KR101694740B1

KR101694740B1 - 대형 2행정 엔진, 흡기 밸브 및 실린더 라이너

Info

Publication number: KR101694740B1
Application number: KR1020130009922A
Authority: KR
Inventors: 아르네 크비스트가아드 페테르센
Original assignee: 맨 디젤 앤드 터보 필리얼 아프 맨 디젤 앤드 터보 에스이 티스크랜드
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2017-01-10
Also published as: KR20130088072A; CN103225524A; JP6132184B2; JP2013155737A; DK179051B1; DK201200081A; CN103225524B

Abstract

본 발명은 대형 2행정 유니플로 엔진을 위한, 이 엔진의 실린더의 실린더 벽체(3)를 통해 이어지는 흡기 슬릿들의 링(4)을 통해 진행되는 가스 흐름 통로의 개방 및 폐쇄를 위한 흡기 밸브(1)에 관한 것이다. 흡기 밸브(1)는 일정 수의 가동할 수 있는 밸브 부재들(6, 7)을 보유하는 밸브 몸체(5)로 이루어지고, 밸브 몸체(5)는 이 가동할 수 있는 밸브 부재들을 가스 흐름 통로 내에 위치시키기 위해 실린더에 장착될 수 있고, 이때 이 가동할 수 있는 밸브 부재들은 가스 흐름 통로가 열리는 개방 위치로부터 가스 흐름 통로가 닫히는 폐쇄 위치로 그리고 반대로 움직일 수 있도록 정렬된다.
본 발명은 흡기 밸브(1)가 흡기 슬릿들의 링의 하나의 개별 흡기 슬릿(8)을 통해 이어지는 가스 흐름 통로의 개방 및 폐쇄를 위해 설계되며, 이 밸브 몸체(5)는 개별 흡기 슬릿에 장착될 수 있고 일정 수의 가스 통로(16)들에 의해서만 관통되는 개별 흡기 슬릿(8)을 위한 실링으로서 형성되고, 이 일정 수의 가동할 수 있는 밸브 부재들(6, 7)은 이 일정 수의 가스 통로(16)들을 열고 닫기 위해 배열되고 크기가 정해지며, 개별 흡기 슬릿(8)에 인접한 흡기 슬릿들의 링의 흡기 슬릿(8)들이 동일한 흡기 밸브(1)들을 공급받을 수 있도록 이 흡기 밸브(1)의 크기가 정해지고 이 밸브 몸체가 장착되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 이 밸브 몸체(5)는 적어도 실질적으로는 이 개별 흡기 슬릿(8)에 수용되도록 형성된 수용부로 이루어지고 따라서 적어도 부분적으로는 이 개별 흡기 슬릿(8)을 채우며 이 가동할 수 있는 밸브 부재들(6,7)은 적어도 실질적으로 개별 흡기 슬릿(8) 내에 수용된다.
본 발명은 또한 위의 대형 2행정 유니플로 엔진으로서 그 엔진을 위한 실린더 라이너와 흡기 밸브들을 가지는 엔진과도 관련된다.

Description

대형 2행정 엔진, 흡기 밸브 및 실린더 라이너 {large two stroke engine, inlet valve and cylinder liner}

본 발명은 대형 2행정 유니플로(uniflow) 엔진에 관한 것으로, 특히 청구항 15의 전제부에 따른 대형 2행정 유니플로 디젤엔진에 관한 것이다.

본 발명은 또한 그런 대형 2행정 엔진 특히 대형 2행정 디젤엔진을 위한, 청구항 1의 전제부에 따른 흡기 밸브와 청구항 13의 전제부에 따른 실린더 라이너에 관한 것이다.

일반적인 대형 2행정 엔진은 적어도 하나의 실린더벽을 가진 실린더를 가지고 이런 실린더벽은 적어도 하나의 흡기 슬릿(inlet slit)이 이루는 링(ring)에 의해 통과되는 데, 이 흡기 슬릿은 이 엔진의 피스톤 위의 실린더 내부의 실린더 공간과 이 엔진의 소기(scavenging) 트랙(track)을 연결하기 위하여 이 실린더벽을 통해 형성된다.

이러한 유니플로 엔진에서는 연소실의 일 측에서의 실린더의 주변을 두르는 벽체 내의 흡기 슬릿 링으로부터, 대개는 출구 밸브(outlet valve)가 갖추어지며 연소실의 반대 측의 실린더 끝단부에 있는 출구까지 가스가 흐르며, 즉, 항상 같은 방향으로 가스가 흐르며, 따라서 이런 엔진은 유니플로 엔진으로 불린다.

피스톤의 팽창 행정 동안 연소실 내 압력이 피스톤이 하향 중에 실린더벽의 흡기 슬릿의 링을 지난 후 소기 트랙에서의 압력 값 아래로 떨어질 때, 연소실을 엔진의 소기 트랙과 연결하는 실린더 라이너 내의 열린 흡기 포트 혹은 흡기 슬릿의 링에 의해 연소실의 소기는 시작된다.

피스톤 혹은 보다 구체적으로는 피스톤링 세트가 팽창 행정 중에 열린 흡기 슬릿의 링을 지나고, 연소실 내 압력이 소기 트랙 내측보다 높으면, 가스의 소기 트랙으로의 역류가 이루어지고, 따라서 가용 에너지의 바람직하지 않은 손실이 있게 된다. 더욱이, 배기 밸브가 팽창 행정 중에 피스톤이 흡기 슬릿을 지나 흡기 슬릿을 드러내기 시작하기 바로 전에, 예를 들면 연소실 내부가 6~10 바(bar)의 압력에 있는 개방 시간에 열리면서, 가스가 배기 트랙으로 배출되는 흐름은 과압을 감소시키며, 이런 과압은 팽창 행정 중의 피스톤에 대한 일로서 사용될 수 있는 것이다.

따라서, 흡기 포트의 개방을 지연시키고 팽창 행정 중의 배기 밸브의 개방을 지연시키는 것은, 소기 가스 즉 새로운 공기로 연소실을 소기하기 위하여 흡기 포트를 열기 전의 피스톤의 일 행정을 연장시키기 위해 바람직하다. 그러나, 흡기 슬릿의 링이 가용 에너지의 바람직하지 않은 손실을 방지하기 위해 실린더 라이너 내에 낮게 만들어진다면, 피스톤, 보다 구체적으로는 피스톤링 세트가 압축 행정에서 개방된 흡기 슬릿의 링을 지날 때 압축 행정 과정에서의 소기는 조기에 중단되고, 따라서 입구 슬릿을 통한 가스 흐름이 차단된다.

이런 목적으로, 이 기술분야에서는 팽창 행정 중의 개방 지연을 위한 흡기 밸브 사용, 즉, 팽창 행정과 압축 행정 과정에서 흡기 슬릿의 비대칭적 폐쇄 시간조절을 하는 것이 알려져 있다. 이는 팽창 행정 과정에서의 흡기 슬릿의 폐쇄 시간 이 피스톤 통과 시간을 넘어서까지 연장되지만, 압축 행정 과정에서의 흡기 슬릿의 폐쇄 시간은 연장되지 않고 피스톤 통과와 함께 종료됨을 의미한다.

대형 2행정 유니플로 타입 엔진을 위한 일반적 형태의 흡기 밸브로서 이러한 엔진의 실린더 벽체를 통과하는 흡기 슬릿의 링을 통한 가스 흐름 통로를 개방, 폐쇄하며, 이 엔진의 소기 트랙과 이 엔진의 피스톤 위쪽의 실린더 내측 실린더 공간을 연결하는 흡기 밸브는, 만약 소기 트랙 내의 압력이 상기 실린더 공간 내의 압력보다 낮으면 가스 흐름 통로를 폐쇄하고, 높으면 가스 흐름 통로를 개방한다. 이런 목적을 위해 흡기 밸브는 일정 수의 가동 밸브 부재를 가지는 밸브 몸체를 구비한다. 밸브 몸체는 가스 흐름 통로 내에 가동 밸브 부재를 설치하기 위해 실린더에 설치가능하며, 여기서 상기 가동 밸브 부재는 이 가스 흐름 통로가 개방될 때 그들이 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 움직일 수 있도록 배열되고, 가스 흐름 통로가 폐쇄되면 역으로 배열된다.

가령, 유럽특허출원 EP 1788218 AZ에는, 흡기 포트(port)를 열고 닫을 수 있으며 마그네틱 밸브에 의해 조절되는 수압에 의해 구동되는 밸브 부분을 가지는 실린더 라이너의 내측에 설치되는 고리모양의 입구 밸브가 개시된다.

그러나, 고리모양의 입구 밸브가 연소실 내측에 설치되어 교체가 어렵고 피스톤 즉 피스톤 링이 흡기 밸브의 표면과, 흡기 밸브 위의 실린더 라이너 벽체와 흡기 밸브 자체 사이의 링 그루브를 긁게 된다.

