KR100885456B1

KR100885456B1 - 대형 2행정 디젤 엔진용 캠 구동 배기 밸브 작동 시스템

Info

Publication number: KR100885456B1
Application number: KR1020070050414A
Authority: KR
Inventors: 한센 핀 크보르루프
Original assignee: 맨 디젤 필리얼 아프 맨 디젤 에스이, 티스크랜드
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2009-02-24
Also published as: JP2008248838A; CN101275474A; CN101275474B; CN101818668B; KR20080089123A; CN101818668A

Abstract

본 발명은 캠샤프트와 유입 푸시 로드들을 포함하는 배기 밸브 작동 시스템을 갖는 대형 2-행정 디젤 엔진에 관한 것으로서, 상기 유압 푸시 로드들은 당해 배기 밸브를 움직이는 유압 배기 밸브 액츄에이터로 도관을 통하여 연결되는 상기 캠샤프트에 의하여 구동되는 피스톤 펌프를 포함한다.

상기 엔진은 캠 프로파일에 의해 정의된 것보다 미리 배기 밸브를 개방하기 위하여 당해 캠의 작동 기간 전에 소정량의 유압 유체를 유압 푸시 로드로 제어가능하게 부가한다. 상기 엔진은 캠 프로파일에 의해 정의된 것보다 늦게 배기 밸브를 폐쇄하기 위하여 당해 캠의 작동 기간 후에 소정량의 유압 유체를 유압 푸시 로드로부터 제어가능하게 제거한다.

부가적인 작은 가스 교환 밸브는 실린더의 블로백(blowback)과 압축 압력을 제어하기 위한 캠샤프트와 독립적으로 작동하는 작동 시스템을 구비한다.

대형 2행정 디젤 엔진, 유압 배기 밸브, 유압 액츄에이터

Description

대형 2행정 디젤 엔진용 캠 구동 배기 밸브 작동 시스템{Cam driven exhaust valve actuation system for large two-stroke diesel engine}

본 설명의 뒤따르는 상세한 부분에서, 본 발명은 첨부된 도면들에 도시된 예시적 실시예들을 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이며, 상기 도면들 중:

도 1은 본 발명에 따른 엔진의 횡단면도,

도 2는 도 1에 도시된 엔진에서 하나의 실린더부의 종단면도,

도 3은 본 발명에 따르는 배기 밸브 작동 시스템의 제1 실시예의 기호적인 표현도,

도 4는 본 발명에 따르는 배기 밸브 작동 시스템의 제2 실시예의 기호적인 표현도,

도 5는 본 발명에 따르는 배기 밸브 작동 시스템의 제3 실시예의 기호적인 표현도,

도 6은 본 발명에 따르는 배기 밸브 작동 분사 시스템의 제4 실시예의 기호적인 표현도

본 발명은 연소 엔진용 캠 구동 배기 밸브 작동 시스템에 관한 것으로서, 특히 대형 2행정 디젤 엔진용 캠 구동 유압기 밸브 작동 시스템에 관한 것이다.

크로스-헤드 타입의 대형 2행정 디젤 엔진들은 대형 원양 선박들의 추진을 위하여 혹은 발전설비에서 원동기로서 사용된다. 쉬어 사이즈(sheer size)에 기인한 것만은 아니지만, 이들 2행정 디젤 엔진들은 어떤 다른 연소 엔진들과는 다르게 구성된다. 2행정 원리와 50 ℃에서 700 cSt 미만의 점성을 갖는 중유의 사용으로 인하여 이들 2행정 디젤 엔진들은 엔진 세계에서 그들 자신의 하나의 클래스를 만든다.

개선된 성능과 배기의 감소에 대한 열망은 이들 2행정 디젤 엔진들을 위한 공동 레일 전자-유압 제어 배기 밸브 작동 시스템들의 개발로 이어졌다. 배기 밸브의 개폐 타이밍이 엔진의 동작 조건들과 조화되도록 자유롭게 선택될 수 있기 때문에, 이들 시스템들의 장점은 그들의 유연성의 증가이다. 그러나, 개방 과정 동안에 필요 이상으로 더 많은 에너지가 소모되고 닫힘 과정 동안에 반송이 없기 때문에, 이들 공동 레일 전자유압 시스템들은 종래의 캠 구동 시스템들보다 상대적으로 값비싸고 더 많은 에너지를 소비한다. 이들 두 가지 단점들은 전자 제어 엔진의 장점들 중 많은 것들을 없앤다.

