KR101729371B1

KR101729371B1 - 멀티-실린더 피스톤 기관

Info

Publication number: KR101729371B1
Application number: KR1020137033252A
Authority: KR
Inventors: 망누스 순스뗀
Original assignee: 바르실라 핀랜드 오이
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2017-04-21
Also published as: WO2012156584A1; EP2710253A1; JP5926372B2; JP2014513775A; KR20140045404A; FI20115471A0; FI20115471A; CN103534478B; FI124085B; EP2710253B1; FI20115471L; CN103534478A

Abstract

멀티-실린더 피스톤 기관 (20) 은, 상기 멀티-실린더 피스톤 기관 (20) 의 각각의 실린더 (19) 용의 적어도 하나의 캠 작동식 (cam-operated) 리프팅 디바이스 (4) 를 포함하고, 상기 밸브 리프팅 디바이스 (4) 는 가스 교환 밸브 (24, 25) 를 개방하도록 배치되고, 상기 멀티-실린더 피스톤 기관 (20) 은, 압력 매체원 (18), 상기 멀티-실린더 피스톤 기관 (20) 의 실린더 (19) 에 압력 매체를 도입시키기 위한 적어도 하나의 시동 밸브 (10), 상기 압력 매체원 (18) 을 상기 시동 밸브 (10) 에 연결하기 위한 수단 (26), 및 상기 시동 밸브 (10) 의 작동을 제어하기 위한, 시동 밸브 (10) 를 구비하는 각각의 실린더 (19) 용의 제어 밸브 (12) 를 구비하는 시동 장치를 추가로 포함한다. 각각의 제어 밸브 (12) 는 각각의 실린더 (19) 의 가스 교환 캠 (1) 에 의해 작동되도록 배치된다.

Description

멀티-실린더 피스톤 기관{MULTI-CYLINDER PISTON ENGINE}

본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 멀티-실린더 피스톤 기관에 관한 것이다. 멀티-실린더 피스톤 기관은 시동 장치, 및 각각의 실린더 용의 적어도 하나의 캠 작동식 (cam-operated) 밸브 리프팅 디바이스를 포함하고, 밸브 리프팅 디바이스는 가스 교환 밸브를 개방하도록 배치된다.

예를 들어 선박의 메인 또는 보조 기관으로서 사용되거나 발전소에서 전력 및/또는 열을 생성하기 위하여 사용되는 대형 내연 기관은 크랭크샤프트를 회전시키기 위하여 상기 기관의 실린더에 순차적으로 주입되는 가압 공기를 이용함으로써 일반적으로 시동된다. 시동 공기를 저장하는데 필요한 에너지와 공간을 절약하기 위하여 시동 공기의 소비를 최소화하는 것이 바람직하고, 따라서 공기 주입 시기의 정확한 제어가 필요하다.

특허 출원 WO 2007/003693 A1 은 멀티-실린더 피스톤 기관용 시동 시스템을 개시한다. 파이프 시스템은 압력 매체원을 기관의 각각의 실린더에 연결한다. 각각의 실린더는 압력 매체를 실린더로 도입시키기 위하여 시동 공기 밸브를 구비한다. 각각의 시동 밸브는 제어 밸브에 의해 제어된다. 시동 시스템은 기관의 회전부와 기계적인 접속 상태에 있는 제어부를 포함하는 타이밍 장치를 구비한다. 이러한 종류의 시동 장치는 시동 공기 주입의 정확한 시기를 보장하지만, 제어 공기가 별개의 제어 공기 파이프 내의 각각의 제어 밸브로 보내져야 하는 단점이 있다. 또한, 상이한 수의 실린더를 구비하는 기관에 대해 상이한 타이밍 장치가 설계될 필요가 있다.

본 발명의 목적은 시동 장치를 구비하는 개선된 멀티-실린더 피스톤 기관을 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 멀티-실린더 피스톤 기관은 청구항 1 의 특징부에 의해 특징지어진다.

본 발명에 따라, 멀티-실린더 피스톤 기관은, 멀티-실린더 피스톤 기관의 각각의 실린더 용의 적어도 하나의 캠 작동식 밸브 리프팅 디바이스를 포함하고, 밸브 리프팅 디바이스는 가스 교환 밸브를 개방하도록 배치된다. 시동 장치는 압력 매체원, 멀티-실린더 피스톤 기관의 실린더에 압력 매체를 도입시키기 위한 적어도 하나의 시동 밸브, 압력 매체원을 시동 밸브에 연결하기 위한 수단, 및 시동 밸브의 작동을 제어하기 위한, 시동 밸브를 구비하는 멀티-실린더 피스톤 기관의 각각의 실린더 용의 제어 밸브를 구비한다. 각각의 제어 밸브는 각각의 실린더의 가스 교환 캠에 의해 작동되도록 배치된다.

