston ring passes through the slit during movement near bottom dead center. The piston ring must have a constant mechanical radial pretension so that the piston ring can cooperate almost closed with the cylinder wall, so the piston ring is not formed as a fully closed ring, but rather generates a radial outward tension force that presses the piston ring closed on the cylinder wall. Is formed as an open ring having a gap. Under adverse conditions, the boundary of the piston ring in the gap can be pressed into the slit slit in part due to the tension of the piston ring acting radially outward so that the boundary of the piston ring can be caught in the lower boundary of the slit slit, which is It generates harmful scratches or streaks on nearby cylinder walls. In the worst case, this can result in the destruction of the piston scissors and the cylinders and / or pistons, which can lead to dangerous situations, especially for ships in the high seas.

또한, 무시할 수 없는 양의 윤활유가 피스톤 링 패키지를 통과할 때 소기 슬릿을 통하여 손실된다. 즉, 일정량의 윤활유가 피스톤 링 패키지에 저장되는데 이것은 실린더 내부에서 피스톤의 운동 중에 피스톤 링 패키지 내부에 모이고 또한 피스톤 링 패키지 내부에서 연소 프로세스 동안 상당히 축적되는 증가된 가스 압력을 받으며 피스톤 링 패키지 내부에 저장된다. 그 후 피스톤 링 패키지가 소기 슬릿을 통과할 때 피스톤 링 패키지에 저장된 과압 (over pressure) 은 소기 슬릿을 통하여 수용 공간 및/또는 피스톤 보조 공간 내부로 갑자기 방출되어서 동시에 피스톤 링 패키지 내부에 저장된 윤활유의 대부분도 소기 슬릿을 통하여 수용 공간 안으로 이동하게 된다. 이것은, 한편으로는, 비교적 고가의 윤활유의 손실을 초래하고, 다른 한편으로는 수용 공간의 불필요한 오염을 초래한다. 또한, 윤활유는 피스톤의 추가 운동을 위해 더 이상 이용할 수 없다.Also, a negligible amount of lubricant is lost through the scavenging slit as it passes through the piston ring package. That is, a certain amount of lubricant is stored in the piston ring package, which accumulates inside the piston ring package during the movement of the piston inside the cylinder and also receives inside the piston ring package an increased gas pressure that is significantly accumulated during the combustion process. do. Then, when the piston ring package passes through the slit slit, the overpressure stored in the piston ring package is suddenly released through the slit into the receiving space and / or the piston auxiliary space, and at the same time the majority of the lubricant stored inside the piston ring package The slit also moves into the receiving space. This, on the one hand, results in the loss of relatively expensive lubricating oil and, on the other hand, causes unnecessary contamination of the receiving space. In addition, the lubricant is no longer available for further movement of the piston.

또 다른 단점은 소기 슬릿의 고정된 기하학적 형상이다. 이것은 특히 "이중 연료" 모터, 즉 상이한 연료들, 예를 들어, 중유, 가스 또는 다른 연료로 대안적으로 작동될 수 있는 모터로서 적용 가능성에 대해 불리하다. 특히 지금까지 변경 불가한 소기 슬릿의 기하학적 형상 및/또는 크기도 전술한 적용을 방해한다.Another disadvantage is the fixed geometry of the desired slit. This is particularly disadvantageous for its applicability as a "double fuel" motor, ie a motor that can alternatively be operated with different fuels, eg heavy oil, gas or other fuel. In particular, the geometry and / or size of the desired slit, which has not been modified so far, also hinders the application mentioned above.

이런 이유 때문에, 본 발명의 목적은 특히 공지된 실린더 장치의 하부 영역에서 소기 슬릿에 의해 주로 결정되는 종래 기술에 공지된 문제점들을 방지하는, 종방향 소기되는 왕복 피스톤 내연 엔진용, 특히 저속 작동하는 대형 2-행정 디젤 엔진용 새로운 실린더 장치 및 피스톤을 제공하는 것이다.For this reason, the object of the present invention is in particular for longitudinally scavenging reciprocating piston internal combustion engines, in particular large speeds operating at low speed, which avoid the problems known in the prior art, which are mainly determined by the scavenging slits in the lower region of the known cylinder arrangement. To provide a new cylinder arrangement and piston for a two-stroke diesel engine.

이 목적을 충족하는 본 발명의 주된 내용은 독립항 1 과 9 의 특징부를 특징으로 한다.The main subject matter of the invention meeting this object is characterized by the features of independent claims 1 and 9.

종속항은 본 발명의 특히 유리한 실시형태를 언급한다.The dependent claims refer to particularly advantageous embodiments of the invention.

따라서, 본 발명은 연소 공간 및 유입 영역을 가지는 실린더를 포함하고, 피스톤은 실린더 내부에 설치되어 상사점과 하사점 사이에서 실린더 축선을 따라 왕복 운동할 수 있고 소기 공기 유입구가 소기 공기를 연소 공간 안으로 유입하기 위해 실린더에 구비되는, 종방향 소기되는 왕복 피스톤 내연 엔진용, 특히 저속 작동하는 종방향 소기되는 대형 2-행정 디젤 엔진용 실린더 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 피스톤은 피스톤 링을 가지는 자켓 피스톤 및 자켓 피스톤 내부에 위치한 메인 피스톤을 포함하는 2-부분 피스톤이다. 이런 점에서, 자켓 피스톤을 위한 리테이닝 유닛은 자켓 피스톤이 실린더 축선에 대해 하사점 영역에서 리테이닝 유닛에 의해 메인 피스톤으로부터 들어올려질 수 있도록 실린더에 구비되어서, 소기 공기는 유입 영역으로부터 자켓 피스톤의 소기 공기 개구를 통하여 연소 공간 내부로 유입 가능하다.Accordingly, the present invention includes a cylinder having a combustion space and an inlet region, wherein a piston is installed inside the cylinder to reciprocate along the cylinder axis between the top dead center and the bottom dead center, and the scavenging air inlet introduces the scavenged air into the combustion space. A cylinder arrangement for a longitudinally scavenged reciprocating piston internal combustion engine, in particular for a slow-acting longitudinally scavenging large two-stroke diesel engine, which is provided in the cylinder for inflow. According to the invention, the piston is a two-part piston comprising a jacket piston with a piston ring and a main piston located inside the jacket piston. In this regard, a retaining unit for the jacket piston is provided in the cylinder such that the jacket piston can be lifted from the main piston by the retaining unit in the bottom dead center region with respect to the cylinder axis so that the scavenging air is removed from the inlet region. It can be introduced into the combustion space through the scavenging air opening.

본 발명에 따른 피스톤은 외부 자켓 피스톤 및 그 내부에 위치한 메인 피스톤을 포함하는 2-부분 피스톤이고 자켓 피스톤이 리테이닝 유닛에 의해 실린더 축선에 대해 메인 피스톤으로부터 하사점 영역에서 들어올려질 수 있도록 리테이닝 유닛은 자켓 피스톤을 위한 실린더의 하단에 구비되어서, 소기 공기가 유입 영역에서 자켓 피스톤의 소기 공기 개구를 통하여 연소 공간 내부로 유입 가능하므로, 자켓 피스톤 및/또는 자켓 피스톤에 배치된 피스톤 링과 피스톤은 전체적으로 하사점 근처에서 움직일 때 소기 공기 개구, 특히 소기 슬릿과 더 이상 직접 접촉하지 않아서, 소기 공기 슬릿을 완전히 제거할 수도 있다.The piston according to the invention is a two-part piston comprising an outer jacket piston and a main piston located therein and retained so that the jacket piston can be lifted in the bottom dead center region from the main piston with respect to the cylinder axis by a retaining unit. The unit is provided at the bottom of the cylinder for the jacket piston, so that the scavenging air can enter the combustion space through the scavenging air opening of the jacket piston in the inlet area, so that the piston ring and the piston ring disposed on the jacket piston and / or the jacket piston In general, when moving near the bottom dead center, the scavenging air slit may no longer be in direct contact with the scavenging air opening, in particular, so that the scavenging air slit may be completely removed.

