KR101657752B1 - An arrangement and a method of operating a gas exchange valve of an internal combustion engine, a cylinder head and a method of upgrading an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 가스 교환 밸브 (102) 를 개방하는 때에, 가스 교환 밸브 (102) 를 개방하는 힘을 조절하기 위해 하나 이상의 개방 압력 챔버들 (40, 42, 44) 을 압력 매체 공급부 (70) 에 연결하도록 선택함으로써, 그리고 가스 교환 밸브 (102) 를 폐쇄하는 때에, 개방 압력 챔버들 (40, 42, 44) 을 압력 출구 (60) 에 연결함으로써, 하나 이상의 기관 특성과 관하여 제어 수단 (80, 82, 84; 90, 92, 94) 의 도움으로 압력 매체 액추에이터에 의해 내연 기관의 가스 교환 밸브 (102) 를 작동시키는 방법을 논의한다. 또한, 본 발명은 신규의 실린더 헤드 및 내연 기관을 개선하는 신규 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for operating a gas exchange valve of an internal combustion engine. The present invention is characterized in that at the time of opening the gas exchange valve 102, one or more open pressure chambers 40, 42, 44 are connected to the pressure medium supply section 70 to regulate the force for opening the gas exchange valve 102 By connecting the open pressure chambers 40, 42, 44 to the pressure outlet 60, by selecting to connect and when closing the gas exchange valve 102, the control means 80, 82 , 84; 90, 92, 94) to operate the gas exchange valve 102 of the internal combustion engine by means of a pressure medium actuator. The present invention also relates to a novel method for improving a new cylinder head and an internal combustion engine.

Description

내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 장치 및 방법, 실린더 헤드, 및 내연 기관을 업그레이드하는 방법{AN ARRANGEMENT AND A METHOD OF OPERATING A GAS EXCHANGE VALVE OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, A CYLINDER HEAD AND A METHOD OF UPGRADING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to an apparatus and method for operating a gas exchange valve of an internal combustion engine, a method for upgrading a cylinder head, and an internal combustion engine, and a method for upgrading an internal combustion engine. INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 신규의 실린더 헤드 및 내연 기관을 업그레이드하는 신규의 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for operating a gas exchange valve of an internal combustion engine. The present invention also relates to a novel method for upgrading a new cylinder head and an internal combustion engine.

종래에는 내부 연소 또는 피스톤 기관에서 실린더의 가스 교환 밸브가 캠 샤프트에 의해 제어되고, 상기 캠 샤프트는, 한편으로는, 크랭크 샤프트와 함께 회전하도록 기어 또는 체인 또는 벨트에 의해 기관의 크랭크 샤프트와 연결되고, 다른 한편으로는, 푸시 로드 및 로커 (rockers), 단순한 로커에 의해 또는 캠 샤프트의 캠과 밸브 스템 사이의 직접 접촉에 의해 기계적으로 밸브에 연결된다. 따라서, 실린더 열 (row) 내의 모든 밸브들이 동일한 캠 샤프트에 의해 제어되거나, 대안으로, 입구 및 출구 밸브 모두가 그들 각각의 캠 샤프트를 구비한다. 작동 중에, 캠 샤프트에 의해 구동된 밸브 메커니즘의 사용은 밸브 타이밍의 변경에 대해 아주 제한된 가능성만을 제공하여, 밸브 타이밍은 항상 절충안이다.Conventionally, a gas exchange valve of a cylinder in an internal combustion or piston engine is controlled by a camshaft, which on the one hand is connected to the crankshaft of the engine by a gear or a chain or belt so as to rotate with the crankshaft On the other hand, is mechanically connected to the valve by push rod and rockers, by a simple rocker, or by direct contact between the cam of the camshaft and the valve stem. Thus, all the valves in the cylinder row are controlled by the same camshaft, or, alternatively, both the inlet and outlet valves have their respective camshafts. During operation, the use of a valve mechanism driven by the camshaft provides only a very limited possibility of changing the valve timing, so valve timing is always a compromise.

점점 엄격한 배기 가스 규제로 인해, 기관 제조 업체들은 기관의 배기 가스를 감소시킬 의무가 있다. 동시에, 기관 성능을 변하지 않게 유지시키거나 심지어 기관 성능을 개선하는 것이 목적이다. 이는 기관의 정확한 실시간 조정 및 제어를 통해서만 가능하다. 연료 공급의 제어는 전기적으로 제어된 연료 주입의 도입과 함께 상당히 개선된다. 이에 더하여, 가스 교환 밸브의 제어는 모든 기관의 회전 속도 및 기관 부하에서 기관이 가능한 한 효율적으로 되도록 하기 위해 개선되어야 한다. 가스 교환 밸브의 각각의 제어는 효율, 열 소비율 및 기관의 출력을 개선하고, 배기 가스를 감소시킨다. 이는 캠 샤프트에 의해 구동된 밸브 메커니즘으로 불가능하다. 전술한 문제점을 극복하기 위해, 유압식 액추에이터가 캠 샤프트의 직접적인 기계적인 접촉 없이 기관 밸브를 작동시키기 위해 제안되었다.Due to increasingly stringent emission regulations, engine manufacturers are obliged to reduce the emissions of the engine. At the same time, the goal is to keep engine performance unchanged or even improve engine performance. This is only possible through accurate real-time adjustment and control of the engine. Control of the fuel supply is significantly improved with the introduction of electrically controlled fuel injection. In addition, the control of the gas exchange valve should be improved in order to make the engine as efficient as possible at all engine speeds and engine loads. Each control of the gas exchange valve improves the efficiency, the heat consumption rate and the output of the engine and reduces the exhaust gas. This is not possible with a valve mechanism driven by a camshaft. In order to overcome the above-mentioned problems, a hydraulic actuator has been proposed for operating the engine valve without direct mechanical contact of the camshaft.

가스 교환 밸브 (GEV) 가 유압식 액추에이터로 작동되는 경우, 액추에이터는 어떤 작동 조건에서 가스 교환 밸브의 상상할 수 있는 최대 개방력 (opening force) 에 대비하여 치수화될 필요가 있다. 개방력은 액추에이터에 연결된 유압식 시스템의 압력 및 액추에이터의 유효 표면 면적의 결과물이다. 가스 교환 밸브를 개방하는데 소모된 유압력은 유압식 시스템의 압력 및 체적 유동의 결과물이다. 액추에이터의 큰 유효 표면 면적은 높은 체적 유동을 초래하고, 따라서 시스템 내의 높은 전력 소비를 초래한다. 즉, 유압식 액추에이터의 전력 소비는 가스 교환 밸브를 개방하는데에 실제로 필요한 힘과 관계없이 일정하다.When a gas exchange valve (GEV) is operated with a hydraulic actuator, the actuator needs to be dimensioned against the imaginable maximum opening force of the gas exchange valve under certain operating conditions. The opening force is the result of the pressure of the hydraulic system connected to the actuator and the effective surface area of the actuator. The oil pressure consumed to open the gas exchange valve is the result of the pressure and volume flow of the hydraulic system. The large effective surface area of the actuator results in a high volumetric flow and thus high power consumption in the system. That is, the power consumption of the hydraulic actuator is constant regardless of the force actually required to open the gas exchange valve.

EP-B1-1 403 473 는 유압식 밸브 작동 시스템을 개시한다. 상기 EP 특허 문헌은 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키기 위해 사용된 유압식 액추에이터를 개시한다. 유압식 액추에이터는 피스톤을 수용하는 내부 공동이 제공된 보디를 구비한다. 피스톤은 그의 축 방향 단부가 밸브 스템과 연통 상태로 배치된다. 피스톤은, (밸브 스템과 연통하는 단부에 대향하는 단부에서) 최상위 섹션의 직경이 가장 작고, 중앙 섹션이 가장 큰 직경을 가지며, 최하위 섹션은 최상위 섹션의 직경보다 큰 직경을 가지지만 중앙 섹션의 직경보다는 작도록, 세 개의 동축 원통형 섹션을 가진다. 피스톤 섹션은 액추에이터 보디의 내부 공동과 함께 수개의 동축 챔버를 형성한다. 최상위 피스톤 섹션 위의 제 1 원통형 챔버, 피스톤의 중앙 섹션 위의 제 2 환형 챔버, 및 피스톤의 중앙 섹션 아래에 제 3 환형 챔버가 있다. 챔버의 유효 표면의 단면적은, 제 1 챔버의 표면 면적이 가장 작고, 제 2 환형 챔버의 표면 면적이 가장 크며, 제 3 환형 챔버의 표면 면적이 제 2 환형 챔버의 표면 면적보다 작지만, 제 1 챔버의 표면 면적보다 크도록 다양해진다. 챔버는 고압 유체 공급부와 일정한 유동 연통 상태에 있는 제 3 환형 챔버를 제외하고는 압력 도관 및 밸브 수단에 의해 고압 유체 공급부에 그리고 저압 유체 공급부에 연결된다. 유압식 액추에이터의 작동은, 그의 제 1 위치에서 고압 유체 공급부로부터 제 2 환형 챔버로 가압된 유체 유동을 허용하는 제어 밸브에 의해 제어된다. 가장 큰 표면 면적에 작용하는 고압 유체는, 밸브 스프링, 제 3 환형 챔버의 표면 면적에 작용하는 고압 유체, 내연 기관의 실린더의 가스 압력 및 밸브의 가속도로부터 비롯되는 힘에 대해 밸브를 개방함으로써 영향을 미친다. 그의 제 2 위치에서, 제어 밸브는 저압 유체 공급부와의 제 2 환형 챔버의 연통을 허용하여, 피스톤의 두 번째로 가장 큰 표면 면적에 작용하는 제 3 환형 챔버에서 통용되는 고압이 밸브로부터 멀리 피스톤을 위로 전환하는데 돕는다. 밸브의 단지 기본적인 작동에 더하여, 피스톤의 상부 단부, 즉 제 1 챔버에는 밸브가 폐쇄되는 속도를 낮추기 위해 피스톤의 상향 운동을 완충하는 (dampening) 수단이 제공되어서, 밸브 플레이트는 폐쇄되는 때에 매우 강하게 밸브 시트에 부딪히지 않는다. 이러한 완충 목적을 위해, 제 1 챔버는 특정 밸브 장치를 통해 고압 및 저압 유체 공급부와 유동 연통하여 배치된다. 따라서, 제 2 챔버는 가스 교환 밸브의 개방 중에 관여하지 않고, 단지 가스 교환 밸브의 최종 폐쇄를 늦춘다.EP-B1-1 403 473 discloses a hydraulic valve actuation system. The EP patent document discloses a hydraulic actuator used for operating a gas exchange valve of an internal combustion engine. The hydraulic actuator has a body provided with an internal cavity for receiving the piston. The piston has its axial end disposed in communication with the valve stem. The piston has the smallest diameter of the top section (at the end opposite the end communicating with the valve stem), the center section having the largest diameter, the bottom section having a diameter greater than the diameter of the top section, And has three coaxial cylindrical sections. The piston section forms several coaxial chambers with the internal cavity of the actuator body. There is a first annular chamber on the top piston section, a second annular chamber on the central section of the piston, and a third annular chamber below the central section of the piston. Sectional area of the effective surface of the chamber is such that the surface area of the first chamber is the smallest and the surface area of the second annular chamber is the largest and the surface area of the third annular chamber is smaller than the surface area of the second annular chamber, To be larger than the surface area of the substrate. The chamber is connected to the high-pressure fluid supply and to the low-pressure fluid supply by a pressure conduit and valve means except for a third annular chamber in constant flow communication with the high-pressure fluid supply. The operation of the hydraulic actuator is controlled by a control valve that allows fluid flow forced from the high-pressure fluid supply to the second annular chamber in its first position. The high pressure fluid acting on the largest surface area is influenced by opening the valve against the forces resulting from the valve spring, the high pressure fluid acting on the surface area of the third annular chamber, the gas pressure of the cylinder of the internal combustion engine, It goes crazy. In its second position, the control valve permits communication of the second annular chamber with the low-pressure fluid supply, so that the high pressure conventionally used in the third annular chamber, which acts on the second largest surface area of the piston, Help turn over. In addition to the only basic operation of the valve, the upper end of the piston, i. E. The first chamber, is provided with means for dampening the upward movement of the piston in order to lower the speed at which the valve is closed, Do not hit the seat. For this cushioning purpose, the first chamber is disposed in flow communication with the high pressure and low pressure fluid supply through a specific valve arrangement. Thus, the second chamber does not engage in the opening of the gas exchange valve, only delaying the final closing of the gas exchange valve.

