KR20160051607A - 왕복 피스톤 내연 기관의 신속한 역전을 위한 제어 방법 - Google Patents

왕복 피스톤 내연 기관의 신속한 역전을 위한 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 특히 저속으로 작동하는 단류 소기식 대형 2 행정 디젤 기관인 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 샤프트의 제 1 회전 방향에서의 회전을 신속하게 역전 또는 제동시키기 위한 제어 방법에 관한 것으로, 상기 왕복 피스톤 내연 기관은 180°의 크랭크 각에 상응하는 상사점과 0°또는 360°의 크랭크 각에 각각 상응하는 하사점 사이에서 앞뒤로 이동가능한 피스톤이 배치되는 실린더를 포함하고, 또한 상기 왕복 피스톤 내연 기관은 미리 정해진 개방 압력에서 유압 매체, 바람직하게는 유압 오일에 의해 밸브 유압 장치들을 통해 유압식으로 작동가능한 출구 밸브를 구비한다. 본 발명에 따라, 상기 왕복 피스톤 내연 기관으로의 연료 공급이 제동 단계에서 중단되고 상기 유압 매체가 제 1 실린더와 관련된 제 1 피스톤의 상사점 위치의 구역 내의 제 1 크랭크 각에서 제 1 실린더의 제 1 출구 밸브의 밸브 유압 장치의 미리 정해진 최대 개방 압력에서 제공되어, 상기 제 1 출구 밸브는 일러도 상기 제 1 피스톤의 상사점 위치를 통한 상기 제 1 실린더의 관통시에 제 2 크랭크 각에서 상기 밸브 유압 장치에 의해 자동적으로 개방된다.

Description

왕복 피스톤 내연 기관의 신속한 역전을 위한 제어 방법{CONTROL METHOD FOR A FAST REVERSAL OF A RECIPROCATING PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은, 독립 청구항 1 의 전제부에 따라, 특히 저속으로 작동하는 단류 소기식 대형 2 행정 디젤 기관인 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 샤프트의 제 1 회전 방향에서의 회전을 신속하게 역전 또는 제동시키기 위한 제어 방법에 관한 것이다.
대형 디젤 기관은 선박용 구동 유닛으로서 주로 사용되거나, 고정 작동에서, 예를 들어 전기 에너지의 발생을 위한 대형 발전기의 구동을 위해 주로 사용된다. 이 점에 있어서, 기관은 일반적으로 영구 작동으로 상당한 기간에 걸쳐 작동하여서, 작동 확실성 및 유효성을 매우 요구하게 된다. 그러므로, 특히 긴 서비스 간격, 낮은 마모, 및 연료와 작동 재료의 경제적인 핸들링은 작동자에게 기계의 작동에 대한 주요한 기준이 된다. 이러한 대형 보어의 저속으로 작동하는 디젤 기관의 피스톤 작동 거동은, 그 중에서도, 서비스 간격의 기간 및 유효성에 대하여 그리고 윤활유 소비에 걸쳐, 또한 작동 비용에 대하여, 따라서 작동 효율에 대하여 결정 요인이 된다.
원양 선박에는, 언제나, 긴급 상황에서 가능한 한 단시간 내에, 따라서 가능한 한 단거리에 걸쳐 최고 속도의 선박을 제동하거나, 또는 프로펠러가 가능한 한 빨리 반대 방향으로 회전하여서 선박이 가능한 한 즉시 반대 방향으로 항해를 계속할 수 있도록 가능한 한 신속하게 기관을 역전시킬 필요 및 요구가 있다. 다양한 시도 및 시험 프로세스가 이러한 목적을 위해 오랫동안 비교적 작은 모터선박 또는 모터보트에 대해 이용가능했고, 역전은 주로 트랜스미션을 통해 간단하게 달성될 수 있지만, "긴급 제동", 즉 저속으로 작동하는 단류 소기식 대형 2 행정 디젤 기관과 같은 대형 왕복 피스톤 내연 기관이 장착된 대형 선박으로 최고 속도에서의 신속한 제동은 이전에 크게 해결되지 않은 문제이다. 선박의 제동에 더하여, 이는 일 회전 방향으로부터 반대의 회전 방향으로의 기관의 신속한 역전의 문제와 면밀하게 관련된 문제에 관한 것이다.