이것은, 본 발명에 따른 해결법에서, 소기 슬릿의 방출 기능이 하사점의 하부 영역에서 움직일 때 2-부분 피스톤에 의해 대체된다는 것을 의미한다. 이것은, 실린더 내부의 자켓 피스톤이 하사점을 향한 방향으로 연소 프로세스를 완료한 후 이동시 실린더 하부 영역에서 실린더 작동 부시에 배치되고/배치되거나 그 안에 일체화된 리테이닝 유닛 상에 감쇠 작용하도록 지지할 수 있게 고정되는 것이 바람직하다는 것을 의미한다. 메인 피스톤은 피스톤 로드를 통하여 크랭크 샤프트에 효과적으로 고정 연결되므로, 메인 피스톤이 하사점 위치에서 상사점 방향으로 다시 되돌아와서 이런 이유로 다시 자켓 피스톤을 따라 움직일 때까지 자켓 피스톤이 리테이닝 유닛에 의해 유지되고 자켓 피스톤이 이 위치에서 머무르는 동안 메인 피스톤은 하사점을 향하여 추가로 움직인다.This means that in the solution according to the invention, the discharge function of the desired slit is replaced by a two-part piston when moving in the lower region of the bottom dead center. This allows the jacket piston inside the cylinder to support a damping action on the retaining unit disposed and / or integrated in the cylinder actuating bush in the lower region of the cylinder upon movement after completing the combustion process in the direction towards the bottom dead center. It is meant to be fixed. Since the main piston is effectively fixedly connected to the crankshaft through the piston rod, the jacket piston is held by the retaining unit and the jacket is retained until the main piston returns from the bottom dead center position back to the top dead center and therefore moves along the jacket piston again. While the piston stays in this position, the main piston moves further toward the bottom dead center.

이런 식으로 자켓 피스톤에 배치된 피스톤 링 패키지의 피스톤 링은 항상 실린더의 실린더 작동 부시의 폐쇄부 내에 있으므로, 예를 들어 소기 슬릿을 통하여 또는 피스톤 하측으로, 피스톤 링 패키지에 포함된 윤활유의 방출은 더 이상 발생할 수 없다.In this way the piston ring of the piston ring package arranged on the jacket piston is always in the closure of the cylinder actuating bush of the cylinder, so that for example through the slit slit or under the piston, the release of the lubricant contained in the piston ring package is more It can't happen anymore.

다른 장점들은, 자켓 피스톤과 피스톤 링 패키지가 본 발명에 따른 실린더 장치에서 실린더 하부 영역의 공기 유입 개구와 직접적으로 협동 작용하지 않기 때문에 발생하는데, 이 공기 유입 개구를 통하여 예를 들어 터보 과급기로부터 외기가 실린더 내부로 미리 정해진 압력으로 주입될 수 있다.Another advantage arises because the jacket piston and the piston ring package do not cooperate directly with the air inlet opening in the lower cylinder region in the cylinder arrangement according to the invention, through which the outside air, for example from the turbocharger, It can be injected into the cylinder at a predetermined pressure.

피스톤 상부는 종래 기술에 공지된 소기 폐쇄 프로세스 중에 오일 클라우드 (oil cloud) 에 노출되는데, 이것은 피스톤 상부가 소기 슬릿을 폐쇄했을 때를 의미한다. 이런 오일 클라우드는, 예를 들어 피스톤 링의 링 패키지로부터 압력 방출을 통하여 하사점을 향한 방향으로 피스톤의 하향 운동시 피스톤 하측으로 사전에 이송된 실린더 윤활유로 인해 발생한다. 그 후 전술한 오일 클라우드는 그 자체를 침전물 형태로 침전시키고, 연소되고 코크스로 만들어져 그 자체를 피스톤 상부에 오일 코크스로서 형성하는데 이것은 "라이너 연마" 라는 공지된 손상을 일으키고 최악의 경우에 시저 (seizure) 를 초래할 수도 있다. 본 발명에 따른 2-부분 피스톤에 대해, 자켓 피스톤의 원주면은 더 이상 소기 공기와 직접 접촉하지 않기 때문에 피스톤 상부는 전술한 소기 공기 내 오일 클라우드의 영향을 받지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 2-부분 피스톤의 사용시 피스톤 상부에서 손상을 일으키는 오일 코크스 침전물은 신뢰성 있게 방지되고, 적어도 대량으로 감소된다.The piston top is exposed to an oil cloud during the scavenging closing process known in the art, which means when the piston top closes the slit. This oil cloud arises, for example, due to the cylinder lubricant previously transferred to the underside of the piston in the downward movement of the piston in the direction towards the bottom dead center via pressure relief from the ring package of the piston ring. The oil cloud described above then precipitates itself in the form of a sediment, combusts and is made of coke to form itself as oil coke on top of the piston, which causes a known damage called "liner polishing" and in the worst case a seizure May cause). For the two-part piston according to the invention, the upper part of the piston may not be affected by the aforementioned oil cloud in the scavenging air since the circumferential surface of the jacket piston is no longer in direct contact with the scavenging air. Thus, oil coke deposits which cause damage at the top of the piston when using the two-part piston according to the invention are reliably prevented and at least reduced in large quantities.

또 다른 장점은, 본 발명에 따른 실린더 장치에서, 자켓 피스톤과 피스톤 링 패키지는, 예를 들어 터보 과급기로부터 외기를 미리 정해진 압력으로 실린더 내부로 유입시키는 실린더 하부의 공기 유입 개구와 더 이상 직접 협동 작용하지 않아서, 실린더의 내면에 윤활유막을 완전히 균일하게 형성할 수 있다는 점에서 발생한다. 윤활유막은, 리테이닝 유닛이 위치한 실린더의 하단까지 실린더의 전체 작동면에 대해 완전히 균일하게 형성될 수 있다.Another advantage is that in the cylinder arrangement according to the invention, the jacket piston and the piston ring package no longer directly cooperate with the air inlet opening in the lower part of the cylinder, for example, to introduce outside air into the cylinder at a predetermined pressure from the turbocharger. Otherwise, it occurs in that the lubricant film can be formed completely uniformly on the inner surface of the cylinder. The lubricant film can be formed completely uniform with respect to the entire working surface of the cylinder up to the bottom of the cylinder in which the retaining unit is located.

따라서, 실린더 벽에서 윤활유막은 공기 유입 개구에 의해 더 이상 차단되지 않는데, 왜냐하면 윤활유막이 공기 유입 개구의 영역에 더 이상 형성되지 않고 단지 리테이닝 유닛까지만 형성되기 때문이다. 그러므로, 윤활유막의 형성시 공기 유입 개구의 부정적 영향, 예를 들어 소기 슬릿을 통한 부정적 영향은 배제된다.Thus, in the cylinder wall the lubricant film is no longer blocked by the air inlet opening, since the lubricant film is no longer formed in the area of the air inlet opening but only up to the retaining unit. Therefore, the negative influence of the air inlet opening in the formation of the lubricating oil film, for example, the negative effect through the scavenging slit, is excluded.

따라서, 피스톤 링은 더 이상 이런 공기 유입 개구와 직접적으로 협동 작용하지 않기 때문에, 공기 유입 개구와 피스톤 링의 손상을 일으키는 협동 작용은 배제된다. 그러므로, 피스톤 링의 갭에서 경계는 피스톤 링의 방사상 외향으로 작용하는 텐션 때문에 공기 유입 개구로 더 이상 눌러질 수도 없어서 결과적으로 소기 슬릿의 경계에서 캐치 될 수도 없으므로, 본 발명에 따른 실린더 장치를 통하여 실린더 및/또는 실린더 벽에서 손상 스크래치 또는 줄은 더 이상 발생할 수 없다.Thus, since the piston ring no longer cooperates directly with this air inlet opening, cooperative action which causes damage to the air inlet opening and the piston ring is excluded. Therefore, the cylinder in the gap of the piston ring can no longer be pushed into the air inlet opening due to the tension acting radially outward of the piston ring and consequently cannot be caught at the boundary of the slit slit, thus allowing the cylinder through the cylinder arrangement according to the invention. And / or damage scratches or streaks can no longer occur in the cylinder walls.