본 발명은 수개의 이점을 가진다. 시동 밸브가 가스 교환 캠에 의해 제어되므로, 별개의 시동 캠은 필요하지 않다. 동일한 캠은 기관의 실린더 수와 관계없이 사용될 수 있고, 상이한 수의 실린더를 구비하는 기관에 대해 상이한 시동 캠을 설계할 필요는 없다. 시동 공기는 각각의 실린더 용의 별개의 덕트 대신에 단일 시동 공기 덕트 내의 실린더로 분배될 수 있다. 이는 공간과 재료 모두를 절약한다. 또한, 본 발명은 시동 공기 주입의 신뢰할 수 있는 그리고 정확한 제어를 가능하게 한다.

본 발명의 실시형태에 따라, 제어 밸브를 작동시키는 각각의 가스 교환 캠은 제어 밸브를 작동시키기 위하여 가스 교환 캠의 기초원 아래에 배치되는 일부를 포함한다. 제어 밸브가 가스 교환 캠의 기초원 아래에 있는 가스 교환 캠의 일부에 의해 작동되는 때에, 간단하고 신뢰할 수 있는 제어 메커니즘이 달성될 수 있다. 동일한 캠은 상이한 수의 실린더를 구비하는 기관에 대해 사용될 수 있고, 시동 공기 주입 시기를 위한 별개의 조절은 필요하지 않다.

본 발명의 실시형태에 따라, 각각의 제어 밸브는 제어 공기 덕트를 통해 압력 매체원 및 각각의 시동 밸브와 유동 연통 상태에 있다.

본 발명의 실시형태에 따라, 제어 밸브는, 밸브 리프팅 디바이스가 가스 교환 캠의 기초원 아래에 있는 가스 교환 캠의 일부와 맞물리는 때에, 시동 밸브를 개방하기 위하여 압력 매체를 시동 밸브에 유동시키도록 배치된다.

본 발명의 실시형태에 따라, 각각의 제어 밸브는 밸브 리프팅 디바이스에 의해 이동할 수 있는 밸브 부재를 포함한다.

본 발명의 실시형태에 따라, 밸브 리프팅 디바이스는, 밸브 리프팅 디바이스가 가스 교환 캠의 기초원 아래에 있는 가스 교환 캠의 일부와 맞물리는 때에, 가스 교환 캠을 향해 밸브 부재를 미는 플런저를 포함한다.

본 발명의 실시형태에 따라, 밸브 부재는 압력 매체의 압력에 의해 밸브 리프팅 디바이스를 향해 밀린다.

본 발명의 실시형태에 따라, 가스 교환 캠은 흡기 캠이다. 시동 공기 주입은 상사점 근처에서 시작되고, 배기 밸브가 개방하는 크랭크 각도에 근접하여 종료된다. 흡기 캠이 시동 밸브를 제어하기 위하여 사용되는 때에, 기초원 아래에 있는 가스 교환 캠의 일부는 가스 교환 캠의 로브 (lobe) 로부터 멀리 떨어져 있다. 따라서, 기초원 아래의 일부의 형상은 로브의 형상에 의존하지 않는다. 기초원 아래의 일부가 가스 교환 캠의 로브에 근접한 경우, 기초원 아래의 일부의 형상에 약간의 제한이 있을 수도 있다.

본 발명의 실시형태에 따라, 각각의 흡기 캠은 가변성 흡기 밸브의 폐쇄 작동을 제어하기 위하여 흡기 캠의 기초원 아래에 배치되는 제 2 부분을 포함하고, 흡기 캠의 기초원 아래에 배치되는 일부는 제 2 부분 아래에 또한 배치된다.

본 발명의 실시형태에 따라, 가스 교환 캠은 배기 캠이다. 제어 밸브가 배기 캠에 의해 작동되는 때에, 본 발명은 캠 작동식 배기 밸브를 구비하는 2 행정 기관에서도 사용될 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따라, 2 행정 기관에서, 멀티-실린더 피스톤 기관의 적어도 3 개의 실린더는 시동 밸브를 구비하고, 4 행정 기관에서, 멀티-실린더 피스톤 기관의 적어도 5 개의 실린더는 시동 밸브를 구비한다.

