KR101577677B1 - 내연기관, 이를 위한 배기 밸브와 실린더 헤드 및 내연기관의 제조, 작동 및 이용 - Google Patents

내연기관, 이를 위한 배기 밸브와 실린더 헤드 및 내연기관의 제조, 작동 및 이용 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실린더(1) 및 크랭크축과 상호 작용하는 피스톤(3)에 의해 제한되는 하나 이상의 연소실(2)을 포함하는 내연기관, 특히 대형 2행정 디젤기관에 관한 것으로서, 상기 연소실이 배기 밸브(9; 109; 309)의 밸브 디스크(8; 108; 308)와 이에 할당된 디스크 시트 사이에 각각 형성된 하나 이상의 연소 가스 배기구(20; 120; 320; 420) 및 하나 이상의 과급 공기 흡기구(4)를 가지며, 배기 밸브(9; 109; 309)는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 작동될 수 있다. 연소 가스 배기구(20; 120; 320; 420)는 하나 이상의 배기구 채널(11)에 연결되어 있으며 또한 하나 이상의 연소 가스 배출 채널(18; 118a, 118b; 318, 318a; 418, 418a)에 연결되어 있으므로, 예를 들어 연소 동안에 발생하는 연소 가스의 일부가 과급 공기 흡기구(4)로 재순환될 수 있다. 또한, 본 발명은 그와 같은 내연기관용 배기 밸브(9; 109; 309) 및 실린더 헤드에 관한 것이다. 본 발명은 배기 밸브(9; 109; 309)에 고정되거나 배기 밸브(9; 109; 309)의 일부로서 일체로 성형된, 일정한 방식으로 연소 가스를 배출하는 스로틀 장치(10; 110; 310)를 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 내연기관의 제조 방법, 내연기관의 작동 방법 및 내연기관을 위한 이용에 관한 것이다.

Description

내연기관, 이를 위한 배기 밸브와 실린더 헤드 및 내연기관의 제조, 작동 및 이용{INTERNAL COMBUSTION ENGINE, EXHAUST VALVE AND CYLINDER HEAD THEREFOR, AND PRODUCTION, OPERATION AND USE OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 제1항의 전제부의 특징들을 포함하는 내연기관, 특히 대형 2행정 디젤기관, 제13항 및 제19항의 전제부에 따른 그와 같은 내연기관용 배기 밸브 및 실린더 헤드, 제20항의 전제부에 따른 그와 같은 내연기관의 제조 방법, 제26항의 전제부에 따른 그와 같은 내연기관의 이용 및 제27항의 전제부에 따른 그와 같은 내연기관의 작동 방법에 관한 것이다.
내연기관의 연소실(들)에 공급되는 과급 공기에 재순환된 연소 가스를 제공하기 위해, 이런 유형의 내연기관의 경우에 연소 가스 재순환은 공지되어 있다. 이와 같이 하여 질소 산화물(NOx)의 배출이 저감된다. 그러므로 과급 공기는 예비 압축되고 경우에 따라서는 예비 처리된, 예를 들어 건조된, 여과된 또는 온도 제어되는 외부의 순수한 소기(scavenging air)외에도, 다른 소기 가스(scavenging gas) 성분, 예를 들어 소기 및 재순환된 연소 가스로 이루어지는 혼합기의 성분을 함유할 수 있어야 한다. 그런 경우 과급 공기는 소기 가스 및/또는 순수 소기 외에 또 다른 성분들도, 예를 들어 증발 천연 가스(evaporated natural gas)를 함유할 수 있다.
연소실 안으로 연소 가스를 피드백하기 위해, 이 경우 예를 들어 소기에 재순환된 연소 가스를 혼합하고 하나 또는 복수의 공동 흡기구, 예를 들어 흡기구 슬롯(inlet slot)에 의해 연소실을 혼합기로 소기하는(scavenging) 것은 공지되어 있다. 또한, 한편으로 연소실의 재순환된 연소 가스가 및 다른 한편으로 과급 공기 잔여량이 별도의 흡기구들을 거쳐 연소실 안으로 도입되므로, 과급 공기를 형성하는 혼합기가 연소실에서 비로소 형성되는 것이 공지되어 있다. 이 경우 본 발명은 연소실 안으로 연소 가스를 재순환시키는 종래 모든 방법과 조합될 수 있다.
이를 위해 독일 특허 출원 DE 10 2005 057 207 A1호에 공지된 이런 유형의 내연기관에서, 연소실에 배기구 채널을 연결하거나 또는 분리하는 배기 밸브 외에 별도의 제2 배기 밸브가 제공되어, 제2 배기 밸브가 연소실을 재순환 라인에 연결하거나 또는 그로부터 분리한다. 이런 구조는 상대적으로 비용이 많이 든다.
또한, 유럽 특허 출원 EP 2 151 569 A1호에 도시된 내연기관의 경우에, 흐름 관점에서 배기 밸브의 하류에 배치된 배기구 채널 안에서 재순환 라인이 분기되고, 이 재순환 라인이 배기 밸브의 밸브 스템에 제공된 제2 밸브 장치 및 이에 할당된, 배기구 채널 내 밸브 홀더에 의해 개폐될 수 있다. 예를 들어 이와 같은 목적을 위해 배기구 채널의 밸브 스템에 제공된, 원주 쪽에 있는 슬롯들을 갖는 슬리브가 제공되어 있다. 배기구 채널 안에 고정 배치된 밸브 홀더 역시 재순환 라인을 위한 분기를 커버하는, 슬롯들을 갖는 슬리브를 갖는다. 배기 밸브 및 밸브 스템이 회전 기구에 의해 반복적으로 회전되므로, 밸브 시트의 불균일한 동작을 줄이기 위해, 재순환 라인 안으로 분기가 개방 및 폐쇄될 수 있다. 여기에서 제2의 별도의 밸브가 재순환 라인의 개방 및 폐쇄에 불필요할지라도, 엔진 사이클 동안 회전 기구에 의해 정해지는 개방 주기 및 개방 단계를 엔진 작동 사이클 및 재순환 단계에 적합한 단계에 클록킹하는 것이 어려워 보인다.
또한, 일본 공개 공보 JP 6 241 127호에 공지된 4행정 기관의 경우에, 배기 밸브의 하류에 배치된 배기구 채널 안에서 재순환 라인이 분기되며, 이 재순환 라인은 별도의 밸브에 의해 개폐되고, 밸브는 동시에 배기구 채널을 위한 스로틀 플랩으로서 형성되어 있으며 그 결과 재순환 라인의 개방 시에 배기구 채널을 흐르는 유량을 스로틀링한다. 이 경우 전체 소기 행정 동안 재순환 밸브-배기구 채널 스로틀 플랩은 배기구 채널을 스로틀링하며 재순환 라인을 개방하는 위치에 있다.
끝으로, DE 10 2008 058 612 A1호에 공지된 내연기관의 경우에, 재순환 라인이 흐름 관점에서 배기 밸브의 하류에 배치된 배기구 채널에서 분기되고, 여기에서도 배기구 채널은 별도의 밸브로 개폐된다. 실시예에서 배기구 채널에서 재순환 라인의 상류에 연결된 밸브의 하류에 배치된 영역 안에 스로틀 장치가 제공되어 있으며, 스로틀 장치는 변위가능한 플랩을 갖는다. 플랩을 개방하는 충격 압력은 주 배기 밸브의 개방 시에 생기고 압력이 충분히 떨어지면 예압 스프링에 의해 폐쇄된다. 이런 해법 역시 배기 밸브, 스로틀 장치 및 재순환 라인의 상류에 배치되는 밸브의 클록킹과 관련하여 그리고 전체 구조적으로 상대적으로 비싸며, 스로틀 장치를 폐쇄하는 스프링의 예비 인장력의 조정과 관련해서도 비싸다.
이런 점에서 출발하는 본 발명의 과제는 재순환을 위해 또는 다른 목적들을 위해 신기와 가능한 한 적게 혼합되는 연소 가스를 높은 압력 수준으로 배출할 수 있도록 내연기관, 이에 대한 배기 밸브 및 실린더 헤드 및 그와 같은 내연기관의 작동 방법을 제공하는 데 있다. 또한, 발견된 내연기관을 위한 혁신적인 이용 및 제조 방법이 제공된다.
상기 과제는 제1항의 특징들을 포함하는 내연기관과 관련하여, 제13항의 특징들을 포함하는 배기 밸브와 관련하여, 제19항의 특징들을 포함하는 실린더 헤드와 관련하여, 제20항의 특징들을 포함하는 제조 방법과 관련하여, 제26항의 특징들을 포함하는 이용과 관련하여 및 제27항의 특징들을 포함하는 내연기관의 작동 방법과 관련하여 해결된다.
이런 목적을 위해 본 발명에 따라 배기 밸브에 고정되거나 배기 밸브와 함께 일체로 형성되는 스로틀 장치가 제공되며, 스로틀 장치는 배기 밸브의 폐쇄 위치로부터 배기 밸브의, 원하는 개도(opening degree)까지 이르는 연소 가스 배출 개구 영역에서는 배기구 채널 안으로 연소 가스의 유입을 억제하거나 또는 원하는 개도보다 더 큰 개도부터 배기 밸브의, 개방 위치에까지 이르는 배기 가스 배출 개구 영역에서보다는 적어도 더 강하게 스로틀링하고, 이러한 배기 가스 배출 개구 영역 안에서 스로틀 장치가 배기구 채널 안으로 연소 가스의 유입을 바람직하게는 전혀 스로트링하지 않거나 배기 밸브의 연소 가스 배출 개구 영역에서보다 적어도 덜 강하게 스로틀링한다. 스로틀 장치 및 배기구 쪽에 있는 또는 배기 밸브에 의해 제어되는 연소실 배기구의 근처에 위치하는, 연소 가스 배출 채널의 분기는, 스로틀 장치가 연소 가스 배출 개구 영역에서는 연소 가스 배출 채널 안으로 연소 가스의 유입을 바람직하게는 전혀 스로틀링하지 않거나 적어도 상당히 스로틀링하지 않도록, 배치되어 있다.
