WO2018074817A1 - 선박용 엔진 - Google Patents

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WO2018074817A1
WO2018074817A1 PCT/KR2017/011469 KR2017011469W WO2018074817A1 WO 2018074817 A1 WO2018074817 A1 WO 2018074817A1 KR 2017011469 W KR2017011469 W KR 2017011469W WO 2018074817 A1 WO2018074817 A1 WO 2018074817A1
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air
cylinder
fuel
air supply
supply
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English (en)
French (fr)
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김기두
이효정
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HD Hyundai Heavy Industries Co Ltd
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Hyundai Heavy Industries Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/12—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/14—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven relating to internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B61/00—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing
    • F02B61/04—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a marine engine for propelling a vessel.
  • marine engines include a variety of engines, such as diesel engine, gas turbine engine, dual fuel engine.
  • the dual fuel engine has two fuels.
  • Such engines are classified into low pressure engines and high pressure engines according to the pressure of supplying gas into the cylinder.
  • Low pressure engines have low pressure gas in the middle of the cylinder.
  • a premixed combustion is possible by installing a gas supply valve capable of supplying 5 to 30 bars and injecting gas in the middle of air compression to pre-mix air and gas before ignition.
  • High pressure engines use high pressure gas at the cylinder top.
  • a fuel injection valve capable of supplying at 300 bar is provided, and after the air is compressed, fuel is injected from the upper side to diffuse combustion to generate high output.
  • the low-pressure engine supplies gas in the intermediate process of compressing air, so that gas and air cannot be uniformly mixed. Accordingly, the engine according to the prior art has a problem that not only the output is lowered, but also knocking occurs, and the emission of nitrogen oxide (NOx), which is an environmental pollutant, increases.
  • NOx nitrogen oxide
  • the engine efficiency is lowered by lowering the engine compression ratio in order to suppress the occurrence of knocking due to premixed combustion.
  • a compression ratio lowered to suppress knocking of a gas mode fueled by gas in a dual fuel engine has a problem of deteriorating engine efficiency in a diesel fueled diesel mode.
  • the high-pressure engine has to inject the gas in a state in which the air of the cylinder is compressed, the gas must be injected at high pressure. Accordingly, the engine according to the prior art requires a separate high-pressure fuel supply device for supplying gas at high pressure, there is a problem that the installation cost and operating cost is increased. Therefore, the development of a marine engine that can solve the above problems at a low cost is urgently needed.
  • the present invention has been made to solve the problems described above, and to provide a marine engine that can uniformly mix the fuel and air supplied to the cylinder.
  • the present invention may include the following configuration.
  • Marine engine comprises a cylinder for providing a space for burning fuel; A piston for reciprocating a top dead center and a bottom dead center in the cylinder; And coupled to the cylinder, it may include a supply for supplying fuel and air to the cylinder.
  • the supply unit is a fuel supply mechanism for supplying fuel to the cylinder; And it may include an air supply mechanism for supplying air to the cylinder.
  • the air supply mechanism may include an auxiliary air supply member for supplying air to the cylinder between the lower side and the upper side of the cylinder. The auxiliary air supply member may supply air when fuel is supplied from the fuel supply mechanism in the middle of the piston moving from the bottom dead center to the top dead center.
  • the air supply mechanism may include a main air supply member for supplying air to the cylinder from the lower side of the cylinder.
  • the auxiliary air supply member may supply air to the cylinder after the main air supply member supplies air to the cylinder.
  • the fuel supply mechanism is coupled to the auxiliary air supply member, the auxiliary air supply member is supplied from the fuel supply mechanism to supply a mixed fuel of air and fuel mixed to the cylinder Air can be supplied to the fuel.
  • the auxiliary air supply member is provided in the air supply means for supplying air to the cylinder, the air supply pipe connecting the air supply means and the cylinder, and the air supply pipe It may include an air supply valve for opening and closing the air supply pipe to supply air to the cylinder.
  • the fuel supply mechanism is installed in the fuel supply means for supplying fuel to the cylinder, the fuel supply pipe for connecting the fuel supply means and the air supply pipe, and the fuel supply pipe to supply the fuel to the air supply pipe It may include a fuel supply valve for opening and closing the fuel supply pipe.
  • the fuel supply pipe may be coupled to the air supply pipe to be located above the air supply pipe.
  • Marine engine may include a control unit for controlling the air supply valve and the fuel supply valve.
  • the control unit controls the air supply valve and the fuel supply valve so that each of the air supply valve and the fuel supply valve opens and closes the air supply pipe and the fuel supply pipe according to a rotation angle of the crankshaft installed to be connected to the piston. Can be controlled.
  • the control unit opens and closes each of the air supply valve and the fuel supply valve according to an acquisition mode for acquiring a rotation angle of the crankshaft, and a rotation angle of the crankshaft obtained in the acquisition mode. It may include a control mode for adjusting the timing.
  • Marine engine may include a control unit for controlling the air supply valve and the fuel supply valve.
  • the control unit may control the air supply valve and the fuel supply valve such that the air supplied from the air supply pipe to the cylinder is stopped later than the fuel supplied from the fuel supply pipe to the air supply pipe.
  • Marine engine may include a control unit for controlling the air supply valve and the fuel supply valve.
  • the control unit may control the air supply valve and the fuel supply valve such that the air supplied from the air supply pipe to the cylinder is supplied at least earlier than the fuel supplied from the fuel supply pipe to the air supply pipe.
  • the main air supply member may include an air storage chamber for storing air to supply air to the cylinder.
  • the marine engine according to the present invention may include a bypass unit for supplying some of the air stored in the air storage chamber to the auxiliary air supply member.
  • the bypass unit bypass storage chamber for compressing and storing the air supplied from the air storage chamber, a first bypass pipe connecting the bypass storage chamber and the air storage chamber, A bypass compression mechanism installed in the first bypass pipe and configured to compress air supplied from the air storage chamber to the bypass storage chamber, and air compressed and stored in the bypass storage chamber to the auxiliary air supply member.
  • a second bypass pipe connecting the bypass storage chamber and the auxiliary air supply member may be included.
  • the marine engine according to the present invention is coupled to the cylinder to be located above the cylinder and the exhaust valve for opening and closing the cylinder to discharge the exhaust gas generated by the combustion of fuel in the cylinder, and the exhaust valve and the supply control unit It may include a control unit.
  • the control unit may control the exhaust valve and the supply unit to supply the mixed fuel to the cylinder after the cylinder is closed.
  • the marine engine according to the present invention includes an exhaust valve coupled to the cylinder so as to be located above the cylinder and opening and closing the cylinder to discharge exhaust gas generated by combustion of fuel in the cylinder, and a control unit controlling the exhaust valve. It may include.
  • the control unit may control the exhaust valve so that the closing timing of closing the cylinder is later than that of the diesel mode where the fuel is diesel, when the fuel is gas.
  • the present invention is implemented to supply a mixed fuel in which fuel and air are mixed in the cylinder, the air and fuel in the cylinder can be uniformly mixed, so that the output can be prevented from low cost and the knocking can be prevented. Generation can be suppressed and emissions of environmental pollutants such as nitrogen oxides (NOx) can be reduced.
  • NOx nitrogen oxides
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a marine engine according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of a marine engine according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram for explaining a supply unit in a marine engine according to the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic block diagram illustrating a fuel supply mechanism and an air supply mechanism in a marine engine according to the present invention
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of portion A of FIG. 2 for explaining a fuel supply valve and an air supply valve in a marine engine according to the present invention
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of portion B of FIG. 5 for explaining a fuel supply pipe and an air supply pipe in a marine engine according to the present invention.
  • FIG. 7 and 8 are schematic operating state diagram for explaining the supply of air before the fuel in the marine engine according to the invention
  • 9 and 10 are schematic operating state diagrams for explaining supply of air later than fuel in a marine engine according to the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic block diagram for explaining a control unit in a marine engine according to the present invention.
  • Figure 12 is a schematic graph showing the opening and closing timing of the air supply valve and fuel supply valve in the marine engine according to the present invention
  • FIG. 13 is a schematic block diagram illustrating an air storage chamber and a bypass unit in a marine engine according to the present invention.
  • 14 and 15 is a schematic operation state diagram for explaining the supply of fuel after the exhaust valve closed the cylinder in the marine engine according to the invention
  • Figure 16 is a schematic graph showing the opening and closing timing of the exhaust valve, air supply valve and fuel supply valve in the marine engine according to the present invention
  • Figure 17 is a schematic graph showing the opening and closing timing of the exhaust valve according to the gas mode and diesel mode in the marine engine according to the present invention
  • At least one should be understood to include all combinations which can be presented from one or more related items.
  • the meaning of "at least one of the first item, the second item, and the third item" means not only the first item, the second item, or the third item, but also two of the first item, the second item, and the third item. A combination of all items that can be presented from more than one.
  • the marine engine 1 by supplying a mixture of fuel and air to the cylinder, the output for propelling the vessel is lowered to prevent the knocking (knocking) occurs will be.
  • Knocking is a phenomenon in which a sound like knocking with a hammer is caused by abnormal combustion in a cylinder.
  • the marine engine 1 largely comprises a cylinder 2, a piston 3 and a supply part 4.
  • the cylinder 2 provides a space for burning fuel.
  • the cylinder 2 may be formed inside the engine block 10 (shown in FIG. 5).
  • the cylinder 2 may be formed in a cylindrical shape with an empty inside.
  • a cylinder liner 2a (shown in FIG. 5) may be installed between the cylinder 2 and the engine block 10.
  • the piston 3 may be installed to be movable in the cylinder 2.
  • the piston 3 may reciprocate up and down with respect to the Y-axis direction (shown in FIG. 2) inside the cylinder 2.
  • the cylinder 2 may be coupled with a supply 4 for supplying fuel and air. Accordingly, the cylinder 2 can receive air and fuel from the supply unit 4.
  • the cylinder 2 may increase or decrease in volume as the piston 3 reciprocates.
  • the cylinder 2 can be reduced in volume when the piston 3 moves upward.
  • fuel and air supplied to the cylinder 2 can be compressed.
  • a micropilot injector (not shown) installed above the cylinder 2.
  • the first position P1 is a case where the piston 3 is located at the bottom dead center.
  • the second position P2 is a case where the piston 3 is located at the top dead center.
  • the cylinder 2 may increase in volume when the piston 3 moves downward.
  • the piston 3 is for compressing fuel and air supplied to the cylinder 2.
  • the piston 3 is mounted to the cylinder 2 so that a movement is possible.
  • the piston 3 can reciprocate in the up and down direction inside the cylinder 2.
  • the piston 3 may be formed in a cylindrical shape, but may be formed in another shape as long as it can compress fuel and air while moving inside the cylinder 2.
  • the piston 3 may move upward by a crankshaft (not shown) that transmits a driving force.
  • the piston 3 may be connected to the crankshaft through the rod-shaped piston rod and connecting rod.
  • the piston 3 can compress fuel and air when moving upward by the crankshaft.
  • the piston 3 may move downward as the fuel and air supplied to the cylinder 2 are exploded by mixing combustion at the top dead center P2.
  • the piston 3 can reciprocate between the bottom dead center P1 and the top dead center P2 inside the cylinder 2.
  • the bottom dead center P1 is a point where the piston 3 is located at the lowest position in the cylinder 2 with respect to the Y-axis direction.
  • Top dead center P2 is a point where the piston 3 is located at the highest position inside the cylinder 2 with respect to the Y-axis direction.
  • the compressed fuel may be exploded to generate a driving force.
  • the supply part 4 is for supplying fuel and air to the cylinder 2.
  • the supply part 4 can be coupled to the cylinder 2.
  • the supply part 4 can supply air to the cylinder 2, when the piston 3 moves toward the bottom dead center P1 from the top dead center P2.
  • the supply part 4 can supply air from the lower side of the cylinder 2.
  • the supply part 4 can supply air and fuel to the cylinder 2, when the piston 3 moves from the bottom dead center P1 to the top dead center P2.
  • the fuel may be a mixed fuel in which air and fuel are mixed.
  • the supply part 4 can supply the mixed fuel to the cylinder 2 between the lower side and the upper side of the cylinder 2.
  • Marine engine (1) according to the invention is a process in which the piston (3) compresses fuel and air.
  • the piston 3 can be supplied to the cylinder 2 a mixed fuel in which air and fuel are mixed in advance while the piston 3 moves from the bottom dead center P1 to the top dead center P2.
  • the air and the fuel in the cylinder 2 can be mixed uniformly. Therefore, since the marine engine 1 according to the present invention can improve the combustion efficiency of the mixed fuel, not only can the output for propelling the vessel be lowered, but also knocking can be prevented from occurring. have.
  • the supply unit 4 may include an air supply mechanism 41 and a fuel supply mechanism 42.
  • the air supply mechanism 41 is for supplying air to the cylinder 2.
  • the air supply mechanism 41 may supply air to the cylinder 2 by sucking air from the outside or around the engine, but the present invention is not limited thereto. It can also supply to the cylinder 2.
  • the air supply mechanism 41 may include a main air supply member 411 and an auxiliary air supply member 412.
  • the main air supply member 411 is for supplying air to the cylinder (2).
  • the main air supply member 411 may be coupled to the engine block 10 to be positioned below the cylinder 2.
  • the main air supply member 411 may be located at a lower position than the auxiliary air supply member 412 based on the Y-axis direction. Accordingly, the piston 3 sequentially moves from the bottom dead center P1 to the main air supply member 411, the auxiliary air supply member 412, and the top dead center P2 to compress air and fuel in the cylinder 2. I can move it.
  • the case where the piston 3 is located in the main air supply member 411 is referred to as the third position (P3, shown in FIG. 4), and the case where the piston 3 is located in the auxiliary air supply member 412.
  • the main air supply member 411 may be installed in the engine block 10 so as to communicate with the cylinder (2).
  • the main air supply member 411 may be formed to be spaced apart from each other along the circumference of the cylinder liner (2a) forming the cylinder (2).
  • the main air supply member 411 may suck outside air to supply the cylinder 2, but is not limited thereto.
  • the main air supply member 411 may store air and supply the air to the cylinder 2.
  • the main air supply member 411 may supply air to the cylinder 2 at a pressure of about 4-5 bar.
