KR101029350B1 - 단일 또는 다중 에너지 상에서 작동하는 압축 공기 분사엔진과 다른 엔진 또는 압축기를 위한 가변 유량 감소밸브 및 점진 제어 밸브 분배 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고압 압축 공기 탱크와 완충 용기를 포함하고 이중 또는 삼중의 공급 모드를 가지는 단일 또는 이중 에너지 상에서 작동하는 압축 공기 주입 엔진을 위한 가변 유량 감소 밸브 및 분배 시스템에 관한 것이다. 상기 발명은 또한 피스톤이 그 상사점에서 멈출 수 있도록 피스톤 행정을 제어하는 시스템을 포함한다. 또한, 최종 사용 완충 용기로의 공기 공급 및/또는 실린더로의 공급은 조정 밸브에 의해 조절된다. 로커 암 로드들을 제어하기 위해 사용되는 상기 조정 밸브들의 캠은 크랭크샤프트(14)의 플랜지 위에 직접 배치되고, 각 로커 암들은 양단 사이를 이동할 수 있는 이동식 축(21) 둘레를 회동함으로써 로커 암 로드의 움직임에 따라 밸브의 들림을 결정하는 레버 암 비율을 변경할 수 있다. 본 발명은 기체 감소 밸브에 사용하거나 엔진 또는 압축기의 분배 시스템 용으로 적당하다.

Description

단일 또는 다중 에너지 상에서 작동하는 압축 공기 분사 엔진과 다른 엔진 또는 압축기를 위한 가변 유량 감소 밸브 및 점진 제어 밸브 분배 시스템{VARIABLE FLOW REDUCING VALVE AND GRADUAL CONTROL VALVE DISTRIBUTION SYSTEM FOR A COMPRESSED AIR INJECTION ENGINE OPERATING ON MONO OR MULTI ENERGY AND OTHER ENGINES OR COMPRESSORS}

본 발명은 특히 엔진용 밸브, 더 상세하게는 추가 압축 공기의 주입에 의해 동력을 공급받고 압축 공기 탱크를 포함하며 이중 또는 삼중의 공급 모드를 가지는 단일 또는 이중 에너지 및 다중 에너지 상에서 작동하는 엔진을 위한 밸브를 사용하는 분배 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 종래의 내연 엔진과 압축기에 사용될 수도 있다.

엔진 분배 시스템이라는 용어는 엔진 또는 압축기를 작동시키기 위해 필요한 유체나 기체들을 유입 및/또는 배출할 목적으로 파이프들을 개폐하는 데 사용되는 모든 수단들을 말한다.

여기에는 고정 축 위에 설치된 로커 암으로 구성된 분배 시스템들이 있다. 상기 로커 암의 일단은 로커 암 로드를 통하여 구동 추력을 받고, 로커 암 로드는 엔진 크랭크샤프트에 의해 구동되는 축 위에 설치된 캠에 의해 제어된다. 로커 암 의 타단은 밸브를 밀어 개방시키도록 작동된다. 이렇게 형성된 레버 암의 비율은 로커 암 로드의 주어진 동작에 대한 밸브의 들림을 결정한다.

본 출원인은 도시 또는 교외 지역에서 완전히 청정하게 작동하도록 추가 압축 공기를 사용하는 장치와 자동차 구동 유닛들에 관한 많은 특허를 가지고 있다.

- WO 96/27737 WO 97/00655

- WO 97/48884 WO 98/12062 WO 98/15440

- WO 98/32963 WO 99/37885 WO 99/37885

이러한 발명들을 실시하기 위해서 특허 출원 WO 99/63206에서는 피스톤이 상사점(top dead center)에서 멈출 수 있도록 엔진 피스톤 작동을 제어하는 방법과 장치에 대해 기술하였다. 또한 특허 WO 99/20881에서는 이러한 엔진이 이중 또는 삼중 공급 모드에서 단일 에너지 또는 이중 에너지 상에서 작동하는 방법을 기술하였다.

