KR20140143283A - 엔진 내부 윤활유를 이용한 노즐 쿨링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤엔진의 각 실린더블록에 설치된 다수의 연료분사밸브의 노즐팁을 냉각시키는 노즐 쿨링 시스템에 관한 것으로서, 엔진 내부의 윤활유 메인공급관에 연통될 수 있도록 보조 순환유로를 구비하되, 상기 보조 순환유로는 상기 윤활유 메인공급관으로부터 유입되는 윤활유를 상기 연료분사밸브의 내부에 투입하여 상기 노즐팁을 냉각시킨 후 다시 회수되어 순환되도록 함으로써, 연료분사밸브의 노즐팁 냉각에 기존의 엔진 내부 윤활유를 활용할 수 있게 하여 별도로 설치되는 고가의 기존 노즐 냉각 유닛의 제거를 통해 비용 절감은 물론 공간적 이득을 얻을 수 있는 엔진 내부 윤활유를 이용한 노즐 쿨링 시스템에 관한 것이다.

Description

엔진 내부 윤활유를 이용한 노즐 쿨링 시스템{Nozzle cooling system using the internal lubricating oil of engine}

본 발명은 디젤엔진의 각 실린더블록에 설치된 연료분사밸브의 노즐팁을 냉각시키는 노즐 쿨링 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 엔진 내부의 윤활을 위해 사용되는 윤활유의 일부를 실린더블록에 설치된 연료분사밸브의 노즐팁 냉각에 활용할 수 있도록 함으로써, 기존에 별도로 설치되는 고가의 노즐 냉각 유닛(Nozzle Cooling Unit)을 제거할 수 있도록 하여 경제성과 공간적 이득을 얻을 수 있도록 한 엔진 내부 윤활유를 이용한 노즐 쿨링 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 선박에는 선박을 추진시키기 위해 프로펠러를 구동하는 메인 엔진과 선박에 탑재된 각종 장비나 의장품 등에 전원을 공급하기 위한 다수의 발전용 디젤엔진이 설치되어 운용되고 있다.

이러한 디젤 엔진은 엔진블록 상에 다수의 실린더가 배치되어 있고, 각각의 실린더 내에는 흡,배기밸브가 설치됨과 아울러 커넥팅로드에 의해 크랭크샤프트와 연결되는 피스톤이 각각 설치됨으로써, 실린더 내에서의 폭발력을 크랭크샤프트의 회전 운동으로 전환하게 되는 것이다.

이때 엔진의 실린더블록에 설치된 연료분사밸브가 분사 노즐을 통해 적절한 인젝션타임(Injection Time)에 맞춰 연료를 실린더 내에 분사시키게 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 경우, HFO(Heavy Fuel Oil, 중유) 연료를 사용하여 엔진 운전시 고온의 HFO에 의해 연료분사밸브의 노즐팁(Nozzle tip)에 카본(Carbon) 덩어리가 축적될 가능성이 많게 된다.

이러한 카본 덩어리는 노즐에서의 연료 분사를 방해하게 되고 이로 인해 불완전 연소는 물론 다량의 스모그(smoke)가 발생하는 문제점이 있었다.

따라서 이를 해결하기 위하여 물이나 윤활유(LO:Lubricating Oil)와 같은 저온의 유체를 연료분사밸브의 노즐팁에 순환시켜 노즐팁을 쿨링(cooling) 시켜줌으로써, 카본 덩어리의 축적을 방지하였다.

이하 도 1을 참조하여 종래의 노즐 쿨링 시스템을 간략히 설명한다.

종래에는 엔진과는 별도의 공간에 노즐 쿨링 유닛(Nozzle Cooling Unit)(200)을 독립적으로 설치하고, 노즐 쿨링 유닛(200)에 구비되어 물 또는 윤활유(LO)를 순환시킬 수 있는 외부공급관(210)과 외부회수관을 연료분사밸브(150)(도2에 도시함)에 설치된 윤활유 투입공(162)과 배출공(165)에 각각 연결함으로써, 노즐팁(180)의 냉각이 이루어지도록 하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 노즐 쿨링 시스템은 고가의 노즐 쿨링 유닛(Nozzle Cooling Unit)을 별도로 설치하여 운용하여야 하기 때문에 설치 및 운용에 따른 비용 증가는 물론 경제성이 떨어질 뿐 아니라, 유지 보수 비용이 현저히 증가하는 문제점이 있었고, 또한 노즐 쿨링 유닛을 설치하기 위한 공간 확보가 필요하여 공간적 손실 및 공간 활용도를 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 연료분사밸브의 노즐팁을 냉각시키는 노즐 쿨링 시스템에 있어서, 엔진 각 부위에 윤활유를 공급하는 엔진 내부 윤활유 메인공급관에 연통될 수 있도록 보조 순환유로를 구비하여, 상기 보조 순환유로가 상기 윤활유 메인공급관을 이동하는 윤활유의 일부를 연료분사밸브의 내부에 투입하여 노즐팁을 냉각시킬 수 있도록 함으로써, 고가의 노즐 쿨링 유닛(Nozzle Cooling Unit)의 설치 및 운영에 따른 비용을 절감할 수 있게 하고, 또한 공간적 손실을 제거할 수 있는 엔진 내부 윤활유를 이용한 노즐 쿨링 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 엔진의 각 실린더블록에 설치된 연료분사밸브의 노즐팁을 냉각시키는 노즐 쿨링 시스템에 있어서,