또한, 윤활유는 소기 슬릿을 통하여 손실되지 않는데, 왜냐하면 피스톤 링 패키지가 더 이상 공기 유입 개구와 직접 접촉하지 않아서 윤활유는 피스톤 링 패키지 내에 머무르고 또한 윤활 작용을 위해 이용될 수 있기 때문이다. 그러므로, 최종적으로, 상당량의 윤활유가 절약될 수 있고, 특히 하사점 근처의 실린더 하부 영역에서 피스톤과 실린더 사이의 윤활이 크게 개선되며, 수용 공간은 피스톤 링 패키지로부터 윤활유에 의해 더 이상 오염되지 않는다.In addition, the lubricant is not lost through the scavenging slit because the piston ring package is no longer in direct contact with the air inlet opening so that the lubricant can stay in the piston ring package and also be used for lubrication. Therefore, in the end, a considerable amount of lubricant can be saved, especially the lubrication between the piston and the cylinder in the cylinder lower region near the bottom dead center is greatly improved, and the receiving space is no longer contaminated by the lubricant from the piston ring package.

바람직한 일 실시형태에서, 댐핑 요소는 리테이닝 유닛 및/또는 자켓 피스톤에 구비되어서, 자켓 피스톤은 리테이닝 유닛에 의해 감쇠 작용하게 (dampingly) 수용된다. 작동 상태에서 피스톤은 하사점을 향한 방향으로 상당한 속도로 움직이므로, 피스톤과 실린더에 심각한 손상을 일으킬 수 있는 리테이닝 유닛에 의한 자켓 피스톤의 급격한 감속이 일어나지 않도록 대부분의 경우에 댐핑 요소가 구비되어야 한다.In a preferred embodiment, the damping element is provided in the retaining unit and / or the jacket piston so that the jacket piston is dampedly received by the retaining unit. In the operating state, the piston moves at a considerable speed in the direction of the bottom dead center, so in most cases damping elements should be provided to avoid sudden deceleration of the jacket piston by the retaining unit, which can cause serious damage to the piston and cylinder. .

이런 점에서 본 발명에 따른 장치는 처음으로 세팅 장치를 구비하는 가능성을 제공하여서, 소기 공기 개구의 개방 단면이 세팅 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 2-부분 피스톤의 또 다른 장점은 소기 공기 개구의 개방 단면이 가변적으로도 세팅 가능하다는 것이다. 정해진 피스톤의 기하학적 형상에 대해, 개방 단면은 실질적으로 개방 상태에서 자켓 피스톤과 메인 피스톤 사이의 거리로부터 발생한다.In this respect the device according to the invention offers the possibility of having a setting device for the first time, so that the open cross section of the scavenging air opening can be set. That is, another advantage of the two-part piston according to the present invention is that the open cross section of the scavenging air opening is also variable. For a given piston geometry, the open cross section arises from the distance between the jacket piston and the main piston in a substantially open state.

이런 점에서 이 거리는, 피스톤의 하사점으로부터 리테이닝 유닛의 거리가 변한다는 점에서 또는 세팅 장치가 예컨대 스페이서 형태로 리테이닝 유닛과 자켓 피스톤 사이에 구비되므로 예를 들어 자켓 피스톤의 정지 위치가 변한다는 점에서 영향을 받을 수도 있다. 세팅 장치를 통하여 리테이닝 유닛과 자켓 피스톤 사이의 거리가 더 길게 선택될수록, 정해진 크랭크 각도에 대해 메인 피스톤과 자켓 피스톤 사이의 소기 공기를 위한 개방 단면은 더 커진다. 이것은, 하사점까지 리테이닝 유닛의 거리가 더 길게 선택될 때에도 마찬가지이다.In this respect, this distance can be changed in that the distance of the retaining unit from the bottom dead center of the piston is changed or because the setting device is provided between the retaining unit and the jacket piston, for example in the form of a spacer, so that the stopping position of the jacket piston changes, for example. May be affected in this regard. The longer the distance between the retaining unit and the jacket piston is selected via the setting device, the larger the open cross section for the scavenging air between the main piston and the jacket piston for a given crank angle. This is also true when the distance of the retaining unit to the bottom dead center is selected longer.

이런 점에서 세팅 장치는 예를 들어 유압 세팅 장치, 공압 세팅 장치 또는 전기 세팅 장치일 수 있는데, 세팅 장치는 다른 것 중에서 리테이닝 유닛 및/또는 자켓 피스톤에 구비될 수 있다. 특히, 예를 들어, 댐핑 요소도 부가적으로 세팅 장치로서 대응하게 구성될 수 있다. 이것은, 세팅 장치가 예를 들어 실린더 내 리테이닝 유닛의 축선방향 위치를 세팅할 수 있음을 의미한다. 이를 위해, 리테이닝 유닛은 예를 들어 실린더의 내부에 형성된 링으로서 구비될 수 있는데, 이것은 세팅 장치를 통하여 실린더 축선을 따라 변위 가능하다. 또는 다른 실시예에서, 세팅 장치는 그 높이가 가변적으로 설정될 수 있고 자켓 피스톤과 리테이닝 유닛 사이에 구비되는 스페이서 요소일 수 있다.In this respect the setting device may for example be a hydraulic setting device, a pneumatic setting device or an electric setting device, which may be provided in the retaining unit and / or the jacket piston, among others. In particular, for example, the damping element can additionally be correspondingly configured as a setting device. This means that the setting device can, for example, set the axial position of the retaining unit in the cylinder. For this purpose, the retaining unit may be provided, for example, as a ring formed inside the cylinder, which is displaceable along the cylinder axis via the setting device. Or in another embodiment, the setting device may be a spacer element whose height can be set variable and which is provided between the jacket piston and the retaining unit.

소기 공기를 위한 개방 단면의 가변적 세팅 가능성, 즉 소기 프로세스를 유연하게 구성할 수 있는 가능성을 통하여, 예를 들어 부분 부하 영역과 같은 특정 부하 영역에 대해 메인 피스톤과 자켓 피스톤 사이의 개방 단면을 단지 바꾸어 줌으로써 모터는 간단히 매우 유연하게 최적화될 수 있다.The possibility of variable setting of the open cross section for the scavenging air, ie the possibility of flexible configuration of the scavenging process, only changes the open cross section between the main piston and the jacket piston for a particular load region, for example a partial load region. By zooming in, the motor can simply be optimized very flexibly.

또한, 본 발명에 따른 실린더 장치를 포함하는 모터는 처음으로 가스, 중유, 디젤유 또는 그 밖의 연료와 같은 상이한 연료들로 대안적으로 작동될 수 있는 "이중 연료" 모터로서 사용될 수도 있는데, 왜냐하면 현재 소기 프로세스에서 연소 공간 안으로 유입되는 소기 공기의 양은 처음으로 아주 넓은 범위 내에서 가변적으로 설정될 수 있기 때문이다.In addition, a motor comprising a cylinder arrangement according to the invention may also be used as a "double fuel" motor for the first time which can alternatively be operated with different fuels such as gas, heavy oil, diesel oil or other fuels, because This is because the amount of scavenging air introduced into the combustion space in the scavenging process can be set for the first time in a very wide range.

이런 점에서, 윤활유 교환을 위해 배출 보어가 실린더에 구비되는 것이 특히 유리하다. 배출 보어를 통하여, 예를 들어, 실린더의 작동면으로부터 윤활유는 실린더 내부에서 외부로 이동될 수 있고 거기서 제거되거나 재사용되도록 안내될 수 있다. 대안적으로 전술한 배출 보어를 통하여 실린더 내부로 윤활유를 유입할 수도 있다.In this respect, it is particularly advantageous for the discharge bore to be provided in the cylinder for lubricating oil change. Through the discharge bore, for example, lubricant from the working surface of the cylinder can be moved from inside the cylinder to outside and guided there to be removed or reused. Alternatively, the lubricating oil may be introduced into the cylinder through the above-described discharge bore.