바람직한 실시 형태에 따르면, 엔진 유닛에는 공지된 WO 99/20881에서 기술된 바와 같은 엔진 피스톤 운동 제어 장치를 포함하는 이동 요소들(크랭크 피스톤 로드 시스템)이 구비된다. 상기 장치는 피스톤이 상사점에서 일정 시간동안, 즉 회전 중 상당한 각도 영역만큼 멈추는 것을 특징으로 한다. 이것은 일정한 부피에서 다음의 작동들을 실행하기 위해서 사용된다:

- 기체 및/또는 압축 공기를 전달하고 피스톤을 상사점에서 멈추게 하기 위 한 작동들.

- 표준 엔진의 경우 점화 및 연소 작동들.

- 디젤 엔진의 경우 연료 분사 작동들.

- 모든 엔진들과 압축기들을 위한 배기 행정의 마감과 흡기 행정의 시작.

피스톤이 그 상사점에서 정지하도록 하기 위해서 피스톤은 압력 레버 장치에 의해 제어되고, 압력 레버 장치는 크랭크 피스톤 로드 시스템에 의해 제어된다. 압력 레버라는 용어는 힌지로 연결된 두개의 암들로 구성된 시스템을 말한다. 이 암들 중 피봇으로 알려진 일단은 정지해 있고 타단은 축을 따라 움직일 수 있다. 두 개의 암들이 정렬해 있을 때 그 축에 대해 어느 정도 수직 방향으로 두 암들의 연결 부위에 힘이 가해지면, 자유단부는 움직이게 될 것이다. 이 자유단부는 피스톤에 연결되어 그 움직임을 제어한다. 피스톤은 힌지된 연결된 두개의 로드가 서로 거의 일직선상에 있을때(약 180°) 그 상사점에 있다.

크랭크샤프트는 컨트롤 로드에 의해 두 암의 힌지 축에 연결된다. 다른 요소들이 위치하고 있는 방식과 그것들의 크기는 조립체의 운동 특성을 조정할 수 있게 한다. 정지한 단부의 위치는 피스톤의 운동 축과 두개의 암이 정렬되었을 때의 축 사이의 각도를 결정한다. 크랭크샤프트의 위치는 컨트롤 로드와 두개의 암이 정렬되었을 때의 축 사이의 각도를 결정한다. 커넥팅 로드와 암들의 길이와 함께 이러한 각도들의 크기를 달리함으로써, 피스톤이 그 상사점에서 멈추어 있는 동안 크랭크샤프트의 회전 각도를 결정할 수 있다. 이것은 피스톤이 멈추어 있는 시간의 길이에 대응된다.

특히 일 실시예에 따르면, 장치 조립체(피스톤 및 압력 레버)는 그것의 정지단 또는 피봇 너머로 연장되고 반대 방향으로 작동하는 대칭인 압력 레버에 대항하는 낮은 쪽 암과 균형을 이룬다. 동일 관성을 가진 이 대칭 압력 레버는 고정된 피스톤의 방향에 반대 방향으로 마주하고 동일한 관성 중량을 지닌다. 상기 관성 중량은 피스톤의 운동 축과 평행한 축을 따라 이동할 수 있다. 관성이라는 용어는 물체의 질량에 질량 중심과 기준점 사이의 거리를 곱한 값을 말한다. 다기통 엔진의 경우 반대편 질량은 균형을 이루도록 작동하는 피스톤이 될 수 있다.

프랑스 특허 출원 01/13798에서 기술된 발명에 따른 장치는 바람직하게는 맞은편 실린더들의 축과 압력 레버의 고정 지점이 실질적으로 동일 축을 따라 정렬되는 것을 특징으로 하는 설비를 사용한다. 이것은 크랭크샤프트에 연결된 컨트롤 로드의 축이 힌지로 연결된 암의 공통된 축 위가 아니라 공통 축과 고정 지점 또는 피봇 사이의 암 그 자체에 위치하는 것을 특징으로 한다. 따라서 낮은쪽 암과 그 대칭부는 거의 그 중심인, 커넥팅 로드를 통하여 맞은편 피스톤들과 연결되는 각 자유단들에 두개의 축을 가진 고정점 또는 피봇점에서 회전하는 단일 암을 형성한다.