상기 EP 특허 문헌은 유압식 액추에이터 용의 다른 피스톤 구조체를 또한 개시한다. 제 2 실시형태에서, 피스톤의 중앙 섹션은 서로에 관해 슬라이드 가능한 두 개의 동축 부품들로 형성된다. 즉, 외부의, 즉 피스톤의 제 2 부품은 밸브 스템을 작동시키는데 사용되는 피스톤의 제 1 부재 주변에 배치된 환형 슬리브 (sleeve) 이다. 제 1 위치에서, (내연 기관의 가스 교환 밸브가 폐쇄되는 때에) 환형 피스톤 부품은 제 1 피스톤 부품의 숄더부에 지지되고, 제 2 위치에서, (가스 교환 밸브가 폐쇄되는 때에) 환형 부품은 챔버 내부 벽의 숄더부에 지지된다. 가장 큰 단면적을 갖는 제 2 환형 챔버, 즉 두 개의 피스톤 부재들 위의 챔버가 고압 유체에 의해 가압되는 때에, 양 피스톤 부품들은 함께 이동하고, 즉 제 1 피스톤 부품의 숄더부에 지지되는 환형 피스톤 부품은 피스톤을 하향 이동시키는데 그리고 가스 교환 밸브를 개방 또는 분리 (unseating) 하는데 도움이 되도록 액추에이터는 작동한다. 환형 피스톤 부품은 특정 길이 하향 이동 후에 챔버 내부 벽의 숄더부와 만나서 정지되고, 이로 인해 피스톤의 제 1 부품은 계속해서 하향 이동하지만 더 작은 유효 면적에 기인하여 상당히 더 작은 힘을 갖게 된다.The EP patent document also discloses another piston structure for a hydraulic actuator. In a second embodiment, the central section of the piston is formed of two coaxial parts that are slidable relative to each other. That is, the exterior, i. E. The second part of the piston, is an annular sleeve disposed about the first member of the piston used to actuate the valve stem. In the first position, the annular piston part is supported on the shoulder of the first piston part (when the gas exchange valve of the internal combustion engine is closed), and in the second position, the annular part (when the gas exchange valve is closed) And is supported by the shoulder portion of the inner wall. When the second annular chamber having the largest cross-sectional area, that is, the chamber on the two piston members, is pressed by the high-pressure fluid, the two piston parts move together, that is, the annular piston part supported on the shoulder of the first piston part Actuate the actuator to assist in moving the piston down and unseating the gas exchange valve. The annular piston part is stopped and brought into contact with the shoulder of the chamber inner wall after a certain length of downward movement which causes the first part of the piston to continue to move down but to have considerably less force due to the smaller effective area.

즉, 전술한 종래 기술의 유압식 액추에이터는 가스 교환 밸브를 작동시키는 것에 관련된 에너지 소비를 줄이려고 한다. 하지만, 얻어진 절약은 보다 이른 종래 기술의 유압식 액추에이터 시스템에 대해 소규모의 개선만을 나타낸다. 사실, 전술한 EP 특허 문헌의 유압식 액추에이터가 행하는 것은 가스 교환 밸브의 분리 직후에, 즉 시트 표면에서 벗어나 밸브 플레이트를 들어올린 직후에, 연소 챔버 내의 압력 감소를 고려하는 것이다. 즉, 가스 교환 밸브를 분리한 직후에, 연소 챔버의 압력은 해제되고, 이로 인해 실린더 압력은 가스 교환 밸브의 개방을 더 이상 방해하지 않거나 적어도 상당히 덜 방해하고, 밸브의 개방은 더 적은 힘으로 계속될 수 있다. 따라서, 상기 EP 특허 문헌은 개방을 개시하는, 즉 가스 교환 밸브를 개방하는데 필요한 상상 가능한 최대 힘인 일정 힘으로 가스 교환 밸브를 분리하기 시작하는 유압식 액추에이터 구조체를 교시한다. 가스 교환 밸브를 분리한 후, 개방력은 고정된 값까지 감소한다. 압력 유체 (및 전력) 소비는 다소 감소하지만 유압식 액추에이터가 가스 교환 밸브의 두 개의 상이한 개방 상태, 즉 분리 상태 및 최종 개방 상태를 고려한다는 것이 결과이다. 하지만, 종래 기술의 유압식 액추에이터는 다양한 실린더 부하에 기인한 내연 기관의 연소 챔버의 다양한 압력 조건 또는 다양한 기관 속도에 기인한 가스 교환 밸브의 다양한 가속을 고려할 수 없다.That is, the hydraulic actuators of the prior art described above attempt to reduce the energy consumption associated with operating the gas exchange valve. However, the resulting savings represent only a small improvement over earlier prior art hydraulic actuator systems. In fact, the hydraulic actuators of the above-mentioned EP patent document do so in consideration of the pressure reduction in the combustion chamber immediately after the gas exchange valve is separated, that is, immediately after lifting the valve plate off the seat surface. That is, immediately after separating the gas exchange valve, the pressure in the combustion chamber is released, whereby the cylinder pressure no longer interferes with or at least significantly lessens the opening of the gas exchange valve, and the valve opening continues with less force . Thus, the EP patent teaches a hydraulic actuator structure that begins to separate gas exchange valves at a constant force, which is the maximum imaginable force required to open, i.e. open the gas exchange valve. After disconnecting the gas exchange valve, the opening force decreases to a fixed value. The result is that the pressure fluid (and power) consumption is somewhat reduced, but that the hydraulic actuator considers two different open states of the gas exchange valve, i.e., the split state and the final open state. However, the prior art hydraulic actuators can not take into account the various accelerations of the gas exchange valve due to various pressure conditions or various engine speeds of the combustion chamber of the internal combustion engine due to various cylinder loads.

본 발명의 기초는 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는데 필요한 힘이 일정하지 않다는 것이다. 가스 교환 밸브를 분리하는데 그리고 개방하는데 필요한 힘은 수개의 인자들에 의존한다. 제 1 인자는, 기관 속도에 그리고 유압식 액추에이터의 대량의 가스 교환 밸브 및 피스톤에 비례하는 가속력, 즉 밸브 운동의 가속이다. 제 2 인자는 분리 상태의 끝까지 효과를 갖는 밸브 플레이트에 걸친 압력 차이이다. 압력 차이는 기관 작동 조건들, 즉 기관 부하 및 크랭크 각도에 의존한다. 제 3 인자는 가스 교환 밸브의 스프링 (사용되는 경우) 에서 비롯되는 힘이다. 그리고 제 4 인자는 피스톤 운동 (EP-B1-1 403 473 의 제 3 환형 챔버) 에 대해 작용하는 액추에이터의 유체 압력 (만약 존재한다면) 이다.The basis of the present invention is that the force required to operate the gas exchange valve of the internal combustion engine is not constant. The force required to separate and open the gas exchange valve depends on several factors. The first factor is acceleration of the valve, which is proportional to the engine speed and proportional to the mass of gas exchange valves and pistons of the hydraulic actuator. The second factor is the pressure difference across the valve plate, which is effective until the end of the separation state. The pressure differential depends on the engine operating conditions, i.e., engine load and crank angle. The third factor is the force resulting from the spring (if used) of the gas exchange valve. And the fourth factor is the fluid pressure (if any) of the actuator acting on the piston motion (the third annular chamber of EP-B1-1 403 473).

본 발명의 제 1 목적은 내연 기관의 가스 교환 밸브(들) 을 개방하기 위해 사용된 종래 기술의 유압식 액추에이터의 일부 약점, 단점 및 문제점을 극복하기 위한 것이다.A first object of the present invention is to overcome some weaknesses, disadvantages and problems of the prior art hydraulic actuators used to open the gas exchange valve (s) of the internal combustion engine.

본 발명의 제 2 목적은 밸브 플레이트에 걸친 압력 차이가 가스 교환 밸브를 개방하는데 필요한 힘을 위해 설정되는 요구를 충족시키기 위해, 가스 교환 밸브를 개방하기 위해 사용된 힘을 조절함으로써 유압식 액추에이터의 전력 소비를 줄이는 것이다.A second object of the present invention is to provide a method and system for controlling the power consumption of a hydraulic actuator by adjusting the force used to open the gas exchange valve to meet the requirement that the pressure difference across the valve plate is set for the force required to open the gas exchange valve .