따라서, 이 분야의 다른 예들에서는 흡기 밸브는 실린더 라이너의 외측에 설치된다.

가령, 일본특허출원 JP 59203820A는 링 부분(segment)들이 실린더 라이너 주위로 링을 형성하고 링 부분들 내에 슬릿들이 실린더 라이너 내의 흡기 슬릿들과 정렬된 형태를 보이는 흡기 밸브 배열을 나타내고 있다. 흡기 밸브는 가동되는 밸브 요소들, 이를테면 링 부분 슬릿들 내에 전환 가능하게 설치되는 실린더형 밸브 피스톤을 가진다. 밸브 피스톤 내에는 두 개의 공기 통로가 있고, 이로써 밸브 피스톤을 개방 상태에서 폐쇄 상태로 그리고 반대로 전환하기 위하여 압축 공기를 선택적으로 공급받을 수 있다. 엔진의 피스톤 동작과 밸브 피스톤 동작을 동기화하기는 어렵다고 여겨진다. 따라서, 다른 예들에서는 리드(reed)와 같이 수동적인 가동 밸브 요소를 가진 흡기 밸브들이 사용된다.

일본특허출원 JP 59049316A는 실린더 라이너 벽을 통과하는 두 개의 흡기 슬릿의 링을 가진 엔진을 개시한다. 흡기 슬릿의 상부 링은 첵크 밸브 11이 위치하는 공급 에어 파이프(feed air pipe)와 연결된다.

일본특허출원 JP 62129518A는 흡기 슬릿 주위로 실린더 라이너를 둘러싸는 흡기 밸브 몸체 형태의 링을 개시한다. 일 방향 밸브(non return vlaves)로 작용하는 밸브 몸체 형태의 링에 여닫이문처럼 고정된 플랩 밸브(flap valve)가 있어서 연소실의 압력이 소기 트랙의 압력보다 높으면 흡기 슬릿을 닫고, 소기 트랙의 과압에 대해서는 열린다.

일본특허출원 JP 65129529A는 유사한 흡기 밸브 배치를 보이며, 여기서는 플랩 밸브 대신에 밸브 몸체에 대해 일 단부가 고정되고, 연소실 내로부터 과압의 영향을 받으면 밸브 몸체의 지지 표면에 대해 밀려서 흡기 슬릿이 폐쇄되도록 자체가 유연하게 구부러질 수 있는 밸브 리드(vlave reeds)가 있다.

위와 같은 흡기 밸브 배치는 실린더 라이너 내측의 흡기 밸브보다 실린더 라이너에 설치되기 쉽다. 그러나, 성인 남자의 팔뚝 크기의 흡기 슬릿 높이와 함께, 일반적 엔진의 실린더 라이너 직경의 실제 크기를 고려한다면, 복잡한 링 형상 부품들은 여전히 제작하고 실린더 라이너에 설치하기 어렵다.

따라서, 본 발명은 전반적인 대형 2행정 엔진, 특히 흡기 밸브의 제작과 엔진 조립을 경제적으로 할 수 있고, 한편으로 좋은 엔진 효율을, 다른 편으로 적은 흡기 밸브 필요 공간을 가능하게 하는 실린더 라이너와 흡기 밸브를 가진 대형 2행정 엔진을 제공하는 것을 목적으로 한다.

흡기 밸브의 관점에서, 이런 목적은 청구항 1의 특징들에 의해 해결될 수 있다. 실린더 라이너의 관점에서, 이런 목적은 청구항 13의 특징들에 의해 해결될 수 있다. 엔진의 관점에서 이런 목적은 청구항 15의 특징들에 의해 해결될 수 있다.

본 발명에 따르면, 이런 흡기 밸브는 밸브 몸체와 거기에 지지되는 가동될 수 있는 밸브 부재(가동 밸브 부재)들을 구비하며, 흡기 슬릿의 링들의 하나의 개별 흡기 슬릿을 통해 이어지는 가스 흐름 통로를 열고 닫도록 설계된다. 이런 목적에서 밸브 몸체는 이 개별 흡기 슬릿에 설치가능하고, 일정 수의 가스 통로에 의해서만 통과되는 이 개별 흡기 슬릿을 위한 실링(sealing)수단으로서 형성된다. 이 흡기 밸브들의 가동될 수 있는 부재들은 일정 수의 가스 통로들을 열고 닫을 수 있는 크기와 배치를 가진다.

또한, 이 흡기 밸브를 공급받는 개별 흡기 슬릿 하나에 인접한 흡기 슬릿의 링의 흡기 슬릿이 동일한 흡기 밸브들을 공급받을 수 있도록 충분한 공간을 가질 수 있고, 이 흡기 슬릿의 링의 모든 흡기 슬릿들이 개별 흡기 밸브들을 공급받을 수 있도록, 이 흡기 밸브의 크기가 정해지고 이 흡기 밸브의 밸브 몸체가 장착될 수 있다.

더욱이, 이 밸브 몸체는 이 개별 흡기 슬릿 내에 적어도 실질적으로는 수용되도록 형성된 수용부로 이루어지거나 혹은 이런 수용부로 주로 구성되고, 적어도 부분적으로 이 개별 흡기 슬릿을 채우며, 가동될 수 있는 밸브 부재들은 완전히 혹은 적어도 실질적으로 이 개별 흡기 슬릿 내에 수용된다. 다시 말하면, 흡기 밸브는, 밸브 몸체 및 이 밸브 몸체를 구성하는 그리고 전체적으로는 흡기 밸브를 이루는 가동될 수 있는 밸브 부재들이 완전히 혹은 적어도 실질적으로는 이 개별 흡기 슬릿 내부에 수용될 수 있도록 형성된다.

모터 효율은, 흡기 밸브가 엔진 실린더 위에 조립된 상태에서, 이 밸브 몸체가 개별 흡기 슬릿 내에 적어도 실질적으로 수용되도록 이루어진다면 그리고 이 가동될 수 있는 밸브 부재들이 이 개별 흡기 슬릿 내에 적어도 실질적으로는 수용되도록 이 밸브 몸체가 형성된다면, 더욱 좋아질 수 있다고 판명되었다. 이는 피스톤의 팽창 행정 동안 폐쇄된 입구 상태에서 이 연소실의 내부와 이 폐쇄된 흡기 밸브들 각각의 사이에서 이 흡기 슬릿들 내부의 공간은 피스톤의 팽창 행정 중의 연소실 내의 압력을 감소시키는 필요없는 공간일 수 있기 때문이며, 연소실 내 가스가 이 흡기 슬릿들 내부의 이 필요없는 공간 내로 들어갈 수 있기 때문이다. 따라서, 이런 흡기 슬릿의 링의 흡기 슬릿 내부의 필요없는 공간을 감소시키는 것은 유익하다. 이 수용부를 가지고, 다시 말하면 이 개별 흡기 슬릿 내부에 수용된 이 가동될 수 있는 밸브 요소들 및/혹은 이 개별 흡기 슬릿 내에 수용된 밸브 몸체를 가지고, 이 개별 흡기 슬릿은 적어도 부분적으로는 채워지고 그에 의해 필요없는 공간은 감소된다.

밸브 몸체는 전체적으로 볼 때 적어도 실질적으로는 각 흡기 슬릿 내부에 수용되거나 수용될 수 있고, 가동될 수 있는 밸브 부재들도 개별 흡기 슬릿 내에 적어도 실질적으로는 수용되므로, 흡기 밸브는 전체적으로 볼 때 적어도 실질적으로는 각 흡기 슬릿 내부에 수용되거나 수용될 수 있다. 흡기 밸브들이 적어도 실질적으로는 흡기 슬릿들 내부에 수용되므로, 실린더의 외측 원주 주위의 이 흡기 밸브들을 위해 필요한 공간에 대한 요구는 최소화될 수 있다. 유익하게도, 모터가 전체적으로 날씬하게 만들어질 수 있고, 흡기 밸브들을 제외한 다른 집합체는 크게 만들어질 수 있고, 따라서 보다 효율적이고 저렴하게 만들어질 수 있다. 따라서, 흡기 슬릿의 링의 방사상 외측 공간에 대한 요구가 감소된다는 관점에서, 밸브 몸체가 수용부로 이루어진다는 것은 유리하다.

본 발명에 따른 대형 2행정 유니플로 엔진은 적어도 하나의, 실린더 라이너에 의해 부분적으로 형성될 수 있는 실린더 벽체를 가진 실린더를 구비한다. 이 실린더 벽체는 이 실린더 벽체를 통하는 흡기 슬릿들로 이루어진 적어도 하나의 링에 의해 통과된다. 이런 흡기 슬릿의 링의 각 개별 흡기 슬릿에는 본 발명에 따른 하나의 개별 흡기 밸브가 주어진다.