압축 공기로 작동되고 고압의 압축 공기 탱크를 포함하는 이러한 형태의 엔진에 있어서, 탱크내에 고압 상태로 들어있는 압축 공기는 팽창되어야만 하지만, 탱크에서 배출됨에 따라 마스터 실린더에서 사용되기 전 완충 용기의 최종 사용 압력으로 알려진 안정된 중간 압력으로 감소한다. 종래의 잘 알려진 게이트 및 스프링 감압 장치(gate & spring pressure reducer)는 극히 낮은 유량을 가지며, 그 실 행에 있어서 극단적인 과부하와 비효율적인 설비들을 요구한다. 또한 감압 중 냉각되는 공기 중 습도는 결빙을 초래할 만큼 높다.

캠, 로커 암 및 로커 암 로드 조립체를 사용하는 본 발명에 따른 분배 시스템은 한편으로는 가변 유량 감소 장치, 단순화된 캠 샤프트 없는 제어 장치 및 구동 시스템(체인, 벨트, 피니언 기어)로 작동하고, 다른 한편으로는 상기 개방 상태에서의 밸브의 들림과 각도의 범위를 최대 들림에서부터 들림 없는 상태까지 조정하여 문제된 실린더의 유체 흡입 및 배출 속도를 제어하고 가속기 연동 제어 방식(accelerator butterfly control)을 유리하게 대체할 수 있도록 해준다. 그것은 최종 사용 완충 용기(final use buffer capacity)로의 공기 공급과 실린더로의 공급이 조정 밸브들에 의해 보장되는 것을 특징으로 하며, 여기서는,

- 로커 암 로드들을 제어하는데 사용되는 상기 조정 밸브의 캠들은 크랭크샤프트의 플랜지에 직접 배치되고;

- 상기 캠들은 로커 암 로드들의 움직임을 제어하는 하나 이상의 압력 레버들을 구동한다.

각 로커 암은 그 일단이 구동 추력을 받고 타단이 상기 밸브를 구동하며 양단 사이를 이동할 수 있는 이동식 축 둘레를 회동하여, 로커 암 로드의 움직임에 따라 밸브의 들림을 결정하는 레버 암 비율을 변경할 수 있다.

로커 암의 회전 축이 컨트롤 로드 가까이에 위치할 때 밸브의 들림이 최대가 되고, 축의 위치가 중간쯤일 때 밸브의 들림은 컨트롤 로드의 움직임과 동일하게 되며, 축의 위치가 밸브에 가까워지면 밸브의 들림은 컨트롤 로드의 움직임보다 더 작아지게 된다.

바람직하게는 상기 로커 암은 원호 형상을 가지고, 그 일단은 밸브를 구동하고 타단은 로커 암 로드로 알려진 컨트롤 로드에 연결되며, 동심원의 원호 형상의 가늘고 긴 구멍을 따라 움직일 수 있는 이동식 축 둘레를 회동함으로써 이동식 축의 어느 한 쪽으로 위치한 상기 로커 암의 레버 암들의 비율을 변경하여 컨트롤 로드의 움직임에 따라 밸브의 들림을 결정한다.

바람직하게는, 상기 로커 암의 밸브 위 접촉 영역은, 로커 암이 회동하는 동안 밸브에 압력을 가하지 않고 밸브의 닫힌 상태를 유지하기 위하여 로커 암이 동일축 상에서 회동할 수 있도록 로커 암 회전축이 가능한 최소 개방 위치로 알려진 밸브에 가까운 위치에 있을 때의 그 위치를 중심축으로 하는 원호로 형성된다.

바람직하게는, 상기 로커 암 축은 이동식 축을 지지하는 요크에 의해서 제어되며, 상기 요크는 이동식 축이 결합된 가늘고 긴 구멍의 원호와 동일축 상에 설치되고, 기계식, 전기식, 유압식 수단에 의해 구동된다.

이러한 제어는 밸브 들림을 점진적으로 증가시키고 완충 용기와 그 후 마스터 실린더들로 유입되는 기체의 양을 일정한 압력 하에서 조정할 수 있도록 가속기 페달에 직접 연결될 수도 있다.