본 발명의 제 3 목적은 기관의 속도가 밸브 개방/폐쇄 속도로 설정되는 요구를 충족시키기 위해 유압식 액추에이터의 작동 및 유압식 액추에이터의 유량을 조절할 수 있게 하는 것이다.A third object of the present invention is to enable the operation of the hydraulic actuator and the flow rate of the hydraulic actuator to be adjusted to meet the requirement that the speed of the engine is set at the valve opening / closing speed.

본 발명의 제 4 목적은 구조적으로 간단한 유압식 액추에이터, 즉 최소 수의 부품들을 갖는 엑추에이터를 제공하는 것으로, 부품들은 기계 가공되고 밀봉되는 매우 적은 표면을 갖고, 이로 인해 내연 기관의 가스 교환 밸브(들)을 개방하기 위한 결과로 초래된 액추에이터는 값이 싸고, 믿을 수 있으며, 매우 조정가능하다.A fourth object of the present invention is to provide a structurally simple hydraulic actuator, i. E. An actuator with a minimum number of parts, wherein the parts have very little surface to be machined and sealed, whereby the gas exchange valve (s) The actuators resulting from opening the actuators are cheap, reliable, and highly adjustable.

본 발명의 제 5 목적은 시스템의 신뢰성을 향상시키는 것이다. 수개의 제어 밸브들이 사용되는 때에, 그 중 하나의 고장은 시스템을 이용 불가능하게 하지만, 시스템 성능의 일부만이 손실된다. 지능적인 제어를 이용하여, 시스템은 고장난 부품을 확인할 수 있고 고장 모드로 재조절될 수 있다.A fifth object of the present invention is to improve the reliability of the system. When several control valves are used, one of them fails the system, but only a part of the system performance is lost. With intelligent control, the system can identify failed parts and can be readjusted to failure mode.

본 발명의 제 7 목적은 캠 샤프트 및 가스 교환 밸브를 작동시키기 위한 캠 샤프트와 연통하는 기계적인 수단을 갖는 최신 기술의 내연 기관을 수리 및 업그레이드/현대화하기 위한 간단한 그리고 에너지 효율적인 수단을 제공하는 것이다.A seventh object of the present invention is to provide a simple and energy efficient means for repairing and upgrading / modernizing the state-of-the-art internal combustion engine with mechanical means for communicating with the camshaft and the camshaft for operating the gas exchange valve.

본 발명의 제 8 목적은 에너지 효율 및 방출 제어를 위한 오늘날의 요구를 충족하기 위한 내연 기관을 현대화하기 위한 신규의 실린더 헤드를 제공하는 것이다.An eighth object of the present invention is to provide a novel cylinder head for modernizing an internal combustion engine to meet today's needs for energy efficiency and emission control.

그리고 본 발명의 제 9 목적은 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키기 위한 압력 매체 액추에이터를 제공하는 것이다. 즉, 액추에이터는 유압식일 뿐만 아니라, 공압식일 수 있다.A ninth object of the present invention is to provide a pressure medium actuator for operating a gas exchange valve of an internal combustion engine. That is, the actuator may be pneumatic as well as hydraulic.

적어도 본 발명의 목적은 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 장치에 의해 충족되고, 상기 장치는: 압력 매체 공급부, 압력 매체 출구, 상이한 직경을 갖는 원통형 벽 부분과 함께 내부 공동을 포함하는 보디, 및 내부 공동 내에서 이동가능하게 배치된 단일 피스톤을 포함하는 압력 매체 액추에이터로서, 피스톤은 내부 공동의 형상에 상응하는 형상을 갖고, 압력 매체 액추에이터는 개방 압력 챔버를 추가로 포함하고, 피스톤은 챔버에 배치된 개방 유효 표면을 포함하는, 상기 압력 매체 액추에이터, 및 압력 매체 공급부와 압력 사이에서 개방 압력 챔버의 연결을 스위칭하는 제어 수단을 포함하고, 장치는 압력 매체 액추에이터 내에 장착된 적어도 하나의 추가의 개방 압력 챔버, 피스톤에 장착된 적어도 하나의 추가의 유효 표면 및 적어도 하나의 추가의 제어 수단을 포함하고, 제어 수단은 가스 교환 밸브를 개방하는 힘을 제어하기 위해 하나 이상의 개방 압력 챔버를 압력 매체 공급부에 연결하도록 배치된다.At least the object of the invention is fulfilled by an apparatus for operating a gas exchange valve of an internal combustion engine, the apparatus comprising: a pressure medium supply, a pressure medium outlet, a body including an inner cavity with a cylindrical wall portion having a different diameter, A pressure medium actuator comprising a single piston movably disposed within an inner cavity, the piston having a shape corresponding to the shape of the inner cavity, the pressure medium actuator further comprising an open pressure chamber, the piston being disposed in the chamber And a control means for switching the connection of the open pressure chamber between the pressure medium supply and the pressure, wherein the apparatus comprises at least one additional opening pressure At least one additional effective surface mounted to the piston and at least one Includes additional control means, and the control means is arranged to connect the at least one opening pressure chamber in order to control the force for opening the gas exchange valve in the pressure medium supply.

적어도 본 발명의 목적은 전술한 장치에 의해 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 방법에 의해 달성되어, 액추에이터의 제어 수단은, At least the object of the present invention is achieved by a method for operating a gas exchange valve of an internal combustion engine by means of the apparatus described above,

- 가스 교환 밸브가 개방하는 때에,- when the gas exchange valve is open,

- 가스 교환 밸브를 개방하는 힘을 조절하기 위해 압력 매체 공급부에 연결되는 하나 이상의 개방 압력 챔버를 선택함으로써, By selecting one or more open pressure chambers connected to the pressure medium supply to regulate the force for opening the gas exchange valve,

- 가스 교환 밸브가 폐쇄하는 때에,- when the gas exchange valve is closed,

- 개방 압력 챔버를 압력 출구에 연결함으로써,By connecting the open-pressure chamber to the pressure outlet,

하나 이상의 기관 특성에 관하여 작동된다.One or more engine characteristics.

적어도 본 발명의 목적은 내연 기관의 실린더 헤드에 의해 충족되고, 이 실린더 헤드는 적어도 두 개의 가스 교환 밸브 및 가스 교환 밸브를 작동시키는 수단을 포함하고, 가스 교환 밸브를 작동시키기 위한 적어도 하나의 수단은 하나 이상의 장치 청구항에 따른 장치이다.At least the object of the invention is fulfilled by a cylinder head of an internal combustion engine, the cylinder head comprising means for operating at least two gas exchange valves and a gas exchange valve, at least one means for operating the gas exchange valve One or more device claims.

적어도 본 발명의 목적은 적어도 하나의 가스 교환 밸브 및 기계적인 가스 교환 밸브 작동 수단을 구비하는 실린더 헤드를 갖는 내연 기관을 업그레이드하는 방법에 의해 충족되고, 기계적인 가스 교환 밸브 작동 수단은 하나 이상의 장치 청구항에 따른 장치로 교체된다.At least the object of the invention is met by a method for upgrading an internal combustion engine having a cylinder head having at least one gas exchange valve and mechanical gas exchange valve actuating means, As shown in FIG.

본 발명은, 적어도 일부의 전술한 문제점을 해결하는 때에, 많은 이점을 초래하고, 이러한 이점 중 몇몇은 이하에 기재되었다. 본 발명의 압력 매체 액추에이터는:The present invention, at least in part, solves many of the above-mentioned problems, some of which are described below. The pressure medium actuator of the present invention comprises:

- 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동하는데 사용될 수 있다. 내연 기관은 2 또는 4 행정 기관일 수 있다.- Can be used to operate gas exchange valves of internal combustion engines. The internal combustion engine may be a two or four-stroke engine.

- 시스템 내의 체적 유동을 줄여서, 더 낮은 에너지 소비를 통해 비용 절감을 허용한다.- Reduce volumetric flow in the system, allowing cost savings through lower energy consumption.

- 단일 제어 밸브의 고장만이 힘 조합 부품을 제거하므로, 밸브 작동 시스템의 신뢰성을 증가시킨다.- Only the failure of a single control valve eliminates the force combination parts, thereby increasing the reliability of the valve operating system.

- 가스 교환 밸브 속도의 보다 우수한 제어를 허용한다.- Allows better control of gas exchange valve speed.

- 기관을 더 우수하게 제어할 수 있어서, 감소된 방출을 야기한다.- better control of the organism, resulting in reduced emissions.

- 구식 실린더 헤드가 오늘날의 요구를 충족시키기 위해 쉽게 현대화될 수 있도록 종래 기술의 캠 샤프트, 푸시 로드, 로커 메커니즘을 교체하는데 사용될 수 있다.- Old cylinder heads can be used to replace camshafts, push rods, and rocker mechanisms of the prior art so that they can be easily modernized to meet today's needs.

- 간단한 구성을 가지고, 따라서 제조하기에 저렴하며, 고장 또는 열화하는 경향이 덜하다.- have a simple construction, and therefore are inexpensive to manufacture and less prone to failure or deterioration.

하지만, 기재된 이점들은 단지 선택적이며, 이로 인해 이점들의 수가 본 발명이 실행되는 방법에 의존한다는 것을 이해하여야 한다.It should be understood, however, that the advantages described are merely optional, and that the number of advantages thereby depends on the manner in which the present invention is implemented.

이하에서, 본 발명은 첨부 도면을 참조하여 더 상세하게 설명된다.In the following, the invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 가스 교환 밸브의 개방 상태에서 본 발명의 일 실시형태에 따라 가스 교환 밸브와 함께 압력 매체 액추에이터 장치의 축 방향 단면도를 도시한다.
도 2 는 가스 교환 밸브의 폐쇄 상태에서 도 1 의 압력 매체 액추에이터 장치의 축 방향 단면도를 도시한다.
도 3 은 가스 교환 밸브의 다른 개방 상태에서 압력 매체 액추에이터 장치의 축 방향 단면도를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시형태에 따라 압력 매체 액추에이터의 축 방향 단면도를 도시한다. 그리고,
도 5 는 본 발명의 압력 매체 액추에이터의 작동을 제어하기 위해 사용된 제어 밸브에 대한 다른 예시적인 옵션을 개략적으로 도시한다.
1 shows an axial cross-sectional view of a pressure medium actuator device with a gas exchange valve according to an embodiment of the invention in an open state of the gas exchange valve.
Figure 2 shows an axial cross-sectional view of the pressure medium actuator arrangement of Figure 1 in the closed state of the gas exchange valve.
Figure 3 shows an axial cross-sectional view of the pressure medium actuator device in another open state of the gas exchange valve.
4 shows an axial cross-sectional view of a pressure medium actuator according to another embodiment of the present invention. And,
Figure 5 schematically illustrates another exemplary option for a control valve used to control the operation of the pressure medium actuator of the present invention.