특히, 이 흡기 밸브의 형태와 양식이 크기나 형태 면에서, 대략 성인의 팔뚝의 크기인 신장된 단면(elongated cross section)을 가지는 흡기 슬릿들의 크기나 형태에 의해 결정되므로, 본 발명의 흡기 밸브는, 알려진 고리형 따라서 상대적으로 큰 흡기 밸브들에 비해, 실린더에, 개별적으로 실린더 라이너 벽에 장착하기 쉽다. 더욱이, 가령 주조 밸브 몸체에 있어서는 제작이 더욱 쉽다. 또한, 상대적으로 작은 크기의 흡기 밸브들을 바꾸기에 쉬울 뿐 아니라 결점이 있는 특정 흡기 밸브만 바꾸는 것도 가능하므로, 유지 관리 관점에서 실린더, 개별적으로는 실린더 라이너의 흡기 슬릿의 링의 각 흡기 슬릿을 위한 개별 흡기 밸브들을 가지는 것이 유리하다.

흡기 밸브가 이 실린더의 외측으로부터 장착될 수 있다면, 설치 및 유지의 용이성을 위해 또한 유리하다고 이해될 수 있다. 더욱이, 본 발명에서 "밸브 몸체가 일정 수의 가스 통로에 의해 통과된다"는 것은 밸브 몸체가 완전히 모든 가스 통로를 포함하는 것만을 의미하지는 않는다. 밸브 몸체가 단지 가스 통로들의 하나 혹은 그 이상의 부분적인 주변부만을 이루고, 주변부의 다른 부분은 흡기 슬릿의 내측 주위를 감싸는 벽체에 의해 형성되는 것도 가능하다. 또한, 본 발명에서 "밸브 몸체가 일정 수의 가동될 수 있는 밸브 부재들을 포함한다"는 것은 가동될 수 있는 밸브 부재들이 이 밸브 몸체에만 고정된다고 한정하는 것이 아니다. 가동될 수 있는 밸브 부재들은 밸브 몸체와 주어진 흡기 슬릿의 내측의 주위를 둘러싸는 벽체 사이에 죄어지고 따라서 밸브 몸체에 의해 보유될 수 있다.

이 외의 유익한 변형례에 따르면, 이런 엔진의 흡기 밸브 각각은 개별 흡기 슬릿 내부에 조립된 상태에서, 폐쇄 상태에서 각 흡기 슬릿을 향하는 연소실 내부 가스에 대한 경계를 이루며, 연소실 내부 가스에 노출되는 그 내부 표면, 즉, 연소실 내측을 향하는 표면이 흡기 슬릿 내부에 있도록 형성되고 설치될 수 있다. 바람직하게는, 닫힌 흡기 밸브의 가장 내측 표면이 적어도 부분적으로는, 가동될 수 있는 밸브 부재들에 의해 형성되어 이런 가동될 수 있는 밸브 부재들 쪽으로 바라보는 연소실의 불필요한 공간이 없도록 한다.

이런 측면에서 일정 수의 가동될 수 있는 밸브 요소들은 바람직하게는 일정 수의 리드들이나 리드 날개들로, 상대적으로 평편하고 구부러질 수 있는 스프링 리드들로 이루어지고, 따라서 쉽게, 자체의 닫힌 상태에서 각 흡기 슬릿을 향한 연소실 내부의 가스의 경계를 형성하고 연소실 내부 가스에 대해 노출되는 내부 표면의 일부를 형성할 수 있다. 그러한 리드 날개는 완전히 주어진 흡기 슬릿 내부에 배치될 수 있고, 닫힌 흡기 밸브의 가장 내측 표면의 일부를 이룰 수 있다. 그러나, 이 날개들은 연소실의 공간을 향해 구부러질 수는 없다고 이해되어야 한다. 바람직하게는 하나 혹은 그 이상의 리드 날개 타입의 가동될 수 있는 밸브 부재들이 사용되지만, 가동될 수 있는 밸브 부재로서 다른 종류의 수동적 동작 부재 가령 여닫이식 플랩(flaps)을 사용하는 것도 생각할 수 있다. 이와 관련하여, "수동적으로 작용한다"는 것은 각 밸브 부재가 연소실 내 압력과 소기 트랙의 압력 사이의 차이 압력에 의해서만 동작함을 의미한다. 이에 따라 이 흡기 밸브들에 대한, 비용이 많이 들고 엔진에 시간 동기화가 어려운, 외부적 능동적 조절을 회피할 수 있다. 그 외의 실시예에서, 일정 수의 가동될 수 있는 밸브 부재들 혹은 바람직하게는 일정 수의 리드 날개들은 수용부에 보유된다.

밸브 몸체는 주어진 개별 흡기 슬릿에서 실린더 상에 설치될 필요가 있다. 이를 위해, 밸브 몸체가 그 수용부가 개별 흡기 슬릿으로 압착되고 죄는 힘에 의해 그곳에 놓이는 것도 생각할 수 있다. 밸브 몸체는 수용부만으로 이루어질 수 있다.

그러나, 그러한 밸브 몸체로 흡기 밸브를 설치하거나 교체하는 것을 확실하게 하기는 어렵다. 따라서, 본 발명에 따른 실린더 라이너 혹은 실린더는 흡기 슬릿의 적어도 하나의 링을 가지고, 이때, 흡기 슬릿의 링의 각 흡기 슬릿은 하나의 개별 흡기 밸브를 위해 형성되고, 흡기 슬릿들의 링의 각 흡기 슬릿에서 이 흡기 밸브들을 위한 장착 수단이 제공된다.

그러나, 흡기 슬릿의 링 내에서 흡기 슬릿들 사이의 안착부는 흡기 슬릿들을 통한 모든 가스 흐름 통로의 크기를 최대화하기 위해 가능한 한 좁게 형성되어야 한다. 흡기 밸브들은 흡기 슬릿들 내에 수용된 것이므로, 흡기 슬릿들을 통한 모든 가스 흐름 통로의 크기는 한편으로 이미 제한되어 있는 것이다.

각 흡기 슬릿에 쉽게 결속하거나 해체할 수 있는 형태로 수용부만의 밸브 몸체를 바람직하게 설치하기 위해, 각 개별 흡기 슬릿에서의 실린더나 실린더 라이너의 장착 수단은, 바람직하게는 실린더 원주 벽체의 외측 표면의 단부(edge) 그리고 각 개별 흡기 슬릿의 내측 주위를 둘러싸는 표면의 측부에 있는 테이퍼진 결속 홈부로서 흡기 밸브들의 밸브 몸체들 각각에 형성된 결속 돌기와 결속되는 결속 홈부를 구비할 수 있다. 각 흡기 밸브는 차례로 자체 수용부의 가장 외측 단면의 주변부에서 양 주변 측에 측방으로 캔틸레버(cantilever: 한쪽만 지지되는 구성) 형식의 결속 돌기들을 구비할 수 있고, 이 결속 돌기들은 개별 흡기 슬릿에서 결속 홈부로 결속되며, 이때 결속 돌기들은 바람직하게는 테이퍼진 홈부들에 결속되기 위하여 테이퍼진 것이 된다.

실린더나 실린더 라이너의 장착 수단은 또한 흡기 밸브의 링의 두 인접한 흡기 밸브 사이에 끼인 안착부 각각에 나사 구멍을 구비할 수 있고, 바람직하게는 나사 구멍들이 한 줄로 정렬되는 끼인 안착부를 위한 나사 구멍 각각은 안착부가 좁아야 한다는 요구 때문에 실린더 벽체 속으로 확장된다. 흡기 밸브들의 링의 두 인접한 흡기 밸브 사이의 끼인 안착부 각각에는 끼인 안착부 내의 나사 구멍으로 나사결합될 나사들에 의해 장착 바(bar)가 고정될 수 있다. 장착 바는 끼인 안착부의 측방 표면들 위로 돌출되고 흡기 슬릿의 링의 두 인접한 흡기 슬릿 내에서 두 인접한 흡기 밸브 위로 압착될 수 있다. 선택적 혹은 대체적으로는, 나사 머리가 끼인 안착부의 측방 표면 위로 캔틸레버 식으로 설치되고 흡기 슬릿의 링의 두 인접한 흡기 슬릿 내의 두 인접한 흡기 밸브에 대해 압력을 가할 수 있다.