연소 가스 배출 개구 영역에서 배기 밸브는 상대적으로 협소한 환형 갭을 개방하고 이의 스로틀 장치를 이용해 외부로 이어진 배기구 라인을 차단하거나 적어도 배기구 라인의 직경 또는 유로 횡단면을 좁힌다. 그에 반해 연소 가스 배출 채널은 개방되어 있다. 그러므로 배기 밸브의 개방 과정의 초기에 여전히 매우 높은, 연소실 내 연소 가스 압력이 우선 높은 속도로 그리고 높은 동압으로 배기 밸브의 환형 갭을 통해 나오는 흐름으로 변환된다. 그런 경우 이런 흐름은 다시 배기구 채널을 폐쇄하는 또는 적어도 유로 횡단면을 줄이는 또는 스로틀링하는 스로틀 장치를 통해 동압으로 변환되므로, 고압의 연소 가스가 동시에 스로틀 장치에 의해 차단되지 않거나 또는 적어도 단지 약간 방해를 받는 연소 가스 배출 채널 안으로 흘러간다.
동시에 순수한 또는 적어도 대체로 소기가 없는 연소실 내 연소 가스가 (배기 밸브의 개방시에) 배기 밸브의 초기 연소 가스 배출 개구 영역의 시간 안에 위치하지만 연소 가스와 과급 공기로 이루어지는 혼합기는 위치하지 않는, 예를 들어 이는 배기 밸브의 배기 가스 배출 개구 영역의 시간 안에 있을 수 있다. 이 경우 특히 배기 밸브의 초기 개방 주기가 중요하며 폐쇄 과정의 종료에서는 이런 단계가 중요하지 않은데, 하향의 피스톤 행정 동안에만 연소 가스의 압력은 대체로 충분히 높으므로, 배출된 연소 가스가 재순환하는 경우에 연소 가스가 펌프를 중간에 연결하지 않은 연소실 흡기구 쪽으로 과급 공기 흡기구(charge air inlet) 쪽으로 재순환될 수 있다.
그러므로 배기 밸브의 클록킹에 의존하여 단지 완전히 또는 적어도 상대적으로 순수한 연소 가스가 연소 가스 배출 채널에 도달하고, 연소 가스 배출 채널은 연소실 안으로 연소 가스 재순환을 위한 연소 가스를 배출하는 경우에 재순환 라인이 될 수 있다. 그에 반해 (배기 밸브의 개도가 더 큰 경우에) 배기 밸브의 배기 가스 배출 개구 영역의 시간 동안 존재하는 연소 가스-과급 공기-혼합기가 스로틀링되지 않거나 적어도 단지 더 약하게 스로틀링되는 배기구 채널 안으로 전부 또는 적어도 대부분 배출되고 연소 가스 배출 채널 안으로 또는 연소 가스 재순환의 경우에 재순환 라인 안으로 전혀 도달하지 않거나 단지 소량 도달한다.
연소실의 흡기구 쪽으로 연소 가스를 재순환하기 위해 또는 다른 목적들을 위해 배기 밸브에 대하여 항상 동기적으로 이루어지는, 기술적으로 용이한, 연소 가스 배출의 클록킹과 관련하여 그리고 기존 엔진들 및 엔진 컨셉들의 용이한 구조 및 용이한 개조와 관련하여 특히 장점으로는 스로틀 장치가 배기 밸브와 함께 일체로 형성되거나 또는 적어도 배기 밸브에 설치 또는 고정되도록 형성되어 있는 것이다. 연소 가스 배출 개구 영역에 이르는 배기 밸브의 원하는 개도 역시 배기 밸브 또는 이것에 성형된 또는 이것에 고정된 스로틀 장치의 형성을 통해 영향을 받을 수 있지만 배기 밸브의 개방시 나타나는 압력 서지에 매이지는 않는다.
만약 누구라도 본 발명에 따라 형성되는 배기 밸브를 가지면, 배기 밸브는 기존 엔진에서도 많은 경우에 배기 밸브(들)를 교환하는 것으로 충분하므로, 연소 가스가 본 발명에 따라 배출될 수 있다. 이는 특히 배기구 채널을 단지 스로틀링하고 완전히 폐쇄하지 않아야 하는 스로틀 장치에서 유효하다. 그에 반해 만약 스로틀 장치가 배기구 채널을 완전히 폐쇄해야 하는 경우, 밸브 스템과 잘 정렬되어야 하는, 배기구 채널의 대응 접촉면들을 재가공하는 것이 필요할 수 있다. 이런 경우 또는 엔진에 설치된 실린더 헤드에서 연소 가스 배출 채널이 없는 경우, 본 발명에 따라 형성되는 실린더 헤드를 통한 기존의 전체 실린더 헤드의 교환이 유리할 수 있다. 특히 이들 경우, 즉 연소 가스 배출 또는 연소 가스 재순환을 위해 기존의 내연기관들이 개조되어야 하는 경우들에서 본 발명에 따른 제조 방법이 유리하다.
그외에도 본 발명에 따라 운전 중인 내연기관에서, 특히 대형 2행정 디젤기관에서 연소 가스의 배출을 위한 그리고 특히 연소 가스 재순환의 목적을 위한 방법이 제공되어 있으며, 내연기관이 실린더 및 크랭크축과 상호 작용하는 피스톤을 통해 제한되는 하나 이상의 연소실을 가지며, 연소실은 배기 밸브의 밸브 디스크와 이에 할당된 디스크 시트 사이에 형성된 하나 이상의 연소 가스 배기구 및 하나 이상의 과급 공기 흡기구를 갖는다. 이 경우 연소 가스 배기구는 하나 이상의 배기구 채널 및 하나 이상의 연소 가스 배출 채널에 연결되어 있으므로, 예를 들어 연소시 발생하는 연소 가스의 일부가 과급 공기 흡기구 쪽으로 재순환될 수 있다. 이 경우 배기 밸브가 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 작동하며, 배기 밸브의 연소 가스 배출 개구 영역에서 배기구 채널 안으로 연소 가스의 유입이 배기 밸브에 고정된 또는 배기 밸브와 함께 일체로 성형되는 스로틀 장치에 의해 억제되거나 또는 더 큰 개도로부터 개방 위치까지 이르는, 배기 밸브의 배기 가스 배출 개구 영역에서보다 적어도 더 강하게 스로틀링된다. 그에 반해 연소 가스 배출 개구 영역에서 연소 가스 배출 채널 안으로 연소 가스의 유입이 스로틀 장치를 통해 바람직하게는 전혀 스로틀링되지 않거나 적어도 상당히 스로틀링되지 않는다.
이 경우 본 발명에 따라 배기 밸브에 고정된 또는 배기 밸브와 함께 일체로 성형된 스로틀 장치가 특히 연소 가스 재순환을 포함하는 2행정 기관에서 장점들을 갖는다. 그러므로 일 손실(loss of work)을 피할 수 있도록, 배기 밸브가 연소 가스 재순환을 포함하는 현재의 2행정 기관에서보다 더 나중에 개방될 수 있으며 대개 흡기구 슬롯의 통과 전에 상대적으로 넓게 배기 밸브가 (또는 별도의 재순환 배기 밸브가) 개방되어야 하므로, 재순환되는 연소 가스와 새로 유입되는 과급 공기의 혼합이 억제될 수 있다. 연소 가스 배출 채널 안으로 연소 가스의 유입을 가능하게 하기 위해, 본 발명에 따르면, 흡기구(들)(흡기구 슬롯들)의 개방이 이용되는 동일 피스톤 위치 위 최대 40°크랭크축 각도인 피스톤 위치에 다운스트로크 동안 도달이 이루어지기 전에, 배기 밸브를 개방하는 것이 불필요하다. 몇몇 경우에 배기 밸브의 더 늦은 개방이 유리할 수도 있지만, 어쨌든 흡기구(들)(흡기구 슬롯들)에 의한 연소실의 소기의 이용 전에는 유리할 수 있다. 재순환 가스의 높은 압력 역시 이 경우 특히 중요한데, 과급 압력이 상대적으로 높아야 하기 때문이다. 만약 재순환 압력이 충분히 높으면, 펌프가 제거될 수 있다.
특히 장점으로서, 연소 가스 배출 채널 안에 제공된 체크 밸브가 배기 가스 배출 개구 영역에 위치하는 배기 밸브의 경우 스로틀링되지 않은 배기구 채널 안으로 들어오는 연소 가스-과급 공기-혼합기의 유입이 억제되어, 연소 가스 배출 측에서 주된, 더 높은 압력이 공급되는 연소 가스-과급 공기-혼합기에 대하여 체크 밸브를 폐쇄되어 있게 한다. 이 경우 연소 가스 배출 채널 내 체크 밸브가 특히 캠축에 의해 작동되는 배기 밸브의 경우 능동적으로 제어되는 체크 밸브가 될 수도 있으므로, 배출되는 연소 가스량이 더 우수하게 제어될 수 있다. 전자 방식으로 제어되는 그리고 캠축에 의하지 않고 오히려 자체 드라이브에 의해 작동되는 배기 밸브의 경우에 배기 밸브의 제어 시간들이 적절하게 조정될 수 있으므로, 배출되는 연소 가스량이 제어될 수 있다.
앞서 설명한 조치들에 대한 대안으로서 또는 추가로, 스로틀 장치가 배기 밸브의 배기 가스 배출 개구 영역에서 연소 가스 배출 채널 안으로 연소 가스의 유입을 억제하거나 최소한으로 스로틀링하므로, 배기 가스 배출 개구 영역의 시간 동안 존재하는 연소 가스-과급 공기-혼합기가 연소 가스 배출 채널 안으로 들어오는 것을 억제하는 동일한 효과가 달성되도록, 스로틀 장치가 형성될 수도 있거나 또는 스로틀 장치 및 재순환 라인의 분기가 배기구 측에 배치될 수 있다.
본 발명의 유리한 개발에서 스로틀 장치는 배기 밸브의 밸브 스템으로부터 방사방향으로 돌출하는, 바람직하게는 원형의 스로틀 돌출부(throttle projection)를 가지며, 스로틀 돌출부는 밸브 스템의 영역에 제공되어 있으며, 스로틀 돌출부는 배기 밸브가 연소 가스 배출 개구 영역에서 개방되어 있는 경우에 흐름 관점에서 연소 가스 배출 채널의 배기구 측 분기의 하류에 배치되는, 배기구 채널의 영역 안에 위치한다. 배기 밸브가 연소 가스 배출 개구 영역 안에 위치하는 동안, 배기구 채널의 관류가 스로틀링되고 스로틀 돌출부에서 발생하는 동압 때문에 연소 가스 배출 채널 안으로 펌핑되거나 바이패싱된다.