  • the main air supply member 411 communicates with or blocks communication with the cylinder 2 according to the movement of the piston 3, thereby supplying or not supplying air to the cylinder 2. For example, when the piston 3 moves downward toward the bottom dead center of the main air supply member 411 based on the Y-axis direction, the main air supply member 411 may communicate with the cylinder 2. That is, when the piston 3 is located between the first position P1 and the third position P3, the main air supply member 411 may communicate with the cylinder 2. Accordingly, the main air supply member 411 can supply air to the cylinder (2). For example, when the piston 3 moves upward toward the top dead center of the main air supply member 411 based on the Y-axis direction, the main air supply member 411 may block communication with the cylinder 2.
  • the main air supply member 411 cannot communicate with the cylinder 2. Accordingly, the main air supply member 411 cannot supply air to the cylinder 2.
  • the main air supply member 411 and the auxiliary air supply member 412 may supply air to the cylinder 2.
  • the main air supply member 411 and the auxiliary air supply member 412 may supply air to the cylinder 2 by dividing the air. For example, when the total amount of air supplied to the cylinder 2 is 100, the main air supply member 411 may supply 90, and the auxiliary air supply member 412 may supply 10.
  • the air supplied by the auxiliary air supply member 412 may be mixed with the fuel supplied from the fuel supply mechanism 42 and supplied to the cylinder 2 as a mixed fuel.
  • the main air supply member 411 may further include an air storage chamber 4111 for storing air for injecting air into the cylinder 2. Description of the air storage chamber 4111 will be described later.
  • the auxiliary air supply member 412 is for supplying air to the cylinder (2).
  • the auxiliary air supply member 412 may be coupled to the cylinder 2.
  • the auxiliary air supply member 412 may be installed in the engine block 22 to be located between the upper side and the lower side of the cylinder 2. Therefore, the auxiliary air supply member 412 can supply air to the cylinder 2 between the upper side and the lower side of the cylinder 2.
  • the auxiliary air supply member 412 may supply air to the cylinder 2 until the piston 3 is moved from the third position P3 to the fourth position P4.
  • the auxiliary air supply member 412 Since the main air supply member 411 can supply air to the cylinder 2 until the piston 3 is moved from the first position P1 to the third position P3, the auxiliary air supply member 412 is The main air supply member 411 may supply air to the cylinder 2 after supplying air to the cylinder 2.
  • the auxiliary air supply member may also supply air when fuel is supplied from the fuel supply mechanism 42 to the cylinder 2 while the piston 3 moves from the bottom dead center to the top dead center. In this case, the cylinder 2 may be closed by an exhaust valve to be described later.
  • the marine engine 1 according to the present invention accurately distinguishes a timing at which the main air supply member 411 supplies air to the cylinder 2 and a timing at which the auxiliary air supply member 412 supplies air to the cylinder 2. Can be.
  • the marine engine 1 can easily adjust the ratio of the air supplied from the main air supply member 411 and the auxiliary air supply member 412 to the cylinder (2).
  • the auxiliary air supply member 412 may not supply air to the cylinder 2 when the piston 3 moves beyond the fourth position P4 toward the second position P2. In this case, the auxiliary air supply member 412 is because communication with the cylinder 2 is blocked by the movement of the piston (3).
  • the auxiliary air supply member 412 may include an air supply means 412a, an air supply pipe 412b, and an air supply valve 412c.
  • the air supply means 412a is for supplying air to the cylinder 2.
  • the air supply means 412a may be coupled to the air supply pipe 412b.
  • the air supply means 412a may supply fuel to the cylinder 2 through the air supply pipe 412b.
  • the air supply means 412a may supply air to the cylinder 2 by sucking outside air, but the present invention is not limited thereto. If the air is supplied to the cylinder 2, the air stored in the air storage tank storing the air may be stored in the cylinder. It can also supply to (2).
  • the air supply means 412a may be at least one of a compressor, an impeller, and a pump.
  • the air storage tank may supply air to the cylinder 2 through the air supply pipe 412b by compressing and storing air.
  • the air supply pipe 412b is for moving air, and may be a flow path such as a pipe or a pipe.
  • the air supply pipe 412b may be coupled to the cylinder liner 2a (shown in FIG. 5) so as to communicate with the cylinder 2. Therefore, the air supply pipe 412b can move the air supplied from the air supply means 412a to the cylinder 2.
  • An air supply valve 412c may be installed in the air supply pipe 412b.
  • the air supply valve 412c is for opening and closing the air supply pipe 412b.
  • the air supply valve 412c may be a ball valve which is a rotary valve, but is not limited thereto. If the air supply pipe 412b can be opened and closed, a gate valve that slides the valve into the pipe and locks it, a globe that covers or blocks the valve and locks the pipe. It may be another valve such as a valve.
  • the air supply valve 412c may be rotatably coupled to the engine block 10 to open and close the air supply pipe 412b. When the air supply valve 412c is a ball valve, the air supply valve 412c may be rotated clockwise or counterclockwise based on a direction parallel to the X-axis direction (shown in FIG. 5).
  • the X-axis direction may be a direction parallel to the floor, but is not necessarily limited thereto.
  • the air supply valve 412c may be connected to the controller 5 to be described later by at least one of wired communication and wireless communication. Accordingly, the air supply valve 412c is rotated by the control unit 5, thereby opening and closing the air supply pipe 412b. For example, when the air supply valve 412c is rotated in the clockwise direction, the air supply pipe 412b may be opened. Accordingly, air may be supplied to the cylinder 2 from the air supply means 412a. In this case, the air supply means 412a may supply air at a pressure greater than the internal pressure of the cylinder 2 so that air is supplied to the cylinder 2.
  • the air supply pipe 412b When the air supply valve 412c is rotated counterclockwise, the air supply pipe 412b may be closed. Accordingly, air may not be supplied to the cylinder 2.
  • the air supply valve 412c may rotate in a clockwise direction to close the air supply pipe 412b and rotate in a counterclockwise direction to open the air supply pipe 412b.
  • the fuel supply mechanism 42 is for supplying fuel to the cylinder 2.
  • the fuel supply mechanism 42 may be coupled to the auxiliary air supply member 412. Therefore, the fuel supply mechanism 42 can supply fuel to the cylinder 2 by supplying fuel to the auxiliary air supply member 412.
  • the fuel supply mechanism 42 may supply fuel to the cylinder 2 until the piston 3 is moved from the third position P3 to the fourth position P4. In this case, the cylinder 2 may be closed by an exhaust valve to be described later.
  • the fuel supply mechanism 42 supplies fuel to the auxiliary air supply member 412, so that the air supplied by the auxiliary air supply member 412 and the fuel supplied by the fuel supply mechanism 42 are mixed in the cylinder 2. Mixed fuel MF can be supplied.
  • the pressure of the mixed fuel MF supplied to the cylinder 2 may be between about 10 bar and 20 bar. If the pressure of the mixed fuel (MF) exceeds 20 bar (bar), the capacity of each of the auxiliary air supply member 412 and the fuel supply mechanism 42 has to be increased, there is a problem that the size of the overall engine increases.
  • the pressure of the mixed fuel MF is less than 10 bar, there is a problem that the mixed fuel MF cannot be smoothly supplied to the cylinder 2 due to the pressure of the air supplied to the cylinder 2.
  • the fuel supply mechanism 42 may not supply fuel to the auxiliary air supply member 412. This is because communication between the cylinder 2 and the air supply pipe 412b is blocked.
  • the fuel supply mechanism 42 may include a fuel supply means 421, a fuel supply pipe 422, and a fuel supply valve 423.
  • the fuel supply means 421 is for supplying fuel to the cylinder 2.
  • the fuel supply means 421 may be coupled to the fuel supply pipe 422.
  • the fuel supply pipe 422 may be coupled to the air supply pipe 412b. Accordingly, the fuel supply means 421 may supply fuel to the cylinder 2 by supplying fuel to the air supply pipe 412b through the fuel supply pipe 422.
  • the fuel supply means 421 may include a fuel storage tank for storing fuel, and a fuel transfer device for generating a transfer force for transferring the fuel stored in the fuel storage tank.
  • the fuel may be natural gas (NG).
  • the fuel transfer device may supply fuel to the fuel supply pipe 422 by compressing the fuel.
  • the fuel supply means 421 may be at least one of a compressor, an impeller, and a pump.
  • the fuel storage tank may supply fuel to the fuel supply pipe 422 by compressing and storing fuel. In this case, the fuel supply means 421 may not include a fuel transfer device.
  • the fuel supply pipe 422 may be coupled to the fuel supply means 421, and the other side thereof may be coupled to the air supply pipe 412b.
  • the fuel supply pipe 422 is for moving fuel, and may be a flow path such as a pipe or a pipe.
  • the fuel supply pipe 422 may be coupled to the air supply pipe 412b to communicate with the air supply pipe 412b. Therefore, the fuel supply pipe 422 may move the fuel supplied from the fuel supply means 421 to the air supply pipe 412b.
  • the fuel supply pipe 422 may be coupled to the air supply pipe 412b to be located above the air supply pipe 412b.
  • the upper side may mean a direction opposite to the direction of gravity, but may be another direction if the fuel can be easily moved from the fuel supply pipe 422 to the air supply pipe 412b.
  • the fuel supply pipe 422 may be coupled to the air supply pipe 412b at a first angle ⁇ (shown in FIG. 6) above the air supply pipe 412b.
  • the first angle ⁇ may be greater than 0 ° and less than 180 °. Accordingly, the fuel moved through the fuel supply pipe 422 may be supplied to the air supply pipe 412b by gravity. Therefore, the marine engine 1 according to the present invention can lower the load of the fuel supply means 421 compressing the fuel to move the fuel to the air supply pipe 412b, the service life of the fuel supply means 421 Can be extended.
  • a fuel supply valve 423 may be coupled to the fuel supply pipe 422.
  • the fuel supply valve 423 is for opening and closing the fuel supply pipe 422.
  • the fuel supply valve 423 may be movably coupled to the engine block 10.
  • the fuel supply valve 423 may be a gate valve that pushes the valve into the fuel supply pipe 422 to lock the valve.
  • the fuel supply valve 423 may include a rotary valve, a ball valve, and a valve in the pipe if the fuel supply pipe 422 can be opened and closed. It may also be another valve, such as a globe valve that is closed or closed.
  • the fuel supply valve 423 is a gate valve, the fuel supply valve 423 may be moved up and down based on the Y axis.
  • the fuel supply valve 423 may be connected to the controller 5 to be described later by at least one of wired communication and wireless communication, and controlled by the controller 5.
  • the fuel supply valve 423 is moved up and down by the controller 5 to open and close the fuel supply pipe 422.
  • the fuel supply pipe 422 may be opened.
  • the fuel supply pipe 422 and the air supply pipe 412b communicate with each other, so that fuel may be supplied from the fuel supply pipe 422 to the air supply pipe 412b.
  • the fuel supply valve 423 When the fuel supply valve 423 is moved upward, the fuel supply pipe 422 may be closed. In this case, communication between the fuel supply pipe 422 and the air supply pipe 412b may be blocked. Accordingly, fuel may not be supplied to the air supply pipe 412b.
  • the marine engine 1 may include a controller 5.
  • the control unit 5 is for controlling the fuel supply valve 423 and the air supply valve 412c.
  • the controller 5 may control the fuel supply valve 423 and the air supply valve 412c according to a crank angle of the crankshaft installed to be connected to the piston 3.
  • the controller 5 may control the fuel supply valve 423 according to the rotation angle of the crankshaft to open or close the fuel supply pipe 422.
  • the controller 5 may control the air supply valve 412c according to the rotation angle of the crankshaft to open or close the air supply pipe 412b.
  • the controller 5 may include an acquisition mode 51 and a control mode 52.
  • the acquisition mode 51 is a mode for acquiring the rotation angle of the crankshaft.
  • the controller 5 may acquire the rotation angle of the crankshaft through an angle sensor installed in the crankshaft.
  • the controller 5 may acquire the rotation angle of the crankshaft through a governor for detecting the rotational speed of the crankshaft, but is not limited thereto and may obtain the rotation angle of the crankshaft through another device.
  • the controller 5 may be connected to an angle sensor, a governor, or the like through at least one of a wired device and a wireless device. Accordingly, in the acquisition mode 51, the controller 5 may acquire the rotation angle of the crankshaft from the angle sensor, the governor, or the like.
  • the control mode 52 is a mode for adjusting the opening and closing timing of each of the fuel supply valve 423 and the air supply valve 412c according to the rotation angle of the crankshaft obtained in the acquisition mode 51.
  • the control unit 5 receives the rotation angle information of the crankshaft obtained in the acquisition mode 51 to control the fuel supply valve 423 to open and close the fuel supply pipe 422. Can be.
  • the fuel supply pipe 422 When the fuel supply pipe 422 is opened, fuel may be supplied from the fuel supply pipe 422 to the air supply pipe 412b. In this case, the fuel may be natural gas (NG).
  • NG natural gas
  • the control unit 5 receives the rotation angle information of the crankshaft obtained in the acquisition mode 51 to control the air supply valve 412c to open and close the air supply pipe 412b.
  • air may be supplied from the air supply means 412a to the cylinder 2 along the air supply pipe 412b.
  • the air supply pipe 412b is closed, the air supplied to the cylinder 2 along the air supply pipe 412b from the air supply means 412a may be blocked.
  • the control unit 5 acquires the rotation angle of the crankshaft in the acquisition mode 51 and the fuel supply valve 423 according to the rotation angle of the crankshaft obtained in the acquisition mode 51 in the control mode 52.
  • the control unit 5 controls the rotation angle of the crankshaft obtained in the acquisition mode 51, respectively, according to the rotation angle of the crankshaft preset by the fuel supply valve 423 and the air supply valve 412c.
  • the open / close timing data of the By applying to the open / close timing data of the, the open / close timing of each of the fuel supply valve 423 and the air supply valve 412c can be adjusted.
  • the opening / closing timing data of each of the fuel supply valve 423 and the air supply valve 412c according to the rotation angle of the crankshaft may be preset by an operator.
  • the control unit 5 supplies fuel so that the mixed fuel in which fuel and air are mixed is supplied to the cylinder 2 while the piston 3 moves from the bottom dead center P1 to the top dead center P2 in the control mode 52.
  • the valve 423 and the air supply valve 412c may be controlled. Specifically, the control unit 5 when the piston 3 moves upward from the bottom dead center (P1) to block the air supplied from the main air supply member 411 to the cylinder 2, the air supply pipe (412b) When the fuel supply valve starts to supply the mixed fuel to the cylinder 2 through the piston 3 and the piston 3 moves further upward to stop the communication between the cylinder 2 and the air supply pipe 412b. 423 and the air supply valve 412c can be controlled.