이러한 기관에 의하면 기관의 거대한 크기 및 전력으로 인해, 기관과 프로펠러 사이의 클러치 및/또는 트랜스미션의 합리적인 사용은, 프로펠러가 샤프트를 통해 이러한 기관을 구비하는 선박 내에서 대형 디젤 기관의 크랭크 샤프트에 회전적으로 고정되어 연결되도록 실질적으로 배제되므로, 이는 특히 저속으로 작동하는 단류 소기식 대형 2 행정 디젤 기관이 갖는, 과소평가되어서는 안될 문제이다.
따라서, 드라이브의 구성은, 트랜스미션이 프로펠러와 기관 사이에 제공되는 드라이브에 비해, 명백히 실질적으로 더 간단하다. 하지만, 트랜스미션 및 클러치를 구비하지 않는 이러한 구성의 단점은, 프로펠러가 항상, 즉 모든 작동 상태에서, 기관에 회전적으로 고정되어 연결되어 적어도 기관의 작동 상태에서, 즉 기관이 완전히 정지 상태가 되지 않는 한, 기관으로부터 분리될 수 없다는 것이다. 즉, 실제로 기관으로의 연료 공급이 중단되는 것을 본질적으로 의미하는, 선박을 제동하기 위해 기관이 정지되는 작동 상태에서, 선박은 바로 즉시 정지하는 것이 아니라, 초기에는 선박의 거대한 관성 질량으로 인해 항해를 계속할 것이고, 단지 점진적으로 서서히 속도를 줄일 것이다.
이 점에 있어서, 프로펠러는 더 이상 기관에 의해 명백히 구동되지 않지만, 프로펠러는 프로펠러와 물 사이의 지속적인 상대 속도에 의해 물을 통한 진행에 의해 구동된다. 하지만, 프로펠러는 기관에 회전적으로 고정되어 연결되어 기관으로부터 또한 분리될 수 없으므로, 기관은 이러한 작동 상태에서 프로펠러에 의해 또한 구동된다. 이는 그럼에도 불구하고, 기관이 프로펠러에 의해 구동되기 때문에, 연료 공급의 정지 이후에, 모터가 상당한 기간 동안 원래 방향으로 계속해서 회전한다는 것을 의미한다.
선박의 제동의 가속 또는 선박의 이동 방향의 역전은 기관이 역전된 회전 방향으로 재시동된다는 점에서 단지 달성될 수 있다. 대부분의 공지된 선박의 기관에 의하면 그리고 특히 거대한 단류 소기식 대형 2 행정 디젤 기관에 의하면, 단지 적합한 시점에서, 즉 적합한 크랭크 각에서, 압축 공기 (또한, 전문어로 시동 공기라 함) 는 기관이 피스톤에 작용하는 시동 공기에 의해 원하는 역전된 회전 방향으로 재시동되도록 충분히 높은 압력에서 실린더 라이너 내로 가압된다는 점에서 이는 단지 달성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 정지된 연료 공급에도 불구하고 기관이 원래의 방향으로 계속해서 회전하도록 프로펠러가 크랭크 샤프트를 통해 기관의 실린더 라이너 내의 피스톤에 가하는 막대한 힘으로 인해, 시동 공기의 최대 이용가능한 압력이 피스톤에 작용하는 프로펠러로부터의 힘을 보상하기에 매우 충분하여, 기관이 시동 공기에 의해 반대 방향으로 충분히 빠른 회전으로 설정될 수 있어서, 기관이 궁극적으로 연료 공급의 재활성화시에 반대 방향으로 독립적으로 재시동될 수 있을 때에, 기관은 가장 이르게 반대 방향으로 재시동될 수 있다. 기관이 반대 회전 방향으로 재시동될 때에, 기관에 회전적으로 고정되어 연결된 프로펠러는 자연적으로 기관에 의해 반대 방향으로 마찬가지로 구동되고, 이에 선박의 제동은 따라서 선박의 이동이 마침내 정지하게 될 때까지, 또는, 원할 경우, 선박이 반대 방향으로 이동하기 시작할 때까지, 점점 더 가속될 수 있다.