특히 만약 이 경우 스로틀 돌출부가 움직이는 피스톤의 종류에 따라서 아웃렛 실린더(outlet cylinder)로서 형성된, 배기구 채널의 영역에서 배기구 채널의 내주에서 적어도 헐겁게 접촉하면, 연소 가스는 배기 밸브가 연소 가스 배출 개구 영역 안에 개방되어 있는 경우에 큰 양 손실 또는 압력 손실 없이도 연소 가스 배출 채널에 도달한다. 재순환 목적을 위해 배출되는 연소 가스인 경우에 연소 가스 배출 채널로서 이용되는, 흡기구쪽으로 재순환되는 재순환 라인 내 추가적인 펌프가 제거될 수 있다. 만약 흐름 관점에서 연소 가스 배출 채널의 배기구 쪽 분기의 하류에 배치되는, 연소 가스 배출 개구 영역 안에 위치하는 배기 밸브의 경우에 스로틀 돌출부가 위치하는 영역에서 아웃렛 실린더가 원통형으로 형성되면, 이런 종류의 대형 2행정 디젤기관에서 일반적으로 제공되는, 종종 스템 둘레 프로펠러 디자인으로 밸브의 간헐적인 회전 운동을 방지하는 밸브 회전 기구가 일반적인 방식으로 유지될 수 있다.
본 발명의 앞서 언급한 유리한 개발에서 연소 가스 배출 채널은 연소 가스 배기구로부터 이격되어 배기구 채널에서 분기될 수 있다. 이 경우 스로틀 돌출부는 밸브 스템의 영역 안에 제공될 수 있으며, 스로틀 돌출부는 배기 밸브가 배기 가스 배출 개구 영역 안에 개방되어 있는 경우에 대략 연소 가스 배출 채널의 분기 높이에 배기구 채널 안에 위치한다. 그런 경우 배기구 채널은 연소 가스 배출 채널의 분기의 영역에서 특히 원형인 직경 확장부를 가질 수 있으므로, 배기구 채널 안으로 들어가는 연소 가스는 배기 밸브가 배기 가스 배출 개구 영역에서 개방되어 있는 경우 연소 가스 배출 채널의 분기의 높이에 있는 위치에서 스로틀 돌출부를 돌아갈 수 있다. 이 경우 직경 확장부는 바람직하게는, 배기구 채널 안으로 연소 가스의 유입이 바람직하게는 전혀 스로틀링되지 않는 크기를 가지지만, 직경 확장부는, 배기 밸브가 연소 가스 배출 개구 영역에서 개방되어 있는 경우 또는 스로틀 돌출부가 흐름 관점에서 연소 가스 배출 채널의 분기의 하류에 배치된 영역에 위치하는 경우보다 덜 강하게 연소 가스의 유입이 스로틀링될 정도의 크기를 갖는다.
다른 한편으로 생각해 볼 수 있는 점은 스로틀 돌출부를 밸브 디스크의 근처에 위치하는, 밸브 스템의 영역에 배치하는 것이며, 스로틀 돌출부는 배기 밸브가 배기 가스 배출 개구 영역 안에서 개방되어 있는 경우에 연소실 내에 위치하므로, 스로틀 돌출부와 디스크 시트 사이에 형성된 환형 채널을 통한 배기구 채널 안으로 유입이 가능해진다. 이런 경우에 재순환 라인의 분기는 바람직하게는 밸브 시트 자체에 또는 밸브 시트에 직접 인접하는, 배기구 채널의 영역 안에 배치되어 있다. 그런 경우 배기 밸브의 행정이 매우 클 필요가 없으므로, 동시에 연소실 안에 위치하는 스로틀 돌출부의 경우에 연소 가스-공기-혼합기의 배출을 위해 배기 밸브의 충분히 큰 개도가 보장될 수 있으며 배기 밸브가 연소 가스 배출 개구 영역 안에 개방되어 있는 경우에 흐름 관점에서 연소 가스 배출 채널의 분기의 하류에 배치된 배기구 채널의 영역에서 스로틀 돌출부가 슬라이드될 수 있다.
적어도 배기 밸브가 배기 가스 배출 개구 영역에서 개방되어 있는 경우에 스로틀 돌출부를 돌아가고 배기 밸브가 연소 가스 배출 개구 영역 안에서 개방되어 있는 경우에 연소 가스 배출 채널 안으로 흐름을 전환하는 것은 말할 필요가 없다. 그러므로 유리하게는 스로틀 돌출부가 유동 조건에 불리한 에지들을 가지지 않고 오히려 - 적어도 전방쪽에, 즉 연소 가스 배출 개구 영역에서 스로틀 돌출부가 재순환 라인의 분기를 대향하는 쪽에 - 쌍곡선 형태의 표면을 가지므로, 배기 밸브가 연소 가스 배출 개구 영역에 개방되어 있는 경우에 스로틀 돌출부 앞 배기구 채널의 영역 안으로 흘러들어오는 연소 가스가 배기구 채널의 상기 영역으로부터 측면에서 분기되는 연소 가스 배출 채널 안으로 방향전환될 수 있다.
본 발명의 그외 유리한 개발에 따라 배기구 채널은 흐름 관점에서 연소 가스 배기구의 하류에 배치된 아웃렛 실린더를 가지며, 아웃렛 실린더의 외주에 하나 이상의 배기구 라인이 그리고 하나 이상의 연소 가스 배출 채널이 분기된다. 이 경우 배기구 라인의 분기는 연소 가스 배출 채널의 분기의 하류에 제공되어 있다. 그외에도 이 경우 스로틀 장치는 아웃렛 실린더 안에서 주로 축방향으로 슬라이딩 가능하게 수용되어 있는 슬라이드를 가질 수 있으며, 이러한 슬라이드는, 배기 밸브가 연소 가스 배출 개구 영역에서 개방되어 있는 경우에 배기구 채널의 분기를 적어도 국지적으로 커버하고 배기 밸브가 배기 가스 배출 개구 영역 안에서 개방되어 있는 경우 연소 가스 배출 채널의 분기를 커버하도록 성형되고 배기 밸브에 연결되어 있다.
이 경우 유리하게는 한 편으로 배기 밸브가 연소 가스 배출 개구 영역 안에 위치하는 경우에 배기구 채널 안으로 유입뿐만 아니라 오히려 배기 밸브가 배기 가스 배출 개구 영역 안에서 개방되어 있는 경우에 연소 가스 배출 채널 안으로 연소 가스-공기-혼합기의 유입 또는 거기에서 회수되는 연소 가스의, 아웃렛 실린더 안으로 역류도 억제되거나 또는 적어도 방해된다.
앞서 이미 언급한 것처럼, 이 경우 슬라이드는 아웃렛 실린더의 내주에서 절대적으로 완전히 기밀하게 작동할 필요는 없다. 배기 밸브가 연소 가스 배출 개구 영역에 있는 경우 배기구 채널 내 스로틀로서 그리고 배기 밸브가 배기 가스 배출 개구 영역에서 개방되어 있는 경우 연소 가스 배출 채널의 분기에서 스로틀로서 슬라이드의 유리한 작동이 충족되는 한, 슬라이드와 아웃렛 실린더 벽 사이에 약간의 가스가 누출되더라도 문제가 되지 않는다.
이 경우 일반적으로 제공된 밸브 회전 기구의 이미 앞서 언급한 기능성과 관련하여 이는 슬라이드가 원통형 슬라이딩 슬리브로서 형성되어 있고 아웃렛 실린더 역시 원통형일 때 유리하다. 그러나 주의할 점은 그와 같은 밸브 회전 기구 없는 배기 밸브들의 경우 완전히 다른 지오메트리도 생각해 볼 수 있다.
이 경우 슬라이드 또는 슬라이딩 슬리브가 예를 들어 레이디얼 스트럿에 의해 배기 밸브의 밸브 스템에 연결될 수 있다. 그러나 밸브 디스크에서 연소실을 배향한 쪽으로부터 출발하는 튜브로서 슬라이딩 슬리브를 실시하는 것도 생각해 볼 수 있을 것이며, 이런 튜브는 밸브 디스크 근처 영역에서 유동을 위한 관통구를 갖는다.
이 경우 바람직하게는 아웃렛 실린더로부터 분기하는 복수의 배기구 채널들 또는 아웃렛 실린더의 원주에 분배된 복수의 분기들을 포함하는 하나의 배기구 채널이 제공될 수 있으므로, 배기 밸브가 배기 가스 배출 개구 영역에서 개방되어 있는 경우 연소 가스-과급 공기-혼합기의 유입이 촉진될 수 있다. 이에 대한 대안으로서 또는 보충적으로 배기구 채널이 아웃렛 실린더 둘레에 링 형상으로 연장할 수 있으며 아웃렛 실린더 쪽으로 링 형상으로 개방될 수 있거나 또는 아웃렛 실린더 쪽으로 링 형상으로 개방하는 분기를 가질 수 있다.
스로틀 돌출부를 돌아가는 것이 가능하도록, 배기 밸브가 배기 가스 배출 개구 영역 안에서 개방되어 있는 경우 배기구 채널에 위치하고 그런 경우 거기에 직경 확장부가 제공되어 있는 스로틀 돌출부를 포함하는 개발에서처럼, 슬라이드 또는 슬라이딩 슬리브에 의해 스로틀링될 수 있는 또는 폐쇄될 수 있는 배기구 채널/연소 가스 배출 라인을 포함하는 유리한 개발에서 스로틀 장치가, 즉 스로틀 돌출부 또는 슬라이드 또는 슬라이딩 슬리브가 배기구 채널 내에서 연소실로부터 상대적으로 멀리 떨어져 배치될 수 있다. 그런 경우 스로틀 장치는 높은 열부하에 노출되지 않으며 스로틀 돌출부가 예를 들어 중공형인 경우 비교적 경제적으로 형성될 수 있다. 연소 가스 배출 채널의 분기 역시 이 경우 연소실로부터 상대적으로 멀리 이격되어 있으므로, 연소 가스 배출 채널의 분기와 연소실 내벽 사이에 높은 열부하를 받는 얇은 재료 웨브가 존재하지 않는다.
이 경우 다른 한편으로 아웃렛 실린더를 위해 일정한 크기가 제공되어야 하며, 아웃렛 실린더 내에 연소 가스 배출 채널의 분기와 스로틀 장치의 슬라이딩 영역이 수용되어 있다. 그러므로 연소실 내 배기 가스 배출 영역에 위치하는 스로틀 돌출부 및 연소실 배기구 또는 디스크 시트의 근처에서 분기하는 연소 가스 배출 채널을 포함하는 개발이 유리할 수도 있다. 그외에도 그와 같이 하여 연소 가스 배출 채널 안으로 연소 가스의 직접적인 그리고 손실없는 유입이 달성된다.
