KR100966484B1 - 가스 교환 밸브 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연 기관의 가스 교환 밸브 제어 장치에 관한 것이며, 상기 장치는, 각각 하나의 가스 교환 밸브에 할당된 유압식 밸브 액추에이터(11)를 구비하고, 상기 유압식 밸브 액추에이터는 가스 교환 밸브에 작용하는 조절 피스톤(13) 및, 조절 피스톤(13)에 의해 제한된 2 개의 유압식 작동 챔버(121, 122)를 포함한다. 작동 챔버들 중 가스 교환 밸브에 폐쇄 방향으로 작용하는 제 1 작동 챔버(121)는 가압 유체로 지속적으로 채워지며 가스 교환 밸브에 개방 방향으로 작용하는 제 2 작동 챔버(122)는 2 개의 전기 제어 밸브(25, 26)들에 의해 가압 유체로 교대로 채워지고 비워질 수 있다. 비용을 줄이기 위해 각각 하나의 밸브 액추에이터 쌍(11a, 11b)에는 단일 전기 제어 밸브(25)가 제공되며, 상기 전기 제어 밸브의 유입측에는 유압이 가해지고 그 배출측은 하나의 밸브 액추에이터(11a)의 제 2 작동 챔버(122)에 연결된다. 다른 하나의 밸브 액추에이터(11b)의 제 2 작동 챔버(122)는 전환 밸브(29)에 의해, 또한 하나의 밸브 액추에이터(11a)의 제 2 작동 챔버(122) 내의 유압에 의해 유체로 채워진다.

밸브 액추에이터, 전기 제어 밸브, 작동 챔버, 전환 밸브, 복귀 스프링

Description

가스 교환 밸브 제어 장치{Device for the control of gas exchange valves}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른, 내연 기관의 연소 실린더 내의 가스 교환 밸브의 제어 장치에 관한 것이다.

상기 방식의 공지된 장치(DE 198 26 047 A1)에서, 각각의 밸브 액추에이터의 제 1 작동 챔버는 고압 유체를 제공하는 유압원(source)에 지속적으로 연결되며, 밸브 액추에이터의 제 2 작동 챔버는 한편으로 유압원으로의 공급 라인을 교대 개폐하는 제 1 전기 제어 밸브에 연결되며, 다른 한편으로는 유체 저장기로 안내되는 방출(relief) 라인을 교대로 개폐하는 제 2 전기 제어 밸브에 연결되고, 상기 밸브 액추에이터의 조절 피스톤은 해당 가스 교환 밸브의 밸브 태핏과 특히 일체형으로 연결된다. 전기 제어 밸브는 스프링 복귀부를 가지는 2/2 방향 자기 밸브로서 형성된다. 가스 교환 밸브가 폐쇄된 경우, 밸브 액추에이터의 조절 피스톤은 유압원에 영구적으로 연결된 제 1 작동 챔버로 인해, 또한 제 1 전기 제어 밸브에 의해 유압원으로부터 분리되며 제 2 전기 제어 밸브에 의해 방출 라인에 연결된 제 2 작동 챔버로 인해 기본 위치를 취한다. 가스 교환 밸브를 개방하기 위해 상기 2 개의 전기 제어 밸브 둘 다가 전환된다. 따라서 밸브 액추에이터의 제 2 작동 챔버는 한편으로 제 2 전기 제어 밸브에 의해 방출 라인에 대해 폐쇄되며, 다른 한편으로 제 1 전기 제어 밸브에 의해 유압원으로의 공급 라인에 연결된다. 밸브 액추에이터 내에서 제 2 작동 챔버를 제한하는 조절 피스톤면이, 제 1 작동 챔버를 제한하는 조절 피스톤면보다 더 크기 때문에, 조절 피스톤은 제 1 작동 챔버의 체적이 작아짐에 따라 그 기본 위치로부터 벗어나 가스 교환 밸브를 개방한다. 개방 행정의 크기는 제 1 전기 제어 밸브에 인가된 전기 제어 신호의 형성에 따라 좌우되며, 개방 속도는 유압원에 의해 제어된 유압에 따라 좌우된다. 가스 교환 밸브를 특정 개방 위치로 유지하기 위해, 이어서 제 1 전기 제어 밸브가 전환되므로, 제 1 전기 제어 밸브는 밸브 액추에이터의 제 2 작동 챔버로의 공급 라인을 폐쇄한다. 상기 방식으로, 제어 신호 발생을 위한 전기 제어 장치에 의해 가스 교환 밸브의 전체 개방 위치들이 조정될 수 있다. 가스 교환 밸브는 제 2 전기 제어 밸브가 개방 위치로 복귀됨으로써 폐쇄되므로, 밸브 액추에이터의 제 1 작동 챔버는 다시 방출 라인에 연결된다. 가스 교환 밸브를 제어하기 위해서는 각각 2 개의 전기 제어 밸브가 필요하며, 이들은 할당 배치된 밸브 액추에이터의 제 2 작동 챔버에 상응하게 유압을 가하거나 상기 챔버 내의 압력을 방출한다.