선박의 제동 및 역전을 위한 전술한 그리고 이전의 통상적인 프로세스의 단점은 명백하다. 한편으로는, 기관이 반대 방향으로 재시동될 수 있기 전에, 프로펠러를 통한 기관의 구동이 시동 공기에 의해 보상될 수 있도록 선박이 속도를 충분히 줄여서 충분히 느려질 때까지 오랫동안 대기할 필요가 있기 때문에, 선박, 특히 저속으로 작동하는 단류 소기식 대형 2 행정 디젤 기관을 구비하는 선박의 제동은 많은 시간이 요구된다. 이는 여전히 상당한 기간을 소요하고, 이러한 시간 소요는, 예를 들어 긴급 상황에서 다른 선박, 빙산, 또는 다른 장애물과의 충돌을 신뢰가능하게 그리고 호적기에 방지하기 위하여 선박이 매우 신속하게 제동되어야 할 때에 특히 큰 단점이 된다. 그 중에서도 호적기에 더 이상 선박을 제동할 수 없었던 유명한 타이타닉호의 재난은 오늘날까지 대중의 마음에 남아 있다. 타이타닉호가 저속으로 작동하는 단류 소기식 대형 2 행정 디젤 기관에 의해 구동되지 않았지만, 문제는 원칙적으로 동일하다.
제동시에 또는 이동의 반대 방향으로의 역전시에 선박에 의해 커버되는 거리가 최소화되도록, 실린더 라이너로의 시동 공기의 공급에 의해 가능한 가장 이른 시간에 기관을 역전시키려는 시도가 빈번하게 행해져왔다. 하지만, 기관이 프로펠러에 의해 구동되어 이전 방향으로 더 빨리 작동할수록, 더 많은 시동 공기 또는 시동 공기 에너지가 반대 방향으로 역전을 개시하는데 요구될 수 있다. 우선, 시동 공기가 상응하는 압축기를 이용하여 생성되어 압력 저장소 내에 저장 되어야 하기 때문에, 이는 비용 및 에너지 집약적이다. 뿐만 아니라, 상기 방법은, 전체 저장된 시동 공기가 다소 소비되고, 그럼에도 불구하고 기관이 반대 방향으로 시동되는 것은 불가능해지는 위험을 생성한다. 이러한 상황에서, 새로운 시동 공기가 다시 제공되어야 하고 기관이 다시 그 사이에서 더 이상 시동될 수 없고, 이는 선박이 이러한 상황에서 구동되지 않으므로 특정 상황 하에서 치명적인 결과를 가질 수도 있기 때문에, 이는 제동을 추가로 연기할 뿐만 아니라, 안전에 위험이 될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 특히 저속으로 작동하는 단류 소기식 대형 2 행정 디젤 기관인 기관이 반대 방향으로 더 효과적으로 그리고 더 신속하게 역전될 수 있고, 종래 기술로부터 설명된 문제가 매우 크게 회피되고, 특히 종래 기술로부터 공지된 치명적인 안전 문제가 무시될 수 있으며, 기관의 역전도 보다 경제적으로 그리고 보다 많은 에너지 절감들로 매우 일반적으로 실시될 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 만족시키는 본 발명의 주제는 독립 청구항 1 의 특징부에 의해 특징지어진다.
종속 청구항들은 본 발명의 특히 유리한 실시형태들에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 특히 저속으로 작동하는 단류 소기식 대형 2 행정 디젤 기관인 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 샤프트의 제 1 회전 방향에서의 회전을 신속하게 역전 또는 제동시키기 위한 제어 방법에 관한 것으로, 상기 왕복 피스톤 내연 기관은 180°의 크랭크 각에 상응하는 상사점과 0°또는 360°의 크랭크 각에 각각 상응하는 하사점 사이에서 앞뒤로 이동가능한 피스톤이 배치되는 실린더를 구비하고, 또한 상기 왕복 피스톤 내연 기관은 밸브 유압 장치를 통해 미리 정해진 개방 압력에서 유압 매체, 바람직하게는 유압 오일에 의해 유압식으로 작동될 수 있는 출구 밸브를 구비한다. 본 발명에 따라, 왕복 피스톤 내연 기관으로의 연료 공급은 제동 단계에서 중단되고, 유압 매체는 제 1 실린더와 관련된 제 1 피스톤의 상사점 위치의 구역에서의 제 1 크랭크 각도에서 제 1 실린더의 제 1 출구 밸브의 밸브 유압 장치의 미리 정해진 최대 개방 압력에서 제공되어, 제 1 출구 밸브는 일러도 제 1 피스톤의 상사점 위치를 통한 제 1 피스톤의 통과시에 제 2 크랭크 각에서 밸브 유압 장치에 의해 자동적으로 개방된다.