특히 바람직하게는, 자켓 피스톤에 대해 메인 피스톤을 중심맞춤하기 위해 메인 피스톤 및/또는 자켓 피스톤에 중심맞춤 (centering) 수단이 구비되어서, 한편으로는 메인 피스톤이 자켓 피스톤 안으로 형상이 꼭 맞게 반복적으로 삽입될 수 있다. 그리고, 다른 한편으로는, 연소 공간이 소기 단계가 개시할 때까지 압축 단계, 연소 단계 및 팽창 단계 동안 피스톤 보조 공간에 대해 안전하게 밀폐되도록 피스톤의 결합 상태에서 메인 피스톤과 자켓 피스톤은 항상 형상이 꼭 맞도록 협동 작용할 수 있다. Particularly preferably, a means for centering the main piston and / or the jacket piston is provided for centering the main piston with respect to the jacket piston, on the one hand, the main piston being repeatedly inserted into the jacket piston. Can be. And, on the other hand, the main piston and the jacketed piston are always perfectly in shape in the engaged state of the piston so that the combustion space is securely sealed to the piston auxiliary space during the compression, combustion and expansion phases until the scavenging phase begins. Can cooperate.

이런 점에서 중심맞춤 수단은 예를 들어 본 기술분야의 당업자에게 자체로 공지된 방식으로 자켓 피스톤의 내부 및/또는 메인 피스톤의 외면에서 가이드 부시일 수 있고, 또는 이것은 특히 바람직하게 메인 피스톤 및/또는 자켓 피스톤의 원추형상부일 수도 있다. 이제 상사점을 향한 방향으로 피스톤 상향 운동이 하사점에서부터 개시된다면, 메인 피스톤은 자동으로 그 자체를 자켓 피스톤 내부에서 중심맞추어서 자켓 피스톤의 소기 공기 슬릿을 폐쇄하여서, 피스톤은 또다시 작동 피스톤으로서 정상 기능을 계속할 수 있다.In this respect the centering means can be, for example, a guide bush on the inside of the jacket piston and / or on the outside of the main piston in a manner known per se to the person skilled in the art, or this is particularly preferably the main piston and / or It may also be a cone of the jacket piston. If the piston upward motion now starts from the bottom dead center in the direction towards the top dead center, the main piston automatically centers itself inside the jacket piston to close the slit air slit of the jacket piston, so that the piston is again functioning as a working piston. You can continue.

또한 본 발명은 종방향 소기되는 왕복 피스톤 내연 엔진용, 특히 본 발명에 따른 실린더 장치를 가지는 저속 작동하는 종방향 소기되는 대형 2-행정 디젤 엔진용 피스톤에 관한 것이다. 이와 관련하여 본 발명의 피스톤은 실린더 장치의 실린더 내부에 설치 가능하고 상사점과 하사점 사이에서 실린더 축선을 따라 왕복 운동할 수 있다. 본 발명에 따르면, 이 피스톤은 피스톤 링을 가지는 자켓 피스톤 및 자켓 피스톤 내부에 위치될 수 있는 메인 피스톤을 포함하는 2-부분 피스톤이므로, 자켓 피스톤은 설치된 상태에서 실린더 축선에 대해 하사점 영역에서 리테이닝 유닛에 의해 메인 피스톤으로부터 들어올려질 수 있다.The invention also relates to a piston for a longitudinally swept reciprocating piston internal combustion engine, in particular for a low speed actuating longitudinally scavenging large two-stroke diesel engine having a cylinder arrangement according to the invention. In this regard, the piston of the present invention can be installed inside the cylinder of the cylinder device and can reciprocate along the cylinder axis between the top dead center and the bottom dead center. According to the invention, this piston is a two-part piston comprising a jacket piston with a piston ring and a main piston which can be positioned inside the jacket piston, so that the jacket piston is retained in the bottom dead center region with respect to the cylinder axis in the installed state. It can be lifted from the main piston by the unit.

이런 점에서, 댐핑 요소가 자켓 피스톤에 구비되는 것이 특히 바람직하다.In this respect, it is particularly preferable for the damping element to be provided in the jacket piston.

내장된 상태에서 특별히 구비된 세팅 장치에 의하여 자켓 피스톤의 소기 슬릿의 개방 단면은 세팅될 수 있는데, 세팅 장치는 유압, 공압 또는 전기 세팅 장치인 것이 유리하다. 특히 세팅 장치는 자켓 피스톤에 구비될 수 있고, 댐핑 요소는 특히 그 자체가 세팅 장치로서 형성된다.In the built-in state, the opening cross section of the slit slit of the jacket piston can be set by means of a specially provided setting device, which is advantageously a hydraulic, pneumatic or electric setting device. In particular, the setting device may be provided in the jacket piston, and the damping element is in particular formed as a setting device itself.

특히 바람직하게 자켓 피스톤 내에서 메인 피스톤을 중심맞추기 위해 중심맞춤 수단이 메인 피스톤 및/또는 자켓 피스톤에 구비되고, 중심맞춤 수단은 예를 들어 메인 피스톤이나 자켓 피스톤의 가이드 부시 또는 원추형상부일 수 있다.Particularly preferably a centering means is provided in the main piston and / or the jacket piston for centering the main piston in the jacket piston, which centering means may for example be a guide bush or conical part of the main piston or jacket piston.

본 발명은 개략도를 참고로 상세히 설명될 것이다.
도 1 은 공지된 소기 슬릿을 가지는 실린더 장치의 종단면도이다.
도 2a 는 폐쇄된 상태에서 피스톤을 가지는 본 발명에 따른 제 1 실린더 장치의 개략도이다.
도 2b 는 개방 상태에서 피스톤을 가지는 도 2a 의 실린더 장치를 도시한다.
도 3 은 배출 보어와 세팅 장치를 가지는 본 발명에 따른 실린더 장치의 제 2 실시형태를 도시한다.
도 4a 는 본 발명에 따른 피스톤의 특정 실시형태를 도시한다.
도 4b 는 도 4a 의 실시예의 사시도이다.
도 4c 는 도 4a 및/또는 도 4b 에 따른 자켓 피스톤의 내부를 도시한다.The invention will be described in detail with reference to the schematic diagram.
1 is a longitudinal sectional view of a cylinder device having a known sweeping slit.
2a is a schematic illustration of a first cylinder arrangement according to the invention with a piston in a closed state;
FIG. 2B shows the cylinder arrangement of FIG. 2A with the piston in the open state. FIG.
3 shows a second embodiment of a cylinder arrangement according to the invention with an outlet bore and a setting device.
4a shows a particular embodiment of a piston according to the invention.
4B is a perspective view of the embodiment of FIG. 4A.
4c shows the interior of the jacket piston according to FIGS. 4a and / or 4b.

도 1 은, 실린더 라이너 (2'), 피스톤 (3') 및 외기 공급 시스템 (400') 을 구비한 실린더 장치 (1') 의 개략적인 부분 단면도를 보여준다.1 shows a schematic partial sectional view of a cylinder device 1 ′ with a cylinder liner 2 ′, a piston 3 ′ and an outside air supply system 400 ′.

도 1 의 실린더 장치 (1') 는, 종래 기술에서 잘 알려진 바와 같은, 전형적인 종방향 소기되는 대형 2-행정 디젤 엔진용 장치이다. 공지된 실린더 장치와 더욱 잘 구별하기 위해, 대응하는 참조 부호는 역 콤마를 가지고, 본 발명에 따른 실린더 장치의 특징에 속하는 참조 부호는 역 콤마를 가지지 않는다.The cylinder arrangement 1 ′ of FIG. 1 is a device for a typical longitudinally aspirated large two-stroke diesel engine, as is well known in the art. To better distinguish it from known cylinder arrangements, the corresponding reference numerals have inverse commas, and reference numerals belonging to the features of the cylinder arrangement according to the invention do not have inverse commas.

