KR20230052233A - Large two-stroke uniflow scavenged turbocharged crosshead internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a large two-stroke uniflow scavenged turbocharged crosshead internal combustion engine comprising: a lubrication supply part (2) of lubrication fluid; and at least one connecting rod (3). The connecting rod includes: a first end (4) having a first bearing (5) configured to be connected to a crosshead (6); a second end (7) having a second bearing (8) configured to be connected to a crank pin (9); and a rod part (10) between the first end (4) and the second end (7). The connecting rod (3) has an axial extension part with an axial centerline (L), and the connecting rod (3) further includes: a lubrication fluid channel (11) configured to supply lubrication fluid from the first bearing (5) to the second bearing (8); and at least one stiffness modifying hole (12) arranged in the connecting rod (3). The engine is peculiar in that the connecting rod (3) is plate-shaped and the lubrication fluid channel (11) is non-centered relative to the axial centerline (L) and does not interfere with the stiffness modifying hole(s) (12). Therefore, the position and shape of the stiffness modifying hole(s) can be selected independently of the lubrication fluid channel, whereby the stresses in the connecting rod, the oil film pressure distribution, the oil film thickness and the stresses in the bearings may be fully optimized.

Description

대형 2-행정 유니플로 소기식 터보차지형 크로스헤드 내연 엔진 {LARGE TWO-STROKE UNIFLOW SCAVENGED TURBOCHARGED CROSSHEAD INTERNAL COMBUSTION ENGINE}Large 2-stroke Uniflow scavenging turbocharged crosshead internal combustion engine

본 발명은 윤활 유체의 윤활 공급부 및 적어도 하나의 커넥팅 로드를 포함하는 대형 2-행정 유니플로 소기식 터보차지형 크로스헤드 내연 엔진에 관한 것으로서, 커넥팅 로드는 크로스헤드에 연결되도록 구성되는 제1 베어링을 갖는 제1 단부, 크랭크 핀에 연결되도록 구성되는 제2 베어링을 갖는 제2 단부, 및 제1 베어링과 제2 베어링 사이의 로드 부분을 포함하고, 커넥팅 로드는 축선방향 중심선을 갖춘 축선방향 연장부를 갖고, 커넥팅 로드는 제1 베어링으로부터 제2 베어링으로 윤활 유체를 공급하도록 구성되는 유체 채널, 및 커넥팅 로드에 배열되는 적어도 하나의 강성 변경 구멍을 더 포함한다.The present invention relates to a large two-stroke uniflow scavenging turbocharged crosshead internal combustion engine comprising a lubricating supply of lubricating fluid and at least one connecting rod comprising a first bearing configured to be connected to the crosshead. a first end having a first end, a second end having a second bearing configured to be connected to the crank pin, and a rod portion between the first bearing and the second bearing, wherein the connecting rod has an axial extension with an axial centerline; , the connecting rod further includes a fluid channel configured to supply lubricating fluid from the first bearing to the second bearing, and at least one stiffness changing hole arranged in the connecting rod.

해양 선박 내의 대형 2-행정 디젤 엔진과 같은 내연 엔진에 있어서, 엔진 비용을 감소시키고, 예컨대 더 많은 컨테이너를 위해 선박에 더 많은 공간을 만들기 위해서 엔진의 중량 및 부피를 최소화하려는 시도는 중요성이 증가하고 지속적으로 발전하고 있는 영역이다. 특히, 커넥팅로드 베어링과 같은 큰 구성요소를 최소화하는 한편, 커넥팅로드, 베어링 및 엔진의 수명을 감소시키지 않으면서도, 베어링에 윤활을 공급하고 동일한 하중을 전달할 수 있는 것이 관심 영역이 되었다.For internal combustion engines, such as large two-stroke diesel engines in marine vessels, attempts to minimize the weight and volume of the engine to reduce engine costs and create more space on the vessel, for example for more containers, are of increasing importance. This is an area that is constantly evolving. In particular, it has become an area of interest to be able to lubricate the bearings and carry the same load without reducing the life of the connecting rod, bearing and engine, while minimizing large components such as the connecting rod bearing.