특히 저속으로 작동하는 단류 소기식 대형 2 행정 디젤 기관인 기관이 반대 회전 방향으로 더 효과적으로 그리고 더 신속하게 역전될 수 있으면서, 동시에 유용한 시동 공기가 추가로 절약될 수 있는 방법이 본 발명에 의해 처음으로 제공된다. 본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 실시형태에서, 심지어 반대 회전 방향으로의 재시동은, 예를 들어 프로펠러에 의해 기관에 제공된 제동 에너지를 활용하면서, 선박 내에서 어떠한 시동 공기도 없이 완전하게 개시될 수 있고, 이는 본 발명에 따른 방법이 선박의 기관을 역전 또는 제동시키기 위해 사용되는 때에, 경제적인 측면에서 과소평가될 수 없는 개선을 자연적으로 나타낼 뿐만 아니라, 안전 기술적인 측면에서 큰 발전을 특히 나타낸다.
실행을 위한 특히 바람직한 실시형태에서, 왕복 피스톤 내연 기관은 선박의, 예를 들어 엄청나게 큰 기관을 구비하는 컨테이너 선박의 저속으로 작동하는 단류 소기식 대형 2 행정 디젤 기관이고, 이러한 기관은 예를 들어 실린더들을 12 개 이상까지 구비하고 또한 실린더 당 최대 10,000 ㎾ 의 전력 또는 더 큰 전력을 가질 수 있다.
당업자가 그 자체로 인식하고 있는 바와 같이, 피스톤은 왕복 피스톤 내연 기관의 정상 작동 상태에서 실린더 라이너 내의 상사점과 하사점 사이에서 앞뒤로 이동하고, 피스톤 및 프로펠러에 작동식으로 고정되어 연결되는 크랭크 샤프트를 통해 프로펠러를 구동한다. 실린더 라이너의 실린더 커버에서 출구 밸브는 유압 디바이스 및 전자 디바이스를 특히 포함할 수 있는 프로그램가능한 제어 디바이스에 의해 밸브 유압 장치를 통해 유압식으로 작동된다. 이 점에 있어서, 출구 밸브가 작동되는 크랭크 각이 특히 프로그램가능한 제어 디바이스에 의해 원하는 대로 미리 정해질 수 있다. 기관은 시동 공기 밸브를 작동시킴으로써 또는 충분히 더 작은 회전 속도에서 정지로부터 시동될 수 있고, 기관의 회전 방향이 변경될 수 있다.
본 발명의 더 나은 이해를 위해, 그 자체가 공지되어 있는 왕복 피스톤 내연 기관의 정상 작동 상태에서 일반적인 작동 모드는 다시 이하에서 간략하고 개략적이게 상기될 것이다. 본 출원의 범위 내에서, 각각 0°또는 360°의 크랭크 각은 하사점 (UT) 과 동일하고, 180°의 크랭크 각은 상사점 (OT) 과 동일하다.
0°의 크랭크 각에 상응하는 하사점으로부터 개시하면, 피스톤은 우선 작동 상태에서 180°의 크랭크 각에 상응하는 방향 (OT) 으로 이동한다. 피스톤이 하사점에 근접한 위치에 위치되는 때에, 소기 슬릿들은 실린더 라이너의 하부 구역에서 해제되고, 출구 밸브 (5) 는 정상 작동 상태에서 개방된다. 소기 슬릿들이 피스톤에 의해 해제되는 한, 신선한 공기는 소기 슬릿들을 통해 실린더 라이너의 연소 공간에 공급되고, 연소 잔류물들은 동시에 상사점을 향하는 방향으로의 피스톤의 이동에 의해 출구 밸브를 통해 연소 공간의 밖으로 플러싱된다. 연소 공간과 소기 슬릿들 사이에 더 이상 어떠한 연통이 있을 수 없도록 피스톤이 소기 슬릿들을 완전하게 통과했을 때, 출구 밸브는 크랭크 각이 증가함에 따라 미리 정해진 크랭크 각에서 제어 디바이스에 의해 또한 폐쇄될 것이다. 추가의 프로세스에서, 연료는 주입 밸브에 의해 상부 실린더 구역, 실린더 구역 위에 위치된 실린더 커버 및 피스톤 베이스로부터 형성되는 기관의 연소 공간에 공급되고, 상기 연료는 상사점의 구역에서 압축에 의해 가열된 공기 내에서 점화되고, 후속하여 연소되며, 이러한 에너지 방출에 의해 연소 공간 내의 압력 증가를 생성한다.