본 발명에 따른 혹은 전체 밸브 몸체의 발명에 따른 흡기 밸브의 밸브 몸체의 수용부의 크기나 형태는 본 발명에 따른 실린더나 실린더 라이너의 흡기 슬릿의 링의 흡기 슬릿의 형태나 양식에 의해 미리 결정된다. 그러한 흡기 슬릿들은 통상 실린더 축 방향으로 신장된 형태를 가지며 실린더 벽체의 외측으로부터 내측으로 일정한 단면을 가지고 이어진다. 즉, 인접한 흡기 슬릿 사이에서 중간에 끼인 안착부는 외측으로부터 내측으로 갈수로 점차 좁아진다. 또한, 이 흡기 슬릿들은 대개 실린더의 방사 방향으로 확장하는 평면에 평행하게 배열된 평면을 가진다. 연소실 내에서 가스 혼합을 강화하기 위해 소기 가스의 흐름 내에서의 회전을 만들기 위해, 바람직하게는, 실린더 벽체를 통하여 흡기 슬릿의 링의 흡기 슬릿 각각이 진행하는 방향은 실린더의 방사방향에 대해 각도를 가지며, 가장 바람직하게는 10° 내지 25°, 가령 20°근방의 각도를 가진다.

명확하게 하기 위해, 본 출원에서 본 발명의 흡기 밸브의 기하구조는 흡기 밸브가 제공된 흡기 슬릿의 기하구조를 근거로 결정되며, 이때, 실린더는 바닥에서 크랭크축에 대해 수직한 축을 가지는 것으로 생각된다. 흡기 밸브는 그러한 실린더들에 사용되는 이 기준들에 의해 한정되지 않음을 주의해야 한다.

위와 같은 형태의 흡기 밸브를 위한 실링(sealing)을 형성하기 위해, 밸브 몸체의 수용부(다른 말로 하면 밸브 몸체 전체)는, 개별 흡기 슬릿 내부에 조립된 상태에서 실린더 내부로부터 볼 때, 가스 통로들에 의해 통과되는 흡기 슬릿을 위한 실링을 형성하기 위해, 특히 흡기 밸브의 몸체가 수용부만으로 배타적으로 이루어진다면, 개별 흡기 슬릿의 영역과 같이 연신된 형태를 가질 수 있다. 흡기 밸브 몸체가 배타적으로 수용부로 이루어지는 것과 관계없이, 수용부는 흡기 슬릿 내측에 조립 상태에서 상단에 있는 하나의 좁은 측면 위에 있는 상부 접촉 벽체부와 슬릿 내측에 조립 상태에서 하단에 있는 하나의 좁은 측면 위에 있는 하부 접촉 벽체부 및 이들 상부 및 하부 접촉 벽체부를 연결하며 가스 통로들에 의해 통과되는 중앙부로 이루어질 수 있다.

상부 접촉 벽체부는 개별 흡기 슬릿의 전체 폭에 걸쳐 개별 흡기 슬릿의 내측 주변을 감싸는 표면의 상부와 접촉하도록 형성된 외측 표면을 가지며, 가령, 볼록하게 구부러진 벽체를 가지고, 개별 흡기 슬릿으로 들어가는 밸브 몸체의 수용부의 외측 끝단으로부터 밸브 몸체의 수용부의 가장 내측 끝단으로 돌출되고, 바람직하게는 상단부와 접촉되고, 하부 접촉 벽체부는 개별 흡기 슬릿의 전체 폭에 걸쳐 개별 흡기 슬릿의 내측 주변을 감싸는 표면의 하부와 접촉하도록 형성된 외측 표면을 가지며, 가령, 볼록하게 구부러진 벽체를 가지고, 개별 흡기 슬릿으로 들어가는 밸브 몸체의 수용부의 외측 끝단으로부터 밸브 몸체의 수용부의 가장 내측 끝단으로 돌출되고, 바람직하게는 하단부와 접촉된다. 따라서, 위의 접촉 벽체부들의 벽체와 같은, 전체가 물질로 채워지게 구성되고 일정 수의 가동될 수 있는 밸브 부재들을 수반하지 않거나 포함하지 않는 수용부의 그런 부분은 수용부의 가장 내측 단부까지 돌출되어, 흡기 슬릿의 내측 공간의 주된 부분이며 또한 가스 통로들의 전체 크기에 기여하지 않는 부분이 채워져서 죽은 공간이 되는 것을 방지하게 된다.

바람직한 추가적 전개에서, 개별 흡기 슬릿 내부에 조립된 상태에서, 중앙부는 실질적으로 삼각형의 구역 포락선(triangular envelope of contour)을 가지고, 상부 접촉 벽체부와 하부 접촉 벽체부 사이 전체 길이에 걸쳐서 크기와 형태에서 일정하며, 내측 방향으로 테이퍼진 측방 사면을 가진 수평적 단면을 가진다. 양 측방 사면은 전체 길이에 걸쳐 개별 흡기 슬릿의 내측 주위를 감싸는 표면의 측부와 접하고, 측방 사면 가운데 적어도 하나 바람직하게는 양쪽 모두는 가스 통로들에 의해 통과된다. 이런 형태를 가진 중앙부와 함께, 닫힌 위치에서 가스 통로들을 커버하기 위해 일정 수의 리드 날개들은 측방 사면들이 표면에 지지될 수 있고, 열린 위치에서는, 일정 수의 리드 날개들은 각 리드 날개의 외측 단부가 고정되고 각 리드 날개의 내측 단부가 구부러진 채로 흡기 슬릿의 내측 주위를 감싸는 표면의 측부에 대향하도록 구부러질 수 있다.

이런 목적을 위하여, 중앙부는 그 측방 사면들 위에 스프링 리드들의 일정 수에 대응하는 일정 수의 바람직하게는 평평한 지지 표면을 가지는 것이 바람직하며, 가스 통로들을 덮는 닫힌 위치에서는 그 측방 사면들 위에서 스프링 리드들이 지지된다.

측방 사면들은 바람직하게는 죽은 공간을 줄이기 위해 가장 외측 단부로부터 가장 내측 단부로 뻗는다. 흡기 밸브가 예정된 흡기 슬릿이 실린더의 내측으로 향하는 방향은 원 중심을 향하는 방사 방향과 일정 각도를 가지도록 이루어질 뿐 아니라, 연소실 내에서 소기 가스 흐름에 회전을 만들거나 돕기 위해, 바람직하게는 이 측방 사면들이 서로 다른 길이를 가져서, 이 삼각형 포락선이 이등변이 아니고, 이등변 삼각형에 대해 바람직하게는 대략 10 내지 25도, 가령 20도 정도로 양쪽 사면의 경사각에 의해 기울어진다.

특히, 중앙부의 이러한 형태를 위해, 일정 수의 스프링 리드의 각각이 사각형으로 형성되고, 적어도 조립 상태에서 개별 흡기 슬릿 속으로 내측을 향해 뻗도록, 중앙부의 그런 사면들에서 외측부로 그 측면들 가운데 하나 위에서 연결부와 연결되는 것이 바람직하다. 각 스프링 리드 혹은 리드 날개는 중앙부에 고정적으로 연결되거나 혹은 중앙부의 외측 표면 바람직하게는 테이퍼진 결속 돌기들과 흡기 슬릿의 내측 주위를 감싸는 표면의 측방 사이에 죄어질 수 있다.

흡기 슬릿의 내부에서 그 테이퍼진 사면들을 가진 중앙부를 지지하기 위해, 테이퍼진 중앙부의 각 측방 측면 위에 적어도 하나 바람직하게는 복수의 상호 이격된 지지 립들이 제공되며, 지지 립들은 조립된 상태에서 개별 흡기 슬릿의 내측 주변을 감싸는 표면의 측부와 접촉하기 위해 측방으로 바람직하게는 수평방향으로 측방 사면들에서 중앙부로부터 돌출된다.

바람직하게는, 중앙부는 상부 접촉 벽체부와 하부 접촉 벽체부를 측방으로 연결하는 두 개의 측방 최외측 안착부와, 상부 접촉 벽체부와 하부 접촉 벽체부를 연결하는 하나의 최내측 단부 안착부를 구비하여, 측방 사면들의 각각은 최내측 단부 안착부의 측방을 바라보는 한 측면으로부터 측방 최외측 안착부들 가운데 하나의 측방을 바라보는 측면으로 뻗어 있다.

각각의 측방 최외측 안착부의 측방을 바라보는 측면 위에, 결속돌기들 가운데 하나가 정렬될 수 있다. 바람직하게는, 결속돌기들은 전체 측방 최외측 안착부를 따라 뻗어 있다. 바람직하게는, 결속돌기들은 상부 접촉 벽체부와 하부 접촉 벽체부의 측방 측면 위로 측방으로 돌출된다. 바람직하게는 대응되는 결속 홈들의 대응되는 표면에 대향하여 솟는 결속돌기들 각각의 측방 표면은 적어도 부분적으로는 대응되는 측방 최외측 안착부의 평평한 측방 표면을 형성한다. 이는 결속 돌기들의 각각이 대응되는, 공통의 평평한 측방 표면을 가지는 측방 최외측 안착부와 결합부(integral part)를 형성할 수 있다는 것이다. 따라서, 중앙부와 전체 밸브 몸체는 가령 주조와 같이 제작에 용이한, 낮은 정밀도의 기하형태를 갖는다. 결과적으로, 선호되는 전개에 따르면, 밸브 몸체는 주조강 바람직하게는 회주철로 일체적으로 주조될 수 있다.