예컨대 하나 혹은 그 이상의 단계식 모터들에 의한 전기적 제어의 경우에는, 종래의 가속기를 위한 기계적 제어는 제거될 수 있으며, 전자 제어 유닛이 저장 탱 크의 압력, 완충 용기의 압력, 가속기의 위치, 필요한 토크, 필요한 속도 또는 다른 조건들에 따라 모든 선택된 변수들을 위하여 밸브 들림을 제어할 수 있는 적절한 설계를 가지고 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 분배 시스템의 장점은 명백하다. 이 분배 시스템은 파이프 개폐 역할 뿐만 아니라, 엔진 밸브를 폐쇄 상태로 유지하고 흡기 또는 배기 요구에 따라 점진적으로 밸브들이 들려 개방될 수 있도록 하고, 또한 장치 개방에 필요한 힘이 밸브 들림에 비례하도록 함으로써 엔진에 통상적으로 달려있는 가속 장치를 대체할 수 있도록 한다.

바람직하게는, 특히 마주보는 피스톤 엔진의 경우, 로커 암 로드들의 움직임이 두 개의 힌지된 암으로 이루어진 압력 레버에 의해 제어되고, 상기 암들의 공통단부는 크랭크샤프트의 플랜지 내에 수용된 캠에 의해 밀려나는 접촉 수단들, 볼 베어링 또는 기타 수단들을 포함한다.

본 발명에 따른 분배 시스템은 특히 압축 공기 엔진에 적용된다. 그러나, 이는 또한 종래의 엔진 또는 압축기에도 사용될 수 있으며, 동일하게 로커 암 로드는 캠 샤프트에 의해 제어될 수 있고, 캠 샤프트는 직접 로커 암을 구동할 수 있다.

본 발명의 다른 목적들, 이점들 및 특징들은 이하의 첨부 도면을 참조한 비한정적 실시예들에 의하여 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 분배 시스템이 설비된 엔진의 단면도로서, 흡기 행정 의 마지막 단계에서 밸브 들림이 최고 상태일 때를 나타낸 도면이다.

도 2는 팽창 및 배기 행정 시의 동일한 엔진을 묘사한 도면이다.

도 3은 동일 엔진 상의 분배 시스템의 세부도로서, 특히 밸브가 규칙적으로 폐쇄 위치에 있을 때 로커 암의 작동을 보여주는 도면이다.

도 4는 밸브 반 개방 위치에서 흡기 행정중인 분배 시스템의 세부도이다.

도 5는 제어 위치가 반대인 분배 시스템의 세부도이다.

도 6은 본 발명에 따른 로커 암의 변형예를 도시한 도면이다.

도 7은 오버헤드 캠 샤프트(overhead cam shaft)를 구비한 종래 엔진에 적용된 본 발명에 따른 제어 장치의 단면도이다.

도 8은 독립 감압 장치의 다른 적용을 도시한 도면이다.

도 1과 2는 본 발명에 따른 분배 시스템이 장착된 엔진의 작동 요소들의 구조 단면도이다. 이는 동일한 XX'축 상에 있는 두 개의 핵심적인 대칭형 피스톤들과 실린더들로 구성된다. 피스톤들(1,1A)은 피스톤 링 실링(3,3A)을 구비하고 실린더(4,4A) 속으로 미끌어져 들어간다. 또한 각 피스톤은 돌출부(8,8A)를 구비하여 이 돌출부가 피스톤 축(9,9A)에 의해 커넥팅 로드(10,10A)에 연결됨으로써 크랭크 피스톤 로드 시스템에 결합된다. 커넥팅 로드(10,10A)들은 공통의 축(11,11A)에 의해 암(12)의 두 자유단부에 연결되며, 암(12)은 거의 중심에서 고정 축(12A) 둘레를 회전할 수 있도록 설치되어 실린더 축 XX'를 따라 배치된다. 따라서, 고정 축(12A) 은 암(12)을 두 개의 반쪽 암(12B,12C)으로 분할한다. 두개의 반쪽 암 중 하나(여기서는 12B)에는 축(12D)에 의해 컨트롤 로드(13)가 부착되어 있고, 이 컨트롤 로드는 축(15)를 중심으로 도는 크랭크샤프트(14)의 크랭크 축(13A)에 연결된다. 크랭크샤프트가 회전하는 동안(화살표 방향으로), 컨트롤 로드(13)는 축(12D)에 힘을 부가하여 회전 암(12)이 움직이도록 하고 따라서 피스톤들(1,1A)이 실린더들(4,4A)의 축 또는 하사점(bottom dead centre,도 2)에서 상사점(top dead centre,도 1)까지의 XX'축을 따라 움직이도록 하고, 그 역행정에 있어서는 상사점에서부터 하사점에 이르는 동력 행정 동안 피스톤들(1,1A)에 부가된 힘을 크랭크샤프트(14)에 전달하여 상기 크랭크샤프트의 회전을 유발한다. 피스톤이 상사점(도 1)에 이르렀을 때 커넥팅 로드(10,10A)와 회전 암(12)은 축 XX'를 따라 정렬된다. 이 위치에서 크랭크샤프트의 크랭크 축(13A)과 축XX'의 거리는 크랭크샤프트의 회전하는 동안 본질적으로 동일하여, 크랭크샤프트의 회전각의 일정 영역동안 상사점에 머물러 있는 피스톤의 움직임을 제어한다.