추가로 이런 방향으로 본 발명의 유리한 제3 개발이 맞춰져 있고, 배기구 채널은 마찬가지로 흐름 관점에서 연소 가스 배기구의 하류에 있는, 바람직하게는 원통형 아웃렛 실린더를 가지지만, 이것은 그와 같은 아웃렛 실린더를 포함하는 앞서 언급한 개발에서보다 훨씬 더 짧을 수 있다. 아웃렛 실린더는 이 경우 밸브 디스크에서 연소실을 배향하는 쪽에서 밸브 스템의 축방향으로 돌출하는 단을 아웃렛 실린더의 횡단면의 형태로 수용하기 때문에, 배기 밸브가 폐쇄되어 있거나 연소 가스 배출 개구 영역 내에서 개방되어 있으면, 배기구 채널이 폐쇄되어 있거나 또는 적어도 배기구 채널 안으로 유입이 스로틀링된다. 이 경우 연소 가스 배출 채널은 단의 외부에서 방사방향으로 있는 분기 영역에서 (즉, 밸브 디스크의 디스크 시트의 영역에서) 분기하고, 이것은 배기 밸브의 폐쇄시 밸브 디스크에서 연소실을 배향하는 쪽에 의해 커버되어 있다. 그러므로 연소 가스 배출 채널은, 배기 밸브가 폐쇄되어 있으면, 연소실로부터 분리되어 있다.
그러나 유리하게는 분기 영역이 방사방향으로 외부에서 단에 인접하는 영역에 또는 적어도 단의 외주 근처에 위치하므로, 배기 밸브가 폐쇄되어 있는 경우 밸브 디스크에서 연소실을 배향하는 쪽이 위치하는 디스크 시트가 분기 영역보다 더 멀리 방사방향으로 외부를 향해 연장하며 그 결과 배기 밸브의 폐쇄시에 연소 가스 배기구의 신뢰성 있는 폐쇄가 보장된다.
이러한 실시예에서 장점은 특히 스로틀 장치에 대한 구조적 비용이 특히 작다는 것이다. 밸브 디스크의 뒷쪽만이 단을 통해 약간 연장될뿐이고, 아웃렛 실린더의 외주와 단의 접촉이 제공되면, 아웃렛 실린더의 내주 표면은 적절하게 정밀 가공되며 밸브 스템 축에 대해 잘 정렬될 수 있다. 연소 가스 배출 채널의 분기가 연소실에 대해 직접 개방되며, 배기구 채널의 분기 또는 인렛에 대해 재순환 라인의 인렛 또는 분기의 선두 구조 또는 병렬 구조 역시 연소 가스 배출 채널 안으로 연소 가스 유입의 최적화와 관련하여 유리한 것으로 증명된다. 다른 한편으로 연소 가스 배출 채널의 분기의 영역에서 이 경우 높은 열부하가 특히 연소실과 연소 가스 배출 채널 사이 연소실 벽의 얇은 재료 웨브 안에서 발생한다. 그러므로 이 경우 충분한 냉각을 보장하기 위해, 연소 가스 배기구의 영역에서 연소실 벽의 재료에, 특히 디스크 시트와 연소 가스 배출 채널 사이 재료에 제공된 냉각제 라인이 유리하다.
만약 이 경우 연소 가스 배출 채널이 연소실 쪽으로 링 형상으로 확장되거나 연소 가스 배출 채널이 아웃렛 실린더 쪽으로 링 형상으로 개방된 분기에 의해 연소 가스 배기구로부터 분기하면, 냉각제 라인은 바람직하게는 적어도 국지적으로 순환한다. 이 경우 링 형상으로 개방되는 분기는 연소 가스 배출 채널 안으로 이송되는 연소 가스의 회수에 유리하며, 이런 분기는 바람직하게는 비드처럼 연소실 벽의 재료 안으로 개방될 수 있다.
하기에서 첨부 도면들을 참고하여 본 발명의 유리한 실시예들을 상술한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 내연기관의 개략도이다.
도 2는 배기 밸브가 폐쇄되어 있는 경우 도 1에 도시된 내연기관의 연소실 배기구의 부분 단면도이다.
도 3은 연소 가스 배출 개구 영역에서 배기 밸브가 개방되어 있는 경우 도 2에 상응하는 도면이다.
도 4는 연소 가스 배출 개구 영역에서 배기 밸브가 개방되어 있는 경우 본 발명의 그외 실시예에 따른 연소실 배기구의 영역에 관한 개략도이다.
도 5는 배기 가스 배출 개구 영역에서 배기 밸브가 개방되어 있는 경우 도 4에 상응하는 도면이다.
도 6은 본 발명에 의해 인식되지 않은 내연기관의 본 발명에 의해 인식되지 않은 실린더 헤드에서 배기 밸브가 폐쇄되어 있는 경우 연소실 배기구의 영역을 설명을 목적으로 도시하는 개략도이다.
도 7은 연소 가스 배출 개구 영역에서 배기 밸브가 개방되어 있는 경우 도 6에 상응하는 도면이다.
도 8은 배기 가스 배출 개구 영역에서 배기 밸브가 개방되어 있는 경우 도 6 및 도 7에 상응하는 도면이다.
도 9는 도 6 내지 도 8에 도시된 변형예에 비해 약간 변형된 연소실 배기구 영역에 관한 개략도이다.
도 10은 크랭크 각에 따라 그려진 압력 곡선들의 다이어그램이다.
도 11은 크랭크 각에 따라 그려진 유로 횡단면들의 다이어그램이다.
본 발명의 주 적용 분야는 예를 들어 선박 추진 시스템에서 그 이용을 찾을 수 있는 대형 2행정 디젤기관이다. 이와 같은 장치들의 기본적인 구조 및 기능은 본질적으로 공지되어 있다. 이 경우 종종 배기 가스의 일부가 NOx 배출물의 저감을 위해 작동 챔버(2) 안으로 복귀, 즉 재순환되어야 한다. 제어의 용이성 및 정확한 계측의 보장을 위해 소위 재순환 가스는 가능한 한 순수한 연소 가스, 즉 소기 가스에 의해 희박해지지 않은 배기 가스이어야 한다.
예로서 도 1에서 파악할 수 있는, 연소 가스 재순환을 포함하는 내연기관이 본 발명의 실시예에 따라 개발되어 있다. 그러나 본 발명은 도 1에 순수하게 예시적으로 도시된 재순환 장치의 구조에 한정되지 않는다. 본 발명에 따라 실시되는 다른 배기 밸브들 및 실린더 헤드들이 이용될 수도 있으며, 이는 그외의 도 2 내지 도 9의 예에서 알 수 있다.
그외에도 본 발명은 연소 가스 재순환을 포함하는 내연기관에 한정되지 않으며 오히려 다른 목적들을 위해 연소 가스를 배출시키는 데 이용될 수도 있다. 그러므로 하기에서 배기 밸브의 "재순환 개구 영역"을 말할 때, 이는 사실 연소 가스 재순환을 포함하는 내연기관인 경우 "연소 가스 배출 개구 영역"을 의미하며 "재순환 라인" 은 일반적인 "연소 가스 배출 채널" 로 대체된다. 그러나 본 발명의 전술한 실시예들은, 연소 가스 재순환과 다른 목적들을 위해 연소 가스를 배출하거나 빼내야 하는 경우에도 이용될 수 있다.
일렬로 배치된 복수의 실린더를 가질 수 있는 내연기관의 실린더(1)가 도 1에 도시되어 있다. 각 실린더(1)가 포함하는 연소실(2)은 자세히 도시되지는 않았지만 피스톤 로드, 크로스 헤드 및 커넥팅 로드에 의해 크랭크축과 상호 작용하는, 상하 운동가능한 피스톤(3)에 의해 아래 쪽에서 제한받는다. 각 실린더(1)의 공기 흡기구 슬롯(4)은 이에 할당된 공급 채널(5)과 통해 있으며, 공급 채널은 모든 각 실린더까지 연속하는, 과급 공기를 공급할 수 있는 분배관(6)에 연결되어 있다. 따라서 흡기구 슬롯(4)은 연소실(2)에 연소 공기를 공급할 수 있는 공기 흡기구로서 동작한다.
위 쪽에서 연소실(2)을 제한하는 실린더 커버의 영역에 제공되어 있는 배기 밸브(9)에 의해 연소 가스 배기구(20)가 개폐될 수 있다. 그외에도 거기에는 자세히 도시되지 않았지만 연료 분사 장치가 제공될 수 있다.
연소 가스 배기구(20)는 배기구 채널(11)에 연결되어 있다. 모든 실린더의 배기구 채널들(11)은 일반적으로 모든 실린더를 위한 공동의 배기 다기관(12)에 연결되어 있다. 배기 다기관으로부터 나오는 배기 가스 라인(13)은 배기 가스 터보차저(14, 15)의 터빈(14)에 배기 가스를 공급한다. 터빈(14)은 압축기(15)를 구동하고, 압축기는 소기 라인(16)에 의해 압축된 소기를 과급 공기 분배관(6)에 공급한다. 소기 라인(16) 안에 소기 쿨러(17)가 배치될 수 있다.
터빈(14)을 떠나는 배기 가스는 외부로 배출된다. 이 배기 가스의 NOx 성분을 가능한 한 적게 유지하기 위해, 연소시 연소실(2)에서 발생하는 가스의 일부가 직접 또는 간접으로 다시 연소실(2) 쪽으로 복귀(재순환)된다. 이러한 목적을 위해 제공되는 재순환 라인(18)은 연소 가스 배기구(20)의 영역에서 분기되며 모든 실린더(1)에까지 연속하는 재순환 가스 회수실(recirculation gas collecting chamber)(19)에 연결되어 있고, 재순환 라인(18)의 한 라인 영역에 의해 배출 재순환 가스를 냉각 및/또는 세정 및/또는 여과하기 위해 재순환 가스 회수실은 다시 선택적인 처리 유닛(treatment unit)(21)을 매개로 과급 공기 분배관(6)에 연결되어 있다. 그러므로 재순환 라인(18)은 결국 과급 공기 흡기구로서 작동하는 흡기구 슬롯(4)에 연결되어 있다.