실린더 장치는, 피스톤 (3') 이 실린더 (2') 의 실린더 벽을 따라 왕복 운동할 수 있게 배치된 실린더 라이너 (2') 로도 언급되는 실린더 (2') 를 포함한다. 피스톤 (3') 은, 이 실시예에서 단지 두 개의 피스톤 링으로 개략적으로 나타낸 피스톤 링 패키지 (33') 를 포함한다.The cylinder arrangement comprises a cylinder 2 ', also referred to as a cylinder liner 2', arranged such that the piston 3 'can reciprocate along the cylinder wall of the cylinder 2'. The piston 3 'comprises a piston ring package 33' schematically represented by only two piston rings in this embodiment.

실린더 (2') 의 연소 공간 영역 (21') 에 존재하는 연소 공간 (200') 은, 도시된 바에 따른 주입 노즐 및 출구 밸브를 가지는 실린더 커버에 의해 상부에서 경계가 한정된다. The combustion space 200 'present in the combustion space region 21' of the cylinder 2 'is bounded at the top by a cylinder cover having an injection nozzle and an outlet valve as shown.

대형 디젤 엔진의 개방 상태에서 상사점 (OT') 과 하사점 (UT') 사이에서 왕복 운동하는 피스톤 (3') 은 피스톤 로드 (8') 를 통하여 도시되지 않은 크로스 헤드에 연결되는데, 피스톤 (3') 의 왕복 운동은 피스톤 로드 (8') 로부터 역시 도시되지 않은 기계의 크랭크 샤프트로 전달된다. 피스톤 로드 (8') 는, 도면에 따라 바닥에서 실린더 라이너 (2') 의 유입 영역 (22') 에 연결된 수용 공간 (401') 을 통하여, 그리고 아래에 위치한 크랭크 샤프트 공간에 대해 수용 공간 (401') 을 밀폐하는 스터핑 박스 (402') 에 의해 안내되므로, 화살표 (41') 로 나타낸 어떠한 외기 (41') 도 수용 공간 (401') 으로부터 수용 공간 아래에 위치한 크랭크 샤프트 공간 (9') 안으로 도달할 수 없는데, 이 외기는 역시 미도시된 터보 과급기가 고압으로, 예를 들어, 4 바의 압력으로 수용 공간 (401') 안으로 공급한다.In the open state of a large diesel engine, the piston 3 ', which reciprocates between the top dead center OT' and the bottom dead center UT ', is connected to a cross head (not shown) via a piston rod 8'. The reciprocating motion of 3 ') is transmitted from the piston rod 8' to the crankshaft of the machine, which is also not shown. The piston rod 8 'receives the receiving space 401 through the receiving space 401' connected to the inlet area 22 'of the cylinder liner 2' at the bottom and according to the crankshaft space located below. ') Is guided by a stuffing box 402' that seals the air, so that any outside air 41 'indicated by the arrow 41' from the receiving space 401 'into the crankshaft space 9' located below the receiving space. This outside air, too, is not reached, and the turbocharger, not shown, is fed into the receiving space 401 'at high pressure, for example at a pressure of 4 bar.

도 1 에서 알 수 있고 일반적으로 알려진 바와 같이, 외기 (41') 의 가스 압력은, 구조상 이유로 피스톤 (3') 의 피스톤 하측에 항상 존재하는 수용 공간 (401') 내부에 항상 존재한다.As can be seen in FIG. 1 and generally known, the gas pressure of the outside air 41 'is always present inside the receiving space 401' which is always present under the piston of the piston 3 'for structural reasons.

연소 공간 (200') 에서 개시되는 연소 프로세스 이후에, 피스톤 (3') 이 상사점 (OT') 에 바로 근접하여 위치될 때, 피스톤 (3') 은 연소 공간 (200') 내부에서 축적되는 연소 압력 때문에 하사점 (UT') 을 향한 방향으로 움직이고, 여기에서 피스톤 표면이 소기 슬릿 (221') 을 가지는 소기 공기 개구 (4') 아래에 존재할 때, 소기 공기 (41') 는 수용 공간 (401') 으로부터 소기 슬릿 (4') 을 통하여 연소 공간 (200') 내부에 도달할 수 있어서, 이것은 연소 공간 (200') 내 후속 연소 프로세스에 이용할 수 있다.After the combustion process commences in the combustion space 200 ', when the piston 3' is located in close proximity to top dead center OT ', the piston 3' is accumulated inside the combustion space 200 '. When the piston surface moves under the scavenging air opening 4 ′ with the scavenging slit 221 ′ because of the combustion pressure, in which the piston surface is present, the scavenging air 41 ′ is filled with the receiving space ( 401 ') can reach inside the combustion space 200' through the scavenging slit 4 ', which can be used for subsequent combustion processes in the combustion space 200'.

상사점 (OT') 에서 하사점 (UT') 으로 그리고 반대로 이동하는 도중에, 피스톤은 결국 여기에서 개별적으로 다시 인용될 필요가 없는 도입부에 이미 설명된 바와 같은 부정적인 영향을 가지는 유입 영역 (22') 에서 소기 슬릿 (4') 을 통과해야 한다.During the movement from the top dead center OT 'to the bottom dead center UT' and vice versa, the piston eventually enters the inlet region 22 'which has a negative effect as already described in the introduction which does not need to be cited separately again here. Must pass through the slit 4 '.

도 2a 에서, 종방향 소기되는 대형 2-행정 디젤 엔진인 경우에 본 발명에 따른 제 1 실린더 장치가 간단하게 개략적으로 도시되어 있다. 도 2a 의 실린더 장치 (1) 는 폐쇄된 상태의 피스톤을 보여준다. 명료성 때문에, 본 발명을 이해하는데 필수적이지 않은 대형 디젤 엔진의 구성 요소는 도 2a 와 도 3 에 분명히 도시되지 않는다. In FIG. 2A the first cylinder arrangement according to the invention is shown schematically and briefly in the case of a large-stage longitudinal two-stroke diesel engine. The cylinder device 1 of FIG. 2A shows the piston in a closed state. For reasons of clarity, components of large diesel engines that are not essential to understanding the present invention are not clearly shown in FIGS. 2A and 3.

도 2a 의 실린더 장치 (1) 는 연소 공간 (200) 및 소기 공기가 실린더 안으로 유입되는 유입 영역 (22) 을 가지는 실린더 (2) 를 포함한다. 이와 관련하여 유입 영역 (22) 및/또는 대형 디젤 엔진의 나머지 구성 요소는 원칙적으로 종래 기술에 공지되어 있고 도 1 에서 이미 설명된 바와 같이 구성될 수 있다.The cylinder device 1 of FIG. 2A comprises a cylinder 2 having a combustion space 200 and an inlet region 22 into which scavenged air is introduced into the cylinder. In this regard the inlet zone 22 and / or the remaining components of the large diesel engine are in principle known in the art and can be configured as already described in FIG. 1.

연소 공간 (200) 은, 주입 노즐 및 출구 밸브를 가지는 도시되지 않은 실린더 커버에 의해 경계가 한정된다. 대형 디젤 엔진의 작동 상태에서 상사점과 하사점 (UT) 사이에서 실린더 축선 (Z) 을 따라 왕복 운동하는 피스톤 (3) 의 메인 피스톤 (31) 은 피스톤 로드 (8) 를 통하여 역시 도시되지 않은 크로스 헤드에 연결되는데 피스톤 (3) 의 운동은 크로스 헤드로부터 대형 2-행정 디젤 엔진의 역시 도시되지 않은 크랭크 샤프트로 전달될 수 있다. 이를 위해, 피스톤 로드 (8) 는 도면에 따라 실린더 (2) 에서 유입 영역 (22) 안으로 연장되어 있는 도시되지 않은 수용 공간을 통하여 안내되고 크랭크 샤프트와 효과적으로 고정 연결된다. 수용 공간에서, 소기 공기 (41) 는 소기 공기 유입구 (4) 를 통하여 제공되는데, 역시 도시되지 않은 터보 과급기가 고압으로, 예를 들어, 4 바의 압력으로 자체 공지된 방식으로 소기 공기를 수용 공간으로 공급한다.The combustion space 200 is bounded by a cylinder cover, not shown, having an injection nozzle and an outlet valve. The main piston 31 of the piston 3 reciprocating along the cylinder axis Z between the top dead center and the bottom dead center UT in the operating state of a large diesel engine crosses through a piston rod 8 which is also not shown. Connected to the head, the movement of the piston 3 can be transferred from the cross head to a crankshaft, also not shown, of a large two-stroke diesel engine. For this purpose, the piston rod 8 is guided through an unshown receiving space which extends into the inlet region 22 in the cylinder 2 according to the drawing and is effectively fixedly connected with the crankshaft. In the receiving space, the scavenging air 41 is provided through the scavenging air inlet 4, where a turbocharger, which is also not shown, receives the scavenging air in a manner known per se at high pressure, for example at a pressure of 4 bar. To supply.