  • the controller 5 may supply the mixed fuel to the cylinder 2 until the piston 3 is moved from the third position P3 to the fourth position P4. Accordingly, the marine engine 1 according to the present invention can supply the mixed fuel, which is a mixture of air and fuel, to the cylinder 2 in the process of the piston 3 compressing the fuel and the air, Compared to the case where only 2 is supplied with fuel, air and fuel in the cylinder 2 can be mixed uniformly. Therefore, since the marine engine 1 according to the present invention can improve the combustion efficiency of the mixed fuel, not only can the output for propelling the vessel be lowered, but also knocking can be prevented from occurring. have.
  • the marine engine 1 according to the present invention can supply a mixed fuel in which air and fuel are mixed in the middle portion of the cylinder 2, the air and fuel are separately supplied from the lower side of the cylinder 2. Since the compression ratio can be increased, the engine efficiency can be improved.
  • the control unit 5 is the air supplied to the cylinder 2 in the air supply pipe 412b is later than the fuel supplied to the air supply pipe 412b in the fuel supply pipe 422
  • the air supply valve 412c and the fuel supply valve 423 may be controlled to stop supply.
  • the fuel may be a gas.
  • 12 is a schematic graph showing the opening and closing timing of the air supply valve and the fuel supply valve in a marine engine according to the present invention.
  • the horizontal axis represents the crank angle of the crankshaft.
  • the vertical axis represents the valve lift.
  • the first line L1 is a graph showing the opening and closing timing of the air supply valve 412c.
  • the second line L2 is a graph showing the opening and closing timing of the fuel supply valve 423.
  • the upper direction of the vertical axis in the graph is that the fuel supply valve 423 and the air supply valve 412c each open the fuel supply pipe 422 and the air supply pipe 412b.
  • the downward direction of the vertical axis in the graph is that the fuel supply valve 423 and the air supply valve 412c respectively close the fuel supply pipe 422 and the air supply pipe 412b.
  • the controller 5 controls the fuel supply valve 423 so that each of the fuel supply valve 423 and the air supply valve 412c periodically opens and closes the fuel supply pipe 422 and the air supply pipe 412b according to the rotation angle of the crankshaft. ) And the air supply valve 412c.
  • the second line L2 is located inside the first line L1.
  • the air supply valve 412c opens the air supply pipe 412b first, and then the fuel supply valve 423 opens the fuel supply pipe 422, and the fuel supply valve 423 opens the fuel supply pipe 422. After closing, it means that the air supply valve 412c closes the air supply pipe 412b.
  • the controller 5 may close the air supply pipe 412b after the fuel supply pipe 422 is closed according to the rotation angle of the preset crankshaft. ) May control the air supply valve 412c and the fuel supply valve 423 to be closed.
  • the air supplied to the cylinder 2 in the air supply pipe 412b may be stopped later than the fuel supplied to the air supply pipe 412b in the fuel supply pipe 422.
  • the fuel supply is stopped first and the air supply is stopped later, thereby preventing fuel from remaining in the air supply pipe 412b. Can be.
  • the marine engine 1 according to the present invention can prevent the fuel remaining in the air supply pipe 412b from being additionally supplied to the cylinder 2, thereby preventing premature ignition. In addition, it can contribute to environmental protection by preventing the unburned fuel containing harmful substances such as nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx) to be released to the outside.
  • NOx nitrogen oxides
  • SOx sulfur oxides
  • the marine engine 1 according to the present invention when the supply of the mixed fuel supplied to the cylinder 2 is stopped, fuel is first left in the air supply pipe 412b by stopping the fuel supply and stopping the air supply later. It can prevent that the efficiency of an engine falls by preventing it.
  • the control unit 5 supplies air from the fuel supply pipe 422 to the air supplied from the air supply pipe 412b to the cylinder 2.
  • the air supply valve 412c and the fuel supply valve 423 may be controlled to be supplied at least before the fuel supplied to the supply pipe 412b.
  • the controller 5 may control the air supply valve 412c and the fuel supply valve 423 such that the fuel supply pipe 422 is opened after the air supply pipe 412b is opened according to a preset rotation angle of the crankshaft. have. Therefore, the air supplied from the air supply pipe 412b to the cylinder 2 may be supplied earlier than the fuel supplied from the fuel supply pipe 422 to the air supply pipe 412b.
  • the marine engine 1 according to the present invention supplies air to the cylinder 2 prior to supplying fuel to the mixed fuel, thereby lowering the pressure of the air supply pipe 412b due to the flow rate of the air to supply fuel to the fuel supply pipe 422. May be sucked toward the moving air supply pipe (412b). Accordingly, in the marine engine 1 according to the present invention, by mixing air and fuel in the air supply pipe 412b in advance and supplying it to the cylinder 2, the fuel and air mixing in the cylinder 2 can be made uniform. Not only can the generation of NOx, which is an exhaust gas pollutant, can be reduced, but also knocking and pre-ignition can be improved.
  • NOx which is an exhaust gas pollutant
  • the controller 5 may control the air supply valve 412c and the fuel supply valve 423 such that the air supply pipe 412b and the fuel supply pipe 422 open at the same time.
  • the controller 5 may control the air supply valve 412c and the fuel supply valve 423 to simultaneously open the air supply pipe 412b and the fuel supply pipe 422 according to a preset rotation angle of the crankshaft.
  • fuel and air are simultaneously supplied to the air supply pipe 412b, whereby air and fuel may be mixed and supplied to the cylinder 2. Therefore, the marine engine 1 according to the present invention can uniformly mix the air and the fuel supplied to the cylinder 2, thereby not only reducing the production of nitrogen oxides (NOx), which are exhaust gas pollutants, Engine efficiency can be improved by improving knocking and pre-ignition.
  • NOx nitrogen oxides
  • the main air supply member 411 may further include an air storage chamber 4111.
  • the air storage chamber 4111 may store air for supplying air to the cylinder 2.
  • the air storage chamber 4111 may be formed in the engine block 10 to be positioned below the cylinder 2.
  • the air storage chamber 4111 may be formed larger in size than the cylinder 2 such that the cylinder 2 is located inside.
  • the air storage chamber 4111 may communicate with the cylinder 2 at the lower side of the cylinder 2. Accordingly, the air storage chamber 4111 may supply air to the cylinder 2.
  • the air storage chamber 4111 supplies air to the cylinder 2 by communicating the air storage chamber 4111 and the cylinder 2 when the piston 3 moves from the third position P3 to the first position P1.
  • the air storage chamber 4111 may supply air to the cylinder 2 by communicating the air storage chamber 4111 with the cylinder 2 until the piston 3 moves from the first position P1 to the third position P3. Can be. When the piston 3 reaches the third position P3, the air storage chamber 4111 is unable to supply air to the cylinder 2 because the communication between the air storage chamber 4111 and the cylinder 2 is blocked.
  • the air storage chamber 4111 may receive air sequentially passed through the compressor, the air cooler, and the air receiver of the turbocharger.
  • the compressor of the turbocharger may compress air using driving force of the exhaust gas of the engine.
  • the air cooler may be cooled by receiving compressed air from a compressor. The air cooler may cool down the compressed air by heat-exchanging the cooling medium and the compressed air, but is not limited thereto.
  • the air cooler may also cool the compressed air by another method such as using a cooling device.
  • the air receiver may receive cooled air from the air cooler.
  • the air storage chamber 4111 may store air supplied from the air receiver. For example, the air storage chamber 4111 may store air at a pressure of about 4-5 bar.
  • the marine engine 1 may further include a bypass unit 6.
  • the bypass part 6 supplies a part of the air stored in the air storage chamber 4111 to the auxiliary air supply member 412.
  • the bypass unit 6 may be connected to the air storage chamber 4111 and the auxiliary air supply member 412 so as to be positioned between the air storage chamber 4111 and the auxiliary air supply member 412. Accordingly, the bypass unit 6 may receive air from the air storage chamber 4111 and supply the air to the auxiliary air supply member 412.
  • the bypass unit 6 may compress the air supplied from the air storage chamber 4111 and supply the compressed air to the auxiliary air supply member 412.
  • the bypass unit 6 may include a first bypass pipe 61, a bypass compression mechanism 62, a bypass storage chamber 63, and a second bypass pipe 64.
  • the first bypass pipe 61 is for connecting the air storage chamber 4111 and the bypass storage chamber 63.
  • the first bypass pipe 61 may be a pipe or a pipe. As the first bypass pipe 61 connects the air storage chamber 4111 and the bypass storage chamber 63, the air stored in the air storage chamber 4111 is stored in the air storage chamber along the first bypass pipe 61. 4111.
  • the bypass compression mechanism 62 may be installed in the first bypass pipe 61.
  • the bypass compression mechanism 62 is for compressing air supplied from the air storage chamber 4111 to the bypass storage chamber 63.
  • the bypass compression mechanism 62 may receive air from the air storage chamber 4111, compress the air, and then supply the compressed air to the bypass storage chamber 63 through the first bypass pipe 61.
  • Bypass compression mechanism 62 may compress air at a pressure between about 10 bar and 20 bar.
  • the bypass storage chamber 63 may store the air supplied from the bypass compression mechanism 62 at a pressure between about 10 bar and 20 bar.
  • the bypass compression mechanism 62 may be a compressor or an impeller.
  • the bypass storage chamber 63 is for compressing and storing the air supplied from the air storage chamber 4111.
  • the bypass storage chamber 63 may have one side connected to the first bypass pipe 61 and the other side connected to the second bypass pipe 62. Therefore, the bypass storage chamber 63 may receive air through the first bypass pipe 61.
  • the bypass storage chamber 63 is an empty chamber, and may be installed to be located at at least one of the inside and the outside of the engine block 10.
  • the bypass storage chamber 63 may store air at a higher pressure than the air storage chamber 4111. For example, the pressure of the air stored in the bypass storage chamber 63 may be between about 10 bar and 20 bar.
  • the bypass storage chamber 63 may store the air compressed by the bypass compression mechanism 62.
  • the bypass storage chamber 63 may be provided with a recompression device for maintaining the compressed air in a compressed state, a cooling device for cooling the compressed air, a vaporization device for vaporizing the compressed air and the like.
  • the bypass storage chamber 63 may supply the stored compressed air to the second bypass pipe 62.
  • the second bypass pipe 64 is for connecting the bypass storage chamber 63 and the auxiliary air supply member 412.
  • the second bypass pipe 64 may be a pipe or a pipe. As the second bypass pipe 64 connects the bypass storage chamber 63 and the auxiliary air supply member 412, the air stored in the bypass storage chamber 63 is along the second bypass pipe 64.
  • the auxiliary air supply member 412 may be supplied.
  • the second bypass pipe 64 may be coupled to the air supply pipe 412b to communicate with the air supply pipe 412b of the auxiliary air supply member 412. Accordingly, the air stored in the bypass storage chamber 63 may move to the air supply pipe 412b along the second bypass pipe 64.
  • the air moved to the air supply pipe 412b may be supplied to the cylinder 2 or cut off depending on whether the air supply valve 412c is opened or closed. Therefore, in the marine engine 1 according to the present invention, since the auxiliary air supply member 412 can receive air from the air storage chamber 4111 through the bypass portion 6, the air used for mixing air and fuel Since there is no need to install a separate air supply for supplying the fuel can reduce the construction cost for supplying the mixed fuel to the cylinder (2).
  • the separate air supply device and the compression device may be air supply means 412a.
  • the marine engine 1 according to the present invention may include an exhaust valve (7).
  • the exhaust valve 7 may be movably coupled to the cylinder 2 based on the Y-axis direction.
  • the exhaust valve 7 may be coupled to the engine block 10 to be located above the cylinder 2.
  • the exhaust valve 7 is for opening and closing the cylinder 2 so that the exhaust gas generated by combustion of fuel and air is discharged from the cylinder 2.
  • the exhaust valve 7 may be connected to the control unit 5 by at least one of wired communication and wireless communication. Accordingly, the exhaust valve 7 can be opened and closed by moving the control unit 5. For example, the exhaust valve 7 is moved downward by the control part 5, so that the cylinder 2 and the exhaust pipe can communicate.
  • the exhaust pipe is a flow path for exhausting the exhaust gas to the outside. Accordingly, the exhaust valve 7 can open the cylinder 2.
  • the exhaust gas may be naturally discharged to the outside through the exhaust pipe due to the high temperature or artificially discharged to the outside through the exhaust pipe by air pressure when air is supplied to the inside of the cylinder 2.
  • the exhaust valve 7 is moved upward by the control unit 5, thereby blocking the cylinder 2 and the exhaust pipe.
  • the exhaust valve 7 can close the cylinder 2.
  • the exhaust valve 7 closes the cylinder 2 and the piston 3 moves toward the top dead center, the mixed fuel is supplied to the cylinder 2, and when the piston 3 further moves toward the top dead center, the supplied mixed fuel Can be compressed.
  • the control unit 5 controls the exhaust valve 7, the air supply valve 412c and the fuel supply valve 423 so that the mixed fuel is supplied to the cylinder 2 after the exhaust valve 7 closes the cylinder 2. can do.
  • the controller 5 may control the exhaust valve 7, the air supply valve 412c, and the fuel supply valve 423 according to the acquisition mode 51 and the control mode 52.
  • the controller 5 may control the exhaust valve 7, the air supply valve 412c, and the fuel supply valve 423 according to a preset rotation angle of the crankshaft.
  • the third line L3 (shown in FIG. 16) is a graph showing the opening and closing timing at which the exhaust valve 7 opens and closes the cylinder 2.
  • the third line L3 is an open / close timing in which the exhaust valve 7 opens and closes the cylinder 2 when the fuel is gas, and the exhaust valve 7 is a cylinder 2 when the fuel is diesel. It is a graph that covers all the opening and closing timings to open and close the.
  • the third line L3 is located on the left side of the first line L1 and the second line L2. This means that after the exhaust valve 7 opens and closes the cylinder 2, the air supply valve 412c and the fuel supply valve 423 open and close the air supply pipe 412b and the fuel supply pipe 422, respectively.
  • the controller 5 may close the cylinder 2 by controlling the exhaust valve 7 when the exhaust gas in the cylinder 2 is discharged to the outside.
  • the controller 5 may control the exhaust valve 7 to open the cylinder 2 while the piston 3 moves from the second position P2 to the first position P1.