상사점을 통과한 후에, 피스톤은 다시 360°의 크랭크 각에 상응하는 하사점을 향하는 방향으로 이동한다. 선박의 정상 작동 및 이동 상태에서, 출구 밸브는 그 후에 다시 개방되고, 실린더의 새로운 작업 사이클이 180°보다 훨씬 더 큰 크랭크 각에서 개시된다.
선박이 제동되어야 하는 경우에, 특히 비상시에 가능한 한 단거리 내에서 선박이 제동되어야 하는 때에, 왕복 피스톤 내연 기관은 또한 이미 공지된 방법들로 제동 또는 역전을 위해 상이한 작동 상태로 설정될 것이다. 제 1 단계에서, 왕복 피스톤 내연 기관의 실린더 라이너들 내로의 연료 공급을 중단하는 것이 공지되어 있다. 우선 연료 공급의 중단에 의해 기관의 회전 속도가 떨어져, 선박의 제 1 의 완만한 감속을 생성하는 것이 달성된다. 추가의 조치가 취해지지 않으면, 선박의 속도는 물에서의 선박의 마찰로 인해 실질적으로 감소된다. 이러한 마찰은 일반적으로 선박의 속도를 단지 매우 천천히 줄이도록 비교적 작다. 연료 공급이 중단된 이후에 왕복 피스톤 내연 기관에 의해 더 이상 구동되지 않는 프로펠러는 터빈과 마찬가지로 선박의 여전이 존재하는 운동 에너지에 의해 구동되어 작동하고 크랭크 샤프트를 통해 회전적으로 고정되어 연결되는 기관을 구동한다.
출구 밸브의 제어가 정상 작동에서와 같이 그리고 종래 기술에서 이전에 실행된 바와 같이 변경없이 유지되면, 선박의 운동 에너지의 일부는 0°~ 180°의 크랭크 각에서 실린더의 압축 에너지로 확실하게 전환되지만, 이러한 압축 에너지는 상사점으로부터 하사점으로의 피스톤의 이동 동안 실린더 라이너 내에서 에워싸인 소기 공기의 후속 팽창에서 운동 에너지의 형태로 프로펠러를 통해 다시 선박으로 거의 완전하게 복귀된다.
본 발명은 이러한 점으로부터 출발하고, 기관의 신속한 역전 또는 제동이 실질적으로 단지 출구 밸브의 적합한 제어에 의해 가능하다는 인식에 기초하고 있으며, 또한 실제로 프로펠러를 통해 기관에 전달된 제동 에너지가 본 발명에 따라 숙련되게 사용된다면, 구체적으로 시동 공기없이 그리고 적어도 종래 기술에서 이전에 요구된 시동 공기보다 더 적은 시동 공기로도 반대 방향으로 재시동될 수 있다.
본 발명에 따른 제어 프로세스의 바람직한 실시형태에서, 제 2 크랭크 각은, 제 1 피스톤의 상사점과 하사점 사이의 범위 내에서, 제 1 피스톤의 상사점 이후에, 180°~ 360°의 값에서, 바람직하게는 180°~ 225°또는 180°~ 200°의 값에서, 특히 바람직하게는 180°~ 190°에 놓이는 제 2 크랭크 각에서 선택된다.
역전시에 제동 효과의 추가의 개선을 얻기 위하여, 제 1 출구 밸브는 제 1 실린더 내에서 미리 정해진 진공을 생성하기 위하여 제 1 피스톤의 하사점과 제 2 크랭크 각 사이의 구역에서의 제 3 크랭크 각에서 다시 폐쇄된다.
이러한 조치가 취해지는 기관의 역전 단계에 따라, 2 개의 포지티브한 효과들이 실질적으로 야기될 수 있다.
제 1 회전 방향에서의 왕복 피스톤 내연 기관의 회전의 제동 단계에서 제 1 실린더 내에 진공이 생성되면, 그리고 제 3 크랭크 각이 따라서 선택되면, 제 1 회전 방향에서의 왕복 피스톤 내연 기관의 회전의 제동이 진공의 형성에 의해 보조되도록 제 3 크랭크 각의 적합한 선택으로 출구 밸브의 폐쇄에 의해 제 1 실린더 내에서 진공이 형성될 수 있다. 그럼으로써, 피스톤에 대한 적어도 약간의 흡입 효과는 따라서 피스톤 이동의 상응하는 제동이 초래되도록 발생하고, 이는 기관으로부터 운동 에너지를 추가로 제거하며, 따라서 제동을 가속시킨다.