도 1 은 압력 매체 액추에이터 (10) 의 축 방향 단면도를 도시한다. 액추에이터 (10) 는 내부 공동을 포함하는 보디 (12) 를 구비하고, 이 내부 공동은 보디의 단부 (14) 부근에서부터 보디 (10) 의 반대편 단부 (16) 로 신장한다. 보디의 단부 (16) 에는 바람직하게는 중앙 개구 (20) 가 제공된 커버 (18) 가 장착된다. 내부 공동은 수개의 원통형 벽 부분들 (22, 24 및 26) 로 형성되어서, 벽 부분들의 직경이 커버 (18) 를 갖는 보디의 단부를 향해 증가한다. 압력 매체 액추에이터 (10) 는 단일 피스톤 (30) 을 구비하고, 단일 피스톤의 형상은 보디 (12) 의 내부 공동의 형상에 실질적으로 상응한다. 즉, 이 실시형태에서, 단일 피스톤은 축 방향으로 서로 상하로 (one on top of the other) 배치되는 네 개의 원통형 섹션들 (32, 34, 36 및 38) 로 형성된다. 피스톤 (30) 의 맨 위쪽 섹션 (32) 은 벽 부분 (22) 의 직경에 상응하는 직경을 가지지만, 이들 사이에 충분한 작동 간극이 남아 있다. 유사한 방식으로, 피스톤 (30) 의 제 2 섹션 (34) 은 벽 부분 (24) 의 직경에 상응하는 직경을 가지고, 피스톤의 제 3 섹션 (36) 은 제 3 벽 부분 (26) 의 직경에 상응하는 직경을 가진다. 피스톤 (30) 의 제 4 섹션 (38) 은 커버 (18) 내의 중앙 개구 (20) 의 직경에 상응하는 직경을 가진다.1 shows an axial cross-sectional view of a pressure medium actuator 10. Fig. The actuator 10 includes a body 12 that includes an interior cavity that extends from the vicinity of the end 14 of the body to the opposite end 16 of the body 10. The end portion 16 of the body is mounted with a cover 18, preferably provided with a central opening 20. The inner cavity is formed by a number of cylindrical wall portions 22, 24 and 26 such that the diameter of the wall portions increases toward the end of the body with the cover 18. The pressure medium actuator 10 has a single piston 30 and the shape of the single piston substantially corresponds to the shape of the internal cavity of the body 12. [ That is, in this embodiment, a single piston is formed of four cylindrical sections 32, 34, 36 and 38 arranged axially one above the other. The top section 32 of the piston 30 has a diameter corresponding to the diameter of the wall portion 22, but there remains a sufficient working clearance therebetween. In a similar manner the second section 34 of the piston 30 has a diameter corresponding to the diameter of the wall section 24 and the third section 36 of the piston corresponds to the diameter of the third wall section 26 . The fourth section 38 of the piston 30 has a diameter corresponding to the diameter of the central opening 20 in the cover 18.

압력 매체 액추에이터의 보디 (12) 의 내부 공동 및 피스톤 (30) 은 압력 챔버들 (40, 42, 44 및 46) 을 형성한다. 챔버 (40) 는 벽 부분 (22), 내부 공동의 단부면 및 피스톤 (30) 의 제 1 섹션 (32) 의 단부면 (48) 에 의해 한정된다. 챔버 (42) 는 벽 부분 (24), 피스톤 (30) 의 제 1 섹션 (32) 의 원통형 측면, 피스톤 (30) 의 제 2 섹션 (34) 의 환형 단부면 (50), 및 내부 공동의 제 1 벽 부분 (22) 과 제 2 벽 부분 (24) 사이의 숄더면에 의해 한정된다. 챔버 (44) 는 벽 부분 (26), 피스톤 (30) 의 제 2 섹션 (34) 의 원통형 측면, 피스톤 (30) 의 제 3 섹션 (36) 의 환형 단부면 (52), 내부 공동의 제 2 벽 부분 (24) 과 제 3 벽부분 (26) 사이의 숄더면에 의해 한정된다. 챔버 (46) 는 벽 부분 (26), 피스톤 (30) 의 제 4 섹션 (38) 의 원통형 측면, 피스톤 (30) 의 제 3 섹션 (34) 의 하부 환형 단부면 (54), 및 내부 공동에 대향하는 커버 (18) 의 표면에 의해 한정된다. 따라서, 피스톤 (30) 과 연통하여 배치되는 밸브 스템 (100) 및 피스톤 (30) 의 운동에 영향을 미치는 유효 표면은 압력 챔버 (40) 의 단부면 (48), 압력 챔버 (42) 의 환형 단부면 (50), 압력 챔버 (44) 의 환형 단부면 (52), 및 압력 챔버 (46) 의 환형 단부면 (54) 이다. 그들의 작동에 기반하여, 압력 챔버 (40, 42 및 44) 는 개방 압력 챔버로 불릴 수 있고, 압력 챔버 (46) 는 폐쇄 압력 챔버로 불릴 수 있다. 유사한 방식으로, 유효 표면 (48, 50 및 52) 은 개방 표면이라 불릴 수 있고, 유효 표면 (54) 은 폐쇄 표면이라 불릴 수 있다.The inner cavity of the body 12 of the pressure medium actuator and the piston 30 form the pressure chambers 40, 42, 44 and 46. The chamber 40 is defined by the wall portion 22, the end face of the inner cavity, and the end face 48 of the first section 32 of the piston 30. The chamber 42 includes a wall portion 24, a cylindrical side of the first section 32 of the piston 30, an annular end face 50 of the second section 34 of the piston 30, 1 wall portion 22 and the second wall portion 24, respectively. The chamber 44 includes a wall portion 26, a cylindrical side of the second section 34 of the piston 30, an annular end face 52 of the third section 36 of the piston 30, Is defined by the shoulder surface between the wall portion 24 and the third wall portion 26. The chamber 46 includes a wall portion 26, a cylindrical side of the fourth section 38 of the piston 30, a lower annular end surface 54 of the third section 34 of the piston 30, Is defined by the surface of the opposing cover (18). The effective surface which affects the movement of the valve stem 100 and the piston 30 disposed in communication with the piston 30 is therefore defined by the end face 48 of the pressure chamber 40, The annular end surface 52 of the pressure chamber 44, and the annular end surface 54 of the pressure chamber 46. In this embodiment, Based on their operation, the pressure chambers 40, 42 and 44 may be referred to as an open pressure chamber, and the pressure chamber 46 may be referred to as a closed pressure chamber. In a similar manner, the effective surfaces 48, 50, and 52 may be referred to as an open surface, and the effective surface 54 may be referred to as a closed surface.

본 발명의 바람직하지만 필수적이지 않은 특징은, 유효 표면 (48) 의 면적이 A 이고, 유효 표면 (50) 의 면적이 2*A 이며, 유효 표면 (52) 의 면적이 4*A 이도록 유효 표면의 면적은 기하급수를 형성한다는 것이다. 이러한 기하급수를 형성하도록 면적들을 배치하는 목적은 이하에서 더 상세하게 설명될 것이다.A preferred but non-essential feature of the present invention is that the area of the effective surface 48 is 2 * A, the area of the effective surface 50 is 2 * A, and the area of the effective surface 52 is 4 * The area is an exponential. The purpose of arranging the areas to form this geometric series will be described in more detail below.

압력 매체 액추에이터 보디 (12) 및 피스톤 (30) 은 압력 매체 밸브 작동 장치의 제 1 부분을 형성한다. 작동 장치의 제 2 부분은 (유압식 액추에이터의 논점일 때에) 탱크 (61), 압력 매체 공급부 (70), 제 1 제어 밸브 (80, 82, 84 및 86), 도관 (72, 74, 76 및 78), 제 2 제어 밸브 (90, 92, 94 및 96) 및 도관 (62, 64, 66 및 68) 으로 형성된다. 도관 (72 ~ 78) 은 압력 매체 공급부를 제 1 제어 밸브 (80 ~ 86) 를 통해 압력 챔버 (40 ~ 46) 에 연결한다. 압력 챔버 (40 ~ 46) 는 제 2 제어 밸브 (90, 92, 94 및 96), 도관 (62 ~ 68) 및 압력 출구 (60) 에 의해 탱크 (61) 에 연결된다. 따라서, 각각의 압력 챔버는 챔버의 작동을 제어하기 위해 하나의 제 1 제어 밸브 및 하나의 제 2 제어 밸브를 가진다. 제어 밸브 (80 ~ 86 및 90 ~ 96) 는 바람직하게는 솔레노이드 밸브이거나, 기관 제어 유닛으로부터의 입력에 기반하여 제어 유닛 (CU) 이 독립적으로 각각의 밸브를 개방 및 폐쇄할 수 있도록 제어 유닛 (CU) 에 연결되는 일부 다른 전기적으로 작동가능한 밸브이다. 즉, 제어 유닛 (CU) 이 솔레노이드로의 전류의 진입을 허용하지 못하게 하는 때에, 솔레노이드 작동된 제어 밸브가 폐쇄되도록 일반적으로 작동한다. 솔레노이드의 전기 회로가 폐쇄되는 때에, 즉 전류가 솔레노이드를 진입하게 될 때에, 솔레노이드는 제어 밸브를 스프링에 대항하여 개방 위치로 밀어낸다. 그리고, 솔레노이드 회로가 개방되는 때에, 스프링은 제어 밸브를 폐쇄 위치로 밀어낸다. 자연히, 솔레노이드에 의해 폐쇄된 제어 밸브를 유지시킬 수 있고 솔레이드 회로로부터 전원을 차단함으로써 제어 밸브를 개방할 수 있다. 추가로, 제어 밸브와 관련하여 두 개의 솔레노이드를 배치할 수 있어서, 밸브의 개방 및 폐쇄가 솔레노이드를 이용함으로써 실시된다. 본 명세서에서, 제 1 제어 밸브 (80 ~ 86) 는 2-위치 2-방향 밸브, 즉 압력 챔버 (40 ~ 46) 와 압력 매체 공급부 (70) 사이의 유동 연결을 개방 또는 차단하는 밸브로서 도시되었다. 유사한 방식으로, 제어 밸브 (90 ~ 96) 는 압력 챔버 (40 ~ 46) 와 탱크 (61) 사이의 유동 연결을 개방 또는 차단하는 2-위치 2-방향 밸브로서 도시되었다.The pressure medium actuator body (12) and the piston (30) form a first portion of the pressure medium valve actuation device. The second portion of the actuating device includes a tank 61, a pressure medium supply 70, a first control valve 80, 82, 84 and 86, conduits 72, 74, 76 and 78 (when the hydraulic actuator is a point) , Second control valves 90, 92, 94 and 96 and conduits 62, 64, 66 and 68, respectively. The conduits 72-78 connect the pressure medium supply to the pressure chambers 40-46 through the first control valves 80-86. The pressure chambers 40 to 46 are connected to the tank 61 by the second control valves 90, 92, 94 and 96, the conduits 62 to 68 and the pressure outlet 60. Thus, each pressure chamber has one first control valve and one second control valve to control the operation of the chamber. The control valves 80 to 86 and 90 to 96 are preferably solenoid valves or control units CU such that the control unit CU can independently open and close the respective valves based on inputs from the engine control unit. ) That are connected to the < / RTI > That is, when the control unit CU prevents the entry of current into the solenoid, the solenoid operated control valve is normally operated to close. When the electric circuit of the solenoid is closed, that is when the current enters the solenoid, the solenoid pushes the control valve against the spring to the open position. And, when the solenoid circuit is opened, the spring pushes the control valve to the closed position. Naturally, the control valve closed by the solenoid can be held, and the control valve can be opened by disconnecting the power from the solenoid circuit. In addition, two solenoids can be arranged in relation to the control valve, so that the opening and closing of the valve is effected by using a solenoid. In this specification, the first control valve 80 to 86 is shown as a valve that opens or closes the flow connection between the two-position two-way valve, i.e., the pressure chambers 40 to 46 and the pressure medium supply 70 . In a similar manner, the control valves 90-96 are shown as two-position two-way valves that open or shut off the flow connection between the pressure chambers 40-46 and the tank 61.