본 발명의 실시형태에 따라, 멀티-실린더 피스톤 기관의 모든 실린더는 시동 밸브를 구비한다. 멀티-실린더 피스톤 기관의 실린더 모두에 대해 동일한 캠 프로파일 및 밸브 리프팅 디바이스가 사용될 수 있으므로, 모든 실린더에 시동 밸브를 제공하는 것은 실용적이다.

본 발명의 실시형태에 따라, 각각의 제어 밸브는 압력 매체를 제어 밸브로 도입시키기 위한 입구 채널, 시동 밸브를 개방하기 위하여 압력 매체를 시동 밸브로 도입시키기 위한 출구 채널, 및 제어 밸브가 가스 교환 캠에 의해 작동되지 않을 때에 제어 밸브로부터 압력 매체를 방출하기 위한 드레인 채널을 포함한다.

본 발명의 실시형태에 따라, 시동 장치는 멀티-실린더 피스톤 기관의 시동을 개시하기 위하여 메인 시동 밸브를 포함한다.

도 1 은 내연 기관의 시동 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2 는 가스 교환 밸브 및 시동 밸브를 구비하는 실린더 헤드의 일부의 간략한 단면도를 도시한다.
도 3 내지 도 6 은 본 발명의 실시형태에 따른 작동의 상이한 단계에서 시동 밸브의 제어 장치 및 기관의 흡기 캠을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 시동 밸브의 제어 장치 및 기관의 흡기 캠을 도시한다.
도 8 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 내연 기관의 시동 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 9 는 공기 주입 밸브의 제어 장치 및 기관의 배기 캠을 도시한다.
도 10 은 상이한 크랭크 각도에서의 캠 팔로워 (cam follower) 의 수직 위치를 도시한다.
도 11 은 VIC 를 구비하는 기관 내에서 상이한 크랭크 각도에서의 캠 팔로워의 수직 위치를 도시한다.

본 발명의 실시형태는 첨부 도면을 참조하여 더 상세하게 설명된다.

도 1 은 피스톤 기관 (20) 의 시동 장치를 개략적으로 도시한다. 도 1 의 예에서, 피스톤 기관 (20) 은 6 개의 실린더 (19) 를 포함하지만, 피스톤 기관 (20) 은 예를 들어 일직선으로 또는 V-구성으로 배치되는 임의의 합당한 수의 실린더 (19) 를 포함할 수 있다. 피스톤 기관 (20) 은, 발전소에서 전력 및/또는 열을 생성하기 위하여 사용되거나 또는 선박의 메인 또는 보조 기관으로서 사용되는 것과 같은 대형 내연 기관이다. 도 1 에 도시된 실시형태에서, 모든 실린더 (19) 는 기관 (20) 을 시동시키기 위하여 압력 매체, 예를 들어 가압 공기를 실린더 (19) 로 도입시키기 위한 수단을 구비한다. 하지만, 다수의 실린더를 구비하는 피스톤 기관에서, 피스톤 기관의 실린더 모두가 시동을 위해 사용될 필요는 없다. 4 행정 기관의 경우에, 초기 크랭크샤프트의 위치와 관계없이 피스톤 기관을 시동시킬 수 있도록 적어도 5 개의 실린더로의 시동 공기 주입이 필요하다. 2 행정 기관의 경우, 3 개의 실린더가 충분하다. 피스톤 기관이 크랭크샤프트를 더 나은 시동 위치로 회전시키기 위한 수단을 구비하는 경우, 시동 공기 주입을 갖는 더 적은 수의 실린더도 충분하다. 하지만, 본 발명에 따른 시동 장치가 피스톤 기관 (20) 의 각각의 실린더 (19) 로 시동 공기를 주입하기 위하여 동일한 수단을 이용할 수 있으므로, 시동을 위해 피스톤 기관 (20) 의 실린더 (19) 모두를 사용하는 것은 실용적이다.