도 1에 근거하는 장치의 경우에 재순환 가스가 소기 또는 소기 가스에 혼합되고 과급 공기로서, 즉 간접적으로 연소실(2)에 공급된다. 이러한 목적을 위해 재순환 라인(18)은 과급 공기 분배관(6)에 연결되어 있다. 재순환 라인(18)의 연결 지점은 도 1에서 점선으로 표시된 것처럼 쿨러(17)의 상류에 배치될 수도 있을 것이다. 그와 같은 경우에 재순환 가스의 자체 냉각이 제거될 수도 있을 것이다.
연소실(2)에서 배출되어 재순환 라인(18)에 공급되는 재순환 가스의 압력은 소기 라인(16)에서의 소기 압력보다 높으므로, 유동이 자동으로 이루어져, 재순환 라인(18) 내 압력 상승을 위한 추가 유닛이 필요하지 않다. 과급 공기 내 단기의 피크 압력이 있는 경우에 재순환 라인(18) 안으로 역류를 신뢰성 있게 억제하기 위해, 예를 들어 과급 공기 분배관(6)과 재순환 가스 회수실(19) 사이 영역에 각각의 경우에 체크 밸브가 재순환 라인(18) 안에 제공될 수 있으며, 체크 밸브는 연소실 흡기구 쪽으로 개방되어 있다.
그외에도 예를 들어 재순환 가스 회수실(19)과 각 연소실(2) 사이 영역에 각각의 경우에 체크 밸브(23)가 재순환 라인(18) 안에 제공될 수 있으며, 이 체크 밸브는 연소실 흡기구 쪽으로 개방되어 있다. 이러므로 그와 동시에 달성되는 점은, 연소 가스 배기구(20) 쪽 압력이 재순환 가스 회수실(19) 쪽에서보다 더 높은 경우에만 연소 가스가 재순환 라인(18)을 통해 흐를 수 있지만 연소 가스 배기구(20) 쪽 압력이 재순환 가스 회수실(19) 쪽에서보다 더 낮은 경우 거기에서 재순환 가스로서 회수되는 연소 가스가 역류하지 않는 것이다.
위에서 이미 언급한 것처럼, 연소실(2)에서 배출되어 재순환되는 연소 가스의 압력이 과급 공기 압력보다 더 높으므로, 추가 유닛, 예를 들어 펌프 또는 압축기가 불필요하다. 이런 목적에, 본 발명에 따라 제공되는 스로틀 장치가 상당히 기여한다.
연소 가스 재순환 시스템의 다양한 변형예들은 이미 공지되어 있으며, 도 1에 도시된 연소 가스 재순환 시스템은 여기에서 예시적일뿐이다. 예를 들어 이미 언급한 부재들에 필적할만한 몇가지 부재들이 복수로 제공될 수 있으므로, 병렬 운전이 보장될 수 있다. 도시된 부재들 중 몇 개는 기능적으로 분리된, 직렬로 배치된 유닛들로 분할될 수도 있으므로, 논의 중인 내연기관의 작동 동안 원하는 기능이 달성될 수 있다. 그외에도 이와 같은 시스템은 예를 들어 그외 부재들을 터빈(14)의 하류에 또는 상류에서 가지는 확장 시스템의 핵심을 형성할 수 있으므로, 배기 가스 안에 들어 있는 에너지가 추가로 활용될 수 있거나 또는 외부로 최종적으로 나가기 전에 배기 가스가 정화될 수 있다. 압축기(15)와 같은 부재의 상류/하류에서 공기 유량이 도 1에 도시되지 않은 장치들을 통해 추가 처리를 받을 수도 있다. 순수 외부 공기와 구별되는 성분들이 상기 공기 유량에 혼합될 수도 있으므로, 순수 소기 대신에 그외의, 기상의, 가연성 또는 비가연성 성분을 포함하는 소기 가스가 제공된 후, 재순환되는 연소 가스가 실린더의 소기를 위해 제공되는 가스 흐름에 혼합된다. 단부에 있는, 실린더의 소기를 위해 제공된 가스 혼합물이 와이드 스펙트럼의 조성물을 가질 수 있으며 "과급 공기"라 한다. 물론 본 발명은 그와 같은 종류의 모든 연소 가스 재순환 시스템에서 이용될 수 있다.
이 경우 도 2 및 도 3에는 앞서 설명한 종류의 스로틀 장치(10)를 포함하는 연소 가스 배기구의 제1 실시예를 파악할 수 있다. 배기 밸브(9)의 폐쇄에 의해 연소실(2)이 배기구 채널(11)로부터 분리되어 있는 상태가 도 2에 도시되어 있다. 그에 반해 배기 밸브(9)의 완전 개방 위치는 파선으로 표시되어 있다. 그러므로 배기 밸브(9)는 양방향의 굵은 화살표로 표시된 것처럼 피스톤(3)의 운동에 클록(clock)되는 제어 시간에 따라 상하로 운동한다.
이 경우 배기 밸브(9)에 있는 밸브 디스크(8)는 폐쇄 위치에서 디스크 시트 위에 놓이며 그 결과 연소 가스 배기구(20)를 폐쇄하며 밸브(9)의 하방 운동시에 연소 가스 배기구(20)를 개방한다. 이 경우 밸브 디스크(8)는 밸브 스템(7)에 고정되어 있으며, 밸브 스템은 다시 종래와 같이 실린더 헤드에 지지되어 있으며 일반적으로 - 여기에 도시되지 않은 - 캠축에 의해 구동되고, 다른 밸브 작동 장치들도 생각해 볼 수 있을 것이며, 특히 크랭크축과 밸브 스템 사이에 기계적 커플링 없는 소위 전자식 밸브 제어 원리에 따라, 예를 들어 전자석 등에 의한 밸브 작동을 포함하는, 최근에 나타난 전자식 밸브 직접 제어 장치를 생각해 볼 수 있다.
이 경우 회전 대칭 구조의 스로틀 돌출부(10)가 밸브 스템(7)에 제공되어 있으며, 더 정확하게는 스로틀 돌출부(10)는 배기 밸브(9)가 폐쇄되어 있는 경우(도 2) 배치되어 있고 흐름 관점에서 배기구 채널(11)로부터 재순환 라인(18)의 분기의 하류에 배치된 영역 내 희망하는 일정 개도까지(도 3) 배치되어 있다. 배기 밸브(9)의 재순환 개구 영역에 상응하는, 배기 밸브(9)의 도 2에 도시된 위치와 도 3에 도시된 위치 사이 영역에서 상기 스로틀 돌출부(10)의 외주는 배기구 채널(11)의 원통형 영역의 내주에 접하며 적어도 실제로 연소실(2)로부터 흘러나오는 연소 가스를 위해 배기구 채널(11)을 폐쇄하며, 이런 폐쇄는 본 발명에 중요한 교축 효과가 달성되는 한도에서 절대로 강제적일 필요는 없다.
그러므로 이 단계에서 연소실(2)로부터 흘러나오는 연소 가스는 도 3에서 화살표로 표시된 것처럼 재순환 라인(18) 쪽으로 방향 전환되고, 이런 목적을 위해 스로틀 돌출부(10)에서 연소실(2)을 대향하는 쪽에 쌍곡면이나 둥근 표면이 기여하고 재순환 라인(18)의 분기의 영역에서 배기구 채널(11) 둘레에 있는, 원형의, 역시 둥근 측면을 가지는 직경 확장부(22)가 기여한다.
그런 경우 배기 밸브(9)가, 재순환 개구 영역의 상한을 규정하는 희망 개도의, 도 3에 도시된 위치로부터 완전히 개방된 위치(도 2에서 파선으로 표시됨)로 하측으로 움직이면, 스로틀 돌출부(10)는 재순환 라인(18)의 분기 영역 및 직경 확장부 영역에 도달하고 거기에서 완전히 개방된 연소 가스 배기구(20)를 통해 연소실(2)로부터 흘러나오는 가스가 스로틀 돌출부를 지나갈 수 있다.
이 경우 도면에 도시된 실시예는 특히 여러 점에서 유리하다. 그러므로 배기 밸브(9)의 도 2에 도시된 위치와 도 3에 도시된 위치 사이에서, 즉 재순환 또는 연소 가스 배출 개구 영역에서 초기 개방 단계 동안, 연소실(2) 안에는 순수한 또는 거의 순수한 연소 가스가 있는데, 이 단계에서는 공기 흡기구 슬롯(4)의 통과가 이루어지지 않았거나 적어도 아직 많이 이루어지지 않았고 게다가 연소 가스가 큰 압력을 가지기 때문이다. 그러므로 재순환 라인(18) 안으로 흘러들어가는 연소 가스는 재순환을 위해 원하는 특성들을 가지는, 즉 소기 시스템(scavenging system) 안에 있는 가스, 즉 소기 가스 또는 재순환 라인(18) 안으로 흘러들어오는 연소 가스가 혼합되는 소기의 압력에 비해 과압을 가지므로, 도 3에 표시한 것처럼 재순환 라인(18) 내 체크 밸브(23)가 개방된다. 다른 한 편으로 연소 가스가 가지는 원하는 낮은 산소 농도도 공기 흡기구 슬롯(4)의 개방 및 과급 공기 후에 비로소 증가한다.
이어지는 배기 가스 배출 개구 단계에서, 즉 도 2에서 파선으로 표시된 것처럼, 배기 밸브(9)의 개방 시에, 피스톤(3)은 과급 공기 흡기구 슬롯(4)을 지나갔으므로, 연소실(2) 안 가스 혼합물이 재순환에 불리한 낮은 압력을 갖는다. 이제 이러한 가스 혼합물은 연소 가스 배기구(20)가 개방되면 배기구 채널(11)의 입구 영역에 그리고 거기에서 직경 확장부(22)의 영역에 도달하며, 그런 경우 직경 확장부 안에 스로틀 돌출부(10)가 위치한다. 그러므로 스로틀 돌출부(10)의 바이패싱이 가능하지만, 이 경우 상당한 동압이 연소실(2)로부터 흘러나오는 가스에 작용하지 않는다. 이 가스는 대체로 연소실로부터 흘러나오는데, 배기 다기관(12) 내 압력이 과급 공기압보다 원칙적으로 더 낮기 때문이다. 그러므로 가스 혼합물은 배기 가스 배출 개구 단계 동안 재순환 라인(18) 안으로 들어갈 수 없거나 체크 밸브(23)를 개방할 수 없으며 오히려 배기 다기관(12) 방향으로 스로틀 돌출부 또는 스로틀 바디(10)를 바이패스하고 그 결과 재순환으로부터 배제된다.