일정 수의 가스 통로는 상부 접촉 벽체부, 하부 접촉 벽체부, 최내측 안착부와 측방 최외측 안착부 각각 사이에서 중앙부의 하나의 사면 바람직하게는 양 사면에서 형성될 수 있다.

일정 수의 스프링 리드들의 신뢰성 있고 저렴한 고정을 위해, 중앙부는 일정수의 스프링 리드들에 대응하고 개별 흡기 슬릿의 내측 주변을 감싸는 표면의 측부를 바라보는 일정 수의 평평한 연결 표면을 구비할 수 있다. 개별 흡기 슬릿 내에 조립된 상태에서, 일정 수의 스프링 리드들은 대응하는 일정 수의 연결 표면들과 개별 흡기 슬릿의 내측 주변을 감싸는 표면의 측부 사이에 죄어질 수 있다. 일정 수의 평평한 연결 표면은 하나의, 바람직하게는 양쪽의 측방 최외측 안착부 위에, 그 안착부의 평평한 측방 표면과 통합적으로 형성될 수 있고, 바람직하게는, 하나의 혹은 양쪽의 측방 최외측 안착부의 평평한 측방 표면의 그런 부분 위에 형성될 수 있으며, 이때 측방 최외측 안착부는 동시에 결속 돌기들의 측방 표면을 이룬다. 따라서, 일정 수의 스프링 리드들은 결속 돌기의 측방 표면과 이에 대응하는 결속 홈의 대응 표면과의 사이에 죄어질 수 있다.

흡기 밸브의 단순화된 설치 및 운반의 문제로서, 오직, 이상의 바람직한 추가 실시예에서, 일정 수의 스프링 리드들은 가령 본딩이나 솔더링 혹은 스폿 용접에 의해 일정 수의 연결 표면들에 사전 연결된다.

또한, 가스 통로들의 개개의 측방 측면 위의 최내측 단부 안착부 위에서, 흡기 밸브는 일정수의 스프링 리드들의 대응하는 일정 수의 지지 표면들의 일정 수의 평평한 표면들을 이루는 부분을 구비할 수 있다. 이런 일정 수의 평평한 표면들은 최내측 단부 안착부의 각각의 측방 측면 위의 하나의 평평한 표면일 수 있다.

또한, 일정 수의 지지 표면들은 중간 연결 안착부(interconnecting land)들의 측방 표면들에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있으며, 이때 중간 연결 안착부들은 가스 통로들을 가진 중앙부의 사면 위에서 내측 안착부와 측방 최외측 안착부들의 적어도 하나를 연결한다. 중간 연결 안착부들의 측방 표면은 최내측 단부 안착부의 사면들 위의 일정수의 평평한 표면들과 최외측 안착부 위의 연결 표면들과 정렬될 수 있어서, 평평한 스프링 리드들은 흡기 밸브의 닫힘 상태에서 그들 전체 몸체와 지지된다.

중간 연결 안착부들에 의한 지지를 가지고, 흡기 밸브의 닫힘 상태에서 스프링 리드들의 좌굴(buckling)은, 소기 트랙에 대해 연소실 내의 8~10 바의 과압이 존재하는 경우에도, 신뢰성 있게 방지될 수 있다.

또한, 양 최외측 측방 안착부와 최내측 안착부를 가지는 흡기 밸브는 적어도 하나 바람직하게는 복수의 상호 이격되고, 안착부들 내부에서 내측 안착부와 양 외측 안착부와 수직으로 만나는 구분 립들을 구비할 수 있다. 안착부들의 내부의 단면이 대략 삼각형이므로 구분 립들도 대략 삼각형이다. 구분 립들에 의해 밸브 몸체의 수용부의 추가적인 경도가 얻어질 수 있다.

구분 립들이 완전히 물질로 채워지고 따라서 가스가 투과할 수 없다면, 다시 말하면 구분 립들이 연락 불가능하게 각 구분 립 아래의 가스 통로들로부터 각 구분 립 위의 가스 통로들을 분리한다면, 보다 중요한 효과가 얻어질 수 있다. 그러면, 피스톤 링 패키지가 흡기 밸브의 링을 지나는 피스톤 위치에서 연소실 내부 가스의 피스톤 아래 공간으로의 누출이 방지될 수는 없더라도 적어도 감소될 수 있다. 구분 립들이 밸브 몸체의 중앙부의 측방 사면들의 외측에서 가령 지지 립들로 계속된다면 이런 효과는 강화된다.

위의 지름길 효과를 방지하기 위해, 두 인접한 구분 립들 사이의 거리, 상부 접촉 벽체부에 인접한 구분 립과 상부 접촉 벽의 사이 거리와 하부 접촉 벽체부에 인접한 구분 립과 하부 접촉 벽 사이의 거리는 피스톤 링 패키지의 높이보다 더 작아져야 한다.

본 발명의 유리한 흡기 밸브들이 구비된 엔진의 실린더 혹은 실린더 라이너는, 피스톤 압축 행정 동안 개방 시간을 지연시키기 위하여, 흡기 밸브들로 채워진 혹은 흡기 밸브가 공급된 흡기 슬릿들의 하나 이상의 링을 가질 수 있다. 선택적으로, 실린더나 실린더 라이너가 흡기 슬릿의 링을 오직 하나만 구비한다면, 본 발명에 따른 흡기 밸브들이, 연소실 내부의 과압이 소기 트랙과 비교할 때 8~10 바(bar)인 경우라도, 팽창 행정 동안 흡기 슬릿들을 닫힌 상태로 유지하므로, 더 높은 위치에 흡기 슬릿들을 위치시키거나 본 발명에 따른 흡기 밸브들 없이 더 높은 위치에 닿는 상단을 가진 더 긴 흡기 슬릿들을 만드는 것도 가능하다.

더욱이, 흡기 밸브들을 가지는 대형 2행정 유니플로 엔진에 있어서, 실린더 내의 대부분의 압력/에너지를 피스톤 상단에 작용시켜 일로서 사용하기 위해, 배기 밸브의 개방은 팽창 행정의 피스톤이 하사중심(BDC:bottom dead center)에서 완료될 때까지, 가령 팽창 행정 동안 연소실 내부 압력이 2~3 바에서 개방시간이 되도록 지연될 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 흡기 밸브가 제공된 본 발명에 따른 실린더의 사시도,
도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ라인을 따라 얻어진 부분 단면도,
도3은 도1, 도2에서 나타난 흡기 밸브들 가운데 하나의 사시도,
도4는 개방 상태에서 도3의 흡기 밸브의 다른 방향에서 본 사시도,
도5는 폐쇄 상태의 흡기 밸브의 도4에 대응되는 사시도,
도6은 앞선 도면들에 나타난 흡기 밸브의 밸브 몸체의 사시도,
도7은 개방된 리드들을 가진 흡기 밸브를 나타내는 도3의 Ⅶ-Ⅶ 라인에 따라 얻어지는 단면도,
도8은 폐쇄된 리드를 가지는 흡기 밸브를 나타내는 도7에 대응하는 단면도,
도9는 도2 내의 상세부 Ⅸ의 확대도,
도10은 도9의 영역 Ⅹ로부터 지면에서 도출되는 부분에 대한 도면이다.

이하 위의 도면들을 참조하면서 본 발명의 특징과 효과를 설명하기로 한다.

우선, 도1, 도2에 대해 참조하면, 흡기 슬릿(8)의 링(4)으로서 정렬된 동일한 흡기 슬릿(8)이 분포된 실린더형 원주 벽체(3)를 가진 실린더 라이너(2)가 개시된다. 이 흡기 슬릿의 링(4) 내에서, 인접한 흡기 슬릿(8)들의 각 쌍(pair)은 끼인 안착부(9)에 의해 이격 및 분리된다. 흡기 슬릿 링(4)의 흡기 슬릿(8)들은 도2의 일반적으로 V자형을 이루는 단면을 가진 동일한 흡기 밸브(1)들을 포함하고 있으며, 흡기 밸브(1)는 실린더의 외측으로부터 볼 때 각 흡기 슬릿(8) 내측, 각 흡기 슬릿(4)의 영역에 따른 외측 구역에 완전히 수용된다.