가압 공기는 시동 공기 탱크 (18) 내에 저장되고, 상기 시동 공기 탱크로부터 가압 공기는 시동 공기 덕트 (26) 에서 피스톤 기관 (20) 의 실린더 (19) 로 도입된다. 공기 대신에, 일부 다른 가압 가스도 또한 사용될 수 있다. 시동 공기 탱크 (18) 는 압축기 (미도시) 에 의해 충전될 수 있다. 시동을 위해 사용되는 피스톤 기관 (20) 의 각각의 실린더 (19) 는 시동 밸브 (10) 를 구비한다. 도 2 에서는 실린더 헤드 (23) 와 연계된 시동 밸브 (10) 를 도시한다. 또한, 실린더 헤드 (23) 는 연소 공기를 각각의 실린더 (19) 로 도입시키기 위한 흡기 덕트 (32), 및 실린더 (19) 로부터 배출 가스를 안내하기 위한 배기 덕트 (33) 를 구비한다. 하나 이상의 흡기 밸브 (24) 및 하나 이상의 배기 밸브 (25) 는 실린더 (19) 와 흡기 덕트 및 배기 덕트 (32, 33) 사이의 연결을 개폐하기 위하여 실린더 헤드 (23) 내에 배치된다. 각각의 시동 밸브 (10) 의 작동은 각각의 제어 밸브 (12) 에 의해 제어된다. 또한, 피스톤 기관 (20) 의 각각의 실린더 (19) 는 하나 이상의 시동 밸브 (10) 를 구비할 수 있다. 각각의 실린더 (19) 가 예를 들어 2 개의 시동 밸브 (10) 를 구비하는 경우, 양자의 밸브 (10) 는 동일한 제어 밸브 (12) 에 의해 제어될 수 있다. 제어 밸브 (12) 는 시동 공기 덕트 (26) 에 연결된다. 시동 공기 덕트 (26) 는 피스톤 기관 (20) 이 시동되는 때에 제어하기 위하여 메인 시동 밸브 (17) 를 구비한다. 시동 밸브 (10) 및 제어 밸브 (12) 의 예는 도 3 내지 도 6 에서 간략도로서 도시된다.

본 발명의 실시형태에 따라, 시동 장치는 밸브 리프팅 디바이스 (4) 및 가스 교환 캠 (1) 을 포함한다. 가스 교환 캠 (1) 은 캠 프로파일 (2) 의 보다 나은 도시를 위해 가스 교환 캠의 수직축을 중심으로 90 도 회전된 상태로 도면에 도시된다. 가스 교환 캠 (1) 의 캠 프로파일 (2) 은 기초원 (2a), 로브 (2b), 및 기초원 (2a) 아래에 배치되는 일부 (2c) 를 포함한다. 표현 "기초원 아래에" 는 캠 프로파일 (2) 의 상기 일부의 반경이 기초원 (2a) 의 반경보다 더 작은 것을 의미한다. 기초원 (2a) 아래의 일부 (2c) 의 반경은 전체 일부 (2c) 에 걸쳐 일정할 필요는 없다. 도 3 내지 도 6 에 도시된 실시형태에서, 가스 교환 캠 (1) 은 흡기 캠이고, 밸브 리프팅 디바이스 (4) 는 피스톤 기관 (20) 의 흡기 밸브 (24) 를 개방하도록 배치된다. 동일한 캠 리프팅 디바이스 (4) 는 피스톤 기관 (20) 의 배기 밸브 (25) 를 개방하기 위하여 사용될 수 있다.

캠 리프팅 디바이스 (4) 는 보디 부분 (5) 및 상기 보디 부분 (5) 내에 배치되는 왕복 플런저 (6) 를 포함한다. 플런저 (6) 는 푸시 로드 (8) 를 리프팅시키도록 배치된다. 캠 팔로워 (3) 는 베어링을 구비하는 플런저 (6) 에 부착된다. 보디 부분 (5) 과 플런저 (6) 사이의 코일 스프링 (7) 은 캠 팔로워 (3) 를 캠 프로파일 (2) 에 대해 민다. 리프팅 장치는 종래의 방식으로 작동한다. 캠 팔로워 (3) 가 기초원 (2a) 아래에 있는 캠 프로파일 (2) 의 일부 (2c) 에 있는 때에, 플런저 (6) 는 최하위 위치에 있다. 보디 부분 (5) 은 스토퍼 표면 (9) 을 구비하고 푸시 로드 (8) 는 상기 스토퍼 표면 (9) 에 대해 정지할 수 있어서, 캠 팔로워 (3) 가 기초원 (2a) 을 빠져나와 기초원 (2a) 아래의 일부 (2c) 에 진입하는 경우에 또는 그 반대의 경우에, 푸시 로드 (8) 및 흡기 밸브 (24) 의 위치가 변하지 않는다. 흡기 캠 (1) 이 회전되는 경우, 캠 팔로워 (3) 는 캠 프로파일 (2) 의 로브 (2b) 와 결국 맞물리게 된다. 플런저 (6) 및 푸시 로드 (8) 는 상향으로 이동하고, 흡기 밸브 (24) 는 개방된다. 도 4 에서는 흡기 밸브 (24) 가 완전히 개방하는 상황을 도시한다.