  • the controller 5 may open the cylinder 2 until the piston 3 is positioned at the third position P3 at the first position P1. Accordingly, the exhaust gas generated in the cylinder 2 may be naturally discharged by the high temperature or artificially discharged through the exhaust pipe by the air supplied through the main air supply member 411.
  • the controller 5 may close the cylinder 2 when the piston 3 is located at the third position P3.
  • the controller 5 may control the air supply valve 412c and the fuel supply valve 423 to open the air supply pipe 412b and the fuel supply pipe 422, respectively.
  • the mixed fuel MF in which fuel and air are mixed may be supplied to the cylinder 2. Since the marine engine 1 according to the present invention can supply the mixed fuel MF to the cylinder 2 after closing the cylinder 2, the fuel methane slip is discharged to the outside of the cylinder 2. Can be prevented. Therefore, the marine engine 1 according to the present invention can prevent the environment from being polluted by preventing environmental pollutants such as nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) contained in the fuel from leaking out of the vessel. In addition, they can meet stringent environmental regulations.
  • NOx nitrogen oxides
  • SOx sulfur oxides
  • the control unit 5 controls the cylinder 2 by controlling the exhaust valve 7 according to the rotation angle of the crankshaft set differently according to the gas mode in which the fuel is gas and the diesel mode in which the fuel is diesel.
  • the closing timing of the closing exhaust valve 7 can be adjusted.
  • the marine engine 1 according to the present invention may be a dual fuel engine.
  • the dual fuel engine has two fuels.
  • natural gas (NG) and diesel (MDO) may be mixed to generate an output to propel a vessel.
  • Dual fuel engines may include diesel injectors and micro-pilot injectors. The diesel injector and the micropilot injector may be installed at different positions of the cylinder 2.
  • the diesel injector is for injecting diesel (MDO) fuel to the cylinder 2 in which the air is compressed, when the diesel mode is the fuel (MDO). Accordingly, in the dual fuel engine, the diesel fuel is ignited due to the compressed air to generate the driving force.
  • the micropilot injector is for igniting the gas fuel compressed in the cylinder 2 by injecting diesel oil into the cylinder 2 when the fuel is in the gas mode of natural gas.
  • the micropilot injector can ignite the compressed gas fuel by injecting a small amount of diesel oil into the cylinder when the gas fuel and air are compressed.
  • the diesel injector is for supplying diesel fuel to the cylinder 2 in the diesel mode, and the micropilot injector is for ignition of the compressed gas fuel in the cylinder 2 in the gas mode.
  • the fourth line L4 is a graph showing the opening / closing timing of opening and closing the cylinder 2 by the exhaust valve 7 when the diesel mode is fuel.
  • the fifth line L5 is a graph showing the opening and closing timing of opening and closing the cylinder 2 by the exhaust valve 7 when the fuel is gas. In the fifth line L5, the graph is downward on the right side than the fourth line L4. This means that in the gas mode, the closing timing at which the exhaust valve 7 closes the cylinder 2 is later than in the diesel mode.
  • the controller 5 may control the exhaust valve 7 so that the closing timing of closing the cylinder 2 is later than in the gas mode when the exhaust valve 7 is in the diesel mode.
  • the closing timing of the cylinder 2 is related to the compression pressure and compression temperature of the fuel and air supplied to the cylinder 2. That is, the closing timing of the cylinder 2 is related to the effective compression ratio of fuel and air supplied to the cylinder 2.
  • the effective compression ratio refers to the actual compression ratio in the engine, and the volume ratio of the cylinder 2 when the scavenging hole is closed in the two stroke engine and the piston 3 reaches the top dead center.
  • the compression time for the piston 3 to compress the fuel and the air supplied to the cylinder 2 is faster, so the compression pressure of the air and the fuel is increased, so that the compression temperature can be increased.
  • the compression time at which the piston 3 compresses the fuel and air supplied to the cylinder 2 is slower than when the closing timing of the cylinder 2 is fast. Lower pressures can result in lower compression temperatures.
  • the geometrical compression ratio of the gas mode and the diesel mode may be the same.
  • the marine engine 1 according to the present invention can lower the compression pressure in the cylinder 2 by lowering the closing timing of the cylinder 2 compared to the diesel mode in the gas mode, thereby lowering the compression temperature.
  • the controller 5 can slow down the supply timing of the mixed fuel supplied to the cylinder 2.
  • the marine engine 1 according to the present invention lowers the effective compression ratio in comparison with the diesel mode in the gas mode, thereby lowering the compression temperature of the cylinder 2, thereby premature ignition before the piston 3 reaches the top dead center. It can prevent being reigned. Therefore, the marine engine 1 according to the present invention can vary the effective compression ratio according to the gas mode and the diesel mode, it is possible to improve the efficiency of the engine in the gas mode and the diesel mode, respectively.
  • the control unit 5 may switch to a gas mode in which less harmful substances such as nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) are discharged when the vessel operates the emission restriction zone (ECA).
  • the controller 5 may switch to the diesel mode when the vessel operates a discharge mitigation zone (Global).
  • the marine engine 1 according to the present invention can improve the efficiency of the engine without structural change of the cylinder 2 by differently adjusting the closing timing of the cylinder 2 of the exhaust valve 7 according to the gas mode and the diesel mode. .

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Abstract

본 발명은 연료를 연소시키기 위한 공간을 제공하는 실린더, 상기 실린더에서 상사점과 하사점을 왕복이동하는 피스톤, 및 상기 실린더에 결합되고 상기 실린더에 연료와 공기를 공급하기 위한 공급부를 포함하고, 상기 공급부는 상기 실린더에 연료를 공급하기 위한 연료공급기구, 및 상기 실린더에 공기를 공급하기 위한 공기공급기구를 포함하며, 상기 공기공급기구는 상기 실린더의 하측과 상측 사이에서 상기 실린더에 공기를 공급하는 보조공기공급부재를 포함하고, 상기 보조공기공급부재는 상기 피스톤이 하사점에서 상사점으로 이동하는 중간에 상기 연료공급기구에서 연료가 공급될 때 공기도 함께 공급하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진에 관한 것이다.

Description

선박용 엔진
본 발명은 선박을 추진시키기 위한 선박용 엔진에 관한 것이다.
일반적으로 선박용 엔진은 디젤엔진(Diesel Engine), 가스엔진(Gas Turbine Engine), 이중연료엔진(Dual Fuel Engine) 등 다양한 엔진을 포함한다. 특히, 이중연료엔진(Dual Fuel Engine)은 2가지 연료. 예컨대, 가스와 디젤을 병행하여 사용할 수 있는 장점으로 인해 선박에 많이 사용된다.
이러한 엔진은 실린더 내에 가스를 공급하는 압력에 따라 저압형 엔진과 고압형 엔진으로 구분된다.
저압형 엔진은 실린더 중간에 가스를 저압. 예컨대, 5 - 30바(Bar)로 공급할 수 있는 가스공급밸브를 설치하고, 공기 압축 중간과정에서 가스를 분사하여 착화 전에 공기와 가스가 미리 혼합되게 함으로써, 예혼합 연소가 가능하다.
고압형 엔진은 실린더 상측에 가스를 고압. 예컨대, 300바(Bar)로 공급할 수 있는 연료분사밸브를 설치하고, 공기를 압축시킨 후 상측에서 연료를 분사하여 확산 연소시킴으로써, 고출력을 발생시킨다.
그러나, 종래 기술에 따른 엔진은 다음과 같은 문제가 있다.
첫째, 종래 기술에 따른 엔진에서 저압형 엔진은 공기를 압축시키는 중간과정에서 가스를 공급하므로, 가스와 공기가 균일하게 혼합되지 못한다. 이에 따라, 종래 기술에 따른 엔진은 출력이 저하될 뿐만 아니라 노킹(Knocking)이 발생하고, 환경오염물질인 질소산화물(NOx)의 배출량이 증대되는 문제가 있다. 또한, 예혼합 연소에 따른 노킹 발생을 억제하기 위해 엔진 압축비를 낮추어 엔진 효율이 저하되는 문제가 있다. 특히, 이중연료엔진에서 가스를 연료로 하는 가스모드의 노킹을 억제하기 위해 낮아진 압축비는 디젤을 연료로 하는 디젤모드에서 엔진 효율을 악화시키는 문제가 있다.
둘째, 종래 기술에 따른 엔진에서 고압형 엔진은 실린더의 공기를 압축시킨 상태에서 가스를 분사해야 하므로, 가스를 고압으로 분사해야 한다. 이에 따라, 종래 기술에 따른 엔진은 가스를 고압으로 공급하기 위한 별도의 고압 연료 공급장치가 필요하므로, 설치비용 및 운영비용이 증대되는 문제가 있다. 따라서, 저비용으로 상기와 같은 문제점들을 해결할 수 있는 선박용 엔진의 개발이 절실히 필요하다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 실린더에 공급되는 연료와 공기를 균일하게 혼합시킬 수 있는 선박용 엔진을 제공하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기와 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진은 연료를 연소시키기 위한 공간을 제공하는 실린더; 상기 실린더에서 상사점과 하사점을 왕복이동하는 피스톤; 및 상기 실린더에 결합되고, 상기 실린더에 연료와 공기를 공급하기 위한 공급부를 포함할 수 있다. 상기 공급부는 상기 실린더에 연료를 공급하기 위한 연료공급기구; 및 상기 실린더에 공기를 공급하기 위한 공기공급기구를 포함할 수 있다. 상기 공기공급기구는 상기 실린더의 하측과 상측 사이에서 상기 실린더에 공기를 공급하는 보조공기공급부재를 포함할 수 있다. 상기 보조공기공급부재는 상기 피스톤이 하사점에서 상사점으로 이동하는 중간에 상기 연료공급기구에서 연료가 공급될 때 공기도 함께 공급할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진에 있어서, 상기 공기공급기구는 상기 실린더의 하측에서 상기 실린더에 공기를 공급하는 주공기공급부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진에 있어서, 상기 보조공기공급부재는 상기 주공기공급부재가 상기 실린더에 공기를 공급한 후에 상기 실린더에 공기를 공급할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진에 있어서, 상기 연료공급기구는 상기 보조공기공급부재에 결합되고, 상기 보조공기공급부재는 상기 실린더에 공기와 연료가 혼합된 혼합연료가 공급되도록 상기 연료공급기구에서 공급되는 연료에 공기를 공급할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진에 있어서, 상기 보조공기공급부재는 상기 실린더에 공기를 공급하기 위한 공기공급수단, 상기 공기공급수단과 상기 실린더를 연결하는 공기공급배관, 및 상기 공기공급배관에 설치되고 상기 실린더에 공기가 공급되도록 상기 공기공급배관을 개폐하는 공기공급밸브를 포함할 수 있다. 상기 연료공급기구는 상기 실린더에 연료를 공급하기 위한 연료공급수단, 상기 연료공급수단과 상기 공기공급배관을 연결하는 연료공급배관, 및 상기 연료공급배관에 설치되고 상기 공기공급배관에 연료가 공급되도록 상기 연료공급배관을 개폐하는 연료공급밸브를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진에 있어서, 상기 연료공급배관은 상기 공기공급배관보다 상측에 위치하도록 상기 공기공급배관에 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진은 상기 공기공급밸브 및 상기 연료공급밸브를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 피스톤에 연결되게 설치되는 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 상기 공기공급밸브 및 상기 연료공급밸브 각각이 상기 공기공급배관 및 상기 연료공급배관을 개폐하도록 상기 공기공급밸브 및 상기 연료공급밸브를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진에 있어서, 상기 제어부는 상기 크랭크샤프트의 회전각도를 획득하는 획득모드, 및 상기 획득모드에서 획득한 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 상기 공기공급밸브 및 상기 연료공급밸브 각각의 개폐타이밍을 조절하는 제어모드를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진은 상기 공기공급밸브 및 상기 연료공급밸브를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 공기공급배관에서 상기 실린더로 공급되는 공기가 상기 연료공급배관에서 상기 공기공급배관으로 공급되는 연료보다 더 늦게 공급이 중단되도록 상기 공기공급밸브 및 상기 연료공급밸브를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진은 상기 공기공급밸브 및 상기 연료공급밸브를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 공기공급배관에서 상기 실린더로 공급되는 공기가 상기 연료공급배관에서 상기 공기공급배관으로 공급되는 연료보다 적어도 먼저 공급되도록 상기 공기공급밸브 및 상기 연료공급밸브를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진에 있어서, 상기 주공기공급부재는 상기 실린더에 공기를 공급하기 위해 공기를 저장하는 공기저장챔버를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진은 상기 공기저장챔버에 저장된 공기 중 일부를 상기 보조공기공급부재로 공급하기 위한 바이패스부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진에 있어서, 상기 바이패스부는 상기 공기저장챔버로부터 공급되는 공기를 압축 저장하기 위한 바이패스저장챔버, 상기 바이패스저장챔버와 상기 공기저장챔버를 연결하는 제1바이패스배관, 상기 제1바이패스배관에 설치되고 상기 공기저장챔버에서 상기 바이패스저장챔버로 공급되는 공기를 압축시키기 위한 바이패스압축기구, 및 상기 바이패스저장챔버에 압축 저장된 공기가 상기 보조공기공급부재로 공급되도록 상기 바이패스저장챔버와 상기 보조공기공급부재를 연결하는 제2바이패스배관을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진은 상기 실린더의 상측에 위치하도록 상기 실린더에 결합되고 상기 실린더에서 연료가 연소되어 발생하는 배기가스가 배출되도록 상기 실린더를 개폐하는 배기밸브, 및 상기 배기밸브 및 상기 공급부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 실린더가 폐쇄된 후에 상기 실린더에 혼합연료가 공급되도록 상기 배기밸브 및 상기 공급부를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 엔진은 상기 실린더의 상측에 위치하도록 상기 실린더에 결합되고 상기 실린더에서 연료가 연소되어 발생하는 배기가스가 배출되도록 상기 실린더를 개폐하는 배기밸브, 및 상기 배기밸브를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 연료가 가스인 가스모드일 경우, 연료가 디젤인 디젤모드에 비해 상기 배기밸브가 상기 실린더를 폐쇄하는 폐쇄타이밍이 더 늦도록 상기 배기밸브를 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 실린더에 연료와 공기를 혼합시킨 혼합연료를 공급하도록 구현됨으로써 실린더 내부의 공기와 연료를 균일하게 혼합시킬 수 있으므로, 저비용으로 출력이 저하되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 노킹(Knocking)의 발생을 억제하고, 질소산화물(NOx)과 같은 환경오염물질의 배출량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 선박용 엔진의 개략적인 블록도
도 2는 본 발명에 따른 선박용 엔진의 개략적인 도면
도 3은 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 공급부를 설명하기 위한 개략적인 블록도
도 4는 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 연료공급기구 및 공기공급기구를 설명하기 위한 개략적인 블록도
도 5는 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 연료공급밸브 및 공기공급밸브를 설명하기 위한 도 2의 A부분의 확대단면도
도 6은 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 연료공급배관 및 공기공급배관을 설명하기 위한 도 5의 B부분의 개략적인 단면도
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 공기를 연료보다 먼저 공급하는 것을 설명하기 위한 개략적인 작동상태도
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 공기를 연료보다 나중에 공급 중단하는 것을 설명하기 위한 개략적인 작동상태도
도 11은 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 제어부를 설명하기 위한 개략적인 블록도
도 12는 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 공기공급밸브 및 연료공급밸브의 개폐타이밍을 나타낸 개략적인 그래프
도 13은 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 공기저장챔버 및 바이패스부를 설명하기 위한 개략적인 블록도
도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 배기밸브가 실린더를 폐쇄한 후에 연료를 공급하는 것을 설명하기 위한 개략적인 작동상태도
도 16은 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 배기밸브, 공기공급밸브 및 연료공급밸브의 개폐타이밍을 나타낸 개략적인 그래프
도 17은 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 가스모드 및 디젤모드에 따른 배기밸브의 개폐타이밍을 나타낸 개략적인 그래프
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1항목, 제2항목 또는 제3항목 각각 뿐만 아니라 제1항목, 제2항목 및 제3항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 선박용 엔진에 관해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 17을 참고하면, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 실린더에 연료와 공기를 혼합하여 공급함으로써, 선박을 추진시키기 위한 출력이 저하되고 노킹(Knocking)이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다. 노킹(Knocking)은 실린더 내에서의 이상연소에 의해 망치로 두드리는 것과 같은 소리가 나는 현상이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 크게 실린더(2), 피스톤(3) 및 공급부(4)를 포함한다.