이러한 배경 위에서, 본 발명의 목적은 배기 밸브의 개방과 닫힘 타이밍의 탄력적인 제어가 가능한 에너지 절감 캠 구동 배기 밸브 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적은, 각각이 하나 이상의 배기 밸브를 구비하고 있는 다수의 실린더들; 상기 각 실린더와 관계되어 있는 하나 이상의 배기 밸브의 작동을 위한 캠들을 구비하고 있는 하나 이상의 캠샤프트; 상기 실린더들의 각각에 관계되어 있는 유압 푸시 로드를 포함하고, 상기 푸시 로드는, 액츄에이터 당 하나씩 제공되고, 상기 캠샤프트 위의 각각의 캠들에 의하여 구동되는 유압 피스톤 펌프들, 열리는 방향으로 당해 배기 밸브를 움직이기 위한 배기 밸브당 하나씩 제공되는 유압 액츄에이터, 및 당해 액츄에이터의 상기 유압 피스톤 펌프를 당해 유압 액츄에이터와 연결하기 위한 배기 밸브당 하나씩 제공되는 유압 도관을 포함하고, 여기서 장치는 유압 유체를 당해 유압 푸시 로드로 제어가능하게 부가하고, 유압 유체를 당해 유압 푸시 로드로부터 제어가능하게 제거하기 위하여, 상기 유압 푸시 로드들의 각각으로 연결되는, 크로스 헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진을 제공함으로 달성된다.

유압 유체를 유압 푸시 로드로 제어가능하게 부가함으로써, 유압 밸브 액츄에이터는 소정 설정 시간에 작동될 수 있다. 따라서, 캠이 작동하게 되는 시점보다 사전에 유압 유체를 도관에 부가함으로써 캠샤프트 상의 캠의 프로파일에 의해 정의된 개방 시간 전에 배기 밸브가 개방될 수 있다. 유압 유체는, 캠의 작동 기간 동안에 부가될 수 있고, 캠 프로파일에 의해 정의된 배기 밸브 닫힘 시점 후의 시점으로 배기 밸브의 닫힘를 지연시키기 위하여, 캠의 작동 기간 후에 제거될 수 있다.

상기 장치는 상기 유압 푸시 로드들의 각각으로 연결된 가압된 유압 유체의 제어가능한 소스, 그리고 상기 유압 푸시 로드들의 각각으로 연결된 제어가능한 유 체 출구를 포함할 수 있다.

상기 장치는 당해 실린더와 관계되어 있는 상기 캠의 작동 상태 동안 또는 이전에 유압 유체의 소정량을 상기 유압 푸시 로드로 부가하도록 구성될 수 있다.

상기 장치는 당해 실린더와 관계되어 있는 상기 캠의 작동 상태 동안 또는 이후에 유압 유체의 소정량을 상기 유압 푸시 로드로부터 제거하도록 구성될 수 있다. 부가되거나 제거되는 유압 유체의 양은 가변적일 수 있다.

상기 장치는 교대로 유압 푸시 로드를 가압된 유압 유체의 소스로 연결하거나 유체 출구로 연결하도록 구성되는 상기 전자적으로 제어되는 유압 밸브를 포함할 수 있다.

상기 장치는 전자적으로 제어되는 유압 밸브와 유압 푸시 로드사이에 볼륨 리미터를 포함할 수 있다.

상기 엔진은 상기 배기 밸브로 작동가능하게 연결되는 위치 센서를 포함하여, 상기 전자적으로 제어되는 유압 밸브가 상기 위치 센서로부터의 신호에 대응하여 제어된다.

상기 엔진은 닫힘 방향으로 상기 배기 밸브를 가압하기 위한 배기밸브 당 하나씩의 탄성부재를 포함한다.