상기 실린더블록을 따라 설치되어 윤활유를 공급하는 엔진 내부의 윤활유 메인공급관에 연통될 수 있도록 보조 순환유로를 구비하되, 상기 보조 순환유로는 상기 윤활유 메인공급관으로부터 유입되는 윤활유를 상기 연료분사밸브의 내부에 투입하여 상기 노즐팁을 냉각시킨 후 다시 회수되어 순환되도록 하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 보조 순환유로는 상기 다수의 연료분사밸브에 대응하도록 상기 윤활유 메인공급관을 따라 소정의 간격으로 병렬 배치되어 상기 연료분사밸브에 윤활유를 투입하는 다수의 보조투입관, 및 상기 연료분사밸브의 내부를 순환한 윤활유가 상기 실린더블록에 설치되는 윤활유 메인회수관을 통해 회수될 수 있도록 상기 윤활유 메인회수관에 연결 설치되는 다수의 보조회수관으로 구성된다.

또한 상기 보조투입관 및 보조회수관은 서로 인접되어 나란히 위치하도록 상기 윤활유 메인공급관 및 윤활유 메인회수관을 따라 각각 병렬 설치될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 별도의 노즐 쿨링 유닛을 사용하지 않고, 기존 엔진 내부 윤활시스템을 활용함으로써, 고가의 노즐 쿨링 유닛의 설치 및 운용에 따른 비용 손실을 차단하여 경제성을 확보할 수 있는 효과가 있고, 또한 간단한 배관 구조의 추가를 통해 유지 보수가 용이한 효과가 있는 것은 물론 공간 활용성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 노즐 쿨링 시스템의 개략적인 구성도,
도 2는 연료분사밸브의 노즐팁 냉각을 위한 연료분사밸브 내부의 오일 순환 구성도,
도 3은 엔진에 설치된 기존의 엔진 내부 윤활유 공급 설명도,
도 4는 본 발명에 따른 엔진 내부 윤활유를 이용한 노즐 쿨링 시스템의 구성도,
도 5는 본 발명의 보조 순환유로가 설치된 부분의 확대도이다.

이하 본 발명에 따른 엔진 내부 윤활유를 이용한 노즐 쿨링 시스템의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저 엔진(100)의 실린더헤드(130)에 설치되는 연료분사밸브(150)의 내부 윤활유 순환 구조와 엔진의 내부 윤활유의 순환 구조를 도 2와 도 3을 참조하여 설명한다.

여기서 도 2는 연료분사밸브의 노즐팁 냉각을 위한 연료분사밸브 내부의 오일 순환 구성도를 나타낸 것이고, 도 3은 엔진에 설치된 기존의 엔진 내부 윤활유 공급 설명도를 나타낸 것이다.

연료분사밸브(150)는 엔진(100)의 실린더헤드(130)에 설치되어 노즐팁(180)을 통해 적절한 인젝션타임(Injection Time)에 맞춰 연료를 연소실 내에 분사시키는 역할을 하는 것이다.

이때 연료분사밸브(150)에는 노즐팁(180)이 카본(Carbon) 덩어리에 의해 막히는 현상을 방지하기 위하여 노즐팁(180)을 냉각시킬 수 있는 오일유로(160)가 내부에 설치되어 있다.

여기서 연료분사밸브(150)는 도 2에 도시된 바와 같이, 외측부에 투입공(Oil Inlet)(162)과 배출공(Oil Outlet)(165)이 형성된다.

또한 실린더헤드(130)에는 연료분사밸브(150)의 투입공(162)과 배출공(165)에 연결될 수 있도록 윤활유 주입로(132)와 배출로(135)가 각각 형성된다.