도시된 엔진은 본 발명에 따른 분배 시스템을 갖추고 있는데 여기에서는 크랭크샤프트(14)의 플랜지(14A) 내에 설치된 컨트롤 캠(15A)을 볼 수 있다. 상기 크랭크샤프트의 가장자리를 따라 한편으로 로커 암 로드(19)를 제어하는 롤러(17)가 움직인다. 로커 암 로드(19)는 이동식 축(21)을 축으로 회동하는 로커 암(20)을 제어한다. 이동식 축(21)은 로커 암 내에 원호형으로 가늘고 길게 형성된 구멍(22)을 따라서 움직인다. 이동식 축(21)은 로커 암 속의 구멍(22)과 동일 축과 반경을 가지고 왕복 회전하는 제어 장치(23)에 의해 구동된다. 상기 로커 암은 밸브(24)를 제어하여 고압 저장 탱크(30)와 최종 사용 완충 용기(final use buffer capacity, 31)을 연결하는 파이프의 개폐를 조절하며, 리턴 스프링(26)이 밸브(24)가 로커 암(20)에 의해 개방되지 않을 때 밸브가 닫히도록 한다. 또한 크랭크샤프트의 가장자리를 따라 다른 한편으로 두개의 암(18,18A)으로 이루어진 압력 레버의 공통 축에 설치된 롤러(17A)가 움직인다. 상기 두개의 암의 공통단부는 롤러(17)의 축 안에 있고 그 양끝의 자유단부는 두개의 로커 암 로드(19A,19B)에 연결된다. 로커 암 로드는 이동식 축(21A)를 축으로 회동하는 로커 암(20A,20B)을 제어한다. 이동식 축은 로커 암 속에 원호형으로 형성된 구멍(22A,22B)을 따라 움직인다. 이동식 축은 로커 암 속의 구멍과 동일 축과 반경을 가지고 왕복 회전하는 제어장치(23A,23B)에 의해 구동된다. 로커 암(20A,20B)들은 밸브들(24A,24B)의 개방을 제어하여 파이프(25A,25B)가 열리게 하고, 스프링(26A,26B)들은 로커 암에 의해 더 이상 개방되지 않을 때 밸브들을 회복시킴으로써 파이프(25A,25B)들을 닫는데 사용된다.

피스톤들이 상사점에 있을 때(도 1), 캠(15A)의 회전은 롤러(17A)를 밀어내어 압력 레버 암(18,18A)를 구동시키고 로커 암 로드(19,19A)를 화살표 방향으로 움직이게 한다. 상기 로커 암 로드들은 로커 암(20A,20B)을 이동식 회전 축(21A,21B) 둘레로 회동시켜 밸브들(24A,24B)을 오픈시키고 압축 공기가 파이프(25A,25B)에서 실린더(4,4A)로 흘러들어 가도록 한다. 이 도면에서 로커 암들의 이동식 축(21A,21B)들은 가능한 한 로커 암 로드들에 가까운 구멍 속에 위치하고 있다. 이러한 상태에서, 이동식 축과 로커 암 추력 지점 간의 거리는 이동식 축과 밸브 위의 로커 암 접촉 지점 사이의 거리보다 짧고, 밸브들(24A,24B)의 움직임은 로 커 암 로드(19A,19B)들의 움직임보다 더 커져서 밸브들을 더 높이 들어올리고 실린더들 속으로의 공기 주입을 향상시킨다.