커넥팅 로드 내의 하나 이상의 강성 변경 구멍(stiffness modifying hole)이 베어링 및 커넥팅 로드 내의 오일 막 압력 분포, 오일 막 두께 및 응력을 최적화하기 위해서 베어링 주위의 강성을 변경하는데 사용될 수 있다는 것이 잘 알려져 있다. 또한 DK178617로부터, 커넥팅 로드 내의 윤활 유체 채널과 간섭하는 강성 변경 구멍을 지나 크로스헤드에서의 제1 베어링으로부터 크랭크 핀 베어링에서의 제2 베어링으로 윤활 유체를 인도하는 것이 또한 가능하다는 것이 알려져 있다. DK178617에서, 다수의 강성 변경 구멍이 윤활 유체 채널 주위에서 어떻게 사용될 수 있는지 또는 큰 강성 변경 구멍이 윤활 유체를 구멍을 통과하도록 인도하는 텔레스코픽 연결 피스(telescopic connecting piece)와 함께 어떻게 사용될 수 있는지가 추가로 설명된다. 텔레스코픽 연결 피스를 갖는 큰 강성 변경 구멍의 경우, 구멍 내부의 응력 없는 플래토(stress free plateaus)들이 이중 노치 응력들에 대한 문제 및 볼트용 나사산들에서의 응력들에 대한 문제를 해결하기 위해 사용될 수 있다는 것이 DK178617로부터 또한 알려져 있다. 최대 오일 막 압력, 베어링 코팅 재료, 베어링 간극, 오일 막 두께 및 베어링에서의 응력 및 변형은 대형 2-행정 디젤 엔진을 위한 크랭크 핀 베어링 및 크로스헤드 베어링을 치수화할 때 주요 기준으로서 보여진다.It is well known that one or more stiffness modifying holes in the connecting rod can be used to change the stiffness around the bearing to optimize oil film pressure distribution, oil film thickness and stress within the bearing and connecting rod. It is also known from DK178617 that it is also possible to direct the lubricating fluid from the first bearing in the crosshead to the second bearing in the crankpin bearing via a stiffness changing hole that interferes with the lubricating fluid channel in the connecting rod. In DK178617, it is further described how multiple stiffness change holes can be used around the lubricating fluid channel or how large stiffness change holes can be used with a telescopic connecting piece to guide the lubricating fluid through the hole. explained In the case of a large stiffness change hole with a telescopic connecting piece, stress free plateaus inside the hole can be used to solve the problem of double notch stresses and stresses in the bolt threads. It is also known from DK178617 that there is. Maximum oil film pressure, bearing coating material, bearing clearance, oil film thickness and stresses and strains in bearings are viewed as key criteria when dimensioning crankpin bearings and crosshead bearings for large two-stroke diesel engines.

DK178617에 공지된 기존의 기술적 해결책은, 강성 변경 구멍/구멍들의 위치가 커넥팅 로드 내부의 윤활 유체 채널과 간섭하지 않아야 하거나, 연결 피스 해결책이 사용되어야 하기 때문에 최적은 아니다. 커넥팅 로드 내부의 윤활 유체 유로는 크랭크 핀 베어링에 윤활유를 공급하기 위하여 필요하다. 따라서, 커넥팅 로드의 응력, 오일 막 압력 분포, 오일 막 두께 및 베어링 내의 응력이 완전하고 자유롭게 최적화될 수 없기 때문에, 윤활 유체 채널과 간섭하지 않도록 강성 변경 구멍/구멍들의 설계 및 위치를 배열하는 것은 바람직하지 않다. DK178617에서 제안된 바와 같이, 윤활 유체 채널 주위의 몇 개의 더 작은 강성 변경 구멍이 긍정적인 효과를 얻기 위해 사용될 수 있지만, 하나의 큰 강성 변경 구멍이 중심 영역에 위치되면, 완전한 효과가 최상으로 달성된다. 그러나, 이러한 중심 영역은 윤활 유체 채널을 위한 최상의 위치와 간섭한다. 커넥팅 로드 내부의 윤활 유체 채널을 완전히 제거하고 완전하게 외부의 파이프 시스템을 사용하여 크랭크 핀 베어링을 윤활하는 대안은 복잡성 때문에 원하지 않는다. 또, 크랭크 샤프트로부터의 윤활 유체 공급은 크랭크 샤프트에서의 복잡성 및 응력으로 인해 원하지 않는다. 또한 기존의 커넥팅 로드 설계에서는 커넥팅 로드에서의 높은 응력의 문제 또는 강성 변경 구멍을 간섭하지 않기 위해서 윤활 유체 채널의 위치를 변경하기 위한 너무 크고 무거운 커넥팅 로드의 문제가 발생할 수 있다.The existing technical solution known in DK178617 is not optimal since the location of the stiffness changing hole/holes must not interfere with the lubricating fluid channel inside the connecting rod, or a connecting piece solution must be used. A lubricating fluid passage inside the connecting rod is needed to supply lubricating oil to the crank pin bearing. Therefore, since the stress in the connecting rod, the oil film pressure distribution, the oil film thickness and the stress in the bearing cannot be fully and freely optimized, it is desirable to design and arrange the positions of the stiffness changing hole/holes so as not to interfere with the lubricating fluid channel. don't As suggested in DK178617, several smaller stiffness change holes around the lubricating fluid channel can be used to achieve a positive effect, but the full effect is best achieved if one large stiffness change hole is located in the central area. . However, this central region interferes with the best location for the lubricating fluid channels. The alternative of completely eliminating the lubricating fluid channel inside the connecting rod and using a completely external pipe system to lubricate the crank pin bearing is undesirable because of its complexity. Also, the supply of lubricating fluid from the crankshaft is undesirable due to the complexity and stress in the crankshaft. In addition, existing connecting rod designs may encounter problems of high stress in the connecting rod or a connecting rod that is too large and heavy to change the position of the lubricating fluid channel so as not to interfere with the stiffness change hole.