또한 상기 목적은, 그 각각이 하나 이상의 배기 밸브를 구비하는 다수의 실린더들; 상기 각 실린더와 관계되어 있는 상기 하나 이상의 배기 밸브의 작동을 위한 캠들을 구비하는 하나 이상의 캠샤프트; 액츄에이터 당 하나씩 제공되고, 상기 캠샤프트 상의 각각의 캠들에 의하여 구동되는 유압 피스톤 펌프들; 열림 방향으로 당해 배기 밸브를 움직이기 위한 배기 밸브 당 하나씩 제공되는 유압 액츄에이터; 당해 액츄에이터의 상기 유압 피스톤 펌프를 당해 유압 액츄에이터와 연결하기 위한 배기 밸브 당 하나씩 제공되는 유압 도관; 각 실린더에 관계되어 있는 부가적인 가스 교환 밸브; 및 상기 부가적인 가스 교환 밸브의 열림과 닫힘을 상기 캠샤프트와 독립적으로 제어하는 작동 시스템을 포함하는 크로스 헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진을 제공함으로 달성된다.

상기 캠샤프트와 독립적으로 제어될 수 있는 부가적인 가스 교환 밸브를 제공함으로써, 배기 밸브에 앞서 부가적인 가스 교환 밸브를 개방함에 의해 및/또는 배기 밸브의 닫힘 후에 부가적인 가스 교환 밸브가 개방되도록 함에 의해 압축 압력과 실린더로부터의 블로백을 제어할 수 있게 된다.

상기 작동 시스템은 상기 부가적인 가스 교환 밸브의 열림과 닫힘을 전자적으로 제어할 수 있다.

상기 부가적인 가스 교환 밸브는 상기 배기 밸브와 비교하여 상대적으로 작을 수 있다.

상기 부가적인 가스 교환 밸브는 당해 실린더를 배기 가스 리시버로 연결할 수 있다.

상기 부가적인 가스 교환 밸브는 당해 실린더를 소기리시버(scavenge air receiver)로 연결할 수 있다.

상기 작동 시스템은 상기 부가적인 가스 교환 밸브로 작동가능하게 연결된 유압 액츄에이터를 더 포함할 수 있다.

상기 작동 시스템은 당해 실린더의 블로 백(blow back)과 압축 압력을 제어하도록 구성될 수 있다.

상기 작동 시스템은 단독적으로 압축 압력을 제어하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 대형 2-행정 디젤 엔진의 또 다른 목적들, 특징들, 장점들 및 성질들은 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1과 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진(1)의 (하나의 실린더에 대하여) 횡단면도 및 종단면도를 각각 보여준다. 엔진(1)은 크로스헤드 타입의 유니플로 저속 2행정 크로스헤드 디젤 엔진(uniflow low-speed two-stroke crosshead diesel engine)으로서, 선박의 추진 시스템 또는 발전소의 원동기일 수도 있다. 이러한 엔진들은 전형적으로는 라인당 4개 내지 14개의 실린더들을 가진다. 엔진(1)은 크랭크샤프트(3)를 위한 메인 베어링들을 갖는 베드플레이트(bedplate)(2)상에 설치된다.

크랭크샤프트(3)는 세미-빌트 타입(semi-built type)으로 구성된다. 세미-빌트 타입은 쉬링크 피트 컨넥션들(shrink fit connections)에 의해 메인 저널들(main journals)과 연결되는 단조 또는 주조강 쓰로우들(forged or cast steel throws)로부터 만들어진다.

베드플레이트(2)는 생산 설비에 따라서 일체로 형성되거나 적당한 크기의 부분들로 나누어져서 만들어질 수 있다. 상기 베드플레이트는 측벽들 그리고 베어링 지지부들을 갖는 용접된 크로스 거더들(welded cross girders)로 구성된다. 상기 크로스 거더들은 발명이 속한 기술 분야에서 "트랜스버스 거더들"(transverse girders)로도 불린다. 오일 팬(oil pan)(58)은 베드플레이트(2)의 기저에 용접되며 강제 윤활 및 냉각 오일 시스템으로부터 되돌아오는 오일을 수거한다.

커넥팅 로드들(8)은 크랭크샤프트(3)를 크로스헤드 베어링들(22)과 연결한다. 크로스헤드 베어링들은 수직 가이드 평면들(vertical guide planes)(23) 사이에서 가이드된다.

용접 설계된 A-자형 프레임 박스(4)는 베드플레이트(2) 상에 장착된다. 프레임 박스(4)는 용접 설계된 제품이다. 배기 측에서 상기 프레임 박스(4)는 각 실린더를 위한 릴리프 밸브들(relief valves)을 장착하고 있고, 반면에 크랭크샤프트 측에서 상기 프레임 박스(4)는 각 실린더를 위하여 힌지 결합된 대형 도어를 장착하고 있다. 크로스헤드 가이드 평면들(23)은 프레임 박스(4) 내에서 일체로 형성되어 있다.