도 1 은 압력 연결, 즉 내연 기관의 실린더의 연소 챔버에서 우세한 역압이 최저이고, 이로 인해 가스 교환 밸브 (102) 를 개방하는데 필요한 힘은 가능한 최저일 때의 제어 밸브의 위치를 설명한다. 에너지를 절약하기 위해, 즉 원하는 방식으로 단지 가스 교환 밸브 (102) 를 개방하기에 충분한 힘을 발생시키기 위해, 제어 밸브 (80) 가 압력 챔버 (40) 를 도관 (72) 을 통해 압력 매체 공급부 (70) 에 연결하는데 반하여, 다른 세 개의 제어 밸브 (82, 84 및 86) 는 폐쇄되도록 압력 매체 액추에이터의 작동은 조절된다. 제어 밸브 (90) 가 폐쇄된 상태로 유지되고, 이로 인해 압력 챔버 (40) 로부터 도관 (62, 60) 을 따라 탱크 (61) 로의 연결을 절단하여, 압력 매체원의 압력이 피스톤의 유효 표면 (48) 에 영향을 미치게 하도록, 액추에이터의 탱크 (61) 측의 제 2 제어 밸브가 작동된다. 다른 제어 밸브 (92, 94 및 96) 는 그들 각각의 압력 챔버 (42, 44 및 46) 를 탱크 (61) 에 연결한다. 피스톤 표면 (48) 에 작용하는 고압 매체는 가스 교환 밸브 (102) 의 개방에 영향을 미치고, 동시에 밸브 스프링 (104) 을 압축하며, 압력 챔버 (46) 의 매체를 탱크 (61) 로 강제시킨다.Fig. 1 illustrates the position of the control valve when the pressure connection, i.e. the prevailing backpressure in the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine, is lowest, and therefore the force required to open the gas exchange valve 102 is at the lowest possible. A control valve 80 is connected to the pressure chamber 40 via conduit 72 to generate a pressure sufficient to open the gas exchange valve 102 in a desired manner, 70, while the operation of the pressure medium actuator is adjusted such that the other three control valves 82, 84 and 86 are closed. The control valve 90 is kept closed and thereby disconnects the connection from the pressure chamber 40 along the conduits 62 and 60 to the tank 61 so that the pressure of the pressure medium source is reduced to the effective surface of the piston The second control valve on the side of the tank 61 of the actuator is operated. The other control valves 92, 94 and 96 connect their respective pressure chambers 42, 44 and 46 to the tank 61. The high pressure medium acting on the piston surface 48 affects the opening of the gas exchange valve 102 and at the same time compresses the valve spring 104 and forces the medium of the pressure chamber 46 into the tank 61.

도 2 는 압력 매체 액추에이터의 작동 상태, 즉 가스 교환 밸브가 폐쇄될 때에 제어 밸브의 위치를 도시한다. 제어 밸브 (86) 는 압력 챔버 (46) 를 도관 (78) 을 통해 압력 매체 공급부 (70) 에 연결하는 반면, 나머지 제어 밸브 (80, 82 및 84) 는 폐쇄된다. 제어 밸브 중 세 개의 제어 밸브, 즉 제어 밸브 (90, 92 및 94) 는 그들 각각의 압력 챔버 (40, 42 및 44) 를 탱크 (61) 에 연결하고, 가압될 압력 챔버 (46) 와 연통하는 제어 밸브 (96) 는 폐쇄되도록, 제 2 제어 밸브는 작동된다. 피스톤의 유효 표면 (54) 에 작용하는 고압 매체는 피스톤을 상향 이동시켜, 가스 교환 밸브를 폐쇄하고, 매체를 압력 챔버 (40, 42 및 44) 로부터 탱크 (61) 로 강제시킨다.Figure 2 shows the operating state of the pressure medium actuator, i.e. the position of the control valve when the gas exchange valve is closed. The control valve 86 connects the pressure chamber 46 to the pressure medium supply 70 through the conduit 78 while the remaining control valves 80,82 and 84 are closed. Three of the control valves, namely the control valves 90, 92 and 94, connect their respective pressure chambers 40, 42 and 44 to the tank 61 and are connected to the pressure chambers 46 to be pressurized The second control valve is operated such that the control valve 96 is closed. High pressure media acting on the effective surface 54 of the piston moves the piston upward to close the gas exchange valve and force the medium from the pressure chambers 40, 42 and 44 into the tank 61.

이때에, 피스톤이 제어 밸브를 이용함으로써 임의의 원하는 위치에서 정지되도록 본 발명의 압력 매체 액추에이터는 또한 작동될 수 있다는 점을 이해해야 한다. 예컨대, 피스톤의 상향 운동과 가스 교환 밸브의 상향 운동은 제 2 밸브 (90, 92 및 94) 를 폐쇄하고 폐쇄된 제 1 밸브 (80 ~ 84) 를 또한 유지시킴으로써 정지될 수 있다.It should be understood that the pressure medium actuator of the present invention may also be operated such that the piston is stopped at any desired position by using the control valve. For example, the upward movement of the piston and the upward movement of the gas exchange valve can be stopped by closing the second valves 90, 92 and 94 and also holding the first valves 80-84 closed.

도 3 은 이러한 압력 매체 액추에이터의 작동 상태, 즉 가스 교환 밸브를 개방하는데 필요한 힘이 도 1 에 도시된 상태에서의 힘보다 현저하게 클 때의 제어 밸브의 위치를 설명한다. 본 명세서에서, 제어 밸브 (80 및 84) 는 그들 각각의 압력 챔버 (40 및 44) 를 압력 매체 공급부 (70) 에 연결하는데 반하여, 제어 밸브 (82 및 86) 는 폐쇄된다. 제 2 제어 밸브들 중 밸브 (90 및 94) 는 폐쇄되어, 매체 압력을 압력 챔버 (40 및 44) 에서 유효 표면 (48 및 52; 도 1 에 나타낸 참조 번호) 에 작용하게 한다. 제어 밸브 (92 및 96) 는 그들 각각의 압력 챔버 (42 및 46) 를 탱크 (61) 에 연결한다. 이 경우, 밸브를 개방하기 위해 사용된 힘은 도 1 의 예와 비교하여 5 배 (5-fold) 이다.Fig. 3 illustrates the position of the control valve when the operating state of this pressure medium actuator, that is, the force required to open the gas exchange valve, is significantly greater than the force in the state shown in Fig. In this specification, the control valves 80 and 84 connect their respective pressure chambers 40 and 44 to the pressure medium supply 70, while the control valves 82 and 86 are closed. Valves 90 and 94 of the second control valves are closed to cause the media pressure to act on the effective surfaces 48 and 52 (reference numbers shown in FIG. 1) in the pressure chambers 40 and 44. The control valves 92 and 96 connect their respective pressure chambers 42 and 46 to the tank 61. In this case, the force used to open the valve is 5-fold compared to the example of FIG.