청구항 제 1 항의 특징을 갖는, 본 발명에 따른 가스 교환 밸브 제어 장치는, 밸브 액추에이터 쌍 내의 하나의 밸브 액추에이터의 하나의 제 1 전기 제어 밸브를, 다른 하나의 밸브 액추에이터의 제 2 작동 챔버 내의 유압에 의해 제 2 작동 챔버 내의 유압을 제어하는 간단한 전환 밸브로 대체함으로써, 밸브 액추에이터 쌍 당 전기 제어 밸브의 개수가 감소하는 장점을 가진다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 밸브 액추에이터 쌍의 제 2 전기 제어 밸브가, 하나의 밸브 액추에이터의 제 2 작동 챔버를 다른 하나의 밸브 액추에이터에 할당 배치된 제 2 전기 제어 밸브와 연결하는 간단한 체크 밸브로 대체되면, 밸브 액추에이터 쌍 당 2 개의 자기 밸브들이 절약될 수 있다. 일반적으로 2/2 방향 자기 밸브로서 형성되는 전기 제어 밸브들은 극도로 짧은 전환 시간, 실제로 3 mm² 의 개방 횡단면일 때 대략 0.3 ms을 실현해야 하기 때문에 상기와 같은 전기 제어 밸브들은 매우 고가이므로, 제어 장치 내에서 전기 제어 밸브들의 개수를 줄이는 것은 확실히 비용을 절감시킨다. 전기 제어 밸브들의 개수가 감소됨으로써, 출력단의 개수 및 상기 제어 밸브들을 위한 전기 배선에 대한 수고도 줄고, 이는 비용을 추가로 더 절감한다. 전기 제어 밸브들의 개수의 감소는 전기 에너지의 필요량도 감소시키고, 장치의 고장 확률을 낮춘다. 간단한 전환 밸브의 체적이 자기 밸브에 비해서 작기 때문에, 상기 장치를 자동차 내에 배치하기 위해 필요한 공간도 줄어들 수 있다. 단일 제 1 전기 제어 밸브 및 2 개 또는 하나의 제 2 전기 제어 밸브에 의해 제어되는 밸브 액추에이터 쌍은, 동일한 연소 실린더 내의 동일 방식의 2 개의 가스 교환 밸브들, 즉 2 개의 유입 밸브들 또는 2 개의 방출 밸브들을 작동시키기 위해 사용되는 밸브 액추에이터를 포함한다.