이런 흡기 밸브(1)들 가운데 하나가 도3 내지 도5에서 전체적으로 보여진다. 흡기 밸브는 일반적으로 이 흡기 슬릿(8)들의 형태와 크기에 의해 미리 정해진 신장된(elongated) 형태와 크기를 가지는 밸브 몸체(5)로 이루어지며, 흡기 슬릿(8)들 내로 흡기 밸브(1)가 맞추어진다. 일반적으로 이 밸브 몸체(5)는 중앙부(10)에 의해 이어지는 상부 접촉 벽체부(13a)와 하부 접촉 벽체부(13b)로 이루어진다. 중앙부(10)는 자체의 한 측부에 리드 날개(6)들을 가지고 있으며 자체의 반대편 측부에도 리드 날개(7)들을 가진다.

이 상부 접촉 벽체부와 하부 접촉 벽체부는 실린더 라이너(3)의 외부로부터 볼 때, 볼록하게 곡부를 이루고 각 흡기 슬릿(8)의 방향으로 일정 단면을 가지면서 돌출된다. 중앙부(10)는 자체의 양 측방에 두 개의 내측으로 테이퍼지며, 상부 접촉 벽체부 및 하부 접촉 벽체부(13a, 13b)의 가장 외측 단부로부터 가장 내측 단부로 돌출되는 사면(flank)들을 가진다. 이 리드 날개 혹은 스프링 리드들(6, 7)은 중앙부(10)의 각 측방 사면의 외측 단부에 한쪽이 고정적으로 결합된 통상적인 사각형상을 가지며, 이 중앙부(10)를 통하는 도6의 가스 통로(16)들을 도5와 같이 닫거나 도4와 같이 열도록 그들 부재의 내측으로 면하는 단부들과 함께 플랩 밸브 작용을 할 수 있다. 닫힌 위치에서 도9의 닫힌 부분과 같이 그들 부재는 중앙부(10)의 각 사면 위에 지지되고 열린 위치에서 도9의 열린 부분과 같이 그들 부재는 각 흡기 슬릿의 내측 주변을 둘러싸는 표면 위에 지지된다.

밸브 몸체(5)는 도6에서 상세히 나타나 있다. 밸브 몸체의 중앙부(10)는 중앙부(10)의 측방 가장 먼쪽 단부에 있는 두 개의 측방 최외측 안착부(11)들과 끝이 뾰죽해지는 중앙부(10)의 가장 내측 단부에 있는 최내측 안착부(17)를 구비한다. 최외측 안착부들과 최내측 안착부(11, 17)는 상부 접촉 벽체부 및 하부 접촉 벽체부(13a, 13b)를 사이에서 연결한다. 중앙부(10)의 측방 사면들 위에서 중간 연결 웹(web)들과 중간 연결 안착부(14)들이 최외측 안착부들과 최내측 안착부들(11, 17)과 수직하면서 개별 최외측 안착부(11)와 개별 최내측 안착부(17) 사이에서 뻗어있다. 중간 연결 안착부(14)들은 도7의 최내측 안착부(17)의 측방 사면들 위의 평편한 표면(20)들과 함께 도9의 닫힌 위치에 있는 스프링 리드들(6, 7)을 위한 지지 표면들(14, 20)을 이룬다.

측방 최외측 안착부(11)들의 측방 사면들에, 연결 표면(18)들을 형성하는 평편한 표면(18)들이 주어지고, 이 연결 표면들에서 스프링 리드들(6, 7)이, 가령 스폿 용접에 의해, 밸브 몸체(5)와 연결되어 있다. 가스 통로(16)들은 중간 연결 안착부(14)들 사이에서 중앙부(10)의 측방 사면들을 통해 지난다. 이 가스 통로(16)들은 스프링 리드들(6,7)이 도8 및 도9의 닫힌 위치와 같이 지지 표면들(14, 20) 위에 지지되면 닫히고, 도7 및 도9의 열린 위치와 같이 입구 슬릿(8)의 내측 주변을 감싸는 벽체(표면)의 측방 부분에 지지되면 열린다.

테이퍼진 중앙부(10)의 각 측방 측면에는 두 개의 서로 이격된 지지 립(12)이 있다. 이 지지 립(12)은 입구 슬릿(8) 내에서 밸브 몸체(5)를 지지하기 위해 측방으로 돌출되며, 다시 말하면, 상부 및 하부 접촉 벽체부(13a, 13b)만큼 멀리 측방으로 돌출되는데, 이는, 도9 및 도10에서 보이듯이, 흡기 슬릿(8)의 내측 주변을 감싸는 표면(31)의 측방 부분이 서로 평행한 평면을 이루면서 뻗어 있기 때문이다.

또한, 양 측방의 최외측 안착부(11)들과 최내측 안착부는 대개 삼각형인 구분 립(15)들에 의해 측방 사면들의 내측 위로 서로 연결되어 있다. 구분 립(15)들은 중앙부(10)의 길이에 걸쳐 균일하게 분배되어 있고, 가장 위쪽과 가장 아래쪽 구분 립(15)은 상부 접촉 벽체부(13a)와 하부 접촉 벽체부(13b)에 대해, 인근의 구분 립들 사이의 거리에 해당하는 거리만큼의 거리를 가진다. 이 거리는 다른 한편으로 실린더 내의 가역운동하는 피스톤의 피스톤링 패키지의 높이보다 길다. 따라서, 피스톤 아래 공간에 대한 피스톤의 (정확하게는 피스톤 링 패키지의) 통과 기간동안 연소실 내의 가스를 위한 바람직하지 않은 지름길은 적어도 실질적으로는 폐쇄된다. 이 지름길의 크기는 중앙부(10)의 측방 사면들의 전방 공간의 단면으로 감소된다. 적어도 부분적으로, 이 단면 또한, 구분 립(15)들이 측방 사면들의 바깥쪽에서 지지 립(12)들로 지속된다면, 폐쇄될 수 있다. 따라서, 이 순간에 각 흡기 슬릿(8)이 열린다고 하여도 소기 트랙 내에서는 과잉 압력에 의해 흡기 슬릿들의 링(4)의 흡기 슬릿(8)을 통해 빠져나가는 통로가 잠기므로, 연소실의 가스 압력은 피스톤이 지나는 순간에도 갑자기 줄어들지 않는다.

흡기 밸브(1)는, 도9에 가장 잘 나타나듯이, 각 흡기 슬릿(8) 내에 완전히 수용되게 형성된다. 이는 밸브 몸체(5)가 실린더의 외측으로부터 개별 흡기 슬릿(8)으로 고정적으로 연결된 스프링 리드들(6,7)과 함께 도입될 수용부만으로 이루어짐을 의미한다.

흡기 밸브(1)를 흡기 슬릿 내에 고정시키기 위해, 밸브 몸체(5)의 중앙부(10)는 도7 및 도8에서 가장 잘 보이듯이 양 측방의 외측 끝단에, 결속 돌기(19)들을 구비하는 데 이 결속돌기들은 상부 및 하부 접촉 벽체부(13a, 13b)의 측방 단부 위로 측방으로 돌출되거나 혹은 지지부 없이 뻗어 있다. 이 결속 돌기(19)들은 측방 최외측 안착부(11)의 총합부(integral portion)이다.

이 결속 돌기(19)들은 실린더 라이너(2)의 외측 표면에 위치되는 안착부(9)의 외측 단부에서 각 모따기(champer)된 혹은 테이퍼진 결속 홈(32)들과 그리고 도9 및 도10의 도면부호 31로 지시된 각 흡기 슬릿(8)의 내측 주변부 표면의 측부와 결속하기 위한 것이다.

도9 및 도10으로 돌아가서, 흡기 슬릿(8)들 내의 흡기 밸브(1)들의 형태 및 고정을 설명한다. 도9에서, 하나의 흡기 슬릿(8)이 하나의 닫힌 흡기 밸브(1)와 함께 "닫힘"이라는 문구로 표시되어 나타나 있으며, 근처의 흡기 슬릿(8)이 "열림"이라는 문구로 열린 흡기 밸브(1)와 함께 나타나 있다. 이는 오직 예시적 설명 목적으로 이해되어야 한다.

위에서 언급되듯이, 각 흡기 밸브(1)는 흡기 슬릿들의 링(4)의 흡기 슬릿(8)들 사이의 실린더 벽체(3)의 배치된 각 안착부(9)의 외측방 단부에 있는 각각의 모따기(32)들과 결속되기 위한 결속 돌기(19)들을 구비한다. 측방으로 마주하는 이 결속 돌기(19) 각각의 공통 표면과 각각의 측방 최외측 안착부(11), 다시 말하면 도6에 나타난 지지 표면 18과 결속 홈(32)의 각 모따기의 대향하는 표면 사이에 스프링 리드들(6,7)이 죄어지고 그 위치에 고정되어 있다.