크랭크샤프트가 회전을 계속함에 따라(도 2), 캠(15A)은 롤러(17A)의 전면에서 벗어나고, 스프링(26A, 26B)들은 이동식 축(21A,21B) 둘레를 회동하는 로커 암들을 되밀어 밸브를 폐쇄 위치로 회복시킨다. 그리고 로커 암 로드들(19A,19B)과 압력 레버 암(18,18A)들을 화살표 방향으로 되밀어서 실린더가 팽창 및 배기 행정(배기 시스템은 도시되지 않음)동안 닫혀 있을 수 있게 한다. 회전하는 동안 캠(15A)은 롤러(17)를 밀어내고, 롤러는 로커 암 로드(19)를 화살표 방향으로 이동시킨다. 그러면 로커 암 로드는 로커 암(20)을 이동식 회전 축(21) 둘레로 회동하게 하여 밸브(24)를 열고, 따라서 최종 사용 압력에서 고압 저장 탱크(30)에서 파이프(25)를 통해서 완충 용기(31)로 압축 공기를 유입하여 용기(31)가 실질적으로 일정한 압력을 유지하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 로커 암과 그 제어에 관한 세부도로서, 밸브(24) 막대의 푸시 로드(26D) 위의 로커 암(20)의 접촉 영역이 밸브(24)에 가능한 한 가까이 위치했을때 이동식 축(21)의 축과 동일축을 가진 원호(27)를 형성한다. 로커 암이 로커 암 로드(19)의 움직임에 따라 이동식 축 둘레를 회동할 때(점선으로 표시된 위치), 로커 암의 접촉 영역(27)은 이동식 축(21) 둘레의 원에서 작동하고 따라서 밸브(24)에 어떠한 움직임도 생성하지 않음으로써 파이프가 닫혀 있도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 분배 시스템의 구성 요소를 나타낸 상세도로서, 이동식 회전 축(21)이 로커 암 로드(19)의 접촉 지점과 밸브(24) 위의 로커 암의 구동 지점(27)의 중간쯤에 위치하고 있다.

로커 암(20)의 이동식 회전 축(21)의 제어 장치(23)가 움직일 때(도 4), 상기 회전 축(21)의 어느 한편에 위치한 레버 암들의 비율은 로커 암 로드(19)의 움직임에 따라 밸브(24)를 여는 로커 암(20)의 회동을 결정한다. 도 4에서, 회전 축이 실질적으로 로커 암의 중앙에 존재하고 있으며, 그 결과 밸브(24)의 들림은 로커 암 로드(19)의 움직임과 실질적으로 일치한다. 따라서, 이 장치는 밸브가 점진적으로 들리도록 할 수 있다. 엔진 꺼짐에 대응하는 들림이 없는 상태로부터 시작해서 최대 들림 상태에 이르기까지 분배 시스템의 기하학적 구조에 의해서 결정되며, 따라서 요구 조건들에 따라 엔진을 조정할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 분배 시스템의 구성 요소의 변형예를 도시한 도면으로, 로커 암(20)에 의해 형성되는 원호와 로커 암(20) 회전 축(21)의 제어장치(23)는 밸브(24)의 반대편에 위치된다.

도 6은 본 발명에 따른 로커 암의 변형예를 도시한 것으로, 로커 암(20)과 그 구멍(22)이 직선 형태로 되어 있다.