본 발명의 목적은 크로스헤드 베어링으로부터 크랭크 핀 베어링으로 연장되는 윤활 유체 채널을 갖춘 커넥팅 로드를 갖는 도입부에서 언급된 종류의 내연 엔진을 제공하는 것이며, 여기서 강성 변경 구멍/구멍들의 위치와 커넥팅 로드 내부의 윤활 유체 채널과의 사이의 간섭에 관하여 위에서 언급된 과제는 적어도 상당히 감소된다.It is an object of the present invention to provide an internal combustion engine of the kind mentioned in the introduction having a connecting rod with a lubricating fluid channel extending from the crosshead bearing to the crankpin bearing, wherein the location of the stiffness changing holes/holes and the The problems mentioned above regarding interference with the lubricating fluid channels are at least significantly reduced.

전술한 목적 및 또 다른 목적은 독립항의 특징들에 의해 달성된다. 추가적인 구현 형태들은 종속항, 설명, 및 도면으로부터 명백하다.The foregoing and further objects are achieved by the features of the independent claims. Further implementation forms are apparent from the dependent claims, description and drawings.

제1 양태에 따르면, 윤활 유체의 윤활 공급부 및 적어도 하나의 커넥팅 로드를 포함하는 대형 2-행정 유니플로 소기식 터보차지형 크로스헤드 내연 엔진으로서, 커넥팅 로드는 크로스헤드에 연결되도록 구성되는 제1 베어링을 갖는 제1 단부, 크랭크 핀에 연결되도록 구성되는 제2 베어링을 갖는 제2 단부, 및 상기 제1 베어링과 상기 제2 베어링 사이의 로드 부분을 포함하고, 상기 커넥팅 로드는 축선방향 중심선을 갖춘 축선방향 연장부를 갖고, 상기 커넥팅 로드는 상기 제1 베어링으로부터 상기 제2 베어링으로 윤활 유체를 공급하도록 구성되는 윤활 유체 채널, 및 상기 커넥팅 로드에 배열되는 적어도 하나의 강성 변경 구멍을 더 포함하며, 상기 커넥팅 로드는 플레이트 형상이고 상기 윤활 유체 채널은 축선방향 중심선에 대해 비-중심(non-centered)이고 상기 강성 변경 구멍(들)과 간섭하지 않는 것을 특징으로 한다.According to a first aspect, a large two-stroke uniflow scavenging turbocharged crosshead internal combustion engine comprising a lubricating supply of lubricating fluid and at least one connecting rod, wherein the connecting rod is configured to connect to the crosshead a first bearing a first end having a first end, a second end having a second bearing configured to be connected to a crank pin, and a rod portion between the first bearing and the second bearing, wherein the connecting rod has an axial center line. having a directional extension, the connecting rod further comprising a lubricating fluid channel configured to supply lubricating fluid from the first bearing to the second bearing, and at least one stiffness changing hole arranged in the connecting rod; The rod is plate-shaped and characterized in that the lubricating fluid channel is non-centered with respect to an axial centerline and does not interfere with the stiffness altering hole(s).

본 명세서에서, "플레이트 형상(plate shaped)"이라는 표현은 커넥팅 로드의 로드 부분이 종방향보다 엔진 횡방향으로 상당히 더 넓다는 것을 의미한다. 따라서, 로드 부분은 종방향보다 엔진 횡방향으로 적어도 1.5배 더 넓다.In this specification, the expression "plate shaped" means that the rod portion of the connecting rod is considerably wider in the transverse engine direction than in the longitudinal direction. Thus, the rod portion is at least 1.5 times wider in the transverse engine direction than in the longitudinal direction.

따라서, 윤활 유체 채널에 독립적으로 강성 변경 구멍(들)의 위치 및 형상을 선택할 수 있을 것이고, 이에 의해 커넥팅 로드 내의 응력, 오일 막 압력 분포, 오일 막 두께 및 베어링 내의 응력이 완전히 최적화될 수 있다.Thus, it will be possible to select the position and shape of the stiffness change hole(s) independently of the lubricating fluid channel, whereby the stress in the connecting rod, the oil film pressure distribution, the oil film thickness and the stress in the bearing can be fully optimized.