결속 돌기(19)의 결속 홈들(32)과의 형태적 정합에 의해, 전체 흡기 밸브(1)는 연소실 내측으로의 움직임에 대해 고정된다. 흡기 밸브(1)를 외측 방향으로 각 흡기 슬릿(8) 밖으로의 움직임에 대해 고정시키기 위해, 각각은 배열된 안착부(9)들 위에 외측으로부터 고정되고 이 배열된 안착부(9)들의 측방 단부 위로 뻗어있는, 즉, 흡기 밸브의 밸브 몸체(5)의 결속 돌기(19) 위로 뻗어있고, 각 흡기 밸브(1)를 제 위치로 몰아가는 설치 바(34)들이 제공된다.

도10에서 가장 잘 나타나듯이, 실린더 벽체(3)의 배분된 안착부(9)는, 흡기 밸브(1)들로 채워진 흡기 슬릿의 링의 흡기 슬릿(8)들을 통한 가스 흐름 통로의 전체적 크기를 최대화하기 위해, 상대적으로 좁고 일렬의 나사홀(33)만을 위한 공간을 제공한다. 따라서, 흡기 밸브들의 설치 플랜지를 위한 충분한 공간은 없다. 이런 문제는 설치 바(34)에 의해 극복될 수 있으며, 설치 바는 실린더 벽체(3)의 분배된 안착부(9)에 일렬의 나사홀(33)들로 나사결속된 나사(35)들에 의해 고정된다.

도10은 이 스크류(34)들을 볼 수 있도록 도9를 지면 밖 방향으로 돌출시켜 얻어질 수 있다. 더욱이, 도10에서 흡기 밸브(1)들은 구분 립(15)들 가운데 하나를 통한 단면에서 보여진다.

또한, 도9와 도10은 흡기 슬릿(8)들이 실린더 축상 평면에서 보이듯이 일정 폭을 가지는 것을 나타낸다. 이는 다시 배분된 안착부(9)들이 실린더(2)의 밖에서 안으로 갈수록 점차 좁아진다는 것을 의미한다. 더욱이, 흡기 슬릿(8)들의 대칭축은 소기 가스 흡기시 회전을 발생시키기 위해 실린더 방사축에 대해, 나타난 예시에서는 20도 정도로, 어긋나는 것을 나타낸다. 밸브 몸체(5)도 실린더 방사 방향에 대한 흡기 슬릿들의 대칭축의 위와 같은 어긋남을 따른다. 이는 실린더 축상 평면 내의 구역 봉합이 이등변 삼각형이 아니고 리드7과의 하나의 짧은 테이퍼진 사면과 리드6과의 하나의 긴 페이퍼진 사면을 가져서, 유입되는 소기 에어가 도9의 큰 화살표에서 보듯이 흡기 밸브들이 흡기 슬릿 내에 위치하여도 여전히 회전한다는 것이다. 사실, 스프링 리드들(6,7)은 공통의 포트들이 유용하도록 하기 위해 크기면에서 동일한 것이 될 수 있다.

이상 실시예의 변형이나 수정이 본 발명 범위 내에서 가능하다.