실린더 프레임(5)은 프레임 박스(4)의 상면에 장착된다. 스테이볼트(staybolts)(29)들은 베드플레이트(2), 프레임 박스(4) 및 실린더 프레임(5)을 연결하여 구조물을 함께 유지한다. 스테이볼트들(29)은 유압 잭들(hydraulic jacks)을 이용하여 조여진다.

실린더 프레임(5)은 하나 또는 그 이상의 부품들로 주조되어 궁극적으로는 일체로 형성된 캠샤프트 하우징(25)을 가지거나, 혹은 실린더 프레임(5)은 용접 설계된 제품이다. (미도시된) 다른 실시예에 따르면, 캠샤프트(28)는 실린더 프레임에 부착된 별도의 캠샤프트 하우징에 수용된다.

실린더 프레임(5)은 소기실(scavenge air space)을 클리닝하고 캠샤프트 측으로부터 소기 포트들(scavenge ports) 및 피스톤 링들의 검사를 위한 억세스 커버들(access covers)을 장착하고 있다. 실린더 프레임(5)은 실린더 라이너(6)와 함께 소기실을 형성한다. 소기관(scavenge air receiver)(9)은 그의 개구 측이 실린더 프레임(5)과 볼트 결합된다. 실린더 프레임(5)의 기저에는 피스톤 로드 스터핑 박스(piston rod stuffing box)가 있으며, 상기 피스톤 로드 스터핑 박스는 소기를 위한 씰링 링들(sealing rings)을 장착하고 있고, 또한 배기 생성물들(exhaust product)이 프레임 박스(4)와 베드플레이트(2)의 공간으로 침투하는 것을 방지하여 이런 식으로 이 공간에 존재하는 모든 베어링을 보호하는 오일 스크레이퍼 링들(oil scraper rings)을 장착하고 있다.

피스톤(13)은 피스톤 크라운(piston crown) 및 피스톤 스커트(piston skirt)를 포함한다. 피스톤 크라운은 내열강으로 만들어지며, 4개의 고리 홈들을 가지는데, 이들 홈들은 상하면 모두가 경질 크롬 도금되어 있다.

피스톤 로드(14)는 4개의 나사들로 크로스헤드(22)와 연결된다. 피스톤 로드(14)는, 냉각 오일 파이프와 관련하여, 피스톤(13)을 위한 냉각 오일을 위한 입구(inlet) 및 출구(outlet)를 형성하는 두 개의 동축 보어들(도면상에서는 보이지 않음)을 포함한다.

실린더 라이너들(6)은 실린더 프레임(5)에 의해 운반된다. 실린더 라이너들(6)은 합금 주철(alloyed cast iron)로 만들어지며, 낮게 위치해 있는 플렌지에 의해 실린더 프레임에 삽입되어 걸린다. 상기 실린더 라이너의 최상부는 주철 냉각 재킷(cast iron cooling jacket)에 의해 둘러싸여 있다. 실린더 라이너들(6)은 실린더 윤활을 위한 천공 홀들(drilled holes)(미 도시)을 가진다.

실린더들은 단류식(uniflow type)으로 이루어지며, 에어 박스 내에 위치하는 소기 포트들(scavenge air ports)(7)을 포함하고, 터보차져(10)(도 1 참조)에 의해 가압된 소기(scavenge air)를 소기관(9)(도 1 참조)으로부터 공급받는다.

상기 엔진은, 4 내지 9개의 실린더 엔진들에 대해서는 그의 후미 끝단 상에 배열되고 10개 또는 그 이상의 실린더 엔진들에 대해서는 배기 측 상에 배열되는 하나 또는 그 이상의 터보차져들(10)과 끼워 맞추어진다. 터보차져(10)로의 공기 흡입은 상기 터보차져의 흡기 소음기(intake silencer)(미도시)를 통하여 엔진 룸으로부터 직접 일어난다. 공기는 터버차져(10)에서 급기관(charging air pipe)(미 도시), 공기 냉각기(미 도시), 및 소기관(9)을 거쳐 실린더 라이너들(6)의 소기 포트들(7)로 인도된다.