본 발명의 장점은, 기존 기술과 비교하여, 베어링 성능, 베어링 수명 길이, 커넥팅 로드 안전 인자, 및 베어링 쉘의 이면의 슬립 특성 변화를 감소시킴 없이, 그리고 크랭크 핀 베어링을 위한 비싸고 복잡한 윤활제 없이, 크랭크 핀 및 크로스 헤드 베어링의 치수를 줄일 수 있다는 것이다. 증가된 베어링 수명 길이, 감소된 베어링 동력 손실 및 증가된 엔진 효율이 즉시 얻어진다. 따라서, 폭 및 직경의 관점에서 감소된 베어링 치수, 및 감소된 총 엔진 높이, 길이 및 폭이 얻어진다. 이는 기존 기술의 해결책에 비하여 총 엔진 질량 및 생산 비용을 감소시킬 것이다. 본 발명은 또한 엔진 운동학적 불균형 및 진동에 대한 긍정적인 효과를 가질 수 있다. 또한, 플레이트 형상의 커넥팅 로드는, 크랭크샤프트 쓰로우(throws)들 사이의 더 짧은 거리를 허용하기 때문에, 크랭크샤프트 및 완전한 엔진에 대한 긍정적인 영향을 갖는다.Advantages of the present invention are, compared to the prior art, without reducing changes in bearing performance, bearing life length, connecting rod safety factor, and slip characteristics of the back side of the bearing shell, and without expensive and complex lubricants for crank pin bearings, It is possible to reduce the dimensions of pin and crosshead bearings. Increased bearing life length, reduced bearing power loss and increased engine efficiency are immediately obtained. Thus, reduced bearing dimensions in terms of width and diameter, and reduced total engine height, length and width are obtained. This will reduce the total engine mass and production cost compared to solutions of the existing technology. The present invention may also have a positive effect on engine kinematic imbalance and vibration. Also, the plate-shaped connecting rod has a positive effect on the crankshaft and the complete engine, since it allows shorter distances between the crankshaft throws.

윤활 유체 채널은 제1 베어링으로부터 제2 베어링까지 커넥팅 로드의 상기 축선방향 중심선에 대해 경사진 방향을 따라 연장될 수 있다. 이러한 방식으로, 커넥팅 로드 내부의 윤활 유체 채널은 커넥팅 로드의 축선방향 중심선을 중심으로 대칭적으로 배열된 강성 변경 구멍과 간섭하지 않을 것이며, 그에 의해 강성 변경 구멍의 형상은 최적화될 수 있다.A lubricating fluid channel may extend from the first bearing to the second bearing along a direction inclined with respect to the axial centerline of the connecting rod. In this way, the lubricating fluid channel inside the connecting rod will not interfere with the stiffness changing hole arranged symmetrically about the axial centerline of the connecting rod, whereby the shape of the stiffness changing hole can be optimized.

또, 다른 실시형태에 있어서, 커넥팅 로드는 제1 및 제2 베어링 중 가장 작은 것의 직경의 적어도 1/2의 폭으로 만들어지며, 바람직하게는 제1 및 제2 베어링 중 가장 작은 것과 적어도 동일한 직경을 갖는다. 그러한 실시형태에 있어서, 커넥팅 로드의 상기 축선방향 중심선에 대해 본질적으로 평행한 방향을 따라 제1 베어링으로부터 제2 베어링으로 연장하는 윤활 유체 채널을 갖는 것이 가능할 것이다. 이러한 방식으로, 커넥팅 로드 내부의 윤활 유체 채널은 커넥팅 로드의 축선방향 중심선을 중심으로 대칭적으로 배열된 강성 변경 구멍과 간섭하지 않을 것이며, 그에 의해 강성 변경 구멍의 형상은 최적화될 수 있다.Further, in another embodiment, the connecting rod is made with a width of at least 1/2 of the diameter of the smallest of the first and second bearings, and preferably has a diameter at least equal to that of the smallest of the first and second bearings. have In such an embodiment it would be possible to have a lubricating fluid channel extending from the first bearing to the second bearing along a direction essentially parallel to the axial centerline of the connecting rod. In this way, the lubricating fluid channel inside the connecting rod will not interfere with the stiffness changing hole arranged symmetrically about the axial centerline of the connecting rod, whereby the shape of the stiffness changing hole can be optimized.

본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 윤활 유체 채널은, 제1 부분에 걸쳐서는 커넥팅 로드의 상기 축선방향 중심선에 대해 제1 각도로 경사진 제1 방향으로 그리고 제2 부분에 걸쳐서는 커넥팅 로드의 상기 축선방향 중심선에 대해 제2 각도로 경사진 제2 방향으로, 제1 베어링으로부터 제2 베어링으로 연장될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the lubricating fluid channel is provided over the first portion in a first direction inclined at a first angle with respect to the axial centerline of the connecting rod and over the second portion the axial centerline of the connecting rod. It may extend from the first bearing to the second bearing in a second direction inclined at a second angle with respect to the axial centerline.

강성 변경 구멍은, 원형, 타원형, 다각형 등과 같이, 커넥팅 로드 내의 최적 응력, 오일 막 압력 분포, 오일 막 두께 및 베어링 내의 응력을 촉진하는 임의의 적절한 형상을 구비할 수 있지만, 배럴 형상, 즉 외측으로 만곡된 측면을 갖는 베이스 형태의 직사각형인 것이 바람직하다.The stiffness change hole may have any suitable shape that promotes optimum stress in the connecting rod, oil film pressure distribution, oil film thickness, and stress in the bearing, such as round, elliptical, polygonal, etc., but in a barrel shape, i.e. outwardly. It is preferably rectangular in shape of a base with curved sides.