본 발명에 따르면, 피스톤 (3) 은 피스톤 링 패키지 (33) 를 가지는 자켓 피스톤 (32) 및 자켓 피스톤 (32) 내부에 위치될 수 있는 메인 피스톤 (31) 을 포함하는 2-부분 피스톤 (3) 이다. 자켓 피스톤 (32) 을 위한 리테이닝 유닛 (5) 은 실린더 (2) 에 구비되어서, 자켓 피스톤 (32) 은 실린더 축선 (Z) 에 대해 메인 피스톤 (31) 으로부터 리테이닝 유닛 (5) 에 의해 하사점 (UT) 의 영역에서 들어올려질 수 있어서, 도 2b 에 도시된 바와 같이, 소기 공기 (41) 는 유입 영역 (22) 에서 자켓 피스톤 (32) 의 소기 공기 개구 (320) 를 통하여 연소 공간 (200) 안으로 유입될 수 있다.According to the invention, the piston 3 comprises a two-part piston 3 comprising a jacket piston 32 having a piston ring package 33 and a main piston 31 which can be located inside the jacket piston 32. to be. A retaining unit 5 for the jacket piston 32 is provided in the cylinder 2 so that the jacket piston 32 is lowered by the retaining unit 5 from the main piston 31 with respect to the cylinder axis Z. Can be lifted in the region of the point UT, as shown in FIG. 2B, the scavenging air 41 passes through the scavenging air opening 320 of the jacket piston 32 in the inlet region 22. 200) can be introduced into.

자켓 피스톤 (32) 의 소기 공기 개구 (320) 를 통한 소기 공기 (41) 의 유입은 도 2b 에 도시되어 있는데, 도 2b 는 개방 상태에서 피스톤 (3) 을 가지는 본 발명에 따른 실린더 장치 (1) 를 보여준다.The introduction of the scavenging air 41 through the scavenging air opening 320 of the jacket piston 32 is shown in FIG. 2b, which shows the cylinder arrangement 1 according to the invention with the piston 3 in the open state. Shows.

도 2b 에서, 메인 피스톤 (31) 은 단지 하사점 (UT) 의 근처에서 움직이므로 실린더 (2) 내부에 지지 링으로서 디자인된 리테이닝 유닛 (5) 에서 내려진 자켓 피스톤 (32) 으로부터 분리된다. 자켓 피스톤 (32) 은 리테이닝 유닛 (5) 에서 내려지고 메인 피스톤 (31) 은 자켓 피스톤 (32) 으로부터 분리되므로, 자켓 피스톤 (32) 내부의 소기 공기 개구 (320) 는 개방되어서, 개방 단면 (111) 이 형성되는데 이 개방 단면을 통하여 소기 공기가 화살표 (41) 로 나타낸 것처럼 연소 공간 (200) 내부로 흐를 수 있다.In FIG. 2B, the main piston 31 moves only near the bottom dead center UT and is separated from the jacket piston 32 lowered in the retaining unit 5 designed as a support ring inside the cylinder 2. Since the jacket piston 32 is lowered from the retaining unit 5 and the main piston 31 is separated from the jacket piston 32, the scavenging air opening 320 inside the jacket piston 32 is opened, so that the open cross section ( 111 is formed through which the scavenging air can flow into the combustion space 200 as indicated by arrow 41.

도 3 을 참고하면, 댐핑 요소 (10) 를 가지는 본 발명에 따른 실린더 장치 (1) 의 실시와 특히 관련된 제 2 실시형태가 개략적으로 도시되어 있는데, 댐핑 요소 (10) 는 스페이서 요소 형태인 세팅 장치 (11) 로서 디자인된다.With reference to FIG. 3, there is schematically shown a second embodiment particularly relevant to the implementation of a cylinder arrangement 1 according to the invention with a damping element 10, wherein the damping element 10 is in the form of a spacer element. It is designed as (11).

이 실시예에서 세팅 장치 (11) 및/또는 댐핑 요소 (10) 는 유압 요소이고, 이것은 미리 정할 수 있는 압력으로 도시되지 않은 유압 라인을 통하여 미리 정해진 양의 작동유를 받을 수 있는데, 한편으로는 리테이닝 유닛 (5) 상에 세팅되었을 때 자켓 피스톤 (32) 이 감쇠되는 감쇠력이 설정 가능하다. 다른 한편으로는, 동시에 또는 대안적으로, 리테이닝 유닛 (5) 과 자켓 피스톤 (32) 사이의 거리가 설정 가능하여서, 개방 단면 (111) 과 연소 공간 (200) 안으로 소기 공기 (41) 의 공급은 각각 작동 조건에 유연하게 맞출 수 있다.In this embodiment the setting device 11 and / or the damping element 10 is a hydraulic element, which can receive a predetermined amount of hydraulic fluid through a hydraulic line, not shown, at a predetermined pressure, on the one hand. The damping force at which the jacket piston 32 is attenuated when set on the inning unit 5 can be set. On the other hand, at the same time or alternatively, the distance between the retaining unit 5 and the jacket piston 32 is settable, so that the supply of the scavenging air 41 into the open end 111 and the combustion space 200. Can be flexibly adapted to each operating condition.

소기 공기 공급의 유연한 설정 가능성을 통하여, 본 발명의 대형 2-행정 디젤 엔진은 처음으로 가스, 중유, 디젤유 또는 그 밖의 연료와 같은 상이한 연료들로 대안적으로 작동될 수 있는 "이중 연료" 모터로서 사용될 수도 있는데, 왜냐하면 이제 소기 프로세스에서 연소 공간 (200) 안으로 유입되는 소기 공기 (41) 의 양은 처음으로 광범위한 한도 내에서 가변적으로 설정될 수 있기 때문이다.Through the flexible set-up of the scavenging air supply, the large two-stroke diesel engines of the present invention are, for the first time, "double fuel" motors that can alternatively be operated with different fuels such as gas, heavy oil, diesel oil or other fuels. It can also be used as because the amount of scavenging air 41 introduced into the combustion space 200 in the scavenging process can now be set variably within a wide range for the first time.

또한, 도 3 에 따른 실시형태에서, 윤활유 교환을 위한 배출 보어 (12) 가 실린더 (2) 에 구비된다. 배출 보어 (12) 에 의하여, 예를 들어, 실린더 (2) 의 작동면으로부터 윤활유는 실린더 (2) 의 내부에서부터 바깥쪽으로 이동될 수 있고 거기서 제거되거나 재사용되도록 안내될 수 있다. 대안적으로, 윤활유를 전술한 배출 보어 (12) 를 통하여 실린더 (2) 내부로 유입할 수도 있다.In addition, in the embodiment according to FIG. 3, the discharge bores 12 for lubricating oil change are provided in the cylinder 2. By the discharge bore 12, for example, lubricant from the operating surface of the cylinder 2 can be moved from the inside of the cylinder 2 to the outside and guided there to be removed or reused. Alternatively, lubricating oil may be introduced into the cylinder 2 through the discharge bore 12 described above.