엔진은 전기적으로 구동되는 소기 송풍기들(electrically-driven scavenge air blowers)(미도시)을 장착하고 있다. 송풍기들의 흡입 측은 공기 냉각기를 거쳐 소기실과 연결된다. 공기 냉각기와 소기 리시버 (scavenge receiver)사이에는 역류 방지 밸브들(non-return valves)(미 도시)이 보조 송풍기들이 공기를 공급할 경우 자동적으로 닫히게 설치되어 있다. 보조 송풍기들은 저 부하 및 중간 부하 조건에서 터보차져 압축기를 조력한다.

연료 밸브들(40)은 실린더 커버(12)에 동심원 형태로 장착된다. 압축 행정의 말기에 분사 밸브들(40)은 연료를 미세 안개 형태로 밸브들의 분사 노즐들을 통하 여 고압으로 연소실(15)로 분사한다. 배기 밸브(11)는 실린더 커버(12)의 실린더 상부 중앙에 장착된다. 팽창 행정의 말기에, 상기 배기 밸브(11)는 엔진 피스톤(13)이 소기 포트들(7)을 지나서 아래로 통과하기 전에 열리고, 그리하여 피스톤(13) 위의 연소실 내의 연소 가스들은 배기 통로(16) 개구부를 통하여 배기 리시버(17)로 배출되고 연소실(15) 내의 압력은 감소된다. 피스톤(13)이 상승하는 동안 배기 밸브(11)는 다시 닫힌다. 배기 밸브(11)는 유압으로 작동된다.

도 3은 본 발명에 따르는 배기 밸브 작동 시스템의 제1 실시예를 보여준다. 상기 배기 밸브 작동 시스템은 모든 실시예들에서 단일 실린더에 대하여 예시되어 있다. 다수의 실린더 엔진에서는, 각 실린더를 위한 동일한 설비들이 있을 것이다. 배기 밸브 작동 시스템은 캠들(29)(하나만이 도시되어 있음)을 갖는 캠샤프트(28)를 포함한다. 롤러(30)는 캠의 표면을 따라가고, 용적형 펌프(positive displacement pump, 32)의 피스톤에 연결된다. 용적형 펌프(32)는 도관(36)을 통하여 배기 밸브 액츄에이터(34)에 연결된다. 상기 배기 밸브 액츄에이터(34)는 배기 밸브(11)의 스템(stem)에 대하여 작용한다. 가스 스프링(38)도 또한 상기 배기 밸브의 스템과 연결되고, 가스 스프링(38)의 압력 쳄버 내의 가스 압력은 상기 배기 밸브(11)를 닫힘 방향으로 가압한다. 상기 밸브 액츄에이터(34)가 가압될 때, 상기 밸브 액츄에이터는 배기 밸브를 열림 방향으로 가압한다. 배기 밸브의 위치는 상기 엔진의 전자적인 제어 시스템에 연결되어 있는 센서(39)에 의해 측정된다.

작동 중에, 캠샤프트(28)는 당해 피스톤의 상사점(top dead center)을 표시 하는 표식 "TDC" 위의 화살표 방향으로 엔진의 크랭크 샤프트와 일치되어 회전한다. 캠(29)의 프로파일은 용적형 펌프(32)의 움직임을 결정한다. 상기 용적형 펌프(32)가 위로 움직일 때, 유압 유체는 도관(36)을 통하여 밸브 액츄에이터(34) 내로 가압된다. 상기 액츄에이터(34)는 연소실의 압력과 가스 스프링(38)의 압력에 대항하여 배기 밸브(11)가 열리도록 한다. 상기 용적형 펌프(32)가 아래로 움직일 때, 상기 가스 스프링(38)은 상기 배기 밸브 및 상기 배기 밸브 액츄에이터(34)가 위로 움직이도록 하고, 그리하여 배기 밸브 액츄에이터(34) 내의 유체는 상기 용적형 펌프(32)로 되돌아간다. 배기 밸브(11)의 열림 운동 동안 상기 배기 밸브 액츄에이터로 전달된 에너지의 대부분은 상기 배기 밸브 액츄에이터(34)의 반송 행정(return stroke)동안 용적형 펌프(32) 내에서 생성된 압력에 의하여 캠샤프트(28)로 되돌아간다. 그리하여, 상기 배기 밸브(11)를 여는데 필요한 유압 에너지의 적은 부분만이 소멸된다. 캠(29)에 의하여 정의된 열림 프로파일은 그래프(42)에서의 가는 하부의 커브로 도시된다.