종속 청구항에 기재된 조치들을 통해, 청구항 제 1 항에 제시된 가스 교환 밸브 제어 장치의 바람직한 실시 및 개선이 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 전환 밸브는 밸브 액추에이터 쌍의 양 밸브 액추에이터들의 제 2 작동 챔버들 사이의 연결 라인 내에 배치된다. 전기 모터식, 전자기식 또는 유압식으로 작동할 수 있는, 2/2 방향 밸브로서 형성된 전환 밸브가 개방되면, 하나의 밸브 액추에이터의 제 2 작동 챔버는 다른 하나의 밸브 액추에이터의 제 2 작동 챔버를 통해 유압을 제공받으므로 밸브 액추에이터의 조절 피스톤은 가스 교환 밸브의 개방 방향으로 이동한다. 전환 밸브의 개방 시점이 적절하게 선택됨으로써, 밸브 액추에이터에 의해 작동되는 가스 교환 밸브의 상이한 개방 시간들이 실현될 수 있거나, 또는 필요시 상기 가스 교환 밸브들이 폐쇄되어 유지될 수 있다. 밸브 액추에이터 쌍의 단일 제 1 전기 제어 밸브는, 극단의 경우, 밸브 액추에이터 쌍의 양 밸브 액추에이터들이 동시 또는 오프셋된, 그러나 항상 평행한 행정을 실시하기 위해 필요한 전체 체적 유동을 조절할 수 있도록 설계되어야 한다. 제 2 전기 제어 밸브가 제어됨으로써, 양 가스 교환 밸브들에서의 상이한 폐쇄 시간이 구현될 수 있다. 전술한 바와 같이, 2 개의 제 2 전기 제어 밸브들 중 하나가 체크 밸브로 대체되면, 가스 교환 밸브들이 동일한 시점에 폐쇄된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전환 밸브는 2 개의 유압식 제어 입구들을 가지는 유압식으로 작동 가능한 2/2 방향 밸브이며, 양 제어 입구들 모두가 작동되는 경우에만 밸브가 개방되도록 형성된다. 상기 제어 입구들 중 하나의 제어 입구는 단일 제 1 전기 제어 밸브와 연결된 제 2 작동 챔버에 연결되며, 다른 하나의 제어 입구는 유입측에 유압이 가해지는 추가 전환 밸브의 배출부에 연결된다. 전환 밸브와 연결된 밸브 액추에이터의 제 2 작동 챔버는 전환 밸브를 통해 유압원에 직접 연결된다. 단일 제 1 전기 제어 밸브가 제어되면, 상기 제어 밸브에 의해 제 2 작동 챔버 내에 형성된 유압이 전환 밸브의 하나의 제어 입구에도 형성된다. 전환 밸브는 제 2 제어 입구의 작용에 의해 임의의 시점에서 개방될 수 있으며, 전환 밸브가 전환되면서 유체는 직접 유압원으로부터 다른 밸브 액추에이터의 제 2 작동 챔버 내로 유입된다. 상기 실시예는 밸브 쌍의 단일 제 1 전기 제어 밸브가 단일 밸브 액추에이터에 유체를 공급하는 것에만 적합하게 크기가 설정되면 되고, 양 밸브 액추에이터들을 제어하기 위한 전체 유량을 전환하지 않아도 되는 장점을 갖는다. 또한, 하나의 밸브 액추에이터의 행정 운동시의 비연속성이 방지되는데, 상기 비연속성은 상기 밸브 액추에이터의 조절 피스톤의 행정 운동 동안 다른 하나의 밸브 액추에이터가 접속되고, 또한 이로써 후속 밸브 액추에이터의 제 2 작동 챔버에서 추가의 유체가 요구됨으로써 일어날 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 추가 전환 밸브에 의해, 제공된 밸브 쌍의 모든 전환 밸브들이 개방되므로, 상기 장치 내에는 단일 추가 전환 밸브가 제공되며 이는 제조 비용 및 설치 공간을 줄이는 장점을 갖는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라 추가 전환 밸브에 유압이 가해지는 것은, 그 밸브 유입부가 단일 제 1 전기 제어 밸브에 연결된 밸브 쌍의 제 2 작동 챔버에, 하나의 체크 밸브를 통해 연결됨으로써 이루어진다. 대안으로서, 추가 전환 밸브는 예컨대 내연 기관의 저압 회로와 같은 외부 유압원을 통한 압력에 의해서도 작동될 수 있다.

도 1은 4 실린더 내연 기관의 4 개의 상이한 연소 실린더 내에 배치된 8 개의 가스 교환 밸브를 제어하기 위한 장치의 회로도,

도 2는 도 1의 가스 교환 밸브를 제어하기 위한, 변형된 장치의 부분 회로도, 및

도 3은 내연 기관의 연소 실린더 내에서, 밸브 액추에이터와 연결된 가스 교환 밸브의 개략도이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참조로 하기에서 더 자세히 설명된다.

도 1에서 회로도로 도시된, 내연 기관의 연소 실린더들 내의 가스 교환 밸브 제어용 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 총 8 개의 가스 교환 밸브들(10)을 제어하기 위해 구성되며 이들 중 각각 2 개는 4 실린더 4 행정 내연 기관의 하나의 연소 실린더 내에 배치된다. 상기 가스 교환 밸브(10)는 연소 실린더 내의 유입 밸브 또는 방출 밸브일 수 있다. 상기 장치는 다수의 유압식 밸브 액추에이터(11), 본 실시예에서는 총 8 개의 밸브 액추에이터(11)를 포함하며, 이들 중 각각 하나는 하나의 가스 교환 밸브(10)를 작동시킨다. 각각의 밸브 액추에이터(11)는 작동 실린더(12)를 포함하며, 상기 작동 실린더 내에서 조절 피스톤(13)이 축방향으로 이동 가능하게 안내된다. 조절 피스톤(13)은 작동 실린더(12)를, 상기 조절 피스톤에 의해 제한되는 유압식 압력 챔버 또는 작동 챔버(121, 122)로 분리하며, 가스 교환 밸브(10)의 밸브 태핏(14)과 고정 연결된다. 도 3에는 가스 교환 밸브(10)가 개방된 밸브 액추에이터(11)가 개략적으로 확대 도시된다. 밸브 태핏(14)은 조절 피스톤(13)으로부터 먼 단부에 밸브 밀봉면(15)을 지지하며 상기 밸브 밀봉면은 개방 횡단면을 제어하기 위해 내연 기관의 연소 실린더의 실린더 헤드(16) 내에 형성된 밸브 시트면(17)과 협동한다. 작동 실린더(12)는 총 3 개의 유압 연결부들을 포함하며, 이들 중 2 개의 유압 연결부들(122a, 122b)은 상부 압력 챔버 또는 제 2 작동 챔버로 통하고, 하나의 유압 연결부(121a)는 하부 압력 챔버 또는 제 1 작동 챔버(121)로 통한다.