최적의 베어링 성능 및 강성 조절 구멍 주변의 장력을 얻기 위해서, 바람직하게는 강성 조절 구멍의 폭과 크랭크 핀의 직경과의 사이의 비는 1/10 내지 3/10, 바람직하게는 약 2/10 이다.To obtain optimum bearing performance and tension around the stiffness adjustment hole, preferably the ratio between the width of the stiffness adjustment hole and the diameter of the crank pin is from 1/10 to 3/10, preferably about 2/10. .

최적의 베어링 성능 및 강성 변경 구멍 주변의 장력을 얻기 위해서, 바람직하게는 강성 변경 구멍(12) 사이의 거리와 크랭크 핀(9)의 직경과의 비는 1/10 내지 4/10, 바람직하게는 3/20 내지 3/10, 가장 바람직하게는 약 2/10 이다.In order to obtain optimum bearing performance and tension around the stiffness change holes, the ratio of the distance between the stiffness change holes 12 and the diameter of the crank pin 9 is preferably 1/10 to 4/10, preferably 3/20 to 3/10, most preferably about 2/10.

엔진 작동 시 로드는 커넥팅 로드에 고르게 분포되지 않으며 이 분포는 크랭크 핀의 회전 방향에 의해 영향을 받는다. 따라서, 양쪽 회전 방향으로 구동될 수 있는 엔진에 있어서, 적어도 하나의 강성 변경 구멍이 커넥팅 로드의 상기 축선방향 중심선을 중심으로 대칭적으로 배열되는 것이 바람직하다.When the engine is running, the rod is not evenly distributed across the connecting rods and this distribution is influenced by the direction of rotation of the crank pin. Therefore, in an engine that can be driven in both rotational directions, it is preferable that at least one stiffness change hole is symmetrically arranged around the axial centerline of the connecting rod.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 대형 2-행정 유니플로 소기식 터보차지형 크로스헤드 내연 엔진의 부분 단면도를 도시한다.
도 2는 경사진 윤활 유체 채널을 갖는 본 발명에 따른 커넥팅 로드를 도시한다.
도 3은 평행한 윤활 유체 채널을 갖는 본 발명에 따른 또 다른 커넥팅 로드를 도시한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 shows a partial cross-sectional view of a large two-stroke uniflow scavenged turbocharged crosshead internal combustion engine.
Figure 2 shows a connecting rod according to the invention with an inclined lubricating fluid channel.
Figure 3 shows another connecting rod according to the invention with parallel lubricating fluid channels.

다음의 상세한 설명에서, 본 발명은 대형 2-행정 유니플로 소기식 터보차지형 크로스헤드 내연 엔진을 참조하여 설명될 것이지만, 내연 엔진은 다른 유형일 수 있는 것으로 이해된다.In the detailed description that follows, the present invention will be described with reference to a large two-stroke uniflow scavenging turbocharged crosshead internal combustion engine, although it is understood that internal combustion engines may be of other types.

도 1은 윤활 유체의 윤활 공급부(2) 및 커넥팅 로드(3)를 포함하는 대형 2-행정 유니플로 소기식 터보차지형 크로스헤드 내연 엔진(1) 엔진을 도시한다. 커넥팅 로드(3)는 크로스헤드(6)에 연결되도록 구성된 제1 베어링(5)을 갖는 제1 단부(4), 크랭크 핀(9)에 연결되도록 구성된 제2 베어링(8)을 갖는 제2 단부(7)를 포함한다. 커넥팅 로드(3)는 제1 단부(4)와 제2 단부(7) 사이에 로드 부분(10)을 더 포함한다. 커넥팅 로드(3)는 베어링(8)에 가까운 로드 부분(10)에 배열된 강성 변경 구멍(12)을 포함하며, 강성 변경 구멍(12)은 커넥팅 로드(3)의 강성을 그 2개의 단부 사이의 종방향으로 변경하도록 구성된다.1 shows a large two-stroke uniflow scavenging turbocharged crosshead internal combustion engine 1 engine comprising a lubricating supply 2 of lubricating fluid and a connecting rod 3 . The connecting rod 3 has a first end 4 having a first bearing 5 configured to be connected to the crosshead 6, a second end having a second bearing 8 configured to be connected to the crank pin 9 (7) is included. The connecting rod 3 further comprises a rod portion 10 between the first end 4 and the second end 7 . The connecting rod 3 includes a stiffness changing hole 12 arranged in the rod portion 10 close to the bearing 8, the stiffness changing hole 12 increasing the stiffness of the connecting rod 3 between its two ends. It is configured to change in the longitudinal direction of.