따라서 윤활유는 실린더헤드(130)의 주입로(132)를 경유하여 투입공(162)을 통해 하우징 내부로 유입된 후, 하향 이동하여 하단의 노즐팁(180)의 주변을 경유하고 다시 상향 이동하여 배출공(165)과 실린더헤드(130)의 배출로(135)를 순차적으로 경유하여 외부로 배출되어 순환하게 되는 것이다.

한편 엔진 내부 윤활유의 순환구조를 도 3을 참조하여 설명한다.

도시 3에 도시된 바와 같이, 엔진(100)의 실린더블록(120)에는 다수의 엔진 작동부에 윤활유를 순환시킬 수 있도록 윤활유 공급라인(125)이 설치된다.

윤활유는 일반적으로 엔진블록의 하부에 설치되는 윤활유 탱크로부터 상방으로 펌핑되어 필터부(121)를 경유한 후 상부 실린더블록(120)에 공급될 수 있도록 설치된다.

이때 실린더블록(120) 일측부에는 도 4에 도시된 바와 같이, 윤활유를 공급하는 윤활유 메인공급관(127) 및 윤활유 메인회수관(128)이 실린더블록(120)을 따라 수평 방향으로 설치되어 있다.

따라서 윤활유 탱크로부터 이송되어 상측의 실린더블록(120)으로 이송된 윤활유는 실린더블록(120)을 따라 수평 방향으로 설치된 윤활유 메인공급관(127)을 통해 각 실린더블록(120)의 작동부에 공급된 후, 다시 윤활유 메인회수관(128)을 통해 윤활유 탱크로 회수되어 순환하게 되는 것이다.

이때 본 발명의 엔진 내부 윤활유를 이용한 노즐 쿨링 시스템은 윤활유 메인공급관(127)과 메인회수관(128)에 연결되도록 보조 순환유로(30)(도5에 도시함)를 설치함으로써, 엔진 내부 윤활유가 연료분사밸브(150) 내부의 오일유로(160)에 공급되도록 하는 것이다.

이하 본 발명에 따른 엔진 내부 윤활유를 이용한 노즐 쿨링 시스템을 도 4와 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

여기서 도 4는 본 발명에 따른 엔진 내부 윤활유를 이용한 노즐 쿨링 시스템의 구성도를 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명의 윤활유 보조 순환유로가 설치된 부분의 확대도를 나타낸 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이 엔진 내부 윤활을 위한 윤활유는 실린더블록(120) 일측부에 나란히 설치된 윤활유 메인공급관(127) 및 윤활유 메인회수관(128)을 통해 다수의 작동부를 순환하게 되고, 이때 윤활유의 일부가 본 발명에 구비된 보조 순환유로(30)를 통해 연료분사밸브(150)로 이동하여 순환하게 되는 것이다.

따라서 보조 순환유로(30)는 도 4에 도시된 화살표와 같이, 윤활유 메인공급관(127) 내부의 윤활유 일부가 연료분사밸브(150)의 오일유로(160)에 투입되어 노즐팁(180)을 냉각시킨 후 화살표와 같이 다시 회수되어 순환되도록 하는 것이다.

여기서 보조 순환유로(30)는 보조투입관(10) 및 보조회수관(20)으로 구성된다.

보조투입관(10)은 일단이 윤활유 메인공급관(127)에 연결되고 보조회수관(20)은 일단이 윤활유 메인회수관(128)에 연결되는 것이다.

이때 보조투입관(10)은 일단이 윤활유 메인공급관(127)에 연통되도록 하되, 각 실린더블록(120) 내부에 설치된 연료분사밸브(150)의 위치에 대응하도록 윤활유 메인공급관(127)을 따라 소정의 간격으로 병렬 배치되는 것이다.

한편 보조회수관(20)은 연료분사밸브(150)의 내부를 순환한 윤활유가 실린더블록(120)에 설치되는 윤활유 메인회수관(128)을 통해 회수될 수 있도록 윤활유 메인회수관(128)을 따라 소정의 간격으로 병렬 배치된다.

이때 보조투입관(10) 및 보조회수관(20)은 도 5에 도시된 바와 같이, 서로 인접되어 나란히 위치하도록 윤활유 메인공급관(127)과 윤활유 메인회수관(128)을 따라 각각 병렬 설치되는 것이 바람직하다.

한편 실린더블록(120)에는 보조투입관(10) 및 보조회수관(20)이 연결될 수 있도록 연결공이 형성되고 이 연결공은 도 2에 도시된 바와 같이 실린더헤드(130)에 구비된 윤활유 주입로(132)와 배출로(135)에 각각 연결되는 것이다.