본 실시예에 따른 배기 밸브 시스템은 용적 리미터(volume limiter, 41)를 통하여 배기 도관(36)으로 연결되는 하나의 포트를 갖는 3/2-밸브(33)를 포함한다. 상기 3/2-밸브(33)의 유입 포트는 가압된 유압 유체(61)의 소스에 연결되고, 상기 3/2-밸브(33)의 유출 포트는 드레인 또는 탱크에 연결된다.

상기 3/2-밸브(33)은 전자제어시스템에 의하여 전자적으로 제어된다. 작동 중에, 상기 3/2-밸브(33)는 작동 사이클의 소망 시점에서 상기 도관(36)으로 유압 유체의 용적을 부가하거나 유압 유체의 용적을 제거할 수 있다. 그래프(42)는 유압 유체를 상기 도관(36)으로 부가하거나 그리고/또는 제거함으로써 발생되는 가능성들을 보여준다. 그래프(42)의 상부 커브는 유압 유체의 용적이 상기 도관(36)에 부가되었을 때의 상기 배기 밸브(11)의 위치를 나타낸다. 상기 캠(29)이 동작하기 전에 유압 유체를 상기 3/2-밸브(33)로써 상기 도관(36)으로 부가함에 의해 상기 캠(29)의 프로파일에 의하여 정의된 것보다 상기 배기 밸브(11)는 더 일찍 열릴 수 있다.

부가적인 량의 유압 유체는 상기 캠(29)에 의하여 정의된 상기 배기 밸브를 닫기 위한 시점 전 또는 후에 상기 3/2-밸브(33)의 위치를 변화시킴에 의하여 제거될 수 있다. 상기 용적 리미터(41)는 상기 도관(36)에 부가되거나 제거되는 용적의 양이 지나치게 높아지지 않도록 한다. 부가적인 량의 유압 유체는 상기 캠(29)의 프로파일에 의하여 정의된 상기 배기 밸브(11)의 닫힘을 위한 시점 이전에 제거되면, 상기 배기 밸브(11)는 캠(29)에 의하여 정의된 것처럼 닫힐 것이다. 부가적인 량의 유압 유체가 상기 캠(29)의 프로파일에 의하여 정의된 상기 배기 밸브(11)의 닫힘을 위한 시점 후에 제거되면, 상기 배기 밸브(11)는 더 오랜 시간 동안 열려져 있을 것이다. 본 실시예에 따르는 배기 밸브 작동 시스템은 프로파일링, 즉, 상기 배기 밸브(11)가 열리는 타이밍을 변화시키고 그리고 상기 배기 밸브(11)가 닫히는 타이밍을 변화시키는 가능성들을 제공한다. 3/2-웨이 밸브(33)을 제어함에 의해, 본 실시예에 따르는 배기 밸브 작동 시스템에 의해 엔진 사이클 동안 임의의 원하는 시간에 그래프(42)의 상부 커브와 하부 커브 사이의 전환이 이루어진다. 실린더들부터의 역류와 압축 압력은 배기 밸브(11)의 개폐 시점을 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 배기 밸브(11)의 개폐의 최적 타이밍/프로파일링을 위한 알고리즘 및 데이터는 전자 제어 시스템에 저장되고, 동작 조건들과 엔진 특성들에 따라서 적용된다.