또한, 도 2a 내지 도 4c 에 따르면, 자켓 피스톤 (32) 에 대해 메인 피스톤 (31) 을 중심맞추기 위한 중심맞춤 수단 (13) 은 메인 피스톤 (31) 과 자켓 피스톤 (32) 에 구비되어서, 한편으로는 메인 피스톤 (31) 이 자켓 피스톤 (32) 안으로 형상이 꼭 맞게 반복적으로 삽입 가능하다. 그리고, 다른 한편으로는, 피스톤 (3) 이 결합된 상태에서 메인 피스톤 (31) 과 자켓 피스톤 (32) 은 항상 형상이 꼭 맞도록 협동 작용하여서, 연소 공간 (200) 대부분은 소기 단계가 개시할 때까지 압축 단계, 연소 단계 및 팽창 단계 동안 피스톤 보조 공간에 대해 안전하게 밀폐된다.Also, according to FIGS. 2A-4C, centering means 13 for centering the main piston 31 with respect to the jacket piston 32 are provided in the main piston 31 and the jacket piston 32, and on the one hand The main piston 31 can be repeatedly inserted into the jacket piston 32 to fit the shape. On the other hand, in the state where the piston 3 is engaged, the main piston 31 and the jacket piston 32 always cooperate so that the shape fits, so that most of the combustion space 200 may start the scavenging stage. Until it is safely sealed against the piston auxiliary space during the compression, combustion and expansion phases.

본원에서 단지 실시예로서 중심맞춤 수단 (13) 은 메인 피스톤 (31) 의 외면에서 메인 피스톤 (31) 의 원추형상부로 그리고 자켓 피스톤 (32) 에서 대응하게 역전된 원추형상부로 구비된다. 그 후 작동 상태에서 상사점 방향으로 피스톤 상향 운동이 하사점 (UT) 으로부터 시작된다면, 메인 피스톤 (31) 은 자동으로 그 자체를 자켓 피스톤 (32) 내부에서 중심맞추어 자켓 피스톤 (32) 의 소기 공기 개구 (320) 를 폐쇄하므로, 피스톤 (3) 은 다시 작동 피스톤으로서 정상 기능을 계속할 수 있다.By way of example only here the centering means 13 is provided at the outer surface of the main piston 31 as a cone of the main piston 31 and as a correspondingly reversed cone at the jacket piston 32. If, in the operating state, the piston upward movement in the direction of top dead center starts from the bottom dead center UT, the main piston 31 automatically centers itself inside the jacket piston 32, thereby scavenging air of the jacket piston 32. By closing the opening 320, the piston 3 can again continue its normal function as an actuating piston.

도 4a 를 참고하면, 본 발명에 따른 피스톤의 또 다른 특정 실시형태가 개략적으로 도시되어 있는데, 도 4b 를 좀 더 잘 이해하기 위해 도 4a 의 실시예가 다시 각 도면에 나타나 있고 도 4c 에서 도 4a 및/또는 도 4b 에 따른 자켓 피스톤 (32) 의 내부가 좀더 자세히 도시되어 있음을 알 수 있다.With reference to FIG. 4A, another particular embodiment of a piston according to the invention is schematically illustrated, in which the embodiment of FIG. 4A is again shown in each figure in order to better understand FIG. 4B and from FIG. 4C to FIGS. It can be seen that the interior of the jacket piston 32 according to FIG. 4b is shown in more detail.

또한 도 4a 내지 도 4c 에 따른 실시형태에서, 자켓 피스톤 (32) 에 대해 메인 피스톤 (31) 을 중심맞추기 위한 중심맞춤 수단은 메인 피스톤 (31) 및 자켓 피스톤 (32) 에 구비되어서, 이 실시예에서도, 한편으로는 메인 피스톤 (31) 이 항상 자켓 피스톤 (32) 내부로 형상이 꼭 맞게 삽입 가능하다. 그리고, 다른 한편으로는, 피스톤 (3) 이 결합된 상태에서, 메인 피스톤 (31) 과 자켓 피스톤 (32) 은 항상 형상이 꼭 맞게 협동 작용하여서 연소 공간은 소기 단계가 개시할 때까지 압축 단계, 연소 단계 및 팽창 단계 동안 피스톤 보조 공간에 대해 안전하게 밀폐된다.In addition, in the embodiment according to FIGS. 4A to 4C, centering means for centering the main piston 31 with respect to the jacket piston 32 is provided in the main piston 31 and the jacket piston 32, thereby providing this embodiment. On the one hand, the main piston 31 can always be inserted into the jacket piston 32 to fit the shape. And, on the other hand, in the state where the piston 3 is engaged, the main piston 31 and the jacket piston 32 always cooperate closely in shape so that the combustion space is compressed until the scavenging stage starts, It is safely sealed to the piston auxiliary space during the combustion phase and the expansion phase.

이 예에서 중심맞춤 수단 (13) 은 메인 피스톤 (31) 의 원추형상부로서 메인 피스톤 (31) 의 외면에 그리고 자켓 피스톤 (32) 의 대응하게 역전된 원추형상부로 구비된다.The centering means 13 in this example are provided as conical portions of the main piston 31 on the outer surface of the main piston 31 and with correspondingly inverted conical portions of the jacket piston 32.

추가적으로, 메인 피스톤 (31) 은 제 1 회전 방지부 (1301), 이 실시예에서는 복수의 제 1 회전 방지부 (1301) 및 자켓 피스톤 (32) 의 내부의 대응하는 개수의 제 2 회전 방지부 (1302) 를 포함한다. 이와 관련하여 제 1 회전 방지부 (1301) 및 제 2 회전 방지부 (1302) 는 도 3 의 결합된 상태에서 협동 작용하여서, 소기 단계가 개시할 때까지 적어도 압축 단계, 연소 단계 및 팽창 단계 동안 메인 피스톤 (31) 에 대한 자켓 피스톤 (32) 의 회전이 안전하게 방지된다.In addition, the main piston 31 has a first anti-rotation portion 1301, in this embodiment, a plurality of first anti-rotation portions 1301 and a corresponding number of second anti-rotation portions inside the jacket piston 32. 1302). In this regard, the first anti-rotation portion 1301 and the second anti-rotation portion 1302 cooperate in the combined state of FIG. 3 so that the main portion is at least during the compression stage, the combustion stage and the expansion stage until the scavenging stage starts. Rotation of the jacket piston 32 relative to the piston 31 is safely prevented.

또한, 댐핑 요소 (10) 는 세팅 장치 (11) 로서 디자인된 제 1 회전 방지부 (1301) 에도 구비되는데, 세팅 장치 (11) 는 또한 적합한 유압, 공압 또는 전기 세팅 장치 (11) 및/또는 특히 변위 가능한 스프링 경로를 가질 수 있는 단지 스프링 요소일 수도 있는 댐핑 요소 (10) 일 수 있다.In addition, the damping element 10 is also provided in a first anti-rotation portion 1301 designed as a setting device 11, which setting device 11 also has a suitable hydraulic, pneumatic or electrical setting device 11 and / or in particular It may be a damping element 10, which may be just a spring element that may have a displaceable spring path.

본원의 구성에 기술된 실시형태는 단지 실시예로서 이해되어야 하고 본 발명은 이 실시예에 국한되지 않음을 당연히 이해할 것이다. 특히 기술한 실시형태는 유리하게 조합될 수도 있다.It is to be understood that the embodiments described in the configuration herein are to be understood only as examples and the invention is not limited to these examples. Particularly described embodiments may be advantageously combined.