피스톤 기관 (20) 의 각각의 실린더 (19) 는 밸브 부재 (22) 를 포함하는 시동 밸브 (10) 를 구비한다. 시동 밸브 (10) 는 스프링 (11) 에 의해 폐쇄되어 유지된다. 시동 밸브 (10) 의 작동을 제어하기 위하여, 각각의 밸브 리프팅 디바이스 (4) 는 제어 밸브 (12) 를 구비한다. 캠 팔로워 (3) 가 기초원 (2a) 아래에 있는 캠 프로파일 (2) 의 일부 (2c) 와 맞물리는 때에, 플런저 (6) 는 도 5 에 도시된 대로 제어 밸브 (12) 내의 밸브 부재 (13) 를 하향으로 민다.

피스톤 기관 (20) 을 시동하기 위하여, 메인 시동 밸브 (17) 가 개방된다. 이로써, 시동 공기가 시동 공기 덕트 (26) 내에서 제어 밸브 (12) 로 유동하는 것이 허용된다. 가압 공기는 입구 채널 (14) 을 통해 제어 밸브 (12) 에 진입한다. 캠 팔로워 (3) 가 배기 캠 (1) 의 기초원 (2a) 또는 로브 (2b) 에 있는 밸브 리프팅 디바이스 (4) 와 연결된 제어 밸브 (12) 에서는, 공기 압력이 제어 밸브 (12) 내의 밸브 부재 (13) 를 도 4 에 도시된 위치로 상향으로 민다. 따라서, 밸브 부재 (13) 는 가압 공기가 드레인 채널 (16) 을 통해 제어 밸브 (12) 로부터 유동하는 것을 허용한다. 공기는 드레인 채널 (16) 로부터 예를 들어 기관실로 방출된다. 대조적으로, 캠 팔로워 (3) 가 흡기 캠 (1) 의 기초원 (2a) 아래의 일부 (2c) 에 있는 밸브 리프팅 디바이스 (4) 와 연계된 제어 밸브 (12) 에서는, 플런저 (6) 가 도 5 에 도시된 바와 같이 밸브 부재 (13) 를 하향으로 민다. 이로써, 입구 채널 (14) 과 드레인 채널 (16) 사이의 연결이 폐쇄되고, 시동 공기가 시동 밸브 (10) 로 유동한다. 공기는 제어 공기 입구 (27) 를 통해 시동 밸브 (10) 의 밸브 부재 (22) 위의 공간으로 도입되고, 공기 압력은 밸브 부재 (22) 를 하향으로 밀고 시동 밸브 (10) 를 개방한다. 따라서, 시동 밸브는 시동 공기 덕트 (26) 내에서 시동 공기 탱크 (18) 로부터 시동 밸브 (10) 로 그리고 시동 공기 입구 (28) 를 통해 피스톤 기관 (20) 의 실린더 (19) 로 유동할 수 있고, 여기서 시동 공기는 피스톤을 하향으로 밀고 피스톤 기관 (20) 의 크랭크샤프트를 회전시킨다.

캠 샤프트가 추가로 회전하는 때에, 캠 팔로워 (3) 는 흡기 캠 (1) 의 캠 프로파일 (2) 의 기초원 (2a) 아래의 일부 (2c) 를 벗어나서 다시 기초원 (2a) 에 진입한다. 따라서 스프링 (11) 에 의해 상향으로 밀리는 때에 시동 밸브 (10) 의 밸브 부재 (22) 에 의해 생성되는 압력과 입구 채널 (14) 내의 압력은 밸브 부재 (13) 를 제어 밸브 (12) 내에서 상향으로 밀 수 있다. 따라서, 제어 밸브 (12) 의 드레인 채널 (16) 과 입구 채널 (14) 사이의 연결은 도 6 에서 볼 수 있는 바와 같이 다시 개방하고, 각각의 실린더 (19) 로의 시동 공기 주입은 종료된다. 시동 공기는, 피스톤 기관 (20) 이 시동되는 때까지, 피스톤 기관 (20) 의 실린더 (19) 로 순차적으로 주입된다. 피스톤 기관이 (20) 시동되는 때에, 메인 시동 밸브 (17) 는 폐쇄될 수 있다.