따라서 보조투입관(10) 및 보조회수관(20)은 실린더헤드(130)의 주입로(132)와 배출로(135)를 통해 연료분사밸브(150)의 투입공(162)과 배출공(165)에 각각 연통되도록 설치되는 것이다.

따라서 도 4,5에 도시된 바와 같이, 윤활유 메인공급관(127) 내부를 이동하는 윤활유의 일부는 화살표와 같이 보조투입관(10)으로 유입되고, 이 유입된 윤활유는 실린더헤드(130)의 주입로(132)(도2에 도시함)를 경유하여 연료분사밸브(150)의 투입공(162)을 통해 연료분사밸브(150) 내부로 진입하게 되는 것이다.

이때 연료분사밸브(150)의 투입공(162)으로 유입된 윤활유는 오일유로(160)를 따라 노즐팁(180)을 순환한 후 배출공(165)과 배출로(135) 및 보조회수관(20)을 순차적으로 경유하여 윤활유 메인회수관(128)으로 회수되어 순환하게 되는 것이다.

즉, 본 발명의 보조 순환유로(30)는 엔진 내부 윤활유의 일부를 연료분사밸브(150)로 유도하여 노즐팁(180)의 냉각 기능을 수행하도록 하는 것이다.

한편 보조 순환유로(30)를 통해 연료분사밸브(150)를 순환하게 되는 윤활유는 대략 60℃~70℃의 온도를 유지하게 되므로, 상대적으로 높은 온도에 노출되는 연료분사밸브(150)의 노즐팁(180)을 지속적으로 냉각시킬 수 있게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 엔진 내부의 윤활유 메인공급관(127)과 메인회수관(128)에 보조 순환유로(30)를 설치하여 엔진 내부 윤활유가 연료분사밸브(150)의 내부를 순환하여 노즐팁(180)을 냉각시킬 수 있게 됨으로써, 연료분사밸브(150)의 냉각을 위해 별도로 설치되는 고가의 노즐 쿨링 유닛(Nozzle Cooling Unit)을 사용할 필요 없게 되어 노즐 쿨링 유닛(Nozzle Cooling Unit)의 설치 및 운영에 따른 비용을 절감할 수 있게 되고, 또한 노즐 쿨링 유닛을 설치하기 위한 공간을 확보할 필요가 없어 공간적 이득은 물론 공간 활용도를 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이상 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 범주 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 보조투입관 20 : 보조회수관
30 : 보조 순환유로 100 : 엔진
120 : 실린더블록 121 : 필터부
125 : 윤활유 공급라인 127 : 윤활유 메인공급관
128 : 윤활유 메인회수관 130 : 실린더헤드
132 : 주입로 135 : 배출로
150 : 연료분사밸브 160 : 오일유로
162 : 투입공 165 : 배출공
180 : 노즐팁 200 : 노즐 쿨링 유닛
210 : 외부공급관 220 : 외부회수관

Claims (3)

1. 엔진의 각 실린더블록에 설치된 연료분사밸브의 노즐팁을 냉각시키는 노즐 쿨링 시스템에 있어서,
   상기 실린더블록을 따라 설치되어 윤활유를 공급하는 엔진 내부의 윤활유 메인공급관에 연통될 수 있도록 보조 순환유로를 구비하되,
   상기 보조 순환유로는 상기 윤활유 메인공급관으로부터 유입되는 윤활유를 상기 연료분사밸브의 내부에 투입하여 상기 노즐팁을 냉각시킨 후 다시 회수되어 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 엔진 내부 윤활유를 이용한 노즐 쿨링 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보조 순환유로는,
   상기 다수의 연료분사밸브에 대응하도록 상기 윤활유 메인공급관을 따라 소정의 간격으로 병렬 배치되어 상기 연료분사밸브에 윤활유를 투입하는 다수의 보조투입관; 및
   상기 연료분사밸브의 내부를 순환한 윤활유가 상기 실린더블록에 설치되는 윤활유 메인회수관을 통해 회수될 수 있도록 상기 윤활유 메인회수관에 연결 설치되는 다수의 보조회수관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진 내부 윤활유를 이용한 노즐 쿨링 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 보조투입관 및 보조회수관은 서로 인접되어 나란히 위치하도록 상기 윤활유 메인공급관 및 윤활유 메인회수관을 따라 각각 병렬 설치되는 것을 특징으로 하는 엔진 내부 윤활유를 이용한 노즐 쿨링 시스템.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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