도 3 은, 개략적이고 추가적이며 예시적인 장치로서, 도관 (98) 을 도시하고, 상기 도관 (98) 은, 예컨대 가스 교환 밸브를 폐쇄하는 때에, 압력 챔버 (42) 가 양 제어 밸브 (92) 및 제어 밸브 (94) 를 통해 비워질 수 있도록 배치된다. 장치에 의해, 피스톤이 상향 이동하도록 가정되고 제어 밸브들 (90 및 94) 만이 개방되며 제어 밸브 (92) 가 폐쇄된다면, 양 압력 챔버 (42 및 44) 로부터의 매체는 제어 밸브 (94) 를 통과해야 하므로, 액추에이터 피스톤의 속도는 조절될 수 있다. 제어 밸브 (94) 의 유량은 제한되기 때문에, (각각의 압력 챔버가 그의 제어 밸브를 통해 방출되는 일반적인 상황과 비교하여) 압력 챔버 (42) 로부터 추가의 유동은 전체 유동을 증가시키고, 속도를 감소시키며, 피스톤은 이동할 수 있다. 실제로, 도관 (98) 은, 챔버 (42) 로부터의 유출 유동이 제어 밸브 (92), 제어 밸브 (94), 또는 양 제어 밸브 (92, 94) 로 배향될 수 있고, 및/또는 챔버 (44) 로부터의 유출 유동이 제어 밸브 (94), 제어 밸브 (92), 또는 양 제어 밸브 (94, 92) 로 배향될 수 있는 밸브 장치일 수 있다. 자연히, 이러한 도관 또는 밸브 장치는 액추에이터 보디의 출구 측에 자유롭게 배치될 수 있다. 심지어, 도 3 의 실시형태에서, 임의의 압력 챔버 (40 ~ 44) 로부터의 매체 유동은 한 개, 두 개 또는 세 개의 제 2 제어 밸브들 (90 ~ 94) 로 배향될 수 있고, 이로 인해 피스톤 운동 속도의 조절 기능은 최대화될 수 있다고 할 수 있다. 예컨대, 배기 밸브의 폐쇄 단계에서, 먼저 압력 챔버로부터 압력 매체가 그들 '자신'의 제어 밸브, 즉 세 개의 밸브 모두를 통해 방출된 후, 제어 밸브들 (90 ~ 94) 중 하나의 제어 밸브를 폐쇄하고, 압력 매체를 두 개의 제어 밸브를 통해 방출시키며, 이로 인해 밸브 폐쇄 속도가 줄어드는 것이 가능하다. 다음 단계에서, 하나 이상의 제어 밸브는 폐쇄되고, 제어 밸브가 폐쇄되고 밸브 및 피스톤 운동이 중지되기까지 모든 압력 챔버들 (40 ~ 44) 의 방출은 하나의 제어 밸브를 통해 일어난다. 3 depicts a schematic, additional, exemplary apparatus for a conduit 98 that is configured to allow the pressure chamber 42 to be actuated by both control valves 92 and < RTI ID = 0.0 > And can be emptied through the control valve 94. If the piston is assumed to be moved upward by the apparatus and only the control valves 90 and 94 are open and the control valve 92 is closed then the medium from both pressure chambers 42 and 44 will pass through the control valve 94 The speed of the actuator piston can be adjusted. Since the flow rate of the control valve 94 is limited, additional flow from the pressure chamber 42 (as compared to the general situation in which each pressure chamber is discharged through its control valve) increases the overall flow, , And the piston can move. In practice, the conduit 98 is configured such that the outflow flow from the chamber 42 can be directed to the control valve 92, the control valve 94, or both control valves 92, 94, and / May be a valve device that can be oriented to control valve 94, control valve 92, or both control valves 94, 92. Naturally, such conduit or valve arrangement may be freely disposed on the outlet side of the actuator body. 3, the media flow from any of the pressure chambers 40-44 can be directed to one, two or three second control valves 90-94, The control function of the speed of motion can be said to be maximized. For example, in the closing phase of the exhaust valve, the control valve of one of the control valves 90-94 is closed after the pressure medium from the pressure chamber is first released through their 'own' control valve, And the pressure medium is discharged through the two control valves, which makes it possible to reduce the valve closing speed. In the next step, the release of all of the pressure chambers 40-44 occurs through one control valve until one or more control valves are closed, the control valve is closed and the valve and piston motion are stopped.

즉, 본 발명은 가스 교환 밸브를 개방하는데 사용된 힘을 순차적으로 조절할 수 있다. 이하의 테이블은 가스 교환 밸브를 개방하는 때에 결과로 초래되는 힘 및 제 1 제어 밸브의 위치의 여러 조합을 기재한다. 자연히, 가스 교환 밸브를 개방하는 때에, 제어 밸브 (86) 는 항상 폐쇄되고, 제어 밸브 (96) 는 (일부 댐핑 효과 (damping effect) 를 원치 않는 한) 챔버 (46) 를 탱크 (61) 에 항상 연결한다. 제 2 제어 밸브 (90 ~ 94) 에 관해서는, 제 2 제어 밸브는 각각 상응하는 제 1 제어 밸브 (80 ~ 84) 의 위치에 의존한다. 이는 제 1 제어 밸브가 '개방' 위치에 있는 때에, (동일 압력 챔버에 연결된) 상응하는 제 2 제어 밸브가 '폐쇄' 위치에 있다는 것을 의미하고, 그 반대의 상태를 의미한다.That is, the present invention can sequentially adjust the force used to open the gas exchange valve. The following table describes several combinations of the forces resulting from opening the gas exchange valve and the position of the first control valve. Naturally, when opening the gas exchange valve, the control valve 86 is always closed and the control valve 96 is always kept in the tank 61 at all times (unless some damping effect is desired) Connect. Regarding the second control valves 90 to 94, the second control valves are each dependent on the position of the corresponding first control valve 80 to 84, respectively. This means that the corresponding second control valve (connected to the same pressure chamber) is in the "closed" position when the first control valve is in the "open" position, and vice versa.

Figure 112013058481576-pct00001
Figure 112013058481576-pct00001

따라서, 이 예시적인 압력 매체 액추에이터는 가스 교환 밸브의 요건에 따라 7 개의 상이한 힘 레벨 사이에서 스위칭될 수 있다. 사용된 힘에 대한 영향력, 즉 제어 밸브 위치의 선택된 조합을 갖는 인자들은, 몇 가지 인자들만 말하자면, 실린더 부하, 크랭크 각도 및 기관 속도에 의존한다.Thus, this exemplary pressure medium actuator can be switched between seven different power levels according to the requirements of the gas exchange valve. The influences on the forces used, i.e. the factors with the selected combination of control valve positions, depend only on several factors, namely cylinder load, crank angle and engine speed.

자연히, 압력 매체 액추에이터는, 전술한 실시형태에서 도시된 세 개의 압력 챔버 (40, 42 및 44) 보다, 가스 교환 밸브의 개방에 작용하는 더 많거나 더 적은 (하지만 적어도 2 개의) 압력 챔버를 가질 수 있다. 즉, 두 개의 작용 압력 챔버만 존재하는 경우, 적용가능한 힘 레벨의 수는 세 개로 줄어들고, 네 개의 작용 압력 챔버가 존재하는 경우, 힘 레벨의 수는 15 개 (1+2+4+8) 로 늘어난다.Naturally, the pressure medium actuator has more or less (but at least two) pressure chambers acting on the opening of the gas exchange valve than the three pressure chambers 40, 42 and 44 shown in the previous embodiment . That is, if there are only two working pressure chambers, the number of applicable force levels is reduced to three, and if there are four working pressure chambers, the number of force levels is 15 (1 + 2 + 4 + 8) .

따라서, 이론상으로, 본 발명의 목적을 충족시킬 수 있도록, 압력 매체 작동식 가스 교환 밸브는, 하나 이상의 압력 챔버들이 압력 매체 공급부에 독립적으로 전기적으로 연결될 수 있는, 유효 표면 면적들 (A1, A2, ... An) 을 갖는 두 개 이상의 압력 챔버들을 구비한다.Thus, in theory, to meet the objectives of the present invention, the pressure medium actuated gas exchange valve may be configured such that the effective surface areas A1, A2, < RTI ID = 0.0 > ... An). ≪ / RTI >

압력 챔버의 유효 표면 면적을 선택하기 위한 바람직한 방식은 기하 급수, 즉 A, 2*A, 4*A... 이지만, 또한 다른 방식도 적용될 수 있다.The preferred way to select the effective surface area of the pressure chamber is the exponentiation, i.e. A, 2 * A, 4 * A ..., but other schemes can also be applied.

도 4 는 본 발명의 추가의 다른 바람직한 실시형태를 도시한다. 본 명세서에서, 압력 매체 액추에이터에는 추가의 제어 밸브 (104) 를 통해 시스템에 추가로 연결되는 다른 압력 매체 공급부 (70') 가 제공된다. 압력 매체 공급부 (70') 는 압력 매체 공급부 (70) 의 압력과 상이한 압력을 가진다. 본 명세서에서, 제 1 압력 매체 공급부 (70) 에는 또한 그 소유의 추가의 제어 밸브 (102) 가 제공된다. 양자의 제어 밸브들 (102 및 104) 은 제어 유닛 (CU) 에 연결된다. 도 4 는, 제어 밸브 (102) 에 의해 공급부 (70) 로부터 압력 매체가 밸브들 (80 ~ 86) 의 위치에 의존하여 압력 챔버 (40 ~ 46) 에 전달될 수 있고, 제어 밸브 (104) 에 의해 추가의 압력 매체 공급부 (70') 로부터의 압력 매체는 밸브들 (80 ~ 86) 의 위치에 의존하여 압력 챔버 (40 ~ 46) 에 전달될 수 있는 방법을 도시한다. 다른 압력 매체 공급부를 추가하는 목적 및 양자의 압력 매체 공급부들에 대해 별개의 제어 밸브들을 배치하는 목적은 가스 교환 밸브의 개방력을 더 양호하게 제어할 수 있게 하기 위함이다. 즉, 도 5 에 도시된 장치에 따라, 더 낮은 압력 또는 더 높은 압력을 갖는 매체 압력 공급부를 제 1 제어 밸브 (80 ~ 86) 에 그리고 추가로 압력 챔버 (40 ~ 46) 에 스위칭할 수 있다. 자연히, 하나 이상의 제 1 제어 밸브 (80 ~ 86) 에 연결가능하도록 추가의 압력 매체 공급부 (70') 를 배치함으로써 또한 더 나아갈 수 있고, 따라서 이러한 밸브들 (및 이 밸브들에 연결된 압력 챔버들) 만이 공급부 (70') 에서 이용가능한 상이한 압력을 활용할 수 있다. 압력 매체 공급부 (70) 의 압력과 상이한 압력을 갖는 다른 압력 매체 공급부 (70') 를 추가함으로써, 압력 매체 액추에이터에 의해 달성할 수 있는 상이한 힘의 레벨의 수는 2 배가 된다. 자연히, 압력 매체 액추에이터의 조정 옵션을 증가시키기 위해 상이한 압력을 갖는 하나 이상의 압력 매체 공급부들을 또한 여전히 추가할 수 있다.Figure 4 shows yet another preferred embodiment of the present invention. Here, the pressure medium actuator is provided with another pressure medium supply 70 'which is additionally connected to the system via an additional control valve 104. The pressure medium supply portion 70 'has a pressure different from the pressure of the pressure medium supply portion 70. In this specification, the first pressure medium supply part 70 is also provided with its own additional control valve 102. Both control valves 102 and 104 are connected to the control unit CU. 4 shows that the pressure medium from the supply part 70 can be transferred by the control valve 102 to the pressure chambers 40 to 46 depending on the position of the valves 80 to 86 and to the control valve 104 The pressure medium from the additional pressure medium supply part 70 'can be transferred to the pressure chambers 40 to 46 depending on the position of the valves 80 to 86. [ The purpose of adding another pressure medium supply and the purpose of disposing separate control valves for both pressure medium supply are to better control the opening force of the gas exchange valve. That is, according to the apparatus shown in Fig. 5, it is possible to switch the medium pressure supply unit having a lower pressure or higher pressure to the first control valve 80-86 and further to the pressure chamber 40-46. Naturally, it can also be further advanced by disposing an additional pressure medium supply 70 'so as to be connectable to the one or more first control valves 80-86, so that these valves (and the pressure chambers connected thereto) Can utilize the different pressures available at the supply 70 '. By adding another pressure medium supply 70 'having a pressure different from the pressure of the pressure medium supply 70, the number of different levels of force that can be achieved by the pressure medium actuator is doubled. Naturally, one or more pressure medium feeds having different pressures may also still be added to increase the adjustment options of the pressure medium actuator.