상기 장치는 또한 압력 공급 장치(20)를 포함하며, 상기 공급 장치의 출구(201)는 밸브 액추에이터(11)에 압력을 공급하기 위한 유압원을 형성한다. 압력 공급 장치(20)는 유체를 유체 저장기(18)로부터 이송하는 고압 펌프(21), 고압 펌프(21)의 배출측에 배치된 체크 밸브(22), 및 맥동 감쇠 및 에너지 저장을 위한 저장기(23)를 포함한다. 체크 밸브(22)와 저장기(23) 사이에 있는 압력 공급 장치(20)의 출구(201)는 라인(24)을 통해, 총 8 개의 모든 밸브 액추에이터들(11)에서 제 1 작동 챔버들(121)의 유압 연결부들(121a)에 연결되므로, 밸브 액추에이터들(11)의 제 1 작동 챔버들(121)은 압력 공급 장치(20)의 출구(201)에 생긴 높은 유압을 지속적으로 받는다.

총 8 개의 밸브 액추에이터들(11) 중에서 각각 2 개의 밸브 액추에이터(11)들이 결합되어 하나의 밸브 액추에이터 쌍을 형성하며, 이들은 동일한 연소 실린더 내에서 각각 2 개의 유입 밸브 또는 2 개의 방출 밸브를 제어한다. 할당 배치된 연소 실린더는 도 1에서 해당 제어 수단과 함께 밸브 액추에이터 쌍의 파선 테두리(19)로 표시된다. 간단한 설명을 위해, 밸브 액추에이터 쌍의 밸브 액추에이터(11)는 하기에서 11a와 11b로 표시되며 상세한 설명은 하나의 연소 실린더에 할당 배치되는 하나의 밸브 액추에이터 쌍에만 국한된다. 그러나 이 설명은 나머지 연소 실린더에 할당배치되는 나머지 3 개의 밸브 액추에이터 쌍들에도 동일하게 적용된다.

밸브 액추에이터(11a)의 제 2 작동 챔버(122)의 유체 연결부(122a)는, 스프링 복귀부를 가지는 2/2 방향 자기 밸브로서 형성된 제 1 전기 제어 밸브(25)를 통해, 압력 공급 장치(20)의 출구(201)로 안내되는 라인(24)에 연결되는 반면, 밸브 액추에이터(11a)의 제 2 작동 챔버(122)의 유체 연결부(122b)는 마찬가지로 스프링 복귀부를 가지는 2/2 방향 자기 밸브로서 형성된 제 2 전기 제어 밸브(26)에 연결된다. 제 2 전기 제어 밸브(26)의 출구측은 유체 저장기(18)로 통하는 리턴 라인(27)에 연결된다. 밸브 액추에이터(11b)의 제 2 작동 챔버(122)의 유체 연결부(122a)는 연결 라인(28)을 통해 밸브 액추에이터(11a)의 유체 연결부(122b)에 연결되며, 상기 연결 라인 내에는 스프링 복귀부를 가지는, 유압식으로 개방될 수 있는 전환 밸브(29)가 배치된다. 밸브 액추에이터(11b)의 제 2 작동 챔버(122)의 유체 연결부(122b)는 체크 밸브(30)를 통해 마찬가지로 제 2 전기 제어 밸브(26)의 유입부에 연결된다. 전환 밸브(29)는 유압식 제어 입구(291)를 포함하며, 상기 제어 입구는 전자기식으로 작동 가능한 추가 전환 밸브(32)의 배출부에, 제어 라인(31)을 통해서 연결된다. 추가 전환 밸브(32)의 유입측은 체크 밸브(33)를 통해 밸브 액추에이터(11a)의 제 2 작동 챔버(122)에 연결된다. 대안으로서 추가 전환 밸브(32)의 유입측은 압력 공급 장치(20)의 출구(201)에, 또는 내연 기관의 저압 회로에 연결될 수 있다. 추가 전환 밸브(32)의 배출측은 상응하는 제어 라인들(31)을 통해, 모든 밸브 액추에이터 쌍들을 위한 전환 밸브들(29)의 모든 제어 입구들(291)에 연결된다. 전환 밸브(32)가 도 1의 실시예에서처럼 스프링 복귀부를 가지는 2/2 방향 자기 밸브로서 형성되면, 제어 라인(31)의 압력을 방출하기 위해, 스프링 복귀부를 가지는 2/2 방향 자기 밸브로서 형성된 방출 밸브(35)가 제공되어야 하며, 방출 밸브의 하나의 밸브 연결부는 제어 라인(31)과, 다른 하나의 밸브 연결부는 유체 저장기(18)와 연결된다. 상기 방출 밸브(35)는 전환 밸브(32)가, 도 2에 도시된 바와 같이 스프링 복귀부를 가지는 3/3 방향 자기 밸브로서 형성되면 생략될 수 있다. 이 경우 3 개의 밸브 연결부 중 밸브 유입부는 체크 밸브(33)를 통해 밸브 액추에이터(11a)의 제 2 작동 챔버(122)에, 또는 각각 압력 공급 장치(20)의 출구(201)에 연결되며, 제 1 밸브 배출부는 제어 라인(31)과, 제 2 밸브 배출부는 유체 저장기(18)와 연결된다.