실린더(2)는 연료를 연소시키기 위한 공간을 제공한다. 실린더(2)는 엔진블록(10, 도 5에 도시됨)의 내부에 형성될 수 있다. 실린더(2)는 내부가 비어있는 원통형태로 형성될 수 있다. 실린더(2)와 엔진블록(10)사이에는 실린더라이너(2a, 도 5에 도시됨)가 설치될 수 있다. 실린더(2)에는 피스톤(3)이 이동 가능하게 설치될 수 있다. 예컨대, 피스톤(3)은 실린더(2)의 내부에서 Y축 방향(도 2에 도시됨)을 기준으로 상하방향으로 왕복운동할 수 있다. 실린더(2)에는 연료와 공기를 공급하기 위한 공급부(4)가 결합될 수 있다. 이에 따라, 실린더(2)는 공급부(4)로부터 공기와 연료를 공급받을 수 있다. 실린더(2)는 피스톤(3)이 왕복운동함에 따라 체적이 증감될 수 있다. 예컨대, 실린더(2)는 피스톤(3)이 상측방향으로 이동하면, 체적이 감소될 수 있다. 이 경우, 실린더(2)에 공급된 연료와 공기는 압축될 수 있다. 피스톤(3)이 제1위치(P1, 도 2에 도시됨)에서 이동하여 제2위치(P2, 도 2에 도시됨)에 도달하면, 실린더(2)의 상측에 설치된 마이크로파일럿인젝터(미도시)가 디젤을 공급하여 압축된 연료를 착화시킴으로써 연료와 공기가 연소 및 폭발하여 피스톤(3)을 하측방향으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 구동력이 발생되고, 실린더(2)에는 배기가스가 발생될 수 있다. 제1위치(P1)는 피스톤(3)이 하사점에 위치되는 경우이다. 제2위치(P2)는 피스톤(3)이 상사점에 위치되는 경우이다. 실린더(2)는 피스톤(3)이 하측방향으로 이동하면, 체적이 증가될 수 있다. 피스톤(3)이 하사점 쪽으로 이동하면, 공급부(4)에 의해 공기가 실린더(2)로 공급될 수 있다. 따라서, 실린더(2)에서 발생된 배기가스는 공급부(4)에서 공급한 공기에 의해 실린더(2)의 외부로 배출될 수 있다. 배기가스는 고온으로 인해 자연적으로 실린더(2)의 외부로 배출될 수도 있다. 배기가스는 실린더(2)에 결합된 배기관을 따라 외부로 배출될 수 있다.
피스톤(3)은 실린더(2)에 공급된 연료와 공기를 압축하기 위한 것이다. 피스톤(3)은 실린더(2)에 이동 가능하게 설치된다. 피스톤(3)은 실린더(2)의 내부에서 상하방향으로 왕복 운동할 수 있다. 피스톤(3)은 원기둥형태로 형성될 수 있으나, 실린더(2)의 내부에서 이동하면서 연료와 공기를 압축할 수 있으면 다른 형태로 형성될 수도 있다. 피스톤(3)은 구동력을 전달하는 크랭크샤프트(미도시)에 의해 상측방향으로 이동할 수 있다. 피스톤(3)은 막대형태인 피스톤로드와 커넥팅로드를 통해 크랭크샤프트에 연결될 수 있다. 피스톤(3)은 크랭크샤프트에 의해 상측방향으로 이동하는 경우 연료와 공기를 압축시킬 수 있다. 피스톤(3)은 상사점(P2)에서 실린더(2)에 공급된 연료와 공기가 혼합 연소되어 폭발함에 따라 하측방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 피스톤(3)은 실린더(2)의 내부에서 하사점(P1)과 상사점(P2) 사이를 왕복 운동할 수 있다. 하사점(P1)은 Y축 방향을 기준으로 피스톤(3)이 실린더(2)의 내부에서 가장 낮은 위치에 위치되는 지점이다. 상사점(P2)은 Y축 방향을 기준으로 피스톤(3)이 실린더(2)의 내부에서 가장 높은 위치에 위치되는 지점이다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 피스톤(3)이 상사점(P2)에 도달하면, 구동력을 발생시키기 위해 압축된 연료를 폭발시킬 수 있다.
공급부(4)는 실린더(2)에 연료와 공기를 공급하기 위한 것이다. 공급부(4)는 실린더(2)에 결합될 수 있다. 공급부(4)는 피스톤(3)이 상사점(P2)에서 하사점(P1) 쪽으로 이동하면, 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있다. 이 경우, 공급부(4)는 실린더(2)의 하측에서 공기를 공급할 수 있다. 공급부(4)는 피스톤(3)이 하사점(P1)에서 상사점(P2)으로 이동하면, 실린더(2)에 공기 및 연료를 공급할 수 있다. 이 경우, 연료는 공기와 연료가 혼합된 혼합연료일 수 있다. 공급부(4)는 실린더(2)의 하측과 상측 사이에서 혼합연료를 실린더(2)에 공급할 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 피스톤(3)이 연료와 공기를 압축하는 과정. 즉, 피스톤(3)이 하사점(P1)에서 상사점(P2)으로 이동되는 중간에 공기와 연료를 미리 혼합시킨 혼합연료를 실린더(2)에 공급할 수 있으므로, 압축과정에서 실린더(2)에 연료만 공급하는 경우에 비해 실린더(2) 내부의 공기와 연료를 균일하게 혼합시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 혼합연료의 연소 효율을 향상시킬 수 있으므로, 선박을 추진시키기 위한 출력이 저하되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 노킹(Knocking)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 3 내지 도 6을 참고하면, 공급부(4)는 공기공급기구(41) 및 연료공급기구(42)를 포함할 수 있다.
공기공급기구(41)는 실린더(2)에 공기를 공급하기 위한 것이다. 공기공급기구(41)는 외부 또는 엔진 주변의 공기를 흡입하여 실린더(2)에 공급할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있으면 공기를 저장하는 공기저장탱크에 저장된 공기를 실린더(2)에 공급할 수도 있다. 공기공급기구(41)는 주공기공급부재(411) 및 보조공기공급부재(412)를 포함할 수 있다.
주공기공급부재(411)는 실린더(2)에 공기를 공급하기 위한 것이다. 주공기공급부재(411)는 실린더(2)의 하측에 위치하도록 엔진블록(10)에 결합될 수 있다. 주공기공급부재(411)는 Y축 방향을 기준으로 보조공기공급부재(412)보다 낮은 위치에 위치될 수 있다. 이에 따라, 피스톤(3)은 실린더(2)에서 공기와 연료를 압축시키기 위해 하사점(P1)에서 주공기공급부재(411), 보조공기공급부재(412) 및 상사점(P2)까지 순차적으로 이동할 수 있다. 이하에서는 피스톤(3)이 주공기공급부재(411)에 위치된 경우를 제3위치(P3, 도 4에 도시됨), 및 피스톤(3)이 보조공기공급부재(412)에 위치된 경우를 제4위치(P4, 도 4에 도시됨)라 한다. 제1위치(P1), 제2위치(P2), 제3위치(P3), 제4위치(P4)에는 피스톤(3)의 상면이 위치될 수 있다. 주공기공급부재(411)는 실린더(2)에 연통되도록 엔진블록(10)에 설치될 수 있다. 주공기공급부재(411)는 실린더(2)를 형성하는 실린더라이너(2a)의 원주를 따라 복수개가 서로 이격되게 형성될 수 있다. 주공기공급부재(411)는 외부의 공기를 흡입하여 실린더(2)에 공급할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 공기를 저장하였다가 실린더(2)에 공급할 수도 있다. 주공기공급부재(411)는 약 4 - 5바(bar)의 압력으로 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있다. 주공기공급부재(411)는 피스톤(3)의 이동에 따라 실린더(2)에 연통되거나 연통이 차단됨으로써, 실린더(2)에 공기를 공급하거나 공급하지 않을 수 있다. 예컨대, Y축 방향을 기준으로 피스톤(3)이 주공기공급부재(411)보다 하사점 쪽으로 하측으로 이동하면, 주공기공급부재(411)는 실린더(2)에 연통될 수 있다. 즉, 피스톤(3)이 제3위치(P3)에서 제1위치(P1) 사이에 위치되면, 주공기공급부재(411)는 실린더(2)에 연통될 수 있다. 이에 따라, 주공기공급부재(411)는 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있다. 예컨대, Y축 방향을 기준으로 피스톤(3)이 주공기공급부재(411)보다 상사점 쪽으로 상측으로 이동하면, 주공기공급부재(411)는 실린더(2)와의 연통이 차단될 수 있다. 즉, 피스톤(3)이 제3위치(P3)에서 제2위치(P2) 사이에 위치되면, 주공기공급부재(411)는 실린더(2)에 연통될 수 없다. 이에 따라, 주공기공급부재(411)는 실린더(2)에 공기를 공급할 수 없다. 실린더(2)에는 주공기공급부재(411)와 보조공기공급부재(412)가 공기를 공급할 수 있다. 주공기공급부재(411)와 보조공기공급부재(412)는 실린더(2)에 공기를 나누어서 공급할 수 있다. 예컨대, 실린더(2)가 공급받는 공기의 총 양이 100이라고 할 경우, 주공기공급부재(411)가 90을 공급하고 보조공기공급부재(412)가 10을 공급할 수 있다. 보조공기공급부재(412)가 공급하는 공기는 연료공급기구(42)에서 공급하는 연료와 혼합되어 혼합연료로 실린더(2)에 공급될 수 있다. 주공기공급부재(411)는 실린더(2)에 공기를 주입하기 위해 공기를 저장하는 공기저장챔버(4111)를 더 포함할 수 있다. 공기저장챔버(4111)에 대한 설명은 후술하기로 한다.
보조공기공급부재(412)는 실린더(2)에 공기를 공급하기 위한 것이다. 보조공기공급부재(412)는 실린더(2)에 결합될 수 있다. 이 경우, 보조공기공급부재(412)는 실린더(2)의 상측과 하측 사이에 위치하도록 엔진블록(22)에 설치될 수 있다. 따라서, 보조공기공급부재(412)는 실린더(2)의 상측과 하측 사이에서 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있다. 보조공기공급부재(412)는 피스톤(3)이 제3위치(P3)에서 제4위치(P4)로 이동될 때까지 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있다. 주공기공급부재(411)는 피스톤(3)이 제1위치(P1)에서 제3위치(P3)로 이동될 때까지 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있으므로, 보조공기공급부재(412)는 주공기공급부재(411)가 실린더(2)에 공기를 공급한 후에 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있다. 보조공기공급부재는 피스톤(3)이 하사점에서 상사점으로 이동하는 중간에 연료공급기구(42)에서 실린더(2)로 연료가 공급될 때 공기도 함께 공급할 수 있다. 이 경우, 실린더(2)는 후술할 배기밸브에 의해 폐쇄된 경우일 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 주공기공급부재(411)가 실린더(2)에 공기를 공급하는 타이밍과 보조공기공급부재(412)가 실린더(2)에 공기를 공급하는 타이밍을 정확하게 구분할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 주공기공급부재(411) 및 보조공기공급부재(412)가 실린더(2)에 공급하는 공기의 비율을 용이하게 조절할 수 있다. 보조공기공급부재(412)는 피스톤(3)이 제2위치(P2) 쪽으로 제4위치(P4)를 초과하여 이동하면 실린더(2)에 공기를 공급하지 않을 수 있다. 이 경우, 보조공기공급부재(412)는 피스톤(3)의 이동에 의해 실린더(2)와 연통이 차단되기 때문이다. 보조공기공급부재(412)는 공기공급수단(412a), 공기공급배관(412b) 및 공기공급밸브(412c)를 포함할 수 있다.
공기공급수단(412a)은 실린더(2)에 공기를 공급하기 위한 것이다. 공기공급수단(412a)은 공기공급배관(412b)에 결합될 수 있다. 공기공급수단(412a)은 공기공급배관(412b)을 통해 실린더(2)에 연료를 공급할 수 있다. 공기공급수단(412a)은 외부의 공기를 흡입하여 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있으면 공기를 저장하는 공기저장탱크에 저장된 공기를 실린더(2)에 공급할 수도 있다. 예컨대, 공기공급수단(412a)은 컴프레셔, 임펠러, 펌프 중 적어도 하나일 수 있다. 공기저장탱크는 공기를 압축 저장함으로써, 공기공급배관(412b)을 통해 실린더(2)에 공기를 공급할 수도 있다.