도 5 에서, 하나 이상의 제어 밸브들 (80, 82, 84 및 86) 과 하나 이상의 제어 밸브들 (90 ~ 96) 을 교체하기 위해 선택적으로 사용될 수 있는 디지털 유동 제어 유닛 (110) 이 도시된다. 유동 제어 유닛 (110) 은 평행하게 연결된 두 개 이상의 디지털 밸브 (112, 114, 116) 를 포함한다. 각각의 밸브는 특정 압력 차이의 특정 유량을 위해 설계된다. 상이한 밸브의 유량은 상이할 수 있다. 예컨대, 제 1 밸브 (112) 의 유량은 V, 제 2 밸브 (114) 의 유량은 2*V, 제 3 밸브의 유량은 4*V, 그리고 제 n 밸브의 유량은 2(n-1)*V 가 된다. 디지털 유동 제어 유닛 (110) 의 유량에 대해 스위칭된 밸브들의 조합을 변경함으로써 변경될 수 있고, 이는 속도의 변화를 초래하며, 피스톤 (30; 도 1) 을 이동시키고 가스 교환 밸브는 개방하거나 폐쇄한다.In Fig. 5, a digital flow control unit 110 is shown which may optionally be used to replace one or more control valves 80,82, 84 and 86 and one or more control valves 90-96. The flow control unit 110 includes two or more digital valves 112, 114, and 116 connected in parallel. Each valve is designed for a specific flow rate of a specific pressure difference. The flow rates of the different valves may be different. For example, the flow rate of the first valve 112 is V, the flow rate of the second valve 114 is 2 * V, the flow rate of the third valve is 4 * V, and the flow rate of the n- th valve is 2 (n-1) V. Can be changed by changing the combination of valves switched for the flow rate of the digital flow control unit 110, which results in a change in speed and moves the piston 30 (Fig. 1) and opens or closes the gas exchange valve .

압력 매체 액추에이터의 더 상세한 구조 및 작동에 관해서는, 다음을 이해해야 한다.With regard to the more detailed construction and operation of the pressure medium actuator, the following should be understood.

- 액추에이터 보디는 수개의 부품들로 형성될 수 있다, 즉 단일 보디 부품 및 하부 커버로만 형성되어 있지 않다.The actuator body can be formed of several parts, i.e. not only a single body part and a lower cover.

- 액추에이터에는 예컨대 종래 기술 문헌 EP-B1-1 403 473 과 관련하여 논의된 댐핑 수단과 같은 추가의 장비가 제공될 수 있다.The actuator may be provided with additional equipment, such as, for example, the damping means discussed in connection with the prior art document EP-B1-1 403 473.

- 액추에이터 피스톤은 전술한 바와 같이 밸브 스템과 직접 연통하여 배치될 수 있으나, 가스 교환 밸브의 작동은 예컨대 로커 아암에 의해 또한 실시될 수 있다.The actuator piston can be arranged in direct communication with the valve stem as described above, but the operation of the gas exchange valve can also be carried out, for example, by a rocker arm.

- 액추에이터는 전술한 바와 같이 가스 교환 밸브를 단순히 개방하기 위해 사용되지만, 단독으로 또는 밸브 스프링과 함께 가스 교환 밸브를 또한 폐쇄하도록 배치될 수도 있다. 이러한 경우에, 액추에이터 피스톤 및 밸브 스템은 서로에 부착된다. 자연히, 액추에이터가 밸브를 폐쇄하기 위해 사용된다면, 폐쇄 상태에서 또한 본 발명을 활용하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 액추에이터는 또한 폐쇄 운동을 위해 상이한 크기의 수개의 압력 챔버들을 가질 수 있다.- The actuator is used to simply open the gas exchange valve as described above, but may also be arranged to close the gas exchange valve either alone or in conjunction with the valve spring. In this case, the actuator piston and the valve stem are attached to each other. Naturally, if an actuator is used to close the valve, it may be desirable to utilize the invention also in the closed state. That is, the actuator may also have several pressure chambers of different sizes for closing motion.

- 액추에이터는 별개의 장치일 수 있거나 실린더 헤드에 통합될 수 있다.- The actuator can be a separate device or integrated into the cylinder head.

- 단일 액추에이터는 하나 이상의 가스 교환 밸브를 작동시킬 수 있다. 액추에이터는 기관 실린더의 모든 입구 또는 출구, 밸브들을 개방 (그리고 선택적으로는 폐쇄) 하도록 배치될 수 있다.- A single actuator can actuate one or more gas exchange valves. The actuator may be arranged to open (and optionally close) all of the inlet or outlet, valves, of the engine cylinder.

- 고압 매체 공급부는 압력 매체 액추에이터만을 작동시키기 위한 특정 유체 공급부일 수 있지만, 또한 엔진의 압력 매체 회로의 일부일 수 있다. 예컨대, 유체는 기관의 강제된 윤활 시스템으로부터 취해질 수 있다.The high pressure medium supply may be a specific fluid supply for actuating only the pressure medium actuator, but may also be part of the pressure medium circuit of the engine. For example, the fluid may be taken from the forced lubrication system of the engine.

- 상기 설명부에서 언급된 탱크는 유압식 액추에이터 장치에 관한 것이고, 압력 출구 및 액추에이터로부터의 출구 오일이 방출되는 바람직하지만 필수적이지 않은 장소는 오일 탱크이다. 액추에이터가 공압식인 경우, 어떠한 탱크도 필요하지 않고, 공기는 압력 출구로부터 직접적으로 또는 일부 종류의 필터나 클리닝 유닛을 통해 대기로 방출될 수 있다는 것은 자명하다.The tank referred to in the above description relates to a hydraulic actuator device, and the preferred but non-essential place for the outlet of the pressure and the outlet oil from the actuator is the oil tank. When the actuator is pneumatic, it is clear that no tank is required, and air can be discharged from the pressure outlet directly or through some sort of filter or cleaning unit to the atmosphere.

- 제어 밸브는 솔레노이드에 의해서만이 아니라 압전 액추에이터, 또는 기관의 제어 시스템에 의해 구동될 수 있는 임의의 다른 적용가능한 전기 액추에이터에 의해 또한 작동될 수 있다.The control valve can also be operated not only by a solenoid but also by a piezoelectric actuator, or any other applicable electric actuator which can be driven by the control system of the engine.

- 제어 밸브에 의해, 종래 기술 EP-B1-1 403 473 에 개시된 작동 모드가, 가스 교환 밸브의 분리 상태에서 추가의 힘을 사용한 후에 개방력을 감소키는 것을 이용하여 사용될 수 있다.By means of a control valve, the operating mode disclosed in the prior art EP-B1-1 403 473 can be used by reducing the opening force after using additional force in the disengaged state of the gas exchange valve.

- 전술한 실시형태에서 제어 밸브는 예로서만 도시되었다. 제어 밸브는 전술한 제어 밸브와는 상이할 수 있다. 예컨대, 2 위치 3 방향 제어 밸브는 각각의 압력 챔버의 제 1 및 제 2 제어 밸브들을 단일 밸브 유닛으로 조합하도록 사용될 수 있어서, 예컨대 단일 제어 밸브가 제어 밸브들 (80 및 90) 의 기능을 수행할 수 있다. 유사한 방식으로, 제어 밸브 쌍 (82 및 92, 84 및 94, 및 86 및 96) 의 나머지가 조합될 수 있다.In the above-described embodiment, the control valve is shown as an example only. The control valve may be different from the control valve described above. For example, a two-position three-way control valve may be used to combine the first and second control valves of each pressure chamber into a single valve unit such that, for example, a single control valve performs the function of control valves 80 and 90 . In a similar manner, the rest of the control valve pairs 82 and 92, 84 and 94, and 86 and 96 may be combined.

- 각각의 제어 밸브, 즉 제 1 제어 밸브 및 제 2 제어 밸브, 그리고 추가의 제어 밸브는 바람직하게는 제어 유닛에 독립적으로 연결되어서, 제어 유닛이 임의의 다른 제어 유닛과 무관하게 단일 제어 유닛을 작동시킬 수 있다.The respective control valves, i.e. the first control valve and the second control valve, and the further control valve are preferably independently connected to the control unit such that the control unit operates a single control unit independently of any other control unit .

전술한 내용은 단지 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 신규의 그리고 진보적인 방법 및 장치의 예시적인 설명인 것으로 이해되어야 한다. 전술한 내용은 임의의 수단에 의해 본 발명을 제한하는 것으로서 이해되어선 안되고, 본 발명의 전체 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 한정된다. 이러한 조합이 상세한 설명부에서 또는 도면에서 구체적으로 설명되지 않았더라도, 전술한 설명으로부터, 본 발명의 별개의 특징들이 다른 별개의 특징들과 관련하여 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.It should be understood that the foregoing is merely illustrative of the novel and inventive method and apparatus for operating a gas exchange valve of an internal combustion engine. The foregoing should not be understood as limiting the invention by any means, the full scope of the invention being limited only by the appended claims. It is to be understood from the foregoing description that the separate features of the present invention may be used in conjunction with other distinct features, even if such a combination is not specifically described in the description or in the drawings.