기초원 (2a) 아래의 일부 (2c) 가 상이한 위치에 있는 상이한 캠 프로파일 (2) 에 의하면, 배기 밸브 (25) 를 개방하기 위해 사용되는 캠 리프팅 디바이스 (4) 는 또한 시동 밸브 (10) 를 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 하지만, 기초원 (2a) 아래의 일부 (2c) 가 캠 프로파일 (2) 의 로브 (2b) 로부터 멀어지게 배치될 수 있으므로, 이러한 목적을 위한 흡기 캠을 사용하는 것이 유리하다. 이는 캠 리프팅 디바이스 (4) 와 제어 밸브 (12) 의 원활한 작동을 보장한다.

도 7 에서는 본 발명의 약간 상이한 실시형태가 도시된다. 이 실시형태에서, 푸시 로드 (8) 는 푸시 로드 (8) 와 플런저 (6) 사이에 배치되는 피스톤 (30) 에 의해 이동된다. 푸시 로드 (8) 와 피스톤 (30) 사이의 틈을 제거하기 위해 제 2 스프링 (29) 이 피스톤 (30) 과 플런저 (6) 사이에 배치된다. 캠 팔로워 (3) 가 캠 프로파일 (2) 의 기초원 (2a) 아래에 있는 캠 프로파일 (2) 의 일부 (2c) 와 맞물리는 때에, 플런저 (6) 와 피스톤 (30) 사이에 갭 (31) 이 형성된다. 제 2 스프링 (29) 은 갭이 푸시 로드 (8) 와 피스톤 (30) 사이에 또는 푸시 로드 (8) 의 상단부와 로커 암 사이에 형성되지 않도록 푸시 로드 (8) 의 단부에 대해 피스톤 (30) 을 유지시킨다. 이는 밸브 리프팅 디바이스 (4) 의 원활한 작동을 보장한다.

도 10 에는 캠 팔로워 (3) 의 위치가 그래프로서 도시되어 있다. 점선은 배기 밸브 (25) 의 캠 팔로워의 위치를 도시하고, 실선은 흡기 밸브 (24) 의 캠 팔로워의 위치를 도시한다. 또한, 플런저 (6) 는 동일한 곡선을 따른다. 또한, 푸시 로드 (8) 와 밸브 리프트는, 도 3 내지 도 6 의 실시형태에서의 스토퍼 표면 (9) 에 의해 또는 도 7 의 실시형태에서의 피스톤/스프링 장치 (29, 30) 에 의해 푸시 로드 (8) 의 수직 위치가 음이 될 수 없다는 것을 제외하면, 동일한 곡선을 따른다. 수평 축선 아래의 영역은 흡기 밸브 리프팅 디바이스 (4) 의 캠 팔로워 (3) 가 기초원 (2a) 아래의 일부 (2c) 와 맞물리는 방법을 나타낸다. 시동 공기 주입은, 도면에 도시된 실시형태에서 압축 행정 중에 상사점 (TDC) 직전에 개시하여 폭발 행정 중에 상사점 후에 약 90 도의 크랭크 각도까지 이어지는 이러한 단계 중에 일어난다.

도 11 에서는 가변성 흡기 밸브 폐쇄 (VIC) 를 구비하는 기관에서의 캠 팔로워의 수직 위치를 도시한다. 이 실시형태에서, 흡기 캠 프로파일은 흡기 밸브 폐쇄 시기를 제어하기 위해 기초원 아래에 배치되는 일부를 포함한다. 시동 밸브를 제어하기 위한 다른 일부는 흡기 밸브 폐쇄 시기를 제어하는 일부 아래에 배치된다.