도 4 및 도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서 약간 수정된 배기 밸브(109) 및 배기구 채널(11)로부터 분기된 재순환 라인(118a, 118b)의 변형된 분기 영역이 이용되고, 그러나 연소실(2)은 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예와 비교해 본질적으로 동일할 수 있으며, 이는 도 1에 도시된 그외 엔진 부품들에도 유효하다.
이 경우 밸브 스템(107)에 역시 원형인 스로틀 돌출부(110)가 제공되어 있다. 그러나 이 스로틀 돌출부는 밸브 시트(108)의 하류에 바로 배치되어 있다. 이와 동시에 재순환 라인의 분기부 또는 이 실시예의 경우에 재순환 라인(118a, 118b)의 분기부들이 연소 가스 배기구(120)와의 연결 영역에 직접 위치한다. 이 경우 연소 가스 배기구(120)는 밸브 디스크(108)의 뒤쪽과 연소실 벽의 밸브 디스크 시트를 통해 도 4에 도시된 배기 밸브(109)의 재순환 개방 위치에 형성되어 있는 반면, 연소 가스 배기구(120)는 도 5에 도시된 배기 밸브(109)의 배기 가스 배출 개방 위치에서 스로틀 돌출부 또는 스로틀 디스크(110)의 뒤쪽 및 방사방향 바깥쪽과 밸브 디스크 시트 사이에 형성되어 있다.
본 발명의 제1 실시예에서처럼 여기에서도 스로틀 돌출부(110)는 재순환 개구 영역에 위치하는 배기 밸브(109)의 경우에 배기구 채널(11)에서 재순환 라인의 분기들(118a, 118b)의 하류에 배치된 영역을 적어도 대부분 폐쇄하므로, 연소실(2)로부터 흘러나오는, 배기 밸브의 재순환 개구 영역 내 연소 가스가 도 4에서 화살표로 표시한 것처럼 재순환 라인들(118a, 118b) 안으로 유도된다. 개별 재순환 라인들 안에 또는 이 개별 재순환 라인들(118a, 118b)과 통해 있는 재순환 라인 영역 안에 각각의 경우 체크 밸브가 도 4 및 도 5에 표시된 것처럼 제공되어 있으며, 이러한 체크 밸브는 도 4의 재순환 라인(118b) 안에서는 공간상의 이유로 도시되어 있지 않다. 연소 가스가 회수 용기(19) 안에 수집된 재순환 가스보다 더 높은 압력을 가지는 경우에만, 체크 밸브들은 재순환 회수 용기(19) 안으로 재순환 가스 또는 연소 가스의 유입을 허용한다.
그에 반해 만약 배기 밸브(108)가 더 큰 개도를 가지면 또는 배기 밸브가 배기 가스 배출 개구 영역에 위치하면, 원형의 스로틀 돌출부(110)가 배기구 채널(11)을 더 이상 폐쇄하지 않으므로, 그런 경우에 존재하는 가스는 배기구 채널(11) 안으로 흘러가고 거기로부터 배기 다기관(12) 안으로 흘러가며, 이는 도 5에 화살표로 표시되어 있다. 재순환 쪽으로 연소 가스의 유입을 개선하기 위해 2개의 재순환 라인들(118a, 118b)이 제공될 수 있을 뿐만 아니라 오히려 이 지점에서 원통형인 배기구 채널(11)의 원주에 배분된 다수의 재순환 라인들이 제공될 수도 있음에 유의해야 한다. 그러므로 순환하는 원주 리세스가 내벽에 제공될 수도 있으며, 재순환 라인들(118)이 이 원주 리세스로부터 나온다.
끝으로, 배기 밸브(308)가 폐쇄된 경우(도 6), 재순환 영역에서 배기 밸브가 개방된 경우(도 7) 및 배기 가스 배출 영역에서 배기 밸브가 개방된 경우(도 8) 본 발명의 그외 실시예가 도 6 내지 도 8에 도시되어 있다.
이러한 실시예에서 스로틀 장치는 밸브 디스크(308)의 뒤쪽으로부터 돌출하는 단(310)으로 이루어지고, 단은 도 6에 도시된 배기 밸브(309)의 폐쇄 위치로부터 희망하는 개도를 가지는, 도 7에 도시된 배기 밸브의 위치까지 이르는 재순환 개구 영역에서 배기구 채널(11)을 폐쇄하지만 연소 가스 배기구(320)를 통해 연소실(2)로부터 흘러나오는 연소 가스의 유입을 위해 재순환 라인(318) 또는 배기구 채널(11) 둘레에서 순환하는 분기(318a) 또는 배기구 채널(11) 둘레에서 순환하는 인렛(318a)을 개방한다. 그에 반해 도 8에 도시된 배기 가스 배출 영역에서 배기 밸브(307)가 연소실 안으로 이동하여, 단(310)이 더 이상 재순환 개구 영역에 상응하는 지점에서 배기구 채널(11)의 원통형 벽에 인접하지 않고 오히려 배기구 채널(11)을 개방한다. 앞서 설명한 것처럼, 이 경우에도 체크 밸브가 재순환 라인(318) 안에 제공될 수 있다.
실시예에서 재순환 라인(318) 안으로 인렛 또는 분기(318a)가 연소실(2)의 배기구(320)에 직접 배치되어 있기 때문에, 연소실 벽과 재순환 라인(318) 또는 분기(318a) 사이에 위치하는 재료가 큰 열부하에 노출되어 있으며, 동시에 재료 웨브는 매우 얇다. 이런 단점을 줄이기 위해, 도 6 내지 도 8에 도시된 본 발명의 실시예는 도 9처럼 약간 수정될 수 있다.
이 경우 연소실 쪽 표면과 재순환 라인(418)의 인렛(418a) 사이에 있는 재료 웨브 안에 냉각제 라인(24)이 제공되어 있으며, 냉각제 채널 역시 배기구 채널(11) 둘레를 지나간다. 동시에 재료 안쪽으로 개방된, 재순환 인렛(418a)의 회수 볼륨과 재순환 라인(418)의 입구 영역 역시 약간 더 뒤쪽으로 연소실로부터 재료 안으로 놓이므로, 여기에서 더 넓은 재료 웨브가 도 6 내지 도 8에 도시된 본 발명의 실시예에서보다 더 우수하게 높은 열부하를 견딘다. 추가로 이 경우 밸브 스템(307)에서 당업계에 잘 알려진 회전 블레이드링(rotary blade ring)이 도면 부호 25호 표시되어 있으며, 회전 블레이드링은 스쳐지나가는 가스에 의해 밸브의 회전 운동을 야기하고, 이러한 밸브 회전 운동은 배기 밸브(309)와 디스크 시트의 조기 마모를 방지한다.
본 발명에 따른 내연기관에 대하여 예를 들어 그리고 순수하게 양적으로 도 11에서 OT(상사점 후 크랭크 각도)에 따라
Figure 112013041883439-pct00001
로 제공된 피스톤(3) 운동의 함수로서 소기 가스 흡기구(4)를 형성하는 흡기구 슬롯의 영역에서 유로 자유 횡단면의 곡선이 곡선(b)을 통해 도시되어 있다. 그에 반해 곡선(a)은 연소 가스 배기구(20)의 영역에서 유로 자유 횡단면의 곡선을 보여준다. 이 경우 캠축에 의해 구동되는 배기 밸브(9)의 경우 곡선은 실선으로 표시된 반면, 전자 방식으로 제어되는 그리고 크랭크축과 밸브 스템 사이에 기계적인 커플링 없이 작동되는 배기 밸브의 경우에 유로 자유 횡단면의 가능한 곡선들은 점선으로 표시되어 있다.
캠축에 의해 작동되는 배기 밸브(9)의 개방은 곡선(a)에 따르면 다운스트로크 동안 예를 들어 상사점 후 약 115°KW, 즉 하사점 위 65°에서 이루어진다. 전자 방식으로 제어되고 작동되는 배기 밸브의 경우에 개방은 약간 이르게, 예를 들어 상사점 후 약 110°KW에서 시작하고 그 후 중단될 수 있으므로, 연소 가스 배출 개구 영역이 연장된 후 완전히 개방되고 배기 밸브가 배기 가스 배출 영역으로 이동한다.
소기 가스 흡기구들(4)은 곡선(b)에 따라 OT후 약 135°에서(다운스트로크 동안 하사점 위 45°) 개방된다. 피스톤(3)과 크랭크축으로 형성된 엔진이 실제로 대칭이면, 소기 가스 흡기구(6)는 피스톤(3)의 업스트로크에서 OT전 약 135°에서 다시 닫힌다. 종종 상사점에 대해 비대칭적으로 제어되는 배기 밸브(9)의 폐쇄는 약간 나중에 업스트로크에서 이루어지므로, 배기 밸브(9)가 열릴 때 작동 챔버(2)가 신뢰성 있게 소기된다. 이 경우 연소 가스는 더 이상 배출되지 않으며, 즉 피스톤의 업스트로크의 경우에 연소 가스 배출 개구 영역이 없으므로, 전자 방식으로 제어되어 작동되는 배기 밸브의 제어가 캠축에 의해 작동되는 정상적인 배기 밸브에 상응하게 이루어질 수 있다.
배기 밸브(9)의 개방시에 누출되는 가스가 배기구 채널(11) 내 압력 증가를 야기한다. 도 10의 곡선(c)에서 배기구 채널(11) 내 압력 곡선은 피스톤 운동에 따라서, 즉 크랭크 각에 따라서 그려진다. 이런 점으로부터 알 수 있는 것은 배기 밸브(9)를 개방할 때 배기구 채널(11) 내 압력이 갑자기 증가하는 것이다. 이는 하나 또는 복수의 피크를 가지는, OT후 약 115°KW에서 시작하는 압력 서지(e)를 초래한다. 이 압력 서지(e)는 비교적 짧은 시간 동안 존재하며 단지 약 20°KW에 걸쳐 연장한다. 따라서 압력 서지(e)는 흡기구 슬롯(4)의 개방 전에 종료한다. 소기 가스 흡기구(4)의 개방은 모든 경우에서 압력 서지(e)의 최종적인 종료를 초래할 것이다.