다른 한편으로, 제 3 크랭크 각이 제동 단계에 후속하는 왕복 피스톤 내연 기관의 역전 단계에서, 제 3 크랭크 각에서 제 1 출구 밸브의 폐쇄에 의해 제 1 실린더 내에서 진공이 형성되도록 선택되어서, 연료 공급에 의해 제 2 실린더 내에서 개시된, 제 1 회전 방향에 반대되는 제 2 회전 방향으로의 왕복 피스톤 내연 기관의 재시동이 제 1 실린더 내의 진공의 형성에 의해 보조되는 것이 또한 가능하다. 이는, 제동 흡입 효과가 기관의 제 1 회전 방향에 관하여 제 1 실린더 내에서 생성되기 때문에, 기관의 재시동, 즉 제 1 회전 방향에 반대되는 기관의 새로운 제 2 회전 방향으로의 기관의 역전은, 더 이른 역전이 가능해지거나 또는 가능하게는 여전히 필요한 시동 공기가 최소화될 수 있거나 심지어 완전히 절약될 수 있도록 용이해지거나 보조된다는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 방법의 추가의 또는 대안의 조치는, 제 1 출구 밸브가 하사점과 상사점 사이의 제 4 크랭크 각에서, 바람직하게는 실린더 안으로의 소기 공기의 공급을 종료한 이후에 도달되는 제 4 크랭크 각에서 폐쇄되는 것을 포함한다.
심지어 마지막에 지정된 조치로, 출구 밸브의 폐쇄가 제 4 크랭크 각에서 실시되는 기관의 역전 단계에 따라, 실질적으로 2 개의 추가의 포지티브한 효과들이 초래될 수 있는 상황이 된다.
한편으로는, 제 4 크랭크 각에서 제 1 출구 밸브의 폐쇄에 의해 제 1 실린더 내에 초과압이 형성되도록, 제 4 크랭크 각이 왕복 피스톤 내연 기관의 회전의 제동 단계에서 선택될 때에, 제 1 회전 방향에서의 왕복 피스톤 내연 기관의 회전의 제동이 초과압의 형성에 의해 보조된다. 그리고, 실제로 운동 에너지가 압력 에너지로 전환되는 실린더 내에서 형성되는 압력으로 인해 운동 에너지가 기관으로부터 제거되기 때문에, 이로 인해 제 1 회전 방향에서의 기관의 제동이 매우 효과적으로 보조된다.
다른 한편으로, 제 4 크랭크 각이 제동 단계에 후속하는 왕복 피스톤 내연 기관의 역전 단계에서, 제 4 크랭크 각에서 제 1 출구 밸브의 폐쇄에 의해 제 1 실린더 내에서 초과압이 형성되도록 선택되어서, 제 1 실린더 내에서 형성되는 초과압이 연료 공급에 의해 제 1 회전 방향에 반대되는 제 2 회전 방향으로의 개시된, 왕복 피스톤 내연 기관의 재시동과 적절하게 조정될 때에, 반대 회전 방향으로의 재시동이 제 1 실린더 내의 초과압의 형성에 의해 효과적으로 보조될 수 있다.
제동 압력 효과가 기관의 제 1 회전 방향에 대하여 제 1 실린더 내에서 생성되기 때문에, 기관의 재시동, 즉 제 1 회전 방향에 반대되는 기관의 새로운 제 2 회전 방향으로의 기관의 역전은, 이전의 역전이 가능해지거나 또는 가능하게는 추가의 필요한 시동 공기가 최소화될 수 있거나 심지어 완전히 절약될 수 있도록 용이해지거나 또는 보조된다.
특히, 역전이 특히 신속하게 일어나야 하는 때에 또는 예를 들어 선박의 긴급한 제동이 필요할 때에 또는 본 발명에 따른 방법의 매우 신속한 실행을 위해 다른 필요성이 존재하는 경우, 역전 단계 동안 개시된 제 1 회전 방향에 반대되는 제 2 회전 방향으로의 왕복 피스톤 내연 기관의 재시동이 자연스럽게 왕복 피스톤 내연 기관의 적어도 하나의 실린더 내에 시동 공기의 미리 정해진 최소량을 도입시킴으로써 추가로 보조될 수 있고, 이에 제 1 회전 방향으로부터의 제동 또는 제 2 회전 방향으로의 역전이 추가로 가속될 수 있다.