도 4는 본 발명에 따르는 배기 밸브 작동 시스템의 제2 실시예를 보여주는 것으로서, 본 실시예는 다음의 차이들을 제외하고는 도 3을 참조하여 설명된 실시예와 본질적으로 동일하다. 3/2-밸브는 유압 제어되는 서보 밸브(35)로 대체되어 있다. 서보 밸브(35)는 가압된 유압 유체(49)의 소스에 연결되고, 또한 탱크에 연결된다. 상기 서보 밸브(35)은 엔진의 전자 제어 시스템에 의해 전기적으로 제어되는 제어 밸브(37)에 의해 유압 제어된다. 엔진의 전자 제어 시스템은 서보 밸브(35)의 정확한 위치를 결정하기 위하여 위치 센서(39)로부터의 신호를 이용한다. 그래프(42)는 본 실시예로서 얻을 수 있는 배기 밸브(11)를 열고 닫기 위한 프로파일을 변화시킬 가능성들을 보여준다. 도 3의 실시예에서는 볼륨 리미터에 의해 결정되었으나, 도관(36)에 부가되거나 제거되는 유압 유체의 량이 자유롭게 선택될 수 있으므로, 본 실시예에서는 상부 커브와 하부 커브 사이의 어떤 위치가 얻어질 수 있다. 그래서, 본 실시예는 배기 밸브(11)의 열고 닫힘의 프로파일링이 보다 더 탄력적일 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예를 보여준다, 본 실시예에서는 유압 밸브 작동 시스템은 도관(36)에 의해 유압 밸브 액츄에이터(34)에 연결된 용적형 펌프(32)를 포함하는 유압 푸시 로드 시스템을 이용한다. 그러나, 본 실시예에서 실린더(6)에는 부가적인 가스 교환 밸브(46)가 설치된다.

부가적인 가스 교환 밸브(46)는 배기밸브(11)와 비교하여 상대적으로 작고 배기 가스 도관으로의 작은 구멍을 제공한다. 부가적인 가스 교환 밸브(46)는 엔진의 전자 제어 시스템에 의해 제어되는 작은 유압 액츄에이터(44)에 의해 열리고 닫힌다. 액츄에이터(44)의 작동은 캠샤프트 구동 배기 가스 작동 시스템의 작동과 완전히 독립적이다. 그래서, 부가적인 가스 교환 밸브(46)의 열림과 닫힘을 위한 타이밍은 상황에 따라 최적으로 선택될 수 있다. 캠(29)에 의해 배기 밸브(11)의 개방을 위하여 정의된 시점보다 미리 부가적인 가스 교환 밸브(46)을 개방함에 의해 블로백은 감소될 수 있다. 배기 밸브(11)의 닫힘을 위하여 캠(29)에 의해 정의된 시점 이후에 부가적인 가스 교환 밸브(46)를 열림 상태로 유지함에 의해, 압축 압력은 감소될 수 있다. 그래프(42)는 본 실시예에서의 프로파일링 가능성들을 보여준다. 실선 커브는 배기 밸브(11)의 운동을 나타내고 점선 커브는 부가적인 가스 교환 밸브(46)의 운동을 나타낸다.

도 6은 본 발명의 제4 실시예를 보여주는 것으로서, 본 실시예는 다음의 차이들을 제외하고는 도 5을 참조하여 설명된 실시예와 본질적으로 동일하다.

본 실시예에서, 부가적인 가스 교환 밸브(46)는 덕트(47)를 통하여 소기 리시버에 연결된다. 그래서, 본 실시예에서는 압축 압력만이 부가적인 가스 교환 밸브로 조절될 수 있다. 그래프(42)는 본 실시예에서의 프로파일링 가능성들을 보여준다. 실선 커브는 배기 밸브(11)의 운동을 나타내고 점선 커브는 부가적인 가스 교환 밸브(46)의 운동을 나타낸다.

청구항들에서 사용된 것으로서 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 다른 구성요소들을 배제하지 않는다. 청구항들에서 사용된 것으로서, "단수 형태(a 또는 an)"의 용어는 복수 개를 배제하는 것은 아니다.

비록 본 발명은 예시의 목적을 위하여 상세하게 설명되었지만, 그러한 상세는 오로지 그 목적을 위한 것으로서, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 이 기술에서 통상의 지식을 가진 자들에 의하여 그 속에서의 변화들이 만들어질 수 있다는 것이 이해된다.

본 발명에 따른 대형 2행정 디젤 엔진용 캠 구동 유압기 밸브 작동 시스템은

배기 밸브의 개방과 닫힘 타이밍의 탄력적인 제어가 가능하고 에너지를 절감할 수 있고, 독립적으로 제어될 수 있는 부가적인 가스 교환 밸브를 제공함으로써,압축 압력과 실린더로부터의 블로백을 제어할 수 있다.