강성 변경 구멍(12)을 가짐으로써, 커넥팅 로드(3)는 덜 단단하거나 강성이고(less rigid or stiff) 커넥팅 로드(3)에 의해 크랭크 핀(9)에 가해지는 힘은 rm러한 강성 변경 구멍이 없는 커넥팅 로드를 개시하는 종래 기술에서보다 제2 베어링(8)의 더 큰 접촉 표면에 걸쳐 분포된다. 그래서 커넥팅 로드(3)는 실질적으로 더 얇게 만들어질 수 있고, 제1 및 제2 베어링(5, 8)은 또한 베어링 성능을 감소시킴 없이 더 작게 만들어질 수 있다. 커넥팅 로드(3)의 두께를 감소시킴으로써, 크랭크 샤프트(35)는 또한 실질적으로 더 짧게 만들어질 수 있어서, 엔진의 전체 길이 및 부피를 실질적으로 감소시킨다.By having the stiffness change hole 12, the connecting rod 3 is less rigid or stiff and the force exerted by the connecting rod 3 on the crank pin 9 is reduced. It is distributed over a larger contact surface of the second bearing 8 than in the prior art disclosing the connecting rod without it. So the connecting rod 3 can be made substantially thinner, and the first and second bearings 5, 8 can also be made smaller without reducing the bearing performance. By reducing the thickness of the connecting rod 3, the crankshaft 35 can also be made substantially shorter, thereby substantially reducing the overall length and volume of the engine.

도 2에 도시된 바와 같이, 커넥팅 로드(3)는 축선방향 중심선(L)을 갖춘 축선방향 연장부를 갖고, 제1 및 제2 베어링(5, 8) 사이의 커넥팅 로드(3)의 중간에 배열된 로드 부분(10)을 포함한다. 커넥팅 로드(3)는 커넥팅 로드(3)의 내부에서 제1 베어링(5)으로부터 제2 베어링(8)으로 연장되는 윤활 유체 채널(11)을 더 포함한다. 윤활 유체 채널(11)은 제1 베어링(5)으로부터 제2 베어링(8)으로 윤활 유체를 공급하도록 구성된다. 제1 베어링(5)에 윤활 유체를 공급하기 위하여 윤활 유체는 크로스헤드(6)를 통해 전달된다. 제2 베어링(8)으로 윤활유체를 공급하기 위해 윤활 유체 채널(11) 내에는 윤활 유체가 흐른다. 강성 변경 구멍(12)은 축선방향 중심선(L)에 수직으로 연장되고 강성 변경 구멍(12)은 관통 구멍이다.As shown in FIG. 2, the connecting rod 3 has an axial extension with an axial centerline L and is arranged in the middle of the connecting rod 3 between the first and second bearings 5 and 8. It includes a rod part 10. The connecting rod 3 further comprises a lubricating fluid channel 11 extending from the first bearing 5 to the second bearing 8 inside the connecting rod 3 . The lubricating fluid channel 11 is configured to supply lubricating fluid from the first bearing 5 to the second bearing 8 . To supply lubricating fluid to the first bearing (5), the lubricating fluid is delivered through the crosshead (6). A lubricating fluid flows in the lubricating fluid channel 11 to supply the lubricating fluid to the second bearing 8 . The stiffness change hole 12 extends perpendicular to the axial center line L and the stiffness change hole 12 is a through hole.

본 발명에 따르면, 커넥팅 로드(3)는 플레이트 형상이고, 윤활 유체 채널(11)은 축선방향 중심선(L)에 대해 비-중심(non-centered)에 제공된다. 이러한 방식으로, 강성 변경 구멍(12)의 위치 및 형태는 윤활 유체 채널(11)과 독립적으로 선택될 수 있으며, 이에 의해 커넥팅 로드(3) 내의 응력, 오일 막 압력 분포, 오일 막 두께 및 베어링 내의 응력은 완전히 최적화될 수 있다.According to the present invention, the connecting rod 3 is plate-shaped, and the lubricating fluid channel 11 is provided non-centered with respect to the axial centerline L. In this way, the position and shape of the stiffness change hole 12 can be selected independently of the lubricating fluid channel 11, whereby the stress in the connecting rod 3, the oil film pressure distribution, the oil film thickness and the bearing in Stress can be fully optimized.

도 2에 도시된 실시형태에 있어서, 윤활 유체 채널(11)은 커넥팅 로드(3)의 축선방향 중심선(L)에 대해 경사지고 교차하는 방향을 따라 제1 베어링(5)으로부터 제2 베어링(8)으로 연장된다. 이러한 방식으로, 커넥팅 로드 내부의 윤활 유체 채널(11)은 커넥팅 로드의 축선방향 중심선(L)을 중심으로 대칭적으로 배열된 강성 변경 구멍(12)과 간섭하거나 교차하지 않는다. 따라서 강성 변경 구멍(12)의 형상을 최적화할 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 2 , the lubricating fluid channel 11 is inclined from the first bearing 5 to the second bearing 8 along a direction that intersects and is inclined with respect to the axial centerline L of the connecting rod 3 . ) is extended. In this way, the lubricating fluid channel 11 inside the connecting rod does not interfere with or intersect the stiffness changing holes 12 symmetrically arranged around the axial centerline L of the connecting rod. Therefore, the shape of the stiffness change hole 12 can be optimized.