Claims

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유니플로형 대형 2행정 엔진을 위한 흡기 밸브로서, 상기 엔진의 실린더의 실린더 벽체(3)를 통해 이어지고 상기 엔진의 피스톤 위쪽의 실린더 내측 공간과 상기 엔진의 소기 트랙을 연결하는 흡기 슬릿의 링(4)을 통과하는 가스 흐름 통로를 열고 닫기 위한 흡기 밸브(1)이며,
상기 흡기 밸브(1)는 상기 소기 트랙의 압력이 상기 실린더 내측 공간에서의 압력보다 낮으면 상기 가스 흐름 통로를 닫고, 상기 소기 트랙의 압력이 상기 실린더 내측 공간에서의 압력보다 높으면 상기 가스 흐름 통로를 열고,
상기 흡기 밸브(1)는 가동될 수 있는 밸브 부재들(6, 7)을 포함하는 밸브 몸체(5)로 이루어지고, 상기 밸브 몸체(5)는 상기 가스 흐름 통로 내에 상기 가동될 수 있는 밸브 부재들(6, 7)을 위치시키기 위해 상기 실린더에 대해 장착될 수 있는 것이며,
상기 가동될 수 있는 밸브 부재들(6, 7)은 상기 가스 흐름 통로가 열린 열림 위치로부터 상기 가스 흐름 통로가 닫힌 닫힘 위치로 그리고 역방향으로 움직일 수 있도록 정렬되고,
상기 흡기 밸브(1)는 상기 흡기 슬릿의 링(4)의 하나의 개별 흡기 슬릿(8)을 통해 이어지는 가스 흐름 통로를 여닫기 위해 설계되고,
상기 밸브 몸체(5)는 상기 개별 흡기 슬릿에 장착될 수 있고, 일정 수의 가스 통로(16)들에 의해 통과되는 상기 개별 흡기 슬릿(8)을 위한 실링(sealing)으로서 이루어지며, 상기 일정 수의 가동될 수 있는 밸브 부재(6, 7)는 상기 일정 수의 가스 통로(16)들을 열고 닫을 수 있도록 크기와 배열을 가지고, 상기 가동될 수 있는 밸브 부재들(6, 7)은 상기 개별 흡기 슬릿(8) 내에 적어도 실질적으로 수용되는 것이며,
상기 개별 흡기 슬릿(8)에 인접한 흡기 슬릿의 링(4)의 흡기 슬릿(8)이 동일한 흡기 밸브(1)들을 제공받을 수 있도록 크기가 정해지고 상기 밸브 몸체(5)가 장착될 수 있는 것인 흡기 밸브(1)에 있어서,
상기 밸브 몸체(5)는 상기 개별 흡기 슬릿(8) 내에 수용되도록 형성된 수용부로 이루어지고,
상기 밸브 몸체(5)의 상기 수용부는, 상기 개별 흡기 슬릿(8) 내측에 조립 상태로 상기 실린더 내측으로부터 볼 때 상기 개별 흡기 슬릿(8)과 같이 신장된 형태를 가지고, 상부 접촉 벽체부(13a), 하부 접촉 벽체부(13b), 중앙부(10)를 구비하며,
상기 상부 접촉 벽체부는 개별 흡기 슬릿(8)의 전체 폭에 걸쳐 개별 흡기 슬릿(8)의 내측 주변을 감싸는 표면(31)의 상부와 접촉하도록 형성된 외측 표면을 가지며, 가령 볼록하게 구부러진 벽체를 가지고, 개별 흡기 슬릿(8)으로 들어가는 밸브 몸체(5)의 수용부의 외측 끝단으로부터 밸브 몸체(5)의 수용부의 가장 내측 끝단으로 돌출되고,
상기 하부 접촉 벽체부는 개별 흡기 슬릿(8)의 전체 폭에 걸쳐 개별 흡기 슬릿(8)의 내측 주변 표면의 하부와 접촉하도록 형성된 외측 표면을 가지며, 가령, 볼록하게 구부러진 벽체를 가지고, 개별 흡기 슬릿(8)으로 들어가는 밸브 몸체(5)의 수용부의 외측 끝단으로부터 밸브 몸체(5)의 수용부의 가장 내측 끝단으로 돌출되고,
상기 중앙부(10)는 상기 상부 접촉 벽체부(13a)와 상기 하부 접촉 벽체부(13b)를 연결하고, 상기 가스 통로(16)에 의해 통과되는 것을 특징으로 하는 흡기 밸브(1).
제 2 항에 있어서,
상기 개별 흡기 슬릿(8) 내부에서 조립된 상태로, 상기 중앙부(10)가 상기 상부 접촉 벽체부(13a)와 상기 하부 접촉 벽체부(13b) 사이의 전체 길이에 걸쳐 형태 및 크기에 있어 일정하고 실질적으로 삼각형의 구역 포락선(envelope of contour)을 가지며, 내측 방향으로 테이퍼지고 측방 사면을 가지는 수평 단면을 가지고,
양쪽의 상기 측방 사면은 상기 개별 흡기 슬릿(8)의 상기 내측 주변을 감싸는 표면(31)의 측부와 전체 길이에 걸쳐 접촉하고, 상기 측방 사면의 양쪽 모두는 상기 가스 통로(16)들에 의해 통과되며,
상기 측방 사면들은 서로 다른 길이를 가져서 상기 삼각형의 구역 포락선은 이등변 삼각형이 아니고 양측 사면의 경사각에 의해 한 이등변 삼각형에 대해 기울어진 것을 특징으로 하는 흡기 밸브(1).
제 3 항에 있어서,
상기 테이퍼진 중앙부(10)의 측방의 각각에 복수의 상호 이격되고, 상기 측방 사면들에서, 상기 개별 흡기 슬릿(8)의 내측의 주변을 감싸는 표면(31)의 측부와 접촉하기 위하여, 상기 중앙부(10)로부터 측방으로 돌출되는 지지 립(12)들이 제공되는 것을 특징으로 하는 흡기 밸브(1).
제 3 항에 있어서, 상기 중앙부(10)는 상기 수용부의 외측 끝단의 주변에서 양 측부에 있고, 상기 실린더의 외측 표면의 단부와 상기 흡기 슬릿(8)의 내측 주변을 감싸는 표면(31)의 측부에 있는 대응 결속 홈들에 결속되기 위해 상기 상부 접촉 벽체부(13a)와 상기 하부 접촉 벽체부(13b)에 걸쳐 측방으로 드리워진(cantilevering) 결속 돌기(19)들을 구비하고,
상기 결속 돌기(19)는 외측 표면들에서 상기 수평 단면의 상기 삼각형의 구역 포락선의 상기 양측 사면들의 정렬된 부분을 형성함을 특징으로 하는 흡기 밸브(1).
제 3 항에 있어서,
상기 중앙부(11, 14, 15, 16, 17)는, 상기 상부 접촉 벽체부(13a)와 상기 하부 접촉 벽체부(13b)를 측방으로 연결하는 두 측방 최외측 안착부(11)들과, 상기 상부 접촉 벽체부(13a)와 상기 하부 접촉 벽체부(13b)를 연결하는 최내측 안착부(17)를 구비하여, 상기 최내측 안착부(17)의 한 측방을 바라보는 측면으로부터 상기 측방 최외측 안착부(11)의 하나의 한 측방을 바라보는 측면으로 상기 측방 사면의 각각이 뻗어있고,
상기 일정 수의 가스 통로(16)들은 상기 상부 접촉 벽체부(13a), 상기 하부 접촉 벽체부(13b)와 상기 최내측 안착부(17)와 상기 측방 최외측 안착부(11) 가운데 각 하나 사이에 있는 양 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 흡기 밸브(1).
제 6 항에 있어서,
상기 양 측방 최외측 안착부(11)들과 상기 최내측 안착부(17)는 복수의 상호 이격된 구분 립(15)들과 수직으로 만나고, 상기 구분 립(15)들은 상기 양 측방 안착부(11)들과 상기 최내측 안착부(17) 내측에서 각 구분 립(15) 위의 가스 통로(16)들을 상기 구분 립(15) 아래의 가스 통로(16)들로부터 불투과적으로 분리하는 것을 특징으로 하는 흡기 밸브(1).
제 6 항에 있어서,
상기 가동될 수 있는 밸브 부재들(6, 7)은 평평하고 구부러질 수 있는 스프링 리드(6, 7)들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡기 밸브(1).
제 8 항에 있어서,
상기 스프링 리드들(6,7) 각각은 사각형으로 형성되고, 적어도 상기 조립된 상태에서 상기 밸브 몸체(5)에 대해 측면들 가운데 하나 위에 있는 연결부(22)에서 상기 개별 흡기 슬릿(8)으로 내측으로 뻗도록 연결되고,
상기 밸브 몸체(5)는 상기 일정 수의 스프링 리드들(6,7)에 대응하는 일정 수의 평평한 지지 표면들(14, 20)을 가지고, 상기 가스 통로(16)들을 커버하는 상기 닫힘 위치에서 상기 일정 수의 스프링 리드들(6,7)은 상기 지지 표면들 위에 지지되는 것을 특징으로 하는 흡기 밸브(1).
제 9 항에 있어서,
상기 중앙부(10)는 상기 일정 수의 스프링 리드들(6,7)에 대응하는 일정 수의 평평한 연결 표면(18)들을 구비하여, 상기 조립 상태에서 상기 일정 수의 스프링 리드들(6,7)이 상기 일정 수의 연결 표면(18)과 상기 개별 흡기 슬릿(8)의 내측 주변을 감싸는 표면의 측부 사이에 죄어지고,
상기 일정 수의 스프링 리드들(6, 7)은 상기 일정 수의 연결 표면(18)들에 본딩, 솔더링 혹은 스폿 용접에 의해 사전접속되는 것을 특징으로 하는 흡기 밸브(1).
제 10 항에 있어서,
상기 최내측 안착부(17)는, 가스 통로(16)들을 가진 각 측면에서, 상기 지지 표면들(14, 20)의 적어도 일부를 형성하는 상기 밸브 몸체(5)의 상기 수용부의 이런 측면 위에 상기 일정 수의 스프링 리드들(6, 7)을 위한 상기 지지 표면(20)들을 가지고 혹은 가지거나,
상기 측방 최외측 안착부(11)들의 적어도 하나이며 가스 통로(16)들을 가진 상기 밸브 몸체(5)의 상기 수용부의 상기 적어도 한 측면 위에 있는 안착부(11)는 하나의 연결 표면(18)과 상기 최내측 안착부(17) 사이의 영역에 있고 상기 지지 표면들(14, 20)의 적어도 일부를 이루는 중간 연결 안착부(14)들에 의해 상기 최내측 안착부(17)와 연결되는 것을 특징으로 하는 흡기 밸브(1).
제 8 항에 있어서,
상기 밸브 몸체(5)는 주조강인 하나의 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡기 밸브(1).
유니플로 타입 대형 2행정 엔진을 위한 실린더 라이너로서, 상기 엔진의 실린더의 벽체 일부를 형성하기 위한 실린더형 벽체(3)를 가지고, 상기 실린더형 벽체(3)는 상기 엔진의 피스톤 위의 상기 실린더 내측 실린더 공간과 상기 엔진의 소기 트랙을 연결하기 위하여 상기 실린더형 벽체(3)를 통해 이어지는 흡기 슬릿의 링 적어도 하나에 의해 통과되며,
흡기 슬릿의 링의 각 흡기 슬릿(8)은 제 2 항에 따른 하나의 개별 흡기 밸브를 위해 형성되고, 흡기 슬릿의 링의 각 흡기 슬릿(8)에서 상기 흡기 밸브(1)용 설치 수단(32, 33)이 제공되는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너.
제 13 항에 따른 실린더 라이너로서,
개별 흡기 슬릿(8)에서의 상기 설치 수단(32, 33)은 상기 실린더 라이너(2)의 외측 표면의 단부에 그리고 상기 개별 흡기 슬릿(8)의 내측 주변을 감싸는 표면(31)의 측부에 있는, 상기 흡기 밸브들의 각각에 형성된 결속 돌기(19)를 위한 테이퍼진 결속 홈(32)을 구비하고 혹은 하거나,
각 개별 흡기 슬릿(8)에 있는 상기 설치 수단(32, 33)은 흡기 슬릿의 링의 서로 인접한 각 두 개의 흡기 슬릿 사이의 분배된 안착부(9) 각각에 있는 일 렬의 나사 홈(33)들을 구비하는 것을 특징으로 하는 실린더 라이너(2).
유니플로 타입의 대형 2행정 엔진으로서, 적어도 실린더 벽체(3)를 가진 적어도 하나의 실린더를 가지고, 상기 실린더 벽체(3)는 상기 엔진의 피스톤 위의 상기 실린더 내측 실린더 공간과 상기 엔진의 소기 트랙을 연결하기 위하여 상기 실린더 벽체(3)를 통해 이어지는 흡기 슬릿의 링 적어도 하나에 의해 통과되며,
흡기 슬릿의 링(4)의 각 흡기 슬릿은 앞선 제 2 항에 따른 하나의 개별 흡기 밸브(1)가 제공되는 것을 특징으로 하는 엔진.
제 15 항에 있어서,
각 개별 흡기 슬릿(8)은 실린더 라이너(2)의 외측 표면의 단부에 그리고 상기 개별 흡기 슬릿(8)의 내측 주변을 감싸는 표면(31)의 측부에 있는 테이퍼진 결속 홈(32)을 구비하고,
상기 흡기 밸브(1)들 각각은 상기 결속 홈들로 결속해 들어가는 측방으로 드리워진 결속 돌기(19)들을 갖는 수용부가 구비된 것을 특징으로 하는 엔진.
제 15 항에 있어서,
흡기 슬릿의 링의 적어도 두 개의 서로 인접한 흡기 슬릿(8)들 사이에는 설치 바(34)가 배분된 안착부(9) 내의 일 렬의 나사 홈(33)들에 체결되는 나사(35)들에 의해 고정되고,
상기 설치 바(34)는 상기 배분된 안착부(9)의 측방 표면 위로 돌출되고, 흡기 슬릿의 링의 두 인접한 흡기 슬릿(8)들 내의 흡기 밸브(1)들을 압박하는 것을 특징으로 하는 엔진.