Claims

a) 그 각각이 하나 이상의 배기 밸브를 구비하는 다수의 실린더들;

b) 상기 각 실린더와 관계되어 있는 상기 하나 이상의 배기 밸브의 작동을 위한 캠들을 구비하는 하나 이상의 캠샤프트;

c) 상기 실린더들의 각각에 관계되어 있는 유압 푸시 로드를 포함하고,

상기 유압 푸시 로드는,

액츄에이터 당 하나씩 제공되고, 상기 캠샤프트 상의 각각의 캠들에 의하여 구동되는 유압 피스톤 펌프들;

열리는 방향으로 당해 배기 밸브를 움직이기 위한 배기 밸브 당 하나씩 제공되는 유압 액츄에이터;

및 당해 액츄에이터의 상기 유압 피스톤 펌프를 당해 유압 액츄에이터와 연결하기 위한 배기 밸브 당 하나씩 제공되는 유압 도관을 포함하고,

하나의 장치가, 유압 유체를 당해 유압 푸시 로드로 제어가능하게 부가하고, 유압 유체를 당해 유압 푸시 로드로부터 제어가능하게 제거하기 위하여, 상기 유압 푸시 로드들의 각각으로 연결되는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진.
제1항에 있어서,

상기 장치는 상기 유압 푸시 로드들의 각각으로 연결된 가압된 유압 유체의 제어가능한 소스, 그리고 상기 유압 푸시 로드들의 각각으로 연결된 제어가능한 유체 출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 장치는 당해 실린더와 관계되어 있는 상기 캠의 작동 상태 동안에 또는 그 이전에 유압 유체의 소정량을 상기 도관으로 부가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진.
제3항에 있어서,

상기 장치는 당해 실린더와 관계되어 있는 상기 캠의 작동 상태 동안에 또는 그 이후에 유압 유체의 소정량을 상기 유압 푸시 로드로부터 제거하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진.
제3항에 있어서,

상기 장치는 유압 푸시 로드를 선택적으로 가압된 유압 유체의 소스로 연결하거나 유체 출구로 연결하도록 구성되는 상기 전자적으로 제어되는 유압 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진.
제5항에 있어서,

상기 장치는 전자적으로 제어되는 유압 밸브와 상기 유압 푸시 로드사이에 볼륨 리미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진.
제5항에 있어서,

상기 배기 밸브에 작동가능하게 연결되는 위치 센서를 포함하여, 상기 전자적으로 제어되는 유압 밸브가 상기 위치 센서로부터의 신호에 대응하여 제어되는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진.
제1항에 있어서,

닫힘 방향으로 상기 배기 밸브를 가압하기 위한 배기 밸브 당 하나씩의 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진.
그 각각이 하나 이상의 배기 밸브를 구비하는 다수의 실린더들;

상기 각 실린더와 관계되어 있는 상기 하나 이상의 배기 밸브의 작동을 위한 캠들을 구비하는 하나 이상의 캠샤프트;

액츄에이터 당 하나씩 제공되고, 상기 캠샤프트 상의 각각의 캠들에 의하여 구동되는 유압 피스톤 펌프들;

열림 방향으로 당해 배기 밸브를 움직이기 위한 배기 밸브 당 하나씩 제공되는 유압 액츄에이터;

당해 액츄에이터의 상기 유압 피스톤 펌프를 당해 유압 액츄에이터와 연결하기 위한 배기 밸브 당 하나씩 제공되는 유압 도관;

각 실린더에 관계되어 있는 부가적인 가스 교환 밸브;

및 상기 부가적인 가스 교환 밸브의 열림과 닫힘을 상기 캠샤프트와 독립적으로 제어하는 작동 시스템;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진.
제9항에 있어서,

상기 작동 시스템은 상기 부가적인 가스 교환 밸브의 열림과 닫힘을 전자적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진.
제10항에 있어서,

상기 부가적인 가스 교환 밸브는 상기 배기 밸브와 비교하여 상대적으로 작은 것을 특징으로 하는 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진.
제10항에 있어서,

상기 부가적인 가스 교환 밸브는 당해 실린더를 배기 가스 리시버로 연결하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진.
제10항에 있어서,

상기 부가적인 가스 교환 밸브는 당해 실린더를 소기 리시버(scavenge air receiver)로 연결하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진.
제10항에 있어서,

상기 작동 시스템은 상기 부가적인 가스 교환 밸브로 작동가능하게 연결된 유압 액츄에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진.
제9항에 있어서,

상기 작동 시스템은 당해 실린더의 블로 백(blow back)을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진.
제9항에 있어서,

상기 작동 시스템은 압축 압력을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 크로스헤드 타입의 대형 2-행정 디젤 엔진.