공기공급배관(412b)은 일측이 공기공급수단(412a)에 결합되고, 타측이 실린더(2)에 결합될 수 있다. 공기공급배관(412b)은 공기를 이동시키기 위한 것으로, 관 또는 파이프와 같은 유로일 수 있다. 공기공급배관(412b)은 실린더(2)에 연통되도록 실린더라이너(2a, 도 5에 도시됨)에 결합될 수 있다. 따라서, 공기공급배관(412b)은 공기공급수단(412a)에서 공급되는 공기를 실린더(2)로 이동시킬 수 있다. 공기공급배관(412b)에는 공기공급밸브(412c)가 설치될 수 있다.
공기공급밸브(412c)는 공기공급배관(412b)을 개폐하기 위한 것이다. 공기공급밸브(412c)는 회전식 밸브인 볼밸브일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 공기공급배관(412b)을 개폐할 수 있으면 배관에 밸브를 밀어넣어서 잠그는 게이트밸브, 배관에 밸브를 덮거나 막아서 잠그는 글로브 밸브 등 다른 밸브일 수도 있다. 공기공급밸브(412c)는 공기공급배관(412b)을 개폐하도록 엔진블록(10)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 공기공급밸브(412c)가 볼밸브일 경우, 공기공급밸브(412c)는 X축 방향(도 5에 도시됨)과 평행한 방향을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될 수 있다. X축 방향은 바닥과 평행한 방향일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다. 공기공급밸브(412c)는 유선통신 및 무선통신 중 적어도 하나의 방법으로 후술할 제어부(5)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 공기공급밸브(412c)는 제어부(5)에 의해 회전됨으로써, 공기공급배관(412b)을 개폐할 수 있다. 예컨대, 공기공급밸브(412c)는 시계방향으로 회전되면, 공기공급배관(412b)을 개방할 수 있다. 이에 따라, 공기공급수단(412a)에서 실린더(2)로 공기가 공급될 수 있다. 이 경우, 공기공급수단(412a)은 실린더(2)로 공기가 공급되도록 실린더(2)의 내부 압력보다 더 큰 압력으로 공기를 공급할 수 있다. 공기공급밸브(412c)는 반시계방향으로 회전되면, 공기공급배관(412b)을 폐쇄할 수 있다. 이에 따라, 실린더(2)에는 공기가 공급되지 않을 수 있다. 공기공급밸브(412c)는 시계방향으로 회전하여 공기공급배관(412b)을 폐쇄하고, 반시계방향으로 회전하여 공기공급배관(412b)을 개방할 수도 있다.
도 3 내지 도 6을 참고하면, 연료공급기구(42)는 실린더(2)에 연료를 공급하기 위한 것이다. 연료공급기구(42)는 보조공기공급부재(412)에 결합될 수 있다. 따라서, 연료공급기구(42)는 보조공기공급부재(412)에 연료를 공급함으로써, 실린더(2)에 연료를 공급할 수 있다. 연료공급기구(42)는 피스톤(3)이 제3위치(P3)에서 제4위치(P4)로 이동될 때까지 연료를 실린더(2)에 공급할 수 있다. 이 경우, 실린더(2)는 후술할 배기밸브에 의해 폐쇄된 경우일 수 있다. 연료공급기구(42)가 보조공기공급부재(412)에 연료를 공급함으로써, 실린더(2)에는 보조공기공급부재(412)가 공급하는 공기와 연료공급기구(42)가 공급하는 연료가 혼합된 혼합연료(MF)가 공급될 수 있다. 이 경우, 실린더(2)에 공급되는 혼합연료(MF)의 압력은 약 10바(bar)에서 20바(bar) 사이일 수 있다. 혼합연료(MF)의 압력이 20바(bar)를 초과하면, 보조공기공급부재(412)와 연료공급기구(42) 각각의 용량이 커져야 하므로 전체적인 엔진의 크기가 커지는 문제가 있다. 혼합연료(MF)의 압력이 10바(bar) 미만이면, 실린더(2)에 공급된 공기의 압력으로 인해 혼합연료(MF)가 실린더(2)에 원활하게 공급되지 못하는 문제가 있다. 연료공급기구(42)는 피스톤(3)이 제4위치(P4)에 위치되면, 보조공기공급부재(412)에 연료를 공급하지 않을 수 있다. 실린더(2)와 공기공급배관(412b)의 연통이 차단되기 때문이다. 연료공급기구(42)는 연료공급수단(421), 연료공급배관(422) 및 연료공급밸브(423)를 포함할 수 있다.
연료공급수단(421)은 실린더(2)에 연료를 공급하기 위한 것이다. 연료공급수단(421)은 연료공급배관(422)에 결합될 수 있다. 연료공급배관(422)은 공기공급배관(412b)에 결합될 수 있다. 따라서, 연료공급수단(421)은 연료공급배관(422)을 통해 공기공급배관(412b)으로 연료를 공급함으로써, 실린더(2)에 연료를 공급할 수 있다. 연료공급수단(421)은 연료를 저장하는 연료저장탱크, 및 연료저장탱크에 저장된 연료를 이송하기 위한 이송력을 발생시키는 연료이송장치를 포함할 수 있다. 예컨대, 연료는 천연가스(NG)일 수 있다. 연료이송장치는 연료를 압축함으로써 연료공급배관(422)에 연료를 공급할 수 있다. 이 경우, 연료공급수단(421)은 컴프레셔, 임펠러, 펌프 중 적어도 하나일 수 있다. 연료저장탱크는 연료를 압축 저장함으로써, 연료공급배관(422)으로 연료를 공급할 수도 있다. 이 경우, 연료공급수단(421)은 연료이송장치를 포함하지 않을 수도 있다.
연료공급배관(422)은 일측이 연료공급수단(421)에 결합되고, 타측이 공기공급배관(412b)에 결합될 수 있다. 연료공급배관(422)은 연료를 이동시키기 위한 것으로, 관 또는 파이프와 같은 유로일 수 있다. 연료공급배관(422)은 공기공급배관(412b)에 연통되도록 공기공급배관(412b)에 결합될 수 있다. 따라서, 연료공급배관(422)은 연료공급수단(421)에서 공급되는 연료를 공기공급배관(412b)으로 이동시킬 수 있다. 연료공급배관(422)은 공기공급배관(412b)보다 상측에 위치하도록 공기공급배관(412b)에 결합될 수 있다. 상측은 중력 방향에 반대되는 방향을 의미할 수 있으나, 연료공급배관(422)에서 공기공급배관(412b)으로 연료가 용이하게 이동할 수 있으면 다른 방향일 수도 있다. 연료공급배관(422)은 공기공급배관(412b)의 상측에서 제1각도(θ, 도 6에 도시됨)로 공기공급배관(412b)에 결합될 수 있다. 제1각도(θ)는 0°를 초과하고 180° 미만일 수 있다. 이에 따라, 연료공급배관(422)을 통해 이동되는 연료는 중력에 의해 공기공급배관(412b)으로 공급될 수도 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 연료공급수단(421)이 공기공급배관(412b)으로 연료를 이동시키기 위해 연료를 압축하는 부하를 낮출 수 있으므로, 연료공급수단(421)의 사용 수명을 연장시킬 수 있다. 연료공급배관(422)에는 연료공급밸브(423)가 결합될 수 있다.
연료공급밸브(423)는 연료공급배관(422)을 개폐하기 위한 것이다. 연료공급밸브(423)는 엔진블록(10)에 이동 가능하게 결합될 수 있다. 연료공급밸브(423)는 연료공급배관(422)에 밸브를 밀어넣어서 잠그는 게이트 밸브일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 연료공급배관(422)을 개폐할 수 있으면 회전식 밸브인 볼밸브, 배관에 밸브를 덮거나 막아서 잠그는 글로브 밸브 등 다른 밸브일 수도 있다. 연료공급밸브(423)가 게이트 밸브일 경우, 연료공급밸브(423)는 Y축을 기준으로 상하방향으로 이동될 수 있다. 연료공급밸브(423)는 유선통신 및 무선통신 중 적어도 하나의 방법으로 후술할 제어부(5)에 연결되어, 제어부(5)에 의해 제어될 수 있다. 연료공급밸브(423)는 제어부(5)에 의해 상하방향으로 이동됨으로써, 연료공급배관(422)을 개폐할 수 있다. 예컨대, 연료공급밸브(423)는 하측방향으로 이동되면, 연료공급배관(422)을 개방할 수 있다. 이 경우, 연료공급배관(422)과 공기공급배관(412b)이 연통됨으로써, 연료공급배관(422)에서 공기공급배관(412b)으로 연료가 공급될 수 있다. 연료공급밸브(423)는 상측방향으로 이동되면, 연료공급배관(422)을 폐쇄할 수 있다. 이 경우, 연료공급배관(422)과 공기공급배관(412b)은 연통이 차단될 수 있다. 이에 따라, 공기공급배관(412b)에는 연료가 공급되지 않을 수 있다.
도 4 내지 도 12를 참고하면, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 제어부(5)를 포함할 수 있다.
제어부(5)는 연료공급밸브(423) 및 공기공급밸브(412c)를 제어하기 위한 것이다. 제어부(5)는 피스톤(3)에 연결되게 설치되는 크랭크샤프트의 회전각도(Crank Angle)에 따라 연료공급밸브(423) 및 공기공급밸브(412c)를 제어할 수 있다. 제어부(5)는 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 연료공급밸브(423)를 제어하여 연료공급배관(422)을 개방시키거나 폐쇄시킬 수 있다. 제어부(5)는 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 공기공급밸브(412c)를 제어하여 공기공급배관(412b)을 개방시키거나 폐쇄시킬 수 있다. 제어부(5)는 획득모드(51) 및 제어모드(52)를 포함할 수 있다.
획득모드(51)는 크랭크샤프트의 회전각도를 획득하는 모드이다. 예컨대, 획득모드(51)일 경우, 제어부(5)는 크랭크샤프트에 설치되는 각도센서를 통해서 크랭크샤프트의 회전각도를 획득할 수 있다. 제어부(5)는 크랭크샤프트의 회전속도를 검출하는 가버너(Governor)를 통해서 크랭크샤프트의 회전각도를 획득할 수도 있으나, 이에 한정되지 않으며 다른 장치를 통해서 크랭크샤프트의 회전각도를 획득할 수도 있다. 제어부(5)는 유선장치 및 무선장치 중 적어도 하나의 방법을 통해 각도센서, 가버너 등에 연결될 수 있다. 이에 따라, 제어부(5)는 획득모드(51)일 경우, 각도센서, 가버너 등으로부터 크랭크샤프트의 회전각도를 획득할 수 있다.
제어모드(52)는 획득모드(51)에서 획득한 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 연료공급밸브(423) 및 공기공급밸브(412c) 각각의 개폐타이밍을 조절하는 모드이다. 예컨대, 제어모드(52)일 경우, 제어부(5)는 획득모드(51)에서 획득한 크랭크샤프트의 회전각도 정보를 제공받아서 연료공급밸브(423)를 제어하여 연료공급배관(422)을 개폐할 수 있다. 연료공급배관(422)이 개방되면, 연료공급배관(422)에서 공기공급배관(412b)으로 연료(Fuel)가 공급될 수 있다. 이 경우, 연료는 천연가스(NG)일 수 있다. 연료공급배관(422)이 폐쇄되면, 연료공급배관(422)에서 공기공급배관(412b)으로 연료 공급이 차단될 수 있다. 예컨대, 제어모드(52)일 경우, 제어부(5)는 획득모드(51)에서 획득한 크랭크샤프트의 회전각도 정보를 제공받아서 공기공급밸브(412c)를 제어하여 공기공급배관(412b)을 개폐할 수 있다. 공기공급배관(412b)이 개방되면, 공기공급수단(412a)에서 공기공급배관(412b)을 따라 실린더(2)로 공기(Air)가 공급될 수 있다. 공기공급배관(412b)이 폐쇄되면, 공기공급수단(412a)에서 공기공급배관(412b)을 따라 실린더(2)로 공급되는 공기가 차단될 수 있다. 제어부(5)는 획득모드(51)일 경우, 크랭크샤프트의 회전각도를 획득하고 제어모드(52)일 경우, 획득모드(51)에서 획득한 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 연료공급밸브(423) 및 공기공급밸브(412c) 각각의 개폐타이밍을 조절할 수 있다. 제어부(5)는 제어모드(52)일 경우, 획득모드(51)에서 획득한 크랭크샤프트의 회전각도를 기설정된 크랭크샤프트의 회전각도에 따른 연료공급밸브(423) 및 공기공급밸브(412c) 각각의 개폐타이밍 데이터에 적용함으로써, 연료공급밸브(423) 및 공기공급밸브(412c) 각각의 개폐타이밍을 조절할 수 있다. 크랭크샤프트의 회전각도에 따른 연료공급밸브(423) 및 공기공급밸브(412c) 각각의 개폐타이밍 데이터는 작업자에 의해 미리 설정될 수 있다. 제어부(5)는 제어모드(52)에서 피스톤(3)이 하사점(P1)에서 상사점(P2)으로 이동하는 중간에 연료와 공기가 혼합된 혼합연료가 실린더(2)에 공급되도록 연료공급밸브(423) 및 공기공급밸브(412c)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(5)는 피스톤(3)이 하사점(P1)에서 상측방향으로 이동하여 주공기공급부재(411)에서 실린더(2)로 공급되는 공기가 차단되면 공기공급배관(412b)을 통해 실린더(2)에 혼합연료 공급을 시작하고, 피스톤(3)이 상측방향으로 더 이동하여 실린더(2)와 공기공급배관(412b)의 연통이 차단되면 혼합연료의 공급을 중단하도록 연료공급밸브(423) 및 공기공급밸브(412c)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(5)는 피스톤(3)이 제3위치(P3)에서 제4위치(P4)로 이동되기 전까지 실린더(2)에 혼합연료를 공급할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 피스톤(3)이 연료와 공기를 압축하는 과정에서 공기와 연료를 미리 혼합시킨 혼합연료를 실린더(2)에 공급할 수 있으므로, 압축과정에서 실린더(2)에 연료만 공급하는 경우에 비해 실린더(2) 내부의 공기와 연료를 균일하게 혼합시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 혼합연료의 연소 효율을 향상시킬 수 있으므로, 선박을 추진시키기 위한 출력이 저하되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 노킹(Knocking)이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 실린더(2)의 중간 부분에서 공기와 연료가 혼합된 혼합연료를 공급할 수 있으므로, 실린더(2)의 하측에서 공기와 연료가 따로 공급되는 경우에 비해 압축비를 높일 수 있으므로 엔진 효율을 향상시킬 수 있다.