도 7은 종래 엔진에 적용된 본 발명에 따른 분배 시스템을 도시한 것으로, 실린더(4B) 속으로 미끌어져 들어가는 피스톤(1B)을 볼 수 있으며, 점화 플러그(29)가 설치된 연소실(overlying combustion chamber)은 흡기 파이프(25D)와 내부 구멍(22D)에 위치한 이동식 축(21D) 둘레를 회동하는 로커 암(20D)에 의해 구동되는 밸브(24D)를 통하여 연료를 공급받는다. 하프 크랭크샤프트(half crankshaft, 도시 되지 않음)의 속도에 의해 구동되는 오버헤드 캠 샤프트(15D)가 회전하면서 이동식 회전 축(21D) 둘레를 회동하는 로커 암(20D)에 추진력을 제공하고, 문제의 엔진의 개방을 관장하는 규칙에 따라 밸브(24D)를 구동시킨다. 상기한 바와 같은 본 발명의 장치는 로커 암(20D)에 대한 이동식 회전 축(21D)의 위치를 제어함으로써 밸브의 들림을 조정하여 엔진이 꺼진 상태 및/또는 아이들링 상태로부터 최고 속도에 이르기까지 작동할 수 있도록 한다.

도 8은 본 발명에 따른 동적 가변 유압 감소 장치를 도시한 것으로, 압축 공기 탱크(30)가 밸브(24)에 의해 밀봉된 파이프(25)를 통해서 사용 압력까지 팽창된 기체의 사용 용기(use capacity, 31)로 연결된 것을 볼 수 있다. 상기 밸브의 개방은 전기 모터(15E)에 의해 구동되는 캠 샤프트(15D)와 이동식 축(21) 둘레를 회동하는 로커 암(20D)으로 구성되는 장치에 의해 제어된다. 상기 이동식 축의 위치는 밸브(24)의 들림을 변화시키고, 그 결과 유입되는 압축 공기의 유속은 요크(yoke,23)에 의해 제어된다. 로커 암(20D)은 가늘고 긴 구멍(22)을 포함하고, 그 속에 이동식 회전 축(21)이 설치된다. 캠 샤프트(15D)로부터 가장 멀리 떨어진 상기 로커 암(20D)의 끝단은 푸쉬 로드(26D)를 통해 밸브(24)를 구동한다. 캠 샤프트(15D)가 회전하는 동안, 로커 암(20D)은 이동식 축(21) 둘레를 회동하고 밸브(24)를 오픈하여 저장 탱크(30)에 저장된 압축 공기가 완충 용기(31)로 유입되도록 한다. 탱크(30)와 완충 용기(31) 속의 압력에 따라 밸브(24)의 들림은 공기 유입이 없는 닫힌 상태를 유지하든지 또는 압축 공기를 완충 용기(31) 속으로 더 많이 또는 더 적게 흘러들도록 조절될 것이고, 따라서 완충 용기 속에 필요 압력을 유지할 수 있다.

캠 샤프트(15D)를 구동하는 전기 엔진(15E)의 회전 속도 또한 완충 용기 (31)로 유입되는 압축 공기량의 정밀도를 개선하기 위해 고려될 것이다.

캠 샤프트(15D)를 구동하고 요크를 제어하는 수단은 기계식, 전자식, 유압식 또는 상기한 발명을 변경하지 않는 한도 내의 여타의 수단이 사용될 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 아니한다. 상기된 설비, 제어 수단, 장치들은 본 발명을 어떠한 방식으로든 변경하지 않는 한도내에서 동등한 효과를 가져오는 균등물로 변경될 수 있다.

Claims (11)

1. 고압 압축 공기 탱크와 완충 용기를 포함하고, 피스톤이 그 상사점에서 멈출 수 있도록 피스톤 행정을 제어하는 시스템을 포함하는 압축 공기 주입 엔진을 위한 가변 유량 감소 장치 및 분배 시스템에 있어서,

   - 로커 암 로드들을 제어하기 위한 캠이 크랭크샤프트(14)의 플랜지 위에 직접 배치되고,

   - 상기 캠은 로커 암 로드(19)의 움직임을 제어하는 하나 이상의 압력 레버를 구동시키며,

   - 각 로커 암은 그 일단이 구동 추력을 받고 타단이 밸브(24)를 구동하며, 양단 사이를 이동할 수 있는 이동식 축(21) 둘레를 회동하여 로커 암 로드의 움직임에 따라 상기 밸브의 들림을 결정하는 레버 암 비율을 변경함으로써 ,