가스 교환 밸브(10)가 폐쇄된 경우 하나의 밸브 액추에이터쌍의 밸브 액추에이터들(11a, 11b)은 기본 위치를 취하며, 상기 위치에서 제 1 전기 제어 밸브(25)는 밸브 액추에이터(11a)의 제 2 작동 챔버(122)를 압력 공급 장치(20)의 출구(201)로부터 폐쇄하며, 제 2 전기 제어 밸브(26)는 밸브 액추에이터(11a)의 제 2 작동 챔버(122)를 리턴 라인(27)에 연결한다. 밸브 액추에이터(11b)의 제 2 작동 챔버(122)는 체크 밸브(30) 및 개방된 제 2 전기 제어 밸브(26)를 통해 마찬가지로 리턴 라인(27)에 연결된다. 양 전환 밸브들(29, 32)은 복귀 스프링의 복귀 작용에 의해 폐쇄 위치를 취한다. 제 1 작동 챔버(121) 내의 시스템 압력에 의해, 조절 피스톤(13)은 기본 위치로 최대로 이동하며 밸브 태핏(14)을 통해 가스 교환 밸브(10)를 폐쇄되게 유지한다. 도시된 실시예에서 제어 밸브(25, 26)는 무전류이며 전환 밸브(29)는 무압력이다.

가스 교환 밸브(10)를 개방하기 위해 우선 제 2 전기 제어 밸브(26)가 폐쇄 또는 차단 위치로 전환되므로, 양 밸브 액추에이터들(11a, 11b)의 제 2 작동 챔버들(122) 둘 다가 폐쇄된다. 방출 밸브(35)는 폐쇄 위치로 전환된다. 동시에 제 1 전기 제어 밸브(25)가 작동 또는 개방 위치로 전환되므로, 밸브 액추에이터(11a)의 제 2 작동 챔버(122)는 압력 공급 장치(20)에 연결되며, 압력 공급 장치(20)의 출구(201)에 제공될 수 있는 시스템 압력은 이제 밸브 액추에이터(11a)의 제 2 작동 챔버(122) 내에도 생긴다. 제 1 작동 챔버(121)를 제한하는 조절 피스톤(13)의 피스톤 면은 제 2 작동 챔버(122)를 제한하는 조절 피스톤(13)의 피스톤 면보다 작으므로, 도 1에서 조절 피스톤(13)을 우측으로 이동시키는 이동력이 생기며 따라서 가스 교환 밸브(10)가 개방된다. 가스 교환 밸브(10)의 개방 행정의 크기는 제 1 전기 제어 밸브(25)의 개방 지속 시간 및 개방 속도에 따라 좌우된다.

제 1 전기 제어 밸브(25)와 동시에, 또는 그 후에 추가 전환 밸브(32)가 제어되면, 상기 전환 밸브는 체크 밸브(33) 및 개방된 추가 전환 밸브(32)를 통해 전환 밸브(29)의 제어 입구(291)에 도달한 시스템 압력이 복귀 스프링력에 대항해서 전환 밸브(29)를 전환함으로써, 전환 밸브(29)를 개방한다. 이로써, 유체가 밸브 액추에이터(11a)의 제 2 작동 챔버(122)로부터 밸브 액추에이터(11b)의 제 2 작동 챔버(122) 내로 유입되고, 상기 액추에이터의 조절 피스톤(13)은 밸브 개방 방향으로 변위된다. 이제 총 유체 흐름이 제 1 전기 제어 밸브(25)를 통해 흐르므로, 제 1 전기 제어 밸브(25)는 양 밸브 액추에이터들(11a, 11b)을 통하는 최대 체적 유동에 적합하게 설계되어야 한다. 제 2 밸브 액추에이터(11b)의 접속 후, 상기 밸브 액추에이터(11b)에 의해 작동되는 가스 교환 밸브(10)가 제 1 전기 제어 밸브(25)의 제어에 따라 움직이므로, 양 밸브 액추에이터들(11a, 11b)의 조절 피스톤들(13)은 전환 밸브(29)의 개방 시점에 따라, 동시 또는 오프셋된, 평행한 행정을 실시한다.