도 4 내지 도 12를 참고하면, 제어부(5)는 공기공급배관(412b)에서 실린더(2)로 공급되는 공기가 연료공급배관(422)에서 공기공급배관(412b)로 공급되는 연료보다 더 늦게 공급이 중단되도록 공기공급밸브(412c) 및 연료공급밸브(423)를 제어할 수 있다. 여기서, 연료는 가스일 수 있다. 도 12는 본 발명에 따른 선박용 엔진에서 공기공급밸브 및 연료공급밸브의 개폐타이밍을 나타낸 개략적인 그래프이다. 가로축은 크랭크샤프트의 회전각도(Crank Angle)를 나타낸다. 세로축은 밸브의 이동(Valve Lift)을 타나낸다. 제1라인(L1)은 공기공급밸브(412c)의 개폐타이밍을 나타낸 그래프이다. 제2라인(L2)은 연료공급밸브(423)의 개폐타이밍을 나타낸 그래프이다. 그래프에서 세로축의 상측방향은 연료공급밸브(423) 및 공기공급밸브(412c) 각각이 연료공급배관(422) 및 공기공급배관(412b)을 개방하는 것이다. 그래프에서 세로축의 하측방향은 연료공급밸브(423) 및 공기공급밸브(412c) 각각이 연료공급배관(422) 및 공기공급배관(412b)을 폐쇄하는 것이다. 제어부(5)는 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 연료공급밸브(423) 및 공기공급밸브(412c) 각각이 주기적으로 연료공급배관(422) 및 공기공급배관(412b)을 개폐하도록 연료공급밸브(423) 및 공기공급밸브(412c)를 제어할 수 있다. 도 12를 참고하면, 제2라인(L2)은 제1라인(L1)의 내부에 위치하고 있다. 이는 공기공급밸브(412c)가 공기공급배관(412b)을 먼저 개방한 후에 연료공급밸브(423)가 연료공급배관(422)을 개방하고, 연료공급밸브(423)가 연료공급배관(422)을 폐쇄한 후에 공기공급밸브(412c)가 공기공급배관(412b)을 폐쇄하는 것을 의미한다.
먼저, 공기공급밸브(412c)와 연료공급밸브(423)의 폐쇄타이밍을 살펴보면, 제어부(5)는 기설정된 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 연료공급배관(422)이 폐쇄된 후에 공기공급배관(412b)이 폐쇄되도록 공기공급밸브(412c)와 연료공급밸브(423)를 제어할 수 있다. 따라서, 공기공급배관(412b)에서 실린더(2)로 공급되는 공기는 연료공급배관(422)에서 공기공급배관(412b)으로 공급되는 연료보다 나중에 중단될 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 실린더(2)에 공급되는 혼합연료의 공급 중단 시, 연료 공급을 먼저 중단하고 공기 공급을 나중에 중단시킴으로써, 공기공급배관(412b)에 연료가 남는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 공기공급배관(412b)에 남아있는 연료가 실린더(2)에 추가로 공급되는 것을 방지함으로써, 조기점화(Preignition)가 발생하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx)과 같은 유해물질을 포함하는 미연소 연료가 외부로 배출되는 것을 방지하여 환경 보호에 기여할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 실린더(2)에 공급되는 혼합연료의 공급 중단 시, 연료 공급을 먼저 중단하고 공기 공급을 나중에 중단시킴으로써, 공기공급배관(412b)에 연료가 남게 되는 것을 방지하여 엔진의 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
다음, 공기공급밸브(412c)와 연료공급밸브(423)의 개방타이밍을 살펴보면, 제어부(5)는 공기공급배관(412b)에서 실린더(2)로 공급되는 공기가 연료공급배관(422)에서 공기공급배관(412b)으로 공급되는 연료보다 적어도 먼저 공급되도록 공기공급밸브(412c) 및 연료공급밸브(423)를 제어할 수 있다. 제어부(5)는 기설정된 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 공기공급배관(412b)이 개방된 후에 연료공급배관(422)이 개방되도록 공기공급밸브(412c)와 연료공급밸브(423)를 제어할 수 있다. 따라서, 공기공급배관(412b)에서 실린더(2)로 공급되는 공기는 연료공급배관(422)에서 공기공급배관(412b)으로 공급되는 연료보다 먼저 공급될 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 실린더(2)에 혼합연료 공급 시 연료보다 공기를 먼저 공급함으로써, 공기의 유속으로 인해 공기공급배관(412b)의 압력을 낮추어서 연료공급배관(422)의 연료가 공기공급배관(412b)을 이동하는 공기 쪽으로 흡입되도록 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 공기공급배관(412b)에서 공기와 연료를 미리 혼합시켜서 실린더(2)에 공급함으로써, 실린더(2)에서 연료와 공기 혼합을 균일하게 할 수 있어 배기가스 오염물질인 질소산화물(NOx)의 생성을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 노킹(Knocking)과 조기점화(Pre-ignition)를 개선할 수 있다.
제어부(5)는 공기공급배관(412b)과 연료공급배관(422)이 동시에 개방되도록 공기공급밸브(412c)와 연료공급밸브(423)를 제어할 수도 있다. 제어부(5)는 기설정된 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 공기공급배관(412b)과 연료공급배관(422)이 동시에 개방되도록 공기공급밸브(412c)와 연료공급밸브(423)를 제어할 수 있다. 이 경우, 공기공급배관(412b)으로 연료와 공기가 동시에 공급됨으로써, 공기와 연료가 동시에 혼합되어 실린더(2)로 공급될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 실린더(2)에 공급되는 공기와 연료를 균일하게 혼합시킬 수 있으므로, 배기가스 오염물질인 질소산화물(NOx)의 생성을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 노킹(Knocking)과 조기점화(Pre-ignition)를 개선하여 엔진의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 13을 참고하면, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)에 있어서, 주공기공급부재(411)는 공기저장챔버(4111)를 더 포함할 수 있다.
공기저장챔버(4111)는 실린더(2)에 공기를 공급하기 위해 공기를 저장할 수 있다. 공기저장챔버(4111)는 실린더(2)의 하측에 위치하도록 엔진블록(10)에 형성될 수 있다. 공기저장챔버(4111)는 실린더(2)가 내측에 위치하도록 실린더(2)보다 크기가 크게 형성될 수 있다. 공기저장챔버(4111)는 실린더(2)의 하측에서 실린더(2)에 연통될 수 있다. 이에 따라, 공기저장챔버(4111)는 실린더(2)에 공기를 공급할 수 있다. 공기저장챔버(4111)는 피스톤(3)이 제3위치(P3)에서 제1위치(P1)로 이동할 때, 공기저장챔버(4111)와 실린더(2)가 연통됨으로써 실린더(2)에 공기 공급을 시작할 수 있다. 공기저장챔버(4111)는 피스톤(3)이 제1위치(P1)에서 제3위치(P3) 쪽으로 이동할 때까지 공기저장챔버(4111)와 실린더(2)가 연통됨으로써 실린더(2)에 공기 공급할 수 있다. 공기저장챔버(4111)는 피스톤(3)이 제3위치(P3)에 도달하면, 공기저장챔버(4111)와 실린더(2)의 연통이 차단됨으로써 실린더(2)에 공기를 공급할 수 없다. 공기저장챔버(4111)는 터보차저의 압축기, 에어쿨러, 및 에어리시버를 순차적으로 거친 공기를 공급받을 수 있다. 터보차저의 압축기는 엔진의 배기가스를 구동력으로 공기를 압축할 수 있다. 에어쿨러는 압축기로부터 압축된 공기를 공급받아 냉각시킬 수 있다. 에어쿨러는 냉각매체와 압축공기를 열교환시켜서 압축공기를 냉각시킬 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 냉각장치를 이용하는 등 다른 방법으로 압축공기를 냉각시킬 수도 있다. 에어리시버는 에어쿨러로부터 냉각된 공기를 공급받을 수 있다. 공기저장챔버(4111)는 에어리시버로부터 공급되는 공기를 저장할 수 있다. 예컨대, 공기저장챔버(4111)는 약 4 - 5바(Bar)의 압력으로 공기를 저장할 수 있다.
도 13을 참고하면, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 바이패스부(6)를 더 포함할 수 있다.
바이패스부(6)는 공기저장챔버(4111)에 저장된 공기 중 일부를 보조공기공급부재(412)로 공급하기 위한 것이다. 바이패스부(6)는 공기저장챔버(4111)와 보조공기공급부재(412) 사이에 위치하도록 공기저장챔버(4111)와 보조공기공급부재(412)에 각각 연결될 수 있다. 따라서, 바이패스부(6)는 공기저장챔버(4111)로부터 공기를 공급받아 보조공기공급부재(412)로 공급할 수 있다. 바이패스부(6)는 공기저장챔버(4111)로부터 공급받은 공기를 압축하여 보조공기공급부재(412)에 공급할 수 있다. 바이패스부(6)는 제1바이패스배관(61), 바이패스압축기구(62), 바이패스저장챔버(63) 및 제2바이패스배관(64)을 포함할 수 있다.
제1바이패스배관(61)은 공기저장챔버(4111)와 바이패스저장챔버(63)를 연결하기 위한 것이다. 제1바이패스배관(61)은 관 또는 파이프일 수 있다. 제1바이패스배관(61)이 공기저장챔버(4111)와 바이패스저장챔버(63)를 연결함에 따라 공기저장챔버(4111)에 저장된 공기는 제1바이패스배관(61)을 따라 공기저장챔버(4111)로 공급될 수 있다. 제1바이패스배관(61)에는 바이패스압축기구(62)가 설치될 수 있다.
바이패스압축기구(62)는 공기저장챔버(4111)에서 바이패스저장챔버(63)로 공급되는 공기를 압축시키기 위한 것이다. 바이패스압축기구(62)는 공기저장챔버(4111)로부터 공기를 공급받아 압축한 후 제1바이패스배관(61)을 통해 바이패스저장챔버(63)로 압축한 공기를 공급할 수 있다. 바이패스압축기구(62)는 약 10바(bar)에서 20바(bar) 사이의 압력으로 공기를 압축시킬 수 있다. 이에 따라, 바이패스저장챔버(63)는 약 10바(bar)에서 20바(bar) 사이의 압력으로 바이패스압축기구(62)로부터 공급된 공기를 저장할 수 있다. 바이패스압축기구(62)는 컴프레셔 또는 임펠러일 수 있다.
바이패스저장챔버(63)는 공기저장챔버(4111)로부터 공급되는 공기를 압축 저장하기 위한 것이다. 바이패스저장챔버(63)는 일측이 제1바이패스배관(61)에 연결되고, 타측이 제2바이패스배관(62)에 연결될 수 있다. 따라서, 바이패스저장챔버(63)는 제1바이패스배관(61)을 통해 공기를 공급받을 수 있다. 바이패스저장챔버(63)는 내부가 비어있는 챔버로, 엔진블록(10)의 내부 및 외부 중 적어도 한 곳에 위치하도록 설치될 수 있다. 바이패스저장챔버(63)는 공기저장챔버(4111)보다 더 높은 압력으로 공기를 저장할 수 있다. 예컨대, 바이패스저장챔버(63)가 저장하는 공기의 압력은 약 10바(bar)에서 20바(bar) 사이일 수 있다. 바이패스저장챔버(63)는 바이패스압축기구(62)에 의해 압축된 공기를 저장할 수 있다. 바이패스저장챔버(63)에는 압축 공기를 압축된 상태로 유지시키기 위한 재압축장치, 압축 공기를 냉각시키기 위한 냉각장치, 압축 공기를 기화시키기 위한 기화장치 등이 설치될 수 있다. 바이패스저장챔버(63)는 저장한 압축 공기를 제2바이패스배관(62)으로 공급할 수 있다.
제2바이패스배관(64)은 바이패스저장챔버(63)와 보조공기공급부재(412)를 연결하기 위한 것이다. 제2바이패스배관(64)은 관 또는 파이프일 수 있다. 제2바이패스배관(64)이 바이패스저장챔버(63)와 보조공기공급부재(412)를 연결함에 따라 바이패스저장챔버(63)가 저장한 공기는 제2바이패스배관(64)을 따라 보조공기공급부재(412)로 공급될 수 있다. 제2바이패스배관(64)은 보조공기공급부재(412)의 공기공급배관(412b)에 연통되도록 공기공급배관(412b)에 결합될 수 있다. 이에 따라, 바이패스저장챔버(63)가 저장한 공기는 제2바이패스배관(64)을 따라 공기공급배관(412b)으로 이동할 수 있다. 공기공급배관(412b)에 이동된 공기는 공기공급밸브(412c)의 개폐 여부에 따라 실린더(2)에 공급되거나 공급이 차단될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 보조공기공급부재(412)가 바이패스부(6)를 통해 공기저장챔버(4111)로부터 공기를 공급받을 수 있으므로, 공기와 연료 혼합에 사용되는 공기를 공급하기 위한 별도의 공기공급장치를 설치할 필요가 없어서 실린더(2)에 혼합연료를 공급하기 위한 구축비용을 절감할 수 있다. 별도의 공기공급장치 및 압축장치는 공기공급수단(412a)일 수 있다.
도 14 내지 도 16을 참고하면, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 배기밸브(7)를 포함할 수 있다.
배기밸브(7)는 Y축 방향을 기준으로 실린더(2)에 이동 가능하게 결합될 수 있다. 배기밸브(7)는 실린더(2)의 상측에 위치하도록 엔진블록(10)에 결합될 수 있다. 배기밸브(7)는 연료와 공기가 연소되어 발생하는 배기가스가 실린더(2)로부터 배출되도록 실린더(2)를 개폐하기 위한 것이다. 배기밸브(7)는 유선통신 및 무선통신 중 적어도 하나의 방법으로 제어부(5)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 배기밸브(7)는 제어부(5)에 의해 이동됨으로써 실린더(2)를 개폐할 수 있다. 예컨대, 배기밸브(7)는 제어부(5)에 의해 하측방향으로 이동됨으로써, 실린더(2)와 배기관을 연통시킬 수 있다. 배기관은 배기가스를 외부로 배출시키기 위한 유로이다. 이에 따라, 배기밸브(7)는 실린더(2)를 개방할 수 있다. 이 경우, 배기가스는 고온으로 인해 자연적으로 배기관을 통해 외부로 배출되거나 실린더(2)의 내부로 공기가 공급되면 공기의 압력에 의해 인위적으로 배기관을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기밸브(7)는 제어부(5)에 의해 상측방향으로 이동됨으로써, 실린더(2)와 배기관을 차단시킬 수 있다. 이에 따라, 배기밸브(7)는 실린더(2)를 폐쇄할 수 있다. 배기밸브(7)가 실린더(2)를 폐쇄하고 피스톤(3)이 상사점 쪽으로 이동하면 실린더(2)에 혼합연료가 공급되고, 피스톤(3)이 상사점 쪽으로 더 이동하면 공급된 혼합연료가 압축될 수 있다.