특히, 비상시에서와 같이 매우 신속한 절차에 대한 필요성이 없을 때뿐만 아니라, 시동 공기는 또한 역전 단계 동안 제 2 회전 방향으로의 재시동을 보조하기 위하여 단지 왕복 피스톤 내연 기관의 실린더들 중 일부 내로, 바람직하게는 심지어 단지 임의의 다른 실린더가 아닌 선택된 단 하나의 실린더 내로 순차적으로 도입될 수 있다.
심지어 본 발명에 따른 방법은, 이미 전술된 바와 같이, 운동 에너지가 이상적으로 사용되어 프로펠러에 의해 기관에 피드백되도록 출구 밸브가 능숙하게 제어된다는 점에서, 시동 공기의 사용없이 역전 단계 동안 개시된, 제 1 회전 방향에 반대되는 제 2 회전 방향으로의 왕복 피스톤 내연 기관의 재시동이 완전하게 일어날 수 있는 것을 허용한다.
실제로, 왕복 피스톤 내연 기관이 동시에 상이한 크랭크 각들로 각각의 경우에 적어도 부분적으로 그 자체가 공지된 방식으로 위치되는 복수의 실린더들을 구비하여, 상이한 조치들의 누적 효과가 생성되도록 기관의 역전 또는 제동을 가속시키기 위해 본 명세서에서 지정된 조치들은 동시에 취해질 수 있다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 실시형태들은 명세서에 의존하여 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있고 개시된 특정한 실시형태들이 단지 한 예로서 이해되어야 한다는 것이 이해된다. 당업자는 본 발명의 개시된 실시형태들의 추가의 유리한 개발들을 즉시 간단하게 인식하고, 간단한 추가의 개발들이 또한 자연적으로 본 발명에 의해 커버된다는 것을 이해한다.

Claims (12)

  1. 특히 저속으로 작동하는 단류 소기식 대형 2 행정 디젤 기관인 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 샤프트의 제 1 회전 방향에서의 회전을 신속하게 역전 또는 제동시키기 위한 제어 방법으로서,
    상기 왕복 피스톤 내연 기관은 180°의 크랭크 각에 상응하는 상사점과 0°또는 360°의 크랭크 각에 각각 상응하는 하사점 사이에서 앞뒤로 이동가능한 피스톤이 배치되는 실린더를 포함하고, 또한 상기 왕복 피스톤 내연 기관은 미리 정해진 개방 압력에서 유압 매체, 바람직하게는 유압 오일에 의해 밸브 유압 장치들을 통해 유압식으로 작동가능한 출구 밸브를 구비하고,
    상기 왕복 피스톤 내연 기관으로의 연료 공급이 제동 단계에서 중단되고, 상기 유압 매체가 제 1 실린더와 관련된 제 1 피스톤의 상사점 위치의 구역에서의 제 1 크랭크 각에서 상기 제 1 실린더의 제 1 출구 밸브의 밸브 유압 장치들의 미리 정해진 최대 개방 압력에서 제공되어, 상기 제 1 출구 밸브는 일러도 상사점 위치를 통한 상기 제 1 실린더의 통과시에 제 2 크랭크 각에서 상기 밸브 유압 장치들에 의해 자동적으로 개방되는, 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 샤프트의 제 1 회전 방향에서의 회전을 신속하게 역전 또는 제동시키기 위한 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 크랭크 각은, 상기 제 1 피스톤의 상사점과 하사점 사이의 범위 내에서, 상기 제 1 피스톤의 상기 상사점 이후에, 180°~ 360°의 값에, 바람직하게는 180°~ 225°또는 180°~ 200°의 값에, 특히 바람직하게는 180°~ 190°의 제 2 크랭크 각에 놓이는 것을 특징으로 하는, 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 샤프트의 제 1 회전 방향에서의 회전을 신속하게 역전 또는 제동시키기 위한 제어 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 출구 밸브는 상기 제 1 실린더 내에 미리 정해진 진공을 생성하기 위하여 상기 제 1 피스톤의 하사점과 상기 제 2 크랭크 각 사이의 구역에서의 제 3 크랭크 각에서 다시 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 샤프트의 제 1 회전 방향에서의 회전을 신속하게 역전 또는 제동시키기 위한 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 3 크랭크 각은 상기 제 1 회전 방향에서의 상기 왕복 피스톤 내연 기관의 회전의 제동 단계에서, 상기 제 3 크랭크 각에서 상기 제 1 출구 밸브의 폐쇄에 의해 상기 제 1 실린더 내에 진공이 형성되도록 선택되어서, 상기 제 1 회전 방향에서의 상기 왕복 피스톤 내연 기관의 상기 회전의 제동이 상기 진공의 형성에 의해 보조되는 것을 특징으로 하는, 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 샤프트의 제 1 회전 방향에서의 회전을 신속하게 역전 또는 제동시키기 위한 제어 