도 8 에는 본 발명의 다른 실시형태를 도시하고, 여기서 시동 공기 덕트 (26) 및 시동 공기 탱크 (18) 는 또한 추가의 연소 공기를 피스톤 기관 (20) 의 실린더 (19) 로 도입시키기 위해 사용된다. 용어 "추가의 연소 공기" 는 점화 이전에 그러나 표준 공기 흡입이 종료된 이후에 피스톤 기관 (20) 의 실린더 (19) 에 도입되는 공기에 관한 것이다. 4 행정 기관에서, 이는 추가의 연소 공기가 상기 실린더 (19) 의 흡기 밸브의 폐쇄 후에 실린더 (19) 로 도입되는 것을 의미한다. 추가의 연소 공기는 기관 부하가 갑자기 증가하는 상황에서 터보 레그 (turbo lag) 를 감소시키기 위해 피스톤 기관 (20) 의 실린더 (19) 로 도입될 수 있다. 도 8 의 실시형태에서, 피스톤 기관 (20) 은 제어 밸브 (12) 를 시동 공기 탱크 (18) 에 연결하는 제어 공기 덕트 (21) 를 구비한다. 메인 시동 밸브 (17) 는 제어 공기 덕트 (21) 내에 배치된다. 시동 공기 덕트 (26) 는 폐쇄 밸브 (34) 를 구비한다. 피스톤 기관 (20) 의 각각의 실린더 (19) 는 실린더 (19) 로의 추가의 연소 공기의 주입을 제어하기 위하여 제 2 제어 밸브 (12') 를 구비한다. 제 2 제어 밸브 (12') 는 제 2 제어 공기 덕트 (21') 에 의해 시동 공기 탱크 (18) 에 연결된다. 제 2 제어 공기 덕트 (21') 는 추가의 연소 공기의 주입이 스위치 온되는 때에 제어하기 위한 공기 주입 제어밸브 (17') 를 구비한다. 도 8 의 실시형태에서, 시동 밸브 (10) 는 추가의 연소 공기를 실린더 (19) 에 공급하기 위해 또한 사용된다. 하지만, 별개의 밸브들이 또한 사용될 수 있다. 제어 공기 덕트 (21) 는 추가의 연소 공기가 피스톤 기관 (20) 에 도입되는 때에 추가의 연소 공기가 각각의 제어 밸브 (12) 를 통해 새나가는 것을 방지하기 위하여 각각의 제어 밸브 (12) 로부터 하류에 체크 밸브 (32) 를 구비한다. 유사하게, 제 2 제어 공기 덕트 (21') 는 피스톤 기관 (20) 의 시동 동안에 시동 공기가 제 2 제어 밸브 (12') 를 통해 새나가는 것을 방지하기 위하여 각각의 제 2 제어 밸브 (12') 로부터 하류에 제 2 체크 밸브 (32') 를 구비한다.

제 2 제어 밸브 (12') 는 도 9 에 도시된 바와 같이 피스톤 기관 (20) 의 배기 캠 (1') 에 의해 작동된다. 배기 밸브 (25) 를 개방하기 위해 사용되는 밸브 리프팅 디바이스 (4) 는 흡기 밸브 (24) 를 개방하기 위해 사용되는 밸브 리프팅 디바이스 (4) 와 동일할 수 있다. 배기 캠 (1') 의 캠 프로파일 (2') 은 흡기 캠 (1) 의 캠 프로파일 (2) 과 상이하지만, 그 외에 제 2 제어 밸브 (12') 는 제 1 제어 밸브 (12) 와 같은 방식으로 작동된다. 배기 캠 (1') 내에서 기초원 (2') 아래의 일부 (2c') 가 캠 프로파일 (2') 의 로브 (2b') 로부터 멀어지도록 배치될 수 있으므로, 제 2 제어 밸브 (12') 를 작동시키기 위한 배기 캠 (1') 을 사용하는 것이 유리하다. 하지만, 제 2 제어 밸브 (12') 를 작동시키기 위해 흡기 밸브 (1) 를 사용하고 제 1 제어 밸브 (12) 를 작동시키기 위해 배기 캠 (1') 을 사용하는 것이 또한 가능하다. 제 2 제어 밸브 (12') 는 제 1 제어 밸브 (12) 와 동일하고 밸브 부재 (13'), 입구 채널 (14'), 출구 채널 (15') 및 드레인 채널 (14') 을 포함한다.

본 발명은 전술한 실시형태에 제한되지 않고, 첨부된 청구항의 범위 내에서 변할 수 있다는 것이 당업자에 의해 자명할 것이다.