도 10에 도시된 그외 곡선(d)에서 연소실(2) 내 압력 곡선은 크랭크 각에 따라서 그려진다. 연소실(2) 내 압력이 상대적으로 커지기 때문에, 이 경우 압력축인 세로축에서 곡선(c)과 다른 크기가 곡선(d)에 적용된다. 도 10에서 곡선들(c와 d)이 교차한다. 그러나 이는 다른 크기에 근거할 뿐이다. 동일한 크기가 사용되면, 곡선들(c와 d)이 교차하지 않거나 또는 기껏해야 압력 서지(e)의 영역에서 교차할 것이다. 곡선(a)(도 11)에 따르면 배기 밸브(9)는 OT후 약 130°KW부터 완전히 개방된다. 그러므로 연소실(2) 내 그리고 배기구 채널(11) 내 압력이 압력 서지(e)의 종료 후 OT후 약 150°KW부터 OT후 180°KW까지 대략 동일하다. OT후 약 160°KW부터 곡선(b)에 따르면 소기 가스 흡기구(4)가 완전히 개방되어 있다.
따라서 연소실(2) 내 그리고 배기구 채널(11) 내 압력이 소기 가스 압력보다 단지 약간 더 작으며, 이는 도 10에서 곡선(f)을 통해 설명되며, 이러한 곡선은 소기 시스템 내 압력을 의미하며 곡선(c)과 같은 크기로 표시되어 있다. 이 경우 e에서 분명히 알 수 있는 것은 배기구 채널 내 압력이 배기 밸브(9)의 개방 직후 소기 시스템 내 압력(f)을 초과하므로 양의 압력차가 얻어지는 것이며, 이 양의 압력차는 본 발명에 따라 연소 가스를 연소 가스 배출 채널 시스템 안으로 그리고 소기 가스 시스템 내 어떤 곳에서 흡기구로 끝나는 연소 가스 재순환 회로 안으로 미는 데 이용된다. 이 경우 유의할 점은 배기 밸브 작동 직후 배기 밸브의 하류에서 직접 압축될 수도 있는 더 큰 체적 때문에 곡선(c)의 형상이 e에서 훨씬 더 평평하고 본 발명의 스로틀 장치가 없다면 단지 더 작은 최대 압력값이 얻어질 것이라는 점이다.
g에서 분명하게 알 수 있는 점은 소기를 위한 소기 가스 압력(f)이 배기구 채널 내 그리고 그 다음 배기 가스 배출 시스템 내 실제 압력 위에 있는 것이다. 만약 소기 인렛들이 연소실 쪽으로 개방되면, 상기 단계 동안 소기 시스템과 배기 가스 배출 시스템 사이에서 실린더 체적에 의해 전달되는 양의 압력차가 존재하므로, 이런 소기는 상기 인렛들을 통해 실린더 체적 안으로 소기 가스의 유입을 야기하고 개방된 배기 밸브를 통해 연소 가스의 동시적 방출을 야기한다.
본 발명의 범위를 벗어남이 없이 도시된 실시예들의 변형들 및 수정들이 가능하다.
그러므로 예를 들어 재순환 제어 장치의 기능을 위해 밸브 회전 기구가 필수적이지는 않지만, 도 1 내지 도 7에 도시된 실시예들에 제공될 수도 있다. 그러나 그와 같은 회전 기구가 없으면, 스로틀 디스크, 슬라이딩 슬리브 또는 밸브 디스크로부터 돌출하는 단 및 이에 할당된 배기구 채널의 영역의 형태인 스로틀 장치가 완전히 다른 지오메트리를 가질 수도 있다. 도시된 실시예들에서 스로틀 디스크, 슬라이딩 슬리브 또는 밸브 디스크로부터 돌출하는 단 및 이에 할당된 배기구 채널의 영역이 밸브 축에 대하여 어떤 방사 방향으로도 대칭적으로 형성되어 있다.
물론 본 발명에 따른 배기 밸브들은 원피스로, 즉 일체로 또는 멀티피스로 조립될 수도 있으며, 그외 부재들도, 예를 들어 회전 블레이드링(25) 또는 그외 부재들이 이에 고정될 수 있다. 배기 밸브가 항상 전체 유닛으로서 제어 및 운동되는 것이 중요하다. 실린더 헤드 역시 하나의 어셈블리로 되기 위해 개별 부재들로 이루어질 수 있으며, 이 부재들은 특히 각각의 기능 및/또는 내실들을, 예를 들어 수냉식 냉각제 라인(24)을 구현하는데 적합할 수 있다. 그외에도 모든 실시예들에서 능동적으로 제어되는 체크 밸브 또는 수동형 체크 밸브가 연소 가스 배출 채널 또는 재순환 라인 안에 제공될 수 있다.
1: 실린더
2: 연소실
3: 피스톤
4: 흡기구 슬롯
5: 공급 채널
6: 분배관
7; 107; 307: 밸브 스템
8; 108; 308: 밸브 디스크
9; 109; 309; 배기 밸브
10; 110; 310: 스로틀 장치
10; 110: 스로틀 돌출부
310: 스로틀 단
11: 배기구 채널
12: 배기 다기관
13: 배기 가스 라인
14: 터빈
15: 압축기
14, 15: 배기 가스 터보차저
16: 과급 공기 라인
17: 과급 공기 쿨러
18; 118a, 118b; 318, 318a; 418, 418a: 연소 가스 배출 채널
19: 재순환 가스 회수실
20: 연소 가스 배기구
21: 재순환 가스 처리 유닛
22: 직경 확장부
23: 체크 밸브
24: 수냉식 냉각제 라인
25: 회전 블레이드링

Claims (29)

  1. 실린더(1) 및 크랭크축과 상호 작용하는 피스톤(3)에 의해 한정되는 하나 이상의 연소실(2)을 포함하는 대형 2행정 디젤기관으로서,
    상기 연소실은 배기 밸브(9; 109; 309)의 밸브 디스크(8; 108; 308)와 이에 할당된 디스크 시트 사이에 형성된 하나 이상의 연소 가스 배기구(20; 120; 320; 420) 및 하나 이상의 과급 공기 흡기구(4)를 가지며, 상기 배기 밸브(9; 109; 309)는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 작동될 수 있으며, 상기 연소 가스 배기구(20; 120; 320; 420)는 하나 이상의 배기구 채널(11)에 연결되어 있으며 또한 하나 이상의 연소 가스 배출 채널(18; 118a, 118b; 318, 318a; 418, 418a)에 연결되어 있어서, 연소 시 발생하는 연소 가스의 일부가 과급 공기 흡기구(4)로 재순환될 수 있고,
    상기 배기 밸브(9; 109; 309)에 고정되거나 상기 배기 밸브(9; 109; 309)와 함께 일체로 성형되는 스로틀 장치(10; 110; 310)가 제공되어 있으며,
    상기 스로틀 장치는, 상기 배기 밸브(9; 109; 309)의 폐쇄 위치로부터 미리 결정된 개도까지 개방되는 위치까지에 이르는 배기 밸브의 연소 가스 배출 개구 영역에서, 상기 배기구 채널(11) 내로 연소 가스의 유입을 억제하지는 않지만, 상기 미리 결정된 개도보다 더 큰 개도로 개방되는 위치로부터 상기 배기 밸브의 개방 위치까지에 이르는 배기 밸브의 배기 가스 배출 개구 영역에서보다는 더 강하게 스로틀링하고,
    상기 스로틀 장치는, 상기 배기 가스 배출 개구 영역에서, 상기 배기구 채널(11) 내로 연소 가스의 유입을 전혀 스로틀링하지 않거나 적어도 상기 연소 가스 배출 개구 영역에서보다는 약하게 스로틀링하며,
    상기 스로틀 장치(10; 110; 310) 및 상기 연소 가스 배출 채널(18; 118a, 118b; 318, 318a; 418, 418a)의 배기구 쪽 분기는, 상기 연소 가스 배출 개구 영역 내 상기 스로틀 장치(10; 110; 310)가 상기 연소 가스 배출 채널(18; 118a, 118b; 318, 318a; 418, 418a) 내로 연소 가스의 유입을 스로틀링하지 않도록 배치되어 있는, 대형 2행정 디젤기관.