가스 교환 밸브(10)를 개방 위치에 유지하기 위해, 제 1 전기 제어 밸브(25)는 다시 전환되므로(도 1의 실시예에서 무전류로 접속), 상기 제어 밸브는 밸브 액추에이터(11a)의 제 2 작동 챔버(122)를 압력 공급 장치(20)의 라인(24)으로부터 분리한다.

가스 교환 밸브(10)가 특정 개방 시간 후 다시 폐쇄되어야 하면, 제 2 전기 제어 밸브(26)도 전환되므로(도 1의 실시예에서 무전류로 접속), 상기 제어 밸브는 양 밸브 액추에이터들(11a, 11b)의 작동 챔버들(122)을 리턴 라인(27)에 연결한다. 밸브 액추에이터들(11a, 11b)의 제 1 작동 챔버들(121) 내의 시스템 압력에 의해, 양 밸브 액추에이터들(11a, 11b)의 작동 실린더들 (12) 내의 조절 피스톤(13)은 도 1에 도시된 기본 위치로 되돌아오므로, 가스 교환 밸브(10)는 동일한 폐쇄 시간으로 폐쇄된다.

상이한 폐쇄 시간이 구현되어야 하면, 체크 밸브(30)가 추가의 제 2 전기 제어 밸브(26)로 대체될 수 있고, 상기 전기 제어 밸브는 마찬가지로 2/2 방향 자기 밸브로서 형성되고 그 유입측은 밸브 액추에이터(11b)의 제 2 작동 챔버(122)에 연결되며 그 배출측은 리턴 라인(27)에 직접 연결된다.

양 밸브 액추에이터들(11a, 11b)의 2 개의 제 2 작동 챔버들(122) 사이에서 유압식으로 개방될 수 있는 전환 밸브(29) 대신, 전기 모터식 또는 전자기식으로도 개방될 수 있는 전환 밸브가 사용될 수 있다. 추가의 전환 밸브(32)는, 전기 액추에이터로 대체될 수도 있으며, 이 전기 액추에이터는 모든 전환 밸브(29)를 직접 전기 모터식으로 또는 마찬가지로 유압식으로 개방한다.

도 2에 부분적으로 도시된 내연 기관의 연소 실린더 내의 가스 교환 밸브 제어 장치는, 도 1에 설명된 장치와 달리, 도 1의 양 밸브 액추에이터(11a, 11b)의 제 2 작동 챔버들(122) 사이의 연결 라인(28)을 포함하는 전환 밸브(29)가, 밸브 액추에이터(11b)의 제 2 작동 챔버(122)를 압력 공급 장치(20)의 출구(201)로의 라인(24)에 직접 연결하는 유압 제어식 전환 밸브(34)로 대체되게 변형된다. 제어면에 있어서 "And-게이트"로서 구현되는 전환 밸브(34)는 2 개의 유압식 제어 입구들(341, 342)을 포함하며, 상기 제어 입구들에는 전환 밸브(34)를 전환하기 위해 유압이 가해져야 한다. 전환 밸브(34)는 유압식 복귀 입구(343)를 가지며, 상기 복귀 입구에는 전환 밸브(34)를 도 2에 도시된 폐쇄 또는 차단 위치로 전환하기 위해 유압이 가해지고, 이를 위해 상기 복귀 입구는 압력 공급 장치(20)의 출구(201)로의 라인(24)에 연결된다. 전환 밸브(34)의 하나의 제어 입구(341)는 밸브 액추에이터(11a)의 제 2 작동 챔버(122)의 유체 연결부(122b)에 연결되며 다른 하나의 제어 입구(342)는 제어 라인(31)을 통해, 전기 제어된 추가 전환 밸브(32)에 연결된다. 전기 제어된 전환 밸브(32)는 여기서 스프링 복귀부를 가지는 3/3 방향 자기 밸브로서 형성되며, 그 제 2 밸브 배출부는 유체 저장기(18)에 연결된다. 3/3 방향 자기 밸브의 스위칭 위치에 따라 제어 라인(31) 내에 압력이 형성되거나 압력이 유지되거나 감소될 수 있다. 그러나 전환 밸브(32)는 도 1에서와 마찬가지로 2/2 방향 자기 밸브로서도 형성될 수 있다. 이 경우 도 1에서와 마찬가지로 2/2 방향 자기 밸브로서 형성된 방출 밸브(35)가 유지된다. 또한 도 2에 따른 스위칭 장치가 변형되지 않으므로, 동일한 부품에는 동일한 도면 부호가 제공된다.