Claims (13)

내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 장치로서,
상기 장치는:
- 압력 매체 공급부 (70),
- 압력 매체 출구 (60),
- 상이한 직경을 가지는 원통형 벽 부분을 구비하는 내부 공동을 포함하는 보디 (12), 및 상기 내부 공동 내에서 이동가능하게 배치된 단일 피스톤 (30) 을 포함하는 압력 매체 액추에이터 (10) 로서, 상기 피스톤 (30) 은 상기 내부 공동의 형상에 상응하는 형상을 갖고, 상기 압력 매체 액추에이터 (10) 는 개방 압력 챔버 (40) 를 추가로 포함하고, 상기 피스톤 (30) 은 상기 개방 압력 챔버 (40) 에 배치된 개방 유효 표면 (48) 을 포함하는, 상기 압력 매체 액추에이터 (10), 및
- 상기 압력 매체 공급부 (70) 와 상기 압력 매체 출구 (60) 사이에서 상기 개방 압력 챔버 (40) 의 연결을 스위칭하는 제어 수단 (80, 90)
을 포함하고,
상기 장치는 상기 압력 매체 액추에이터 (10) 내에 제공된 적어도 하나의 추가의 개방 압력 챔버 (42, 44), 상기 피스톤 (30) 에 제공된 적어도 하나의 추가의 유효 표면 (50, 52) 및 적어도 하나의 추가의 제어 수단 (82, 84; 92, 94) 을 추가로 포함하고,
상기 제어 수단 (80, 82, 84) 은 상기 가스 교환 밸브 (102) 를 개방하는 힘을 제어하기 위해 하나 이상의 개방 압력 챔버들 (40, 42, 44) 을 상기 압력 매체 공급부 (70) 에 연결하도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 장치.
An apparatus for operating a gas exchange valve of an internal combustion engine,
The apparatus comprises:
A pressure medium supply unit 70,
Pressure medium outlet 60,
- a pressure medium actuator (10) comprising a body (12) comprising an inner cavity with a cylindrical wall portion having a different diameter, and a single piston (30) movably arranged in the inner cavity, the pressure medium actuator (30) has a shape corresponding to the shape of said inner cavity, said pressure medium actuator (10) further comprising an open pressure chamber (40), said piston (30) The pressure medium actuator (10) comprising an open effective surface (48) disposed therein, and
Control means (80, 90) for switching the connection of said open pressure chamber (40) between said pressure medium supply (70) and said pressure medium outlet (60)
/ RTI >
The apparatus comprises at least one additional open pressure chamber (42, 44) provided in the pressure medium actuator (10), at least one additional effective surface (50, 52) provided in the piston (30) Further comprising control means (82, 84; 92, 94)
The control means 80,82 and 84 are adapted to connect one or more open pressure chambers 40,42,44 to the pressure medium supply 70 to control the force to open the gas exchange valve 102 Wherein the gas exchange valve is disposed in the first position.
제 1 항에 있어서,
상기 피스톤 (30) 의 각각의 개방 유효 표면 (48, 50, 52) 은 면적을 가지고, 개방 유효 표면들 (48, 50, 52) 의 면적들은 상이한 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 장치.
The method according to claim 1,
Characterized in that each open effective surface (48, 50, 52) of the piston (30) has an area and the areas of the open effective surfaces (48, 50, 52) Devices that operate.
제 2 항에 있어서,
상기 피스톤 (30) 의 각각의 개방 유효 표면 (48, 50, 52) 은 면적을 가지고, 개방 유효 표면들 (48, 50, 52) 의 면적들은 기하급수 (geometric series) 로 배치되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 장치.
3. The method of claim 2,
Characterized in that each open effective surface (48, 50, 52) of the piston (30) has an area and the areas of the open effective surfaces (48, 50, 52) are arranged in a geometric series , An apparatus for operating a gas exchange valve of an internal combustion engine.
제 1 항에 있어서,
상기 압력 매체 액추에이터 (10) 는 둘 이상의 가스 교환 밸브 (102) 를 작동시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 장치.
The method according to claim 1,
Characterized in that the pressure medium actuator (10) is arranged to actuate two or more gas exchange valves (102).
제 1 항에 있어서,
상기 장치는 출구들 중 하나의 출구로부터 다른 출구에 유동 연통을 배치하기 위해 적어도 두 개의 압력 챔버 (40 ~ 44) 의 출구들 사이에 배치된 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 장치.
The method according to claim 1,
Characterized in that the device comprises means arranged between the outlets of the at least two pressure chambers (40-44) for placing the flow communication from the outlet of one of the outlets to the other outlet, A device for actuating a valve.
제 1 항에 있어서,
제 1 제어 밸브 및 제 2 제어 밸브 (80 ~ 86; 90 ~ 96) 중의 하나 이상은 압력 챔버 (40 ~ 46) 내에서의 그리고/또는 압력 챔버로부터의 유량을 조절할 수 있는 디지털 유동 제어 유닛 (110) 인 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 장치.
The method according to claim 1,
One or more of the first and second control valves 80-86 and 90-96 may be connected to a digital flow control unit 110 (not shown) that is capable of regulating the flow rate within and / ). ≪ / RTI > An apparatus for operating a gas exchange valve of an internal combustion engine.
제 1 항에 있어서,
상기 장치에는 추가의 제어 수단 (104) 에 의해 적어도 하나의 압력 챔버 (40, 42, 44, 46) 에 연결하는 추가의 압력 매체 공급부 (70') 가 제공되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 장치.
The method according to claim 1,
Characterized in that the device is provided with an additional pressure medium supply (70 ') connected to at least one pressure chamber (40, 42, 44, 46) by an additional control means (104) A device that actuates the exchange valve.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 장치에 의해 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 방법에 있어서,
상기 방법은:
- 상기 가스 교환 밸브 (102) 를 개방하는 때에,
- 상기 가스 교환 밸브 (102) 를 개방하는 힘을 조절하기 위해 압력 매체 공급부 (70) 에 연결되는 하나 이상의 개방 압력 챔버들 (40, 42, 44) 을 선택함으로써, 그리고
- 상기 가스 교환 밸브 (102) 를 폐쇄하는 때에,
- 상기 개방 압력 챔버들 (40, 42, 44) 을 압력 출구 (60) 에 연결함으로써,
하나 이상의 기관 특성에 관하여 상기 액추에이터 (10) 의 상기 제어 수단 (80, 82, 84; 90, 92, 94) 을 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 방법.
A method of operating a gas exchange valve of an internal combustion engine by the apparatus of any one of claims 1 to 7,
The method comprising:
- when opening the gas exchange valve (102)
- selecting one or more open pressure chambers (40, 42, 44) connected to the pressure medium supply (70) to regulate the force for opening the gas exchange valve (102), and
- when closing the gas exchange valve (102)
By connecting the open pressure chambers 40, 42, 44 to the pressure outlet 60,
A method of operating a gas exchange valve of an internal combustion engine, comprising the step of operating said control means (80, 82, 84; 90, 92, 94) of said actuator (10) .
제 8 항에 있어서,
상기 방법은:
- 상기 가스 교환 밸브 (102) 를 개방하는 때에,
- 폐쇄 압력 챔버 (46) 와 상기 압력 출구 (60) 사이의 연결을 개방하고, 상기 압력 매체 공급부 (70) 와 상기 폐쇄 압력 챔버 (46) 사이의 연결을 폐쇄하기 위해, 그리고
- 상기 가스 교환 밸브 (102) 를 폐쇄하는 때에,
- 상기 폐쇄 압력 챔버 (46) 와 상기 압력 출구 (60) 사이의 연결을 폐쇄하고, 상기 압력 매체 공급부 (70) 와 상기 폐쇄 압력 챔버 (46) 사이의 연결을 개방하여, 상기 압력 매체가 상기 피스톤 (30) 을 리프팅시키기 위해 상기 압력 챔버 (46) 에 진입할 수 있도록 하기 위해,
상기 압력 매체 공급부 (70) 와 폐쇄 압력 챔버 (46) 사이에, 그리고 상기 폐쇄 압력 챔버 (46) 와 상기 압력 출구 (60) 사이에 위치된 제어 수단 (86, 96) 을 각각 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 방법.
9. The method of claim 8,
The method comprising:
- when opening the gas exchange valve (102)
To open the connection between the closed pressure chamber (46) and the pressure outlet (60), to close the connection between the pressure medium supply (70) and the closed pressure chamber (46), and
- when closing the gas exchange valve (102)
Closing the connection between the closed pressure chamber (46) and the pressure outlet (60) and opening the connection between the pressure medium supply part (70) and the closed pressure chamber (46) In order to be able to enter the pressure chamber 46 for lifting the valve 30,
(86, 96) located between the pressure medium supply part (70) and the closed pressure chamber (46) and between the closed pressure chamber (46) and the pressure outlet (60) Wherein the gas exchange valve of the internal combustion engine is operated.
제 8 항에 있어서,
상기 방법은, 개방 압력 챔버들 (40, 42, 44) 의 개방 유효 표면들 (48, 50, 52) 의 면적들에 기반하여 하나 이상의 개방 압력 챔버들 (40, 42, 44) 의 선택을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 방법.
9. The method of claim 8,
The method may include selecting one or more open pressure chambers 40, 42, 44 based on the areas of the open effective surfaces 48, 50, 52 of the open pressure chambers 40, The method comprising the steps of: a.
제 8 항에 있어서,
상기 방법은, 상기 압력 매체 공급부 (70) 로부터 상기 압력 매체 공급부 (70) 의 압력과 상이한 압력을 갖는 추가의 압력 매체 공급부 (70') 로 하나 이상의 개방 압력 챔버들 (40, 42, 44) 을 스위칭함으로써 상기 가스 교환 밸브 (102) 의 개방력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 가스 교환 밸브를 작동시키는 방법.
9. The method of claim 8,
The method further comprises the step of applying one or more open pressure chambers (40, 42, 44) to an additional pressure medium supply (70 ') having a pressure different from the pressure of the pressure medium supply (70) And controlling the opening force of the gas exchange valve (102) by switching the gas exchange valve (102).
내연 기관의 실린더 헤드로서,
상기 실린더 헤드는 적어도 하나의 가스 교환 밸브 및 상기 가스 교환 밸브를 작동시키는 수단을 포함하고,
가스 교환 밸브를 작동시키기 위한 적어도 하나의 수단은 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 장치인 것을 특징으로 하는, 내연 기관의 실린더 헤드.
1. A cylinder head for an internal combustion engine,
The cylinder head comprising at least one gas exchange valve and means for actuating the gas exchange valve,
Characterized in that at least one means for actuating the gas exchange valve is the device according to any one of claims 1 to 7.
내연 기관을 업그레이드하는 방법으로서,
상기 내연 기관은 적어도 하나의 가스 교환 밸브 및 기계적인 가스 교환 밸브 작동 수단을 구비하는 실린더 헤드를 포함하는 적어도 하나의 실린더를 가지며,
상기 방법은, 기계적인 가스 교환 밸브 작동 수단을 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 장치로 교체시키는 단계를 포함하는, 내연 기관을 업그레이드하는 방법.
A method for upgrading an internal combustion engine,
The internal combustion engine having at least one cylinder including a cylinder head having at least one gas exchange valve and mechanical gas exchange valve actuation means,
The method includes replacing the mechanical gas exchange valve actuation means with an apparatus according to any one of claims 1 to 7.
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