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 3 크랭크 각은 상기 제동 단계에 후속하는 상기 왕복 피스톤 내연 기관의 역전 단계에서, 상기 제 3 크랭크 각에서 상기 제 1 출구 밸브의 폐쇄에 의해 상기 제 1 실린더 내에서 진공이 형성되도록 선택되어서, 연료 공급에 의해 제 2 실린더 내에서 개시된, 상기 제 1 회전 방향에 반대되는 제 2 회전 방향으로의 상기 왕복 피스톤 내연 기관의 재시동이 상기 제 1 실린더 내의 진공 형성에 의해 보조되는 것을 특징으로 하는, 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 샤프트의 제 1 회전 방향에서의 회전을 신속하게 역전 또는 제동시키기 위한 제어 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 출구 밸브는 하사점과 상사점 사이의 제 4 크랭크 각에서, 바람직하게는 상기 실린더 안으로의 소기 공기의 공급을 종료한 이후에 도달되는 제 4 크랭크 각에서 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 샤프트의 제 1 회전 방향에서의 회전을 신속하게 역전 또는 제동시키기 위한 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 4 크랭크 각은 상기 왕복 피스톤 내연 기관의 상기 회전의 제동 단계에서, 상기 제 4 크랭크 각에서 상기 제 1 출구 밸브의 폐쇄에 의해 상기 제 1 실린더 내에 초과압이 형성되도록 선택되어서, 상기 제 1 회전 방향에서의 상기 왕복 피스톤 내연 기관의 상기 회전의 제동이 상기 초과압의 형성에 의해 보조되는 것을 특징으로 하는, 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 샤프트의 제 1 회전 방향에서의 회전을 신속하게 역전 또는 제동시키기 위한 제어 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 4 크랭크 각은 상기 제동 단계에 후속하는 상기 왕복 피스톤 내연 기관의 역전 단계에서, 상기 제 4 크랭크 각에서 상기 제 1 출구 밸브의 폐쇄에 의해 상기 제 1 실린더 내에 초과압이 형성되도록 선택되어서, 연료 공급에 의해 제 2 실린더 내에서 개시된, 상기 제 1 회전 방향에 반대되는 제 2 회전 방향으로의 상기 왕복 피스톤 내연 기관의 재시동이 상기 제 1 실린더 내의 상기 초과압의 형성에 의해 보조되는 것을 특징으로 하는, 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 샤프트의 제 1 회전 방향에서의 회전을 신속하게 역전 또는 제동시키기 위한 제어 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    역전 단계 동안 개시된, 상기 제 1 회전 방향에 반대되는 제 2 회전 방향으로의 상기 왕복 피스톤 내연 기관의 재시동은 상기 왕복 피스톤 내연 기관의 적어도 하나의 실린더 내에 미리 정해진 최소 양의 시동 공기를 도입시킴으로써 보조되는 것을 특징으로 하는, 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 샤프트의 제 1 회전 방향에서의 회전을 신속하게 역전 또는 제동시키기 위한 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 시동 공기는 상기 역전 단계 동안 상기 제 2 회전 방향으로의 재시동을 보조하기 위하여 단지 상기 왕복 피스톤 내연 기관의 실린더들 중 일부 내로, 바람직하게는 단지 임의의 다른 실린더가 아닌 단 하나의 선택된 실린더 내로 순차적으로 도입되는 것을 특징으로 하는, 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 샤프트의 제 1 회전 방향에서의 회전을 신속하게 역전 또는 제동시키기 위한 제어 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    역전 단계 동안 개시된, 상기 제 1 회전 방향에 반대되는 제 2 회전 방향으로의 상기 왕복 피스톤 내연 기관의 재시동은 시동 공기의 사용 없이 일어나는 것을 특징으로 하는, 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 샤프트의 제 1 회전 방향에서의 회전을 신속하게 역전 또는 제동시키기 위한 제어 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 왕복 피스톤 내연 기관은 선박의 드라이브 유닛인 것을 특징으로 하는, 왕복 피스톤 내연 기관의 크랭크 샤프트의 제 1 회전 방향에서의 회전을 신속하게 역전 또는 제동시키기 위한 제어 방법.
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