밸브 액추에이터(11a)의 제 2 작동 챔버(122) 내에 압력이 형성된 경우, 제어 입구(341)가 유압식으로 부하들 받으므로, 그 후 매 시점에서 전환 밸브(34)가 추가 전환 밸브(32)의 제어에 의해 개방될 수 있다. 전환 밸브(34)가 개방됨으로써 유체는 직접 라인(24)으로부터 밸브 액추에이터(11b)의 제 2 작동 챔버(122) 내로 유입되며, 밸브 액추에이터(11b)의 작동 실린더(12) 내의 조절 피스톤(13)은 밸브 액추에이터(11a)의 작동 실린더(12) 내의 조절 피스톤(13)에 대한 평행 행정으로 이동하므로, 밸브 액추에이터(11b)에 의해 작동되는 가스 교환 밸브(10)는 상응하게 개방된다. 상기와 같이 변형된 제어 장치의 경우, 제 1 전기 제어 밸브(25)는 밸브 액추에이터(11a)에 유체를 공급하기 위해서만 설계되는데, 그 이유는 밸브 액추에이터(11b)에는 유체가 압력 공급 장치(20)에 의해 직접 공급되기 때문이다. 또한, 도 1에 따른 제어 장치에서 밸브 액추에이터(11a)의 행정 동안 밸브 액추에이터(11b)의 접속시, 밸브 액추에이터(11b)에서 추가의 유체가 요구됨으로써 일어날 수 있는, 밸브 액추에이터(11a)의 행정 운동시의 비연속성이 방지된다.

도 2에 따른 제어 장치에서도 전술한 설명이, 내연 기관의 다른 연소 실린더를 위한, 도시되지 않은 다른 밸브 쌍들에도 적용된다.

Claims (15)

1. 내연 기관의 연소 실린더들 내의 가스 교환 밸브들(10)의 제어 장치로서,

   각각 하나의 가스 교환 밸브(10)에 할당 배치된 유압식 밸브 액추에이터들(11)을 구비하고, 상기 유압식 밸브 액추에이터들은 상기 가스 교환 밸브(10)에 작용하는 각각 하나의 조절 피스톤(13), 및 상기 조절 피스톤(13)에 의해 제한되는 2 개의 유압식 작동 챔버들(121, 122)을 포함하며, 상기 작동 챔버들 중, 상기 가스 교환 밸브(10)을 폐쇄 방향으로 작용시키는 제 1 작동 챔버(121)는 유압원(20)에 연결됨으로써 가압 유체로 지속적으로 채워지며, 상기 가스 교환 밸브(10)를 개방 방향으로 작용시키는 제 2 작동 챔버(122)는, 유입측이 상기 유압원(201)에 연결된 제 1 전기 제어 밸브(25)에 의해 가압 유체로 채워질 수 있으며, 배출측이 저압 레벨에 연결된 제 2 전기 제어 밸브(26)에 의해 비워질 수 있는 가스 교환 밸브 제어 장치에 있어서,