도 3에 도시된 실시형태에서, 커넥팅 로드(3)는 2개의 베어링 중 가장 작은 제1 베어링(5)의 직경과 본질적으로 동일한 폭으로 만들어진다. 커넥팅 로드(3)에 다소 큰 폭을 제공함으로써, 윤활 유체 채널(11)이 커넥팅 로드(3)의 상기 축선방향 중심선(L)에 대해 본질적으로 평행한 방향을 따라 제1 베어링(5)으로부터 제2 베어링(8)으로 연장되게 하는 것이 가능하다. 또한 본 실시형태에 있어서, 커넥팅 로드(3) 내부의 윤활 유체 채널(11)은 커넥팅 로드(3)의 축선방향 중심선(L)을 중심으로 대칭적으로 배열된 강성 변경 구멍(12)과 간섭되거나 교차되지 않으며, 그에 의해 본 실시형태에 있어서도 강성 변경 구멍(12)의 형상은 최적화될 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 3 , the connecting rod 3 is made with a width essentially equal to the diameter of the first bearing 5 , which is the smallest of the two bearings. By providing the connecting rod (3) with a rather large width, the lubricating fluid channel (11) is removed from the first bearing (5) along a direction essentially parallel to said axial centerline (L) of the connecting rod (3). It is possible to extend it with 2 bearings (8). Also in this embodiment, the lubricating fluid channel 11 inside the connecting rod 3 interferes with the stiffness changing hole 12 symmetrically arranged around the axial center line L of the connecting rod 3 or do not intersect, whereby the shape of the stiffness change hole 12 can be optimized even in this embodiment.

도 1 내지 도 3에 있어서 강성 변경 구멍(12)은, 위에서 규정된 바와 같이, 바람직한 형상으로 나타낸다. 또, 도 3에 도시된 실시형태에 있어서, 커넥팅 로드(3)는 또한 제1 단부(4)에 가까운 대향 단부에 추가적인 강성 변경 구멍(12b)을 구비할 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만, 커넥팅 로드(3)는 양쪽 단부에 하나 이상의 추가적인 강성 변경 구멍(12 또는 12b)을 구비할 수 있으며, 바람직하게는 축선방향 중심선(L)을 중심으로 균일하게 분포될 수 있다.1 to 3, the stiffness change hole 12 is shown in the preferred shape, as defined above. Further, in the embodiment shown in FIG. 3 , the connecting rod 3 may also have an additional stiffness changing hole 12b at an opposite end close to the first end 4 . Also, although not shown, the connecting rod 3 may have one or more additional stiffness changing holes 12 or 12b at both ends, preferably uniformly distributed around the axial centerline L. .

Claims (8)