Claims

멀티-실린더 피스톤 기관 (20) 으로서,
상기 멀티-실린더 피스톤 기관 (20) 은, 상기 멀티-실린더 피스톤 기관 (20) 의 각각의 실린더 (19) 용의 적어도 하나의 캠 작동식 (cam-operated) 밸브 리프팅 디바이스 (4) 를 포함하고,
상기 밸브 리프팅 디바이스 (4) 는 가스 교환 밸브 (24, 25) 를 개방하도록 배치되고,
상기 멀티-실린더 피스톤 기관 (20) 은,
- 압력 매체원 (18),
- 상기 멀티-실린더 피스톤 기관 (20) 의 실린더 (19) 에 압력 매체를 도입시키기 위한 적어도 하나의 시동 밸브 (10),
- 상기 압력 매체원 (18) 을 상기 시동 밸브 (10) 에 연결하기 위한 수단 (26), 및
- 상기 시동 밸브 (10) 의 작동을 제어하기 위한, 상기 시동 밸브 (10) 를 구비하는 각각의 상기 실린더 (19) 용의 제어 밸브 (12)
를 구비하는 시동 장치를 추가로 포함하고,
각각의 상기 제어 밸브 (12) 는 각각의 상기 실린더 (19) 의 가스 교환 캠 (1) 에 의해 작동되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티-실린더 피스톤 기관.
제 1 항에 있어서,
제어 밸브 (12) 를 작동시키는 각각의 가스 교환 캠 (1) 은 상기 제어 밸브 (12) 를 작동시키기 위하여 상기 가스 교환 캠 (1) 의 기초원 (base circle; 2a) 아래에 배치되는 일부 (2c) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-실린더 피스톤 기관.
제 1 항에 있어서,
각각의 제어 밸브 (12) 는 제어 공기 덕트 (21) 를 통해 상기 압력 매체원 (18) 및 각각의 시동 밸브 (10) 와 유동 연통하는 것을 특징으로 하는 멀티-실린더 피스톤 기관.
제 3 항에 있어서,
각각의 제어 밸브 (12) 는, 상기 밸브 리프팅 디바이스 (4) 가 상기 가스 교환 캠 (1) 의 기초원 (2a) 아래에 있는 상기 가스 교환 캠 (1) 의 일부 (2c) 와 맞물리는 때에, 상기 시동 밸브 (10) 를 작동시키기 위하여 상기 압력 매체를 상기 시동 밸브 (10) 에 유동시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티-실린더 피스톤 기관.
제 4 항에 있어서,
각각의 제어 밸브 (12) 는 상기 밸브 리프팅 디바이스 (4) 에 의해 이동할 수 있는 밸브 부재 (13) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-실린더 피스톤 기관.
제 5 항에 있어서,
상기 밸브 리프팅 디바이스 (4) 는, 상기 밸브 리프팅 디바이스 (4) 가 상기 가스 교환 캠 (1) 의 상기 기초원 (2a) 아래에 있는 상기 가스 교환 캠 (1) 의 상기 일부 (2c) 와 맞물리는 때에, 상기 가스 교환 캠 (1) 을 향해 상기 밸브 부재 (13) 를 미는 플런저 (6) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-실린더 피스톤 기관.
제 5 항에 있어서,
상기 밸브 부재 (13) 는 상기 압력 매체의 압력에 의해 상기 밸브 리프팅 디바이스 (4) 를 향해 밀리는 것을 특징으로 하는 멀티-실린더 피스톤 기관.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 교환 캠 (1) 은 흡기 캠인 것을 특징으로 하는 멀티-실린더 피스톤 기관.
제 8 항에 있어서,
각각의 흡기 캠 (1) 은 가변성 흡기 밸브의 폐쇄 작동을 제어하기 위하여 상기 흡기 캠 (1) 의 기초원 (2a) 아래에 배치되는 제 2 부분을 포함하고, 상기 흡기 캠 (1) 의 상기 기초원 (2a) 아래에 배치되는 일부 (2c) 는 상기 제 2 부분 아래에 또한 배치되는 것을 특징으로 하는 멀티-실린더 피스톤 기관.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 교환 캠 (1) 은 배기 캠인 것을 특징으로 하는 멀티-실린더 피스톤 기관.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
2 행정 기관에서, 상기 멀티-실린더 피스톤 기관 (20) 의 적어도 3 개의 실린더 (19) 는 시동 밸브 (10) 를 구비하고, 4 행정 기관 (20) 에서, 상기 멀티-실린더 피스톤 기관 (20) 의 적어도 5 개의 실린더 (19) 는 시동 밸브 (10) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티-실린더 피스톤 기관.
제 11 항에 있어서,
상기 멀티-실린더 피스톤 기관 (20) 의 모든 실린더 (19) 는 시동 밸브 (10) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티-실린더 피스톤 기관.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 제어 밸브 (12) 는 상기 압력 매체를 상기 제어 밸브 (12) 로 도입시키기 위한 입구 채널 (14), 상기 시동 밸브 (10) 를 개방하기 위하여 상기 압력 매체를 상기 시동 밸브 (10) 로 도입시키기 위한 출구 채널 (15), 및 상기 제어 밸브 (12) 가 상기 가스 교환 캠 (1) 에 의해 작동되지 않을 때에 상기 제어 밸브 (12) 로부터 상기 압력 매체를 방출하기 위한 드레인 채널 (16) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-실린더 피스톤 기관.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시동 장치는 상기 멀티-실린더 피스톤 기관 (20) 의 시동을 개시하기 위하여 메인 시동 밸브 (17) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티-실린더 피스톤 기관.