  2. 제1항에 있어서,
    다운스트로크 시, 상기 과급 공기 흡기구(4)가 개방되는 피스톤의 위치를 기준으로 크랭크 각이 1°내지 40°인 피스톤의 위치에 도달하기 전에는 상기 배기 밸브(9; 109; 309)가 개방되지 않도록 제어되는, 대형 2행정 디젤기관.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스로틀 장치 및 연소 가스 배출 채널의 배기구 쪽 분기는, 상기 배기 가스 배출 개구 영역에서 상기 스로틀 장치가 연소 가스 배출 채널 안으로 연소 가스의 유입을 억제하거나 또는 최소한으로 스로틀링하도록 배치되어 있고, 상기 배기 가스 배출 개구 영역에서 연소 가스 배출 채널 안으로 연소 가스의 유입을 억제하거나 또는 최소한으로 스로틀링하는 체크 밸브가 연소 가스 배출 채널 안에 제공되어 있는, 대형 2행정 디젤기관.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스로틀 장치(10; 110)는, 상기 배기 밸브(9)의 밸브 스템(7; 107)으로부터 방사방향으로 돌출되는 원형의 스로틀 돌출부(10; 110)를 가지고,
    상기 스로틀 돌출부(10; 110)는, 상기 배기 밸브(9; 109)가 상기 연소 가스 배출 개구 영역에서 개방되어 있는 경우, 유동 방향으로 상기 연소 가스 배출 채널(18; 118a, 118b)의 배기구 쪽 분기의 하류에 배치된 상기 배기구 채널(11)의 영역 내에 존재하는 상기 밸브 스템(7; 107)의 영역에 위치하고, 상기 배기구 채널은 상기 배기구 채널의 영역에서 원통형으로 형성되어 있는, 대형 2행정 디젤기관.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연소 가스 배출 채널(18)은 연소 가스 배기구(20)로부터 이격되어 배기구 채널(11) 안에서 분기되고, 상기 스로틀 돌출부(10)는, 상기 배기 밸브(9)가 상기 배기 가스 배출 개구 영역에서 개방되어 있는 경우 상기 배기구 채널(11) 내에서 상기 연소 가스 배출 채널(18)의 분기 높이에 위치하는 상기 밸브 스템(7)의 영역에 위치하고, 상기 연소 가스 배출 채널(18)의 분기의 영역에서 상기 배기구 채널(11)은 원형의 직경 확장부를 가지므로, 상기 스로틀 돌출부(10)는 상기 배기 밸브(9)가 상기 배기 가스 배출 개구 영역에서 개방되어 있는 경우 상기 배기구 채널(11) 내로 연소 가스의 유입을 전혀 스로틀링하지 않거나 또는 적어도 상기 연소 가스 배출 개구 영역에서 개방되어 있는 경우보다는 약하게 스로틀링하는, 대형 2행정 디젤기관.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 스로틀 돌출부(110)는, 상기 배기 밸브(109)가 상기 배기 가스 배출 개구 영역에서 개방되어 있는 경우, 상기 연소실(2) 안에 위치하는 상기 밸브 스템(107)의 한 영역에 위치하고, 상기 연소 가스 배출 채널(118a; 118b)의 분기는 디스크 시트에 위치하거나 또는 상기 배기구 채널(11) 중 디스크 시트에 인접하는 영역에 위치하는, 대형 2행정 디젤기관.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 밸브 스템(7; 107)은 상기 스로틀 돌출부(10; 110)의 영역에서 적어도 스로틀 돌출부(10; 110)가 밸브 디스크(8; 108)를 대향하는 쪽에서 만곡하여, 상기 밸브 스템의 직경이 상기 스로틀 돌출부(10; 110)의 최대 방사방향 외측 치수까지 확장되고, 상기 스로틀 돌출부(10; 110)는 방사방향의 외측 가장자리에서 원형으로 되어 있는, 대형 2행정 디젤기관.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배기구 채널은 유동 방향으로 연소 가스 배기구의 하류에 배치된 아웃렛 실린더를 가지고,
    상기 아웃렛 실린더의 외주에는 하나 이상의 배기구 채널 및 하나 이상의 연소 가스 배출 채널이 분기되고,
    상기 배기구 채널의 분기는 상기 연소 가스 배출 채널의 분기의 하류에 제공되어 있고,
    상기 스로틀 장치는 상기 아웃렛 실린더 안에서 축방향으로 슬라이딩 가능하게 수용된 슬라이드를 가지며,
    상기 슬라이드는, 상기 배기 밸브가 상기 연소 가스 배출 개구 영역에서 개방되어 있는 경우, 상기 배기 밸브가 상기 배기구 채널의 분기를 적어도 부분적으로 커버하도록 상기 배기 밸브에 고정 연결되어 있는, 대형 2행정 디젤기관.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 슬라이드는, 상기 배기 밸브가 상기 배기 가스 배출 개구 영역에서 개방되어 있는 경우, 상기 연소 가스 배출 채널의 분기를 적어도 부분적으로 커버하도록 상기 배기 밸브에 고정 연결되어 있는, 대형 2행정 디젤기관.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 슬라이드는 원통형 슬라이딩 슬리브로서 형성되어 있으며, 상기 슬라이딩 슬리브는 레이디얼 스트럿에 의해 배기 밸브의 밸브 스템에 연결되어 있으며, 아웃렛 실린더 역시 원통형인, 대형 2행정 디젤기관.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 배기 밸브는 회전가능한, 대형 2행정 디젤기관.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 원통형 슬라이딩 슬리브는 레이디얼 스트럿에 의해 배기 밸브의 밸브 스템에 연결되어 있는, 대형 2행정 디젤기관.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 아웃렛 실린더의 원주에 배분된 복수의 분기들을 포함하는 배기구 라인 및 아웃렛 실린더 쪽으로 링 형상으로 개방된 배기구 라인 분기를 포함하는 배기구 라인이 제공되어 있는, 대형 2행정 디젤기관.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 배기구 채널(11)은 유동 방향으로 연소 가스 배기구(420)의 하류에 배치된 원통형 아웃렛 실린더를 가지며, 스로틀 장치(310)가 밸브 디스크(308) 중 연소실(2)을 배향하는 쪽에서 밸브 스템(307)의 축방향으로 또는 적어도 축방향 부품과 함께 돌출하는 단(310)을 아웃렛 실린더의 횡단면 형태로 가지며, 상기 단은 배기 밸브(309)가 연소 가스 배출 개구 영역에서 개방되는 경우 아웃렛 실린더를 폐쇄하지 않고 좁히며, 연소 가스 배출 채널(318, 318a; 418, 418a)은 단(310)의 외부에서 방사방향으로 놓인 분기 영역에서 분기되고, 상기 분기 영역은 배기 밸브(309)가 폐쇄되어 있는 경우 밸브 디스크(308) 중 연소실(2)을 배향하는 쪽에 의해 커버되고, 밸브 디스크는 방사방향으로 분기 영역보다 더 멀리 밖을 향해 연장되어 있으므로, 연소 가스 배출 채널(318, 318a, 418, 418a)이 연소실(2)로부터 분리되며, 분기 영역은 방사 방향으로 밖을 향해 단(310)에 인접하는 영역에서 또는 적어도 단(310)의 외주의 근처에 위치하며, 배기 밸브(309)가 폐쇄되어 있는 경우 밸브 디스크(308) 중 연소실(2)을 배향하는 쪽이 디스크 시트에 위치하고, 디스크 시트는 분기 영역보다 방사방향으로 더 멀리 밖을 향해 연장해 있는, 대형 2행정 디젤기관.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 연소 가스 배출 채널(18; 318, 318a; 418, 418a)은 아웃렛 실린더 쪽으로 링형상으로 개방되는 분기(22; 318a; 418a)에 의해 연소 가스 배기구에서 분기되고, 상기 분기는 비드 형상으로 연소실 벽의 재료 내로 개방되어 있고, 아웃렛 실린더의 원주에 배분된 복수의 분기들(118a, 118b)을 포함하는 연소 가스 배출 채널(118a, 118b)이 제공되어 있는, 대형 2행정 디젤기관.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 연소 가스 배기구(420)의 영역에서, 연소실 벽의 재료를 적어도 부분적으로 둘러싸는 냉각제 라인(24)이 제공되어 있는, 대형 2행정 디젤기관.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 냉각제 라인(24)이 디스크 시트에 인접하여 제공되어 있는, 대형 2행정 디젤기관.
  18. 실린더(1) 및 크랭크축과 상호 작용하는 피스톤(3)에 의해 한정되는 하나 이상의 연소실(2)을 포함하는, 제1항에 따른 대형 2행정 디젤기관용 실린더 헤드로서,
    상기 실린더 헤드에 있는 연소 가스 배기구(20; 120; 320; 420)를 개폐하는 배기 밸브(9; 109; 309)의 밸브 디스크(8; 108; 308)를 위한 디스크 시트가 상기 실린더 헤드에 제공되어 있으며,
    상기 연소 가스 배기구(20; 120; 320; 420)는 하나 이상의 배기구 채널(11)에 및 하나 이상의 연소 가스 배출 채널(18; 118a, 118b; 318, 318a; 418, 418a)에 연결되어 있어서, 연소 시에 발생하는 연소 가스의 일부가 과급 공기 흡기구(4)에 재순환되고,
    상기 배기 밸브(9; 109; 309)에 고정되거나 상기 배기 밸브(9; 109; 309)와 함께 일체로 성형되는 스로틀 장치(10; 110; 310)가 제공되고,
    상기 스로틀 장치는, 상기 배기 밸브(9; 109; 309)의 폐쇄 위치로부터 미리 결정된 개도까지 개방되는 위치까지에 이르는 배기 밸브의 연소 가스 배출 개구 영역에서, 상기 배기구 채널(11) 내로 연소 가스의 유입을 억제하지는 않지만, 상기 미리 결정된 개도보다 더 큰 개도로 개방되는 위치로부터 상기 개방 위치까지에 이르는 배기 밸브의 배기 가스 배출 개구 영역에서보다는 더 강하게 스로틀링하고,
    상기 스로틀 장치는, 상기 배기 가스 배출 개구 영역에서, 상기 배기구 채널(11) 내로 연소 가스의 유입을 전혀 스로틀링하지 하거나 적어도 상기 연소 가스 배출 개구 영역에서보다는 약하게 스로틀링하고,
    상기 스로틀 장치(10; 110; 310) 및 연소 가스 배출 채널(18; 118a, 118b; 318, 318a; 418, 418a)의 배기구 쪽 분기는, 상기 연소 가스 배출 개구 영역 내 스로틀 장치(10; 110; 310)가 연소 가스 배출 채널(18; 118a, 118b; 318, 318a; 418, 418a) 내로 연소 가스의 유입을 스로틀링하지 않도록 배치되어 있는, 대형 2행정 디젤기관용 실린더 헤드.
  19. 제1항에 따른 대형 2행정 디젤기관에서 연소 가스를 배출하는 방법에 있어서,
    상기 배기 밸브(9; 109; 309)의 폐쇄 위치로부터 미리 결정된 개도로 개방되는 위치에까지 이르는 상기 연소 가스 배출 개구 영역에서, 상기 배기구 채널(11) 내로 연소 가스의 유입이, 상기 배기 밸브(9; 109; 309)에 고정된 또는 배기 밸브(9; 109; 309)에 일체로 성형된 스로틀 밸브(10; 110; 310)에 의해 억제되지는 않지만, 상기 미리 결정된 개도보다 더 큰 개도로 개방되는 위치로부터 상기 개방 위치에까지 이르는 상기 배기 가스 배출 개구 영역에서보다는 더 강하게 스로틀링되고; 상기 연소 가스 배출 개구 영역에서는 상기 연소 가스 배출 채널(18; 118a; 118b; 318, 318a; 418, 418a) 내로 연소 가스의 유입이 스로틀 장치(10; 110; 310)에 의해 스로틀링되지 않는, 연소 가스를 배출하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 배기 가스 배출 개구 영역에서 스로틀 장치 및 연소 가스 배출 채널 안에 제공된, 능동 제어 가능한 체크 밸브 또는 수동 체크 밸브에 의해 연소 가스 배출 영역 안으로 연소 가스의 유입이 억제되거나 또는 최소한으로 스로틀링되는, 연소 가스를 배출하는 방법.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 배기 밸브가 전자적으로 작동되는 경우, 상기 스로틀 장치의 밸브 타이밍이 피드백에 의하여 계속해서 재조정되는, 연소 가스를 배출하는 방법.
  22. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 배기 밸브가 캠축에 의해 작동되는 경우, 배출된 연소 가스량이 연소 가스 배출 채널 내에서 능동 제어 가능한 체크 밸브에 의해 제어되는, 연소 가스를 배출하는 방법.
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