윤활 유체의 윤활 공급부(2) 및 적어도 하나의 커넥팅 로드(3)를 포함하는 대형 2-행정 유니플로 소기식 터보차지형 크로스헤드 내연 엔진으로서,
상기 커넥팅 로드는 크로스헤드(6)에 연결되도록 구성되는 제1 베어링(5)을 갖는 제1 단부(4), 크랭크 핀(9)에 연결되도록 구성되는 제2 베어링(8)을 갖는 제2 단부(7), 및 상기 제1 단부(4)와 상기 제2 단부(7) 사이의 로드 부분(10)을 포함하고,
상기 커넥팅 로드(3)는 축선방향 중심선(L)을 갖춘 축선방향 연장부를 갖고,
상기 커넥팅 로드(3)는 상기 제1 베어링(5)으로부터 상기 제2 베어링(8)으로 윤활 유체를 공급하도록 구성되는 윤활 유체 채널(11), 및 상기 커넥팅 로드(3)에 배열되는 적어도 하나의 강성 변경 구멍(12)을 더 포함하며,
상기 커넥팅 로드(3)는 플레이트 형상이고 상기 윤활 유체 채널(11)은 축선방향 중심선(L)에 대해 비-중심(non-centered)이고 상기 강성 변경 구멍(들)(12)과 간섭하지 않는 것을 특징으로 하는 대형 2-행정 유니플로 소기식 터보차지형 크로스헤드 내연 엔진.A large two-stroke uniflow scavenging turbocharged crosshead internal combustion engine comprising a lubricating fluid supply (2) and at least one connecting rod (3),
The connecting rod has a first end 4 having a first bearing 5 configured to be connected to the crosshead 6, a second end having a second bearing 8 configured to connect to the crank pin 9 (7), and a rod portion (10) between the first end (4) and the second end (7);
the connecting rod (3) has an axial extension with an axial centerline (L);
The connecting rod (3) comprises a lubricating fluid channel (11) configured to supply lubricating fluid from the first bearing (5) to the second bearing (8), and at least one arranged in the connecting rod (3). Further comprising a stiffness change hole 12,
The connecting rod (3) is plate-shaped and the lubricating fluid channel (11) is non-centered with respect to the axial centerline (L) and does not interfere with the stiffness changing hole (s) (12). Featuring a large two-stroke uniflow scavenging turbocharged crosshead internal combustion engine. 청구항 1에 있어서,
상기 윤활 유체 채널(11)은 상기 커넥팅 로드(3)의 상기 축선방향 중심선(L)에 대해 경사진 방향을 따라 상기 제1 베어링(5)으로부터 상기 제2 베어링(8)으로 연장되는 것을 특징으로 하는 대형 2-행정 유니플로 소기식 터보차지형 크로스헤드 내연 엔진.The method of claim 1,
characterized in that the lubricating fluid channel (11) extends from the first bearing (5) to the second bearing (8) along a direction inclined with respect to the axial center line (L) of the connecting rod (3) A large two-stroke uniflow scavenging turbocharged crosshead internal combustion engine. 청구항 1에 있어서,
상기 윤활 유체 채널(11)은 상기 커넥팅 로드(3)의 상기 축선방향 중심선(L)에 대해 본질적으로 평행한 방향을 따라 상기 제1 베어링(5)으로부터 상기 제2 베어링(8)으로 연장되는 것을 특징으로 하는 대형 2-행정 유니플로 소기식 터보차지형 크로스헤드 내연 엔진.The method of claim 1,
The lubricating fluid channel (11) extends from the first bearing (5) to the second bearing (8) along a direction essentially parallel to the axial centerline (L) of the connecting rod (3). Featuring a large two-stroke uniflow scavenging turbocharged crosshead internal combustion engine. 청구항 1에 있어서,
상기 윤활 유체 채널(11)은, 제1 부분에 걸쳐 상기 커넥팅 로드(3)의 상기 축선방향 중심선(L)에 대해 제1 각도로 경사진 제1 방향을 따르고 제2 부분에 걸쳐 상기 커넥팅 로드(3)의 상기 축선방향 중심선(L)에 대해 제2 각도로 경사진 제2 방향을 따라, 상기 제1 베어링(5)으로부터 상기 제2 베어링(8)으로 연장되는 것을 특징으로 하는 대형 2-행정 유니플로 소기식 터보차지형 크로스헤드 내연 엔진.The method of claim 1,
The lubricating fluid channel 11 follows a first direction inclined at a first angle with respect to the axial centerline L of the connecting rod 3 over a first portion and over a second portion the connecting rod ( characterized in that it extends from the first bearing (5) to the second bearing (8) along a second direction inclined at a second angle with respect to the axial center line (L) of 3). Uniflow scavenging turbocharged crosshead internal combustion engine. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강성 변경 구멍(12)은 원형, 타원형, 다각형 또는 바람직하게는 배럴 형상, 즉 외측으로 만곡된 측면을 갖는 베이스 형태의 직사각형인 것을 특징으로 하는 대형 2-행정 유니플로 소기식 터보차지형 크로스헤드 내연 엔진.According to any one of claims 1 to 4,
The stiffness change hole 12 is a large two-stroke uniflow scavenging turbocharged crosshead, characterized in that it is circular, elliptical, polygonal or preferably barrel-shaped, that is, rectangular in the form of a base with outwardly curved sides. internal combustion engine. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강성 변경 구멍(12)의 폭과 상기 크랭크 핀(9)의 직경 사이의 비는 1/10 내지 3/10의 범위 내, 바람직하게는 약 2/10인 것을 특징으로 하는 대형 2-행정 유니플로 소기식 터보차지형 크로스헤드 내연 엔진.According to any one of claims 1 to 5,
The ratio between the width of the stiffness change hole (12) and the diameter of the crank pin (9) is in the range of 1/10 to 3/10, preferably about 2/10. Flow scavenged turbocharged crosshead internal combustion engine. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강성 변경 구멍(12)의 거리와 상기 크랭크 핀(9)의 직경 사이의 비는 1/10 내지 4/10의 범위 내, 바람직하게는 3/20 내지 3/10의 범위 내, 가장 바람직하게는 약 2/10인 것을 특징으로 하는 대형 2-행정 유니플로 소기식 터보차지형 크로스헤드 내연 엔진.According to any one of claims 1 to 6,
The ratio between the distance of the stiffness change hole 12 and the diameter of the crank pin 9 is within the range of 1/10 to 4/10, preferably within the range of 3/20 to 3/10, most preferably A large two-stroke uniflow scavenging turbocharged crosshead internal combustion engine, characterized in that about 2/10. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 상기 강성 변경 구멍(12)은 상기 커넥팅 로드(3)의 상기 축선방향 중심선(L)을 중심으로 대칭적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 대형 2-행정 유니플로 소기식 터보차지형 크로스헤드 내연 엔진.According to any one of claims 1 to 7,
At least one stiffness change hole (12) is symmetrically arranged around the axial center line (L) of the connecting rod (3), characterized in that the large 2-stroke uniflow scavenging type turbocharged crosshead internal combustion engine.
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