제어부(5)는 배기밸브(7)가 실린더(2)를 폐쇄한 후에 실린더(2)에 혼합연료가 공급되도록 배기밸브(7), 공기공급밸브(412c) 및 연료공급밸브(423)를 제어할 수 있다. 제어부(5)는 획득모드(51) 및 제어모드(52)에 따라 배기밸브(7), 공기공급밸브(412c) 및 연료공급밸브(423)를 제어할 수 있다. 제어부(5)는 기설정된 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 배기밸브(7), 공기공급밸브(412c) 및 연료공급밸브(423)를 제어할 수 있다. 제3라인(L3, 도 16에 도시됨)은 배기밸브(7)가 실린더(2)를 개폐하는 개폐타이밍을 나타낸 그래프이다. 제3라인(L3)은 연료가 가스인 가스모드일 경우 배기밸브(7)가 실린더(2)를 개폐하는 개폐타이밍, 및 연료가 디젤인 디젤모드일 경우 배기밸브(7)가 실린더(2)를 개폐하는 개폐타이밍을 모두 포괄한 그래프이다. 제3라인(L3)은 제1라인(L1) 및 제2라인(L2)보다 좌측에 위치한다. 이는 배기밸브(7)가 실린더(2)를 개폐한 후에 공기공급밸브(412c)와 연료공급밸브(423)가 공기공급배관(412b) 및 연료공급배관(422)을 각각 개폐하는 것을 의미한다. 제어부(5)는 실린더(2)에 있는 배기가스가 외부로 배출된 경우에 배기밸브(7)를 제어하여 실린더(2)를 폐쇄할 수 있다. 예컨대, 제어부(5)는 피스톤(3)이 제2위치(P2)에서 제1위치(P1)까지 이동하는 동안 실린더(2)가 개방하도록 배기밸브(7)를 제어할 수 있다. 제어부(5)는 피스톤(3)이 제1위치(P1)에서 제3위치(P3)에 위치되기 전까지 실린더(2)를 개방할 수 있다. 따라서, 실린더(2)에서 생성된 배기가스는 고온에 의해 자연적으로 배출되거나 주공기공급부재(411)를 통해 공급되는 공기에 의해 인위적으로 배기관을 통해 외부로 배출될 수 있다. 제어부(5)는 피스톤(3)이 제3위치(P3)에 위치되면, 실린더(2)를 폐쇄할 수 있다. 제어부(5)는 실린더(2)가 폐쇄되면, 공기공급밸브(412c) 및 연료공급밸브(423)를 제어하여 공기공급배관(412b) 및 연료공급배관(422)을 각각 개방할 수 있다. 이에 따라, 실린더(2)에는 연료와 공기가 혼합된 혼합연료(MF)가 공급될 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 실린더(2)를 폐쇄시킨 후에 실린더(2)에 혼합연료(MF)를 공급할 수 있으므로, 실린더(2)의 외부로 연료가 유출되는 메탄슬립(Methane Slip)을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 연료에 포함된 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx)과 같은 환경오염물질이 선박의 외부로 유출되는 것을 방지함으로써 환경이 오염되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 엄격한 환경규제를 만족시킬 수 있다.
도 17을 참고하면, 제어부(5)는 연료가 가스인 가스모드, 및 연료가 디젤인 디젤모드에 따라 다르게 설정된 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 배기밸브(7)를 제어함으로써, 실린더(2)를 폐쇄하는 배기밸브(7)의 폐쇄타이밍을 조절할 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 이중연료엔진(Dual Fuel Engine)일 수 있다. 이중연료엔진은 2가지 연료. 예컨대, 천연가스(NG)와 디젤(MDO)을 혼용하여 선박을 추진시키기 위한 출력을 발생시킬 수 있다. 이중연료엔진은 디젤인젝터(Diesel Injector) 및 마이크로파일럿인젝터(Micro-Pilot Injector)를 포함할 수 있다. 디젤인젝터와 마이크로파일럿인젝터는 실린더(2)의 서로 다른 위치에 설치될 수 있다. 디젤인젝터는 연료가 디젤(MDO)인 디젤모드인 경우, 공기가 압축된 실린더(2)에 디젤(MDO)연료를 분사하기 위한 것이다. 이에 따라, 이중연료엔진은 압축공기로 인해 디젤연료가 착화되어서 구동력을 발생시킬 수 있다. 마이크로파일럿인젝터는 연료가 천연가스인 가스모드인 경우, 디젤유를 실린더(2)에 분사하여 실린더(2)에서 압축된 가스연료를 착화시키기 위한 것이다. 마이크로파일럿인젝터는 가스연료와 공기가 압축되면 소량의 디젤유를 실린더 내부로 분사함으로써, 압축된 가스연료를 착화시킬 수 있다. 디젤인젝터는 디젤모드인 경우 실린더(2)에 디젤연료를 공급하기 위한 것이고, 마이크로파일럿인젝터는 가스모드인 경우 실린더(2)에 압축된 가스연료를 착화시키기 위한 것이다. 따라서, 디젤인젝터가 실린더(2)에 공급하는 디젤의 양이 마이크로파일럿인젝터가 실린더(2)에 공급하는 디젤의 양보다 더 많다. 도 17을 참고하면, 제4라인(L4)은 연료가 디젤인 디젤모드일 경우 배기밸브(7)가 실린더(2)를 개폐하는 개폐타이밍을 나타낸 그래프이다. 제5라인(L5)은 연료가 가스인 가스모드일 경우 배기밸브(7)가 실린더(2)를 개폐하는 개폐타이밍을 나타낸 그래프이다. 제5라인(L5)은 제4라인(L4)보다 더 우측에서 그래프가 하향한다. 이는 가스모드일 경우, 배기밸브(7)가 실린더(2)를 폐쇄하는 폐쇄타이밍이 디젤모드에 비해 더 늦는 것을 의미한다. 제어부(5)는 가스모드일 경우, 배기밸브(7)가 디젤모드일 경우에 비해 실린더(2)를 폐쇄하는 폐쇄타이밍이 더 늦도록 배기밸브(7)를 제어할 수 있다. 실린더(2)의 폐쇄타이밍은 실린더(2)에 공급되는 연료와 공기의 압축압력 및 압축온도와 관련이 있다. 즉, 실린더(2)의 폐쇄타이밍은 실린더(2)에 공급된 연료와 공기의 유효압축비와 관련된다. 유효압축비는 엔진에서 실제 압축비를 말하며, 2 Stroke 엔진에서 소기(掃氣) 구멍이 닫히는 순간의 실린더(2) 체적과 피스톤(3)이 상사점에 도달했을 때 실린더(2)의 체적비이다. 실린더(2)의 폐쇄타이밍이 빠르면, 피스톤(3)이 실린더(2)에 공급된 연료와 공기를 압축하는 압축시점이 빨라지므로 공기와 연료의 압축압력이 커져서 압축온도가 높아질 수 있다. 실린더(2)의 폐쇄타이밍이 느리면, 실린더(2)의 폐쇄타이밍이 빠른 경우에 비해 피스톤(3)이 실린더(2)에 공급된 연료와 공기를 압축하는 압축시점이 느려지므로 공기와 연료의 압축압력이 더 낮아서 압축온도가 더 낮아질 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)에 있어서, 가스모드와 디젤모드의 형상 압축비(Geometrical Compression Ratio)는 동일할 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 가스모드일 경우 디젤모드에 비해 실린더(2)의 폐쇄타이밍을 늦춤으로써, 디젤모드에 비해 실린더(2) 내의 압축압력을 낮추어서 압축온도를 더 낮출 수 있다. 이 경우, 제어부(5)는 실린더(2)에 공급되는 혼합연료의 공급타이밍을 늦출 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 가스모드일 경우 디젤모드에 비해 유효압축비를 낮춤으로써, 실린더(2)의 압축온도를 낮추어 피스톤(3)이 상사점에 도달하기 전에 조기점화(Preignition)되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 가스모드 및 디젤모드에 따라 각각의 유효압축비를 다르게 할 수 있으므로, 가스모드 및 디젤모드에서 각각 엔진의 효율을 향상시킬 수 있다. 제어부(5)는 선박이 배출제한구역(ECA)을 운항하는 경우, 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx)과 같은 유해물질이 적게 배출되는 가스모드로 전환할 수 있다. 제어부(5)는 선박이 배출완화구역(Global)을 운항하는 경우, 디젤모드로 전환할 수 있다. 본 발명에 따른 선박용 엔진(1)은 가스모드 및 디젤모드에 따라 배기밸브(7)의 실린더(2) 폐쇄타이밍을 다르게 조절함으로써, 실린더(2)의 구조적 변경없이 엔진의 효율을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 연료를 연소시키기 위한 공간을 제공하는 실린더;
    상기 실린더에서 상사점과 하사점을 왕복이동하는 피스톤; 및
    상기 실린더에 결합되고, 상기 실린더에 연료와 공기를 공급하기 위한 공급부를 포함하고,
    상기 공급부는,
    상기 실린더에 연료를 공급하기 위한 연료공급기구; 및
    상기 실린더에 공기를 공급하기 위한 공기공급기구를 포함하며,
    상기 공기공급기구는 상기 실린더의 하측과 상측 사이에서 상기 실린더에 공기를 공급하는 보조공기공급부재를 포함하고,
    상기 보조공기공급부재는 상기 피스톤이 하사점에서 상사점으로 이동하는 중간에 상기 연료공급기구에서 연료가 공급될 때 공기도 함께 공급하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공기공급기구는 상기 실린더의 하측에서 상기 실린더에 공기를 공급하는 주공기공급부재를 포함하는 선박용 엔진.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보조공기공급부재는 상기 주공기공급부재가 상기 실린더에 공기를 공급한 후에 상기 실린더에 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연료공급기구는 상기 보조공기공급부재에 결합되고,
    상기 보조공기공급부재는 상기 실린더에 공기와 연료가 혼합된 혼합연료가 공급되도록 상기 연료공급기구에서 공급되는 연료에 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보조공기공급부재는 상기 실린더에 공기를 공급하기 위한 공기공급수단, 상기 공기공급수단과 상기 실린더를 연결하는 공기공급배관, 및 상기 공기공급배관에 설치되고 상기 실린더에 공기가 공급되도록 상기 공기공급배관을 개폐하는 공기공급밸브를 포함하고,
    상기 연료공급기구는 상기 실린더에 연료를 공급하기 위한 연료공급수단, 상기 연료공급수단과 상기 공기공급배관을 연결하는 연료공급배관, 및 상기 연료공급배관에 설치되고 상기 공기공급배관에 연료가 공급되도록 상기 연료공급배관을 개폐하는 연료공급밸브를 포함하는 선박용 엔진.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연료공급배관은 상기 공기공급배관보다 상측에 위치하도록 상기 공기공급배관에 결합되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 공기공급밸브 및 상기 연료공급밸브를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 피스톤에 연결되게 설치되는 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 상기 공기공급밸브 및 상기 연료공급밸브 각각이 상기 공기공급배관 및 상기 연료공급배관을 개폐하도록 상기 공기공급밸브 및 상기 연료공급밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 크랭크샤프트의 회전각도를 획득하는 획득모드; 및
    상기 획득모드에서 획득한 크랭크샤프트의 회전각도에 따라 상기 공기공급밸브 및 상기 연료공급밸브 각각의 개폐타이밍을 조절하는 제어모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 공기공급밸브 및 상기 연료공급밸브를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 공기공급배관에서 상기 실린더로 공급되는 공기가 상기 연료공급배관에서 상기 공기공급배관으로 공급되는 연료보다 더 늦게 공급이 중단되도록 상기 공기공급밸브 및 상기 연료공급밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 공기공급밸브 및 상기 연료공급밸브를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 공기공급배관에서 상기 실린더로 공급되는 공기가 상기 연료공급배관에서 상기 공기공급배관으로 공급되는 연료보다 적어도 먼저 공급되도록 상기 공기공급밸브 및 상기 연료공급밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 주공기공급부재는 상기 실린더에 공기를 공급하기 위해 공기를 저장하는 공기저장챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 공기저장챔버에 저장된 공기 중 일부를 상기 보조공기공급부재로 공급하기 위한 바이패스부를 포함하는 선박용 엔진.
  13. 제12항에 있어서, 상기 바이패스부는
    상기 공기저장챔버로부터 공급되는 공기를 압축 저장하기 위한 바이패스저장챔버;
    상기 바이패스저장챔버와 상기 공기저장챔버를 연결하는 제1바이패스배관;
    상기 제1바이패스배관에 설치되고 상기 공기저장챔버에서 상기 바이패스저장챔버로 공급되는 공기를 압축시키기 위한 바이패스압축기구; 및
    상기 바이패스저장챔버에 압축 저장된 공기가 상기 보조공기공급부재로 공급되도록 상기 바이패스저장챔버와 상기 보조공기공급부재를 연결하는 제2바이패스배관을 포함하는 선박용 엔진.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 실린더의 상측에 위치하도록 상기 실린더에 결합되고, 상기 실린더에서 연료가 연소되어 발생하는 배기가스가 배출되도록 상기 실린더를 개폐하는 배기밸브; 및
    상기 배기밸브 및 상기 공급부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 실린더가 폐쇄된 후에 상기 실린더에 혼합연료가 공급되도록 상기 배기밸브 및 상기 공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 실린더의 상측에 위치하도록 상기 실린더에 결합되고, 상기 실린더에서 연료가 연소되어 발생하는 배기가스가 배출되도록 상기 실린더를 개폐하는 배기밸브; 및
    상기 배기밸브를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 연료가 가스인 가스모드일 경우, 연료가 디젤인 디젤모드에 비해 상기 배기밸브가 상기 실린더를 폐쇄하는 폐쇄타이밍이 더 늦도록 상기 배기밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진.
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