   최종 사용 완충 용기로의 공기 공급 또는 실린더로의 공급을 밸브로 조절하는 것을 특징으로 하는 압축 공기 주입 엔진을 위한 가변 유량 감소 장치 및 분배 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 로커 암(20)은 원호 형상을 가지고, 그 일단은 밸브(24)를 구동하고 타 단은 로커 암 로드(19)로 알려진 컨트롤 로드에 연결되며, 동심원의 원호 형상의 가늘고 긴 구멍(22)을 따라 움직일 수 있는 이동식 축(21) 둘레를 회동함으로써 이동식 축의 어느 한 쪽으로 위치한 로커 암의 레버 암들의 비율을 변경하여 컨트롤 로드의 움직임에 따라 밸브의 들림을 결정하는 것을 특징으로 하는 가변 유량 감소 장치 및 분배 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 로커 암의 밸브 위 접촉 영역은, 로커 암이 회동하는 동안 밸브에 압력을 가하지 않고 밸브의 닫힌 상태를 유지하기 위하여 로커 암이 동일축 상에서 회동할 수 있도록 로커 암 회전축이 가능한 최소 개방 위치로 알려진 밸브에 가까운 위치에 있을 때의 그 위치를 중심축으로 하는 원호(27)로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 유량 감소 장치 및 분배 시스템.
4. 제 1 항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 로커 암 축은 이동식 축(21)을 지지하는 회전, 회동 요크(23)에 의해서 제어되며, 상기 요크는 이동식 축이 결합된 가늘고 긴 구멍의 원호와 동일축 상에 설치되고, 기계식, 전기식, 유압식 또는 여타 수단에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 가변 유량 감소 장치 및 분배 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 요크(23)는 엔진으로부터 얻어지는 동력에 따라 완충 용기와 실린더에 점진적으로 기체를 공급할 수 있도록 가속기에 직접 연결된 기계적 수단에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 가변 유량 감소 장치 및 분배 시스템.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 요크는 완충 용기 내의 압력을 일정하게 유지하기 위하여 저장 탱크의 압력 뿐만 아니라 완충 용기의 압력까지도 고려하는 전자 제어 시스템과 단계식 모터와 같은 전기적 수단에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 가변 유량 감소 장치 및 분배 시스템.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 로커 암의 이동식 축(21)을 조정하는 요크(23)는 가속기의 위치, 필요한 토크, 필요한 속도 또는 여타의 특정 조건들에 따라 선택된 모든 변수들에 따라 밸브의 들림을 제어하기 위한 단계식 모터를 포함하는 전자 제어 시스템 또는 전기적 수단에 의해서 제어되는 것을 특징으로 하는 가변 유량 감소 장치 및 분배 시스템.
8. 고압 압축 공기 탱크와 완충 용기를 포함하고, 피스톤이 그 상사점에서 멈출 수 있도록 피스톤 행정을 제어하는 시스템을 포함하는 압축 공기 주입 엔진을 위한 가변 유량 감소 장치 및 분배 시스템에 있어서,

   - 로커 암이 엔진의 회전에 연결된 기계적 또는 다른 수단에 의해서 구동되는 오버헤드 캠 샤프트에 의해 직접 제어되고,

   - 각 로커 암은 그 일단이 구동 추력을 받고 타단이 밸브(24)를 구동하며, 양단 사이를 이동할 수 있는 이동식 축(21) 둘레를 회동하여, 로커 암 로드의 움직임에 따라 밸브의 들림을 결정하는 레버 암 비율을 변경함으로써,

   최종 사용 완충 용기로의 공기 공급 또는 실린더로의 공급을 밸브로 조절하는 것을 특징으로 하는 압축 공기 주입 엔진을 위한 가변 유량 감소 장치 및 분배 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 캠 샤프트는 독립적인 전기 모터(15E)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 가변 유량 감소 장치 및 분배 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,

    압축 공기 팽창을 요구하는 모든 사용 상황에 적용되는 것을 특징으로 하는 가변 유량 감소 장치 및 분배 시스템.
11. 제 1 항 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

    종래의 내연 엔진에 적용되는 것을 특징으로 하는 가변 유량 감소 장치 및 분배 시스템.

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