Claims (15)

연소 공간 (200) 및 유입 영역 (22) 을 가지는 실린더 (2) 를 포함하고, 상사점과 하사점 (UT) 사이에서 실린더 축선 (Z) 을 따라 왕복 운동할 수 있도록 실린더 (2) 내부에 피스톤 (3) 이 설치되고, 소기 공기 (41) 를 연소 공간 (200) 안으로 유입하기 위해 실린더 (2) 에 소기 공기 유입구 (4) 가 구비되는, 종방향 소기되는 왕복 피스톤 내연 엔진용, 특히 저속 작동하는 종방향 소기되는 대형 2-행정 디젤 엔진용 실린더 장치에 있어서,
상기 피스톤 (3) 은, 피스톤 링 (33) 을 가지는 자켓 피스톤 (32) 및 자켓 피스톤 (32) 내부에 위치한 메인 피스톤 (31) 을 포함하는 2-부분 피스톤 (3) 이고, 자켓 피스톤 (32) 을 위한 리테이닝 유닛 (5) 은, 자켓 피스톤 (32) 이 실린더 축선 (Z) 에 대해 하사점 (UT) 의 영역에서 리테이닝 유닛 (5) 에 의해 메인 피스톤 (31) 으로부터 들어올려질 수 있도록 실린더 (2) 에 구비되어서, 소기 공기 (41) 는 유입 영역 (22) 으로부터 자켓 피스톤 (32) 의 소기 공기 개구 (320) 를 통하여 연소 공간 (200) 안으로 유입 가능한 것을 특징으로 하는 실린더 장치.A cylinder (2) having a combustion space (200) and an inlet zone (22), the piston being inside the cylinder (2) to be able to reciprocate along the cylinder axis (Z) between a top dead center and a bottom dead center (UT). For longitudinally scavenged reciprocating piston internal combustion engines, in particular low speed operation, in which (3) is installed and provided with a scavenging air inlet 4 in the cylinder 2 for introducing scavenging air 41 into the combustion space 200. In the longitudinal scavenging cylinder device for large two-stroke diesel engine,
The piston (3) is a two-part piston (3) comprising a jacket piston (32) with a piston ring (33) and a main piston (31) located inside the jacket piston (32), and the jacket piston (32) The retaining unit 5 for the purpose is such that the jacket piston 32 can be lifted from the main piston 31 by the retaining unit 5 in the region of the bottom dead center UT with respect to the cylinder axis Z. Cylinder device (2), characterized in that the scavenging air (41) is able to flow into the combustion space (200) from the inlet region (22) through the scavenging air opening (320) of the jacket piston (32). 제 1 항에 있어서,
댐핑 요소 (10) 가 상기 리테이닝 유닛 (5) 및/또는 상기 자켓 피스톤 (32) 에 구비되는 실린더 장치. The method of claim 1,
A cylinder device with a damping element (10) provided in the retaining unit (5) and / or the jacket piston (32). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 소기 공기 개구 (320) 의 개방 단면 (111) 이 세팅 가능하도록 세팅 장치 (11) 가 구비되는 실린더 장치.The method according to claim 1 or 2,
And a setting device (11) so that the open end face (111) of said scavenging air opening (320) is settable. 제 3 항에 있어서,
상기 세팅 장치 (11) 는 유압, 공압 또는 전기 세팅 장치 (11) 인 실린더 장치.The method of claim 3, wherein
The setting device (11) is a hydraulic, pneumatic or electrical setting device (11). 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 세팅 장치 (11) 는 리테이닝 유닛 (5) 및/또는 자켓 피스톤 (32) 에 구비되고, 상기 댐핑 요소 (10) 는 특히 세팅 장치 (11) 로서 형성되는 실린더 장치.The method according to claim 3 or 4,
The setting device (11) is provided in the retaining unit (5) and / or the jacket piston (32), and the damping element (10) is in particular formed as a setting device (11). 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
윤활유를 교환하기 위해 배출 보어 (12) 가 실린더 (2) 에 구비되는 실린더 장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
A cylinder device in which a discharge bore (12) is provided in the cylinder (2) for exchanging lubricating oil. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자켓 피스톤 (32) 에 대해 메인 피스톤 (31) 을 중심맞추기 위해 메인 피스톤 (31) 및/또는 자켓 피스톤 (32) 에 중심맞춤 수단 (13) 이 구비되는 실린더 장치.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Cylinder arrangement (13) provided with a centering means (13) on the main piston (31) and / or on the jacket piston (32) for centering the main piston (31) with respect to the jacket piston (32). 제 7 항에 있어서,
상기 중심맞춤 수단 (13) 은 메인 피스톤 (31) 이나 자켓 피스톤 (32) 의 가이드 부시 또는 원추형상부인 실린더 장치.The method of claim 7, wherein
Said centering means (13) being a guide bush or conical portion of the main piston (31) or jacket piston (32). 상사점과 하사점 (UT) 사이에서 실린더 축선 (Z) 을 따라 왕복 운동할 수 있도록 실린더 장치 (1) 의 실린더 (2) 내부에 설치 가능하고, 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 실린더 장치 (1) 를 가지는 종방향 소기되는 왕복 피스톤 내연 엔진용, 특히 저속 작동하는 종방향 소기되는 대형 2-행정 디젤 엔진용 피스톤에 있어서,
상기 피스톤 (3) 은, 피스톤 링 (33) 을 가지는 자켓 피스톤 (32); 및 자켓 피스톤 (32) 이 설치된 상태에서 실린더 축선 (Z) 에 대해 하사점 (UT) 의 영역에서 리테이닝 유닛 (5) 에 의해 메인 피스톤 (31) 으로부터 들어올려질 수 있도록 자켓 피스톤 (32) 내부에 위치될 수 있는 메인 피스톤 (31) 을 포함하는 2-부분 피스톤 (3) 인 것을 특징으로 하는 피스톤.It is possible to install in the cylinder 2 of the cylinder device 1 so that it can reciprocate along the cylinder axis Z between the top dead center and the bottom dead center UT, and according to any one of claims 1 to 8. In a longitudinally scavenged reciprocating piston internal combustion engine having a cylinder arrangement 1 according to it, in particular a piston for a longitudinally swept longitudinally scavenging large two-stroke diesel engine,
The piston (3) comprises: a jacket piston (32) having a piston ring (33); And inside the jacket piston 32 so that it can be lifted from the main piston 31 by the retaining unit 5 in the region of the bottom dead center UT with respect to the cylinder axis Z with the jacket piston 32 installed. A piston, characterized in that it is a two-part piston (3) comprising a main piston (31) which can be located at. 제 9 항에 있어서,
댐핑 요소 (10) 가 상기 자켓 피스톤 (32) 에 구비되는 피스톤.The method of claim 9,
A piston with damping element (10) is provided on the jacket piston (32). 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
설치된 상태에서 상기 자켓 피스톤 (32) 의 소기 공기 개구 (320) 의 개방 단면 (111) 이 세팅 가능하도록 세팅 장치 (11) 가 구비되는 피스톤.11. The method according to claim 9 or 10,
A piston provided with a setting device (11) so that the open end face (111) of the scavenging air opening (320) of the jacket piston (32) can be set in the installed state. 제 11 항에 있어서,
상기 세팅 장치 (11) 는 유압, 공압 또는 전기 세팅 장치 (11) 인 피스톤.The method of claim 11,
Said setting device (11) is a hydraulic, pneumatic or electric setting device (11). 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 세팅 장치 (11) 는 자켓 피스톤 (32) 에 구비되고, 상기 댐핑 요소 (10) 는 특히 세팅 장치 (11) 로서 형성되는 피스톤.13. The method according to claim 11 or 12,
The setting device (11) is provided in the jacket piston (32), the damping element (10) being in particular formed as a setting device (11). 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자켓 피스톤 (32) 내부에서 메인 피스톤 (31) 을 중심맞추기 위해 메인 피스톤 (31) 및/또는 자켓 피스톤 (32) 에 중심맞춤 수단 (13) 이 구비되는 피스톤.14. The method according to any one of claims 9 to 13,
A piston provided with a centering means (13) on the main piston (31) and / or the jacket piston (32) for centering the main piston (31) inside the jacket piston (32). 제 14 항에 있어서,
상기 중심맞춤 수단 (13) 은 메인 피스톤 (31) 이나 자켓 피스톤 (32) 의 가이드 부시 또는 원추형상부인 피스톤.15. The method of claim 14,
Said centering means (13) being a guide bush or conical portion of the main piston (31) or jacket piston (32).

Images