   각각 하나의 밸브 액추에이터 쌍(11a, 11b)에는 단일 제 1 전기 제어 밸브(25)가 제공되며, 상기 제1전기 제어 밸브의 배출측은 상기 밸브 액추에이터 쌍 중 하나의 밸브 액추에이터(11a)의 제 2 작동 챔버(122)에 연결되고, 다른 하나의 밸브 액추에이터(11b)의 제 2 작동 챔버(122)는 폐쇄 위치와 개방 위치 간에 전환 가능한 전환 밸브(29), 및 상기 단일 제 1 전기 제어 밸브(25)에 연결된, 상기 밸브 액추에이터 쌍 중 상기 하나의 밸브 액추에이터(11a)의 제 2 작동 챔버(122) 내의 유압에 의해 유체로 채워지는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸브 액추에이터 쌍은 동일한 연소 실린더 내의 동일 방식의 2 개의 가스 교환 밸브들(10), 구체적으로 2 개의 방출 밸브들 또는 2 개의 유입 밸브들이 할당 배치되는 2 개의 밸브 액추에이터들(11a, 11b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 제어 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 전환 밸브(29)가 상기 밸브 액추에이터 쌍의 상기 양 밸브 액추에이터들(11a, 11b)의 제 2 작동 챔버들(122) 사이의 연결 라인(28) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 제어 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 전환 밸브(29)는 전기 모터식 또는 전자기식으로 작동 가능한 2/2 방향 밸브인 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 제어 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 전환 밸브(29)는 유압식으로 작동하는 2/2 방향 밸브이며 하나의 제어 입구를 포함하고, 상기 제어 입구는 유압이 가해지는 추가 전환 밸브(32)의 밸브 배출부에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 제어 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 2/2 방향 밸브는 폐쇄 위치로 되돌리기 위한 복귀 스프링(292)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 제어 장치.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   전환 밸브(34)는 2 개의 유압식 제어 입구들을 가지는 유압식 2/2 방향 밸브이며, 상기 전환 밸브(34)는 상기 양 제어 입구들(341, 342) 모두가 작동될 때에만 개방되도록 설계되고, 상기 제어입구들 중 하나의 제어 입구(341)는 상기 단일 제 1 전기 제어 밸브(25)에 연결된, 상기 밸브 액추에이터 쌍 중 상기 하나의 밸브 액추에이터(11a)의 상기 제 2 작동 챔버(122)에 연결되고, 다른 하나의 제어 입구(342)는 유입측에 유압이 가해지는 추가 전환 밸브(32)의 배출부에 연결되며, 상기 전환 밸브(34)의 유입측은 유압원(201)에 연결되고, 배출측은 상기 밸브 액추에어터 쌍 중 상기 다른 하나의 밸브 액추에이터(11b)의 상기 제 2 작동 챔버(122)에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 제어 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 2/2 방향 밸브는 폐쇄 위치로 되돌리기 위한 유압식 복귀 제어 입구(343)를 포함하며, 상기 복귀 제어 입구는 상기 유압원(201)에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 제어 장치.
9. 제 5 항에 있어서,

   상기 추가 전환 밸브(32)에 유압을 가하기 위해, 상기 추가전환 밸브의 밸브 유입부는 체크 밸브(33)를 통해, 상기 밸브 액추에이터 쌍의 상기 제 2 작동 챔버(122)에 연결되며, 이 제2 작동 챔버는 상기 단일 제 1 전기 제어 밸브(25)에 연결된 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 제어 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 추가 전환 밸브(32)는 스프링 복귀부를 가지는 2/2 방향 자기 밸브로서 형성되며, 상기 2/2 방향 자기 밸브의 밸브 배출부에는 바람직하게 스프링 복귀부를 가지는 2/2 방향 자기 밸브로서 형성된 방출 밸브(35)가 연결되고, 상기 방출 밸브에 의해 유체 저장기(18)로의 연결이 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 제어 장치.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 추가 전환 밸브(32)는 스프링 복귀부를 가지는 3/3 방향 자기 밸브로서 형성되며, 상기 3/3 방향 자기 밸브의 제 2 밸브 배출부는 유체 저장기(18)에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 제어 장치.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    각각 하나의 밸브 액추에이터 쌍(11a, 11b)을 위해 단일 제 2 전기 제어 밸브(26)가 제공되며, 상기 제2 전기 제어 밸브의 밸브 유입부가 상기 단일 제 1 전기 제어 밸브(25)와 연결된, 상기 밸브 액추에이터 쌍 중 상기 하나의 밸브 액추에이터(11a)의 상기 제 2 작동 챔버(122)에는 직접 연결되며, 상기 다른 하나의 밸브 액추에이터(11b)의 상기 제 2 작동 챔버(122)에는 체크 밸브(30)를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 제어 장치.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    각각 하나의 밸브 액추에이터 쌍(11a, 11b)에는 2 개의 제 2 전기 제어 밸브들(26)이 제공되며, 상기 제2 전기 제어 밸브들의 각각 하나의 밸브의 유입측은 상기 양 밸브 액추에이터들(11a, 11b)의 제 2 작동 챔버(122)에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 제어 장치.
14. 제 5 항에 있어서,

    연소 실린더 당 적어도 하나의 밸브 액추에이터 쌍(11a, 11b)이 제공되며, 상기 추가 전환 밸브(32)의 배출측은 각각 하나의 밸브 액추에이터 쌍(11a, 11b)에 할당 배치된 모든 유압식 전환 밸브들(29)에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 제어 장치.
15. 제 9 항에 있어서,

    상기 추가 전환 밸브(32)의 밸브 유입부가 모든 밸브 액추에이터 쌍들(11a, 11b)에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 교환 밸브 제어 장치.

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