KR102029521B1 - 밸브 액추에이터 장치 - Google Patents

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바르실라 핀랜드 오이
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Abstract

기관의 밸브 액추에이터 장치는 캠-구동식 (cam-driven) 피스톤 디바이스 (3) 를 포함하고, 캠-구동식 피스톤 디바이스는 가압 챔버 (4) 를 적어도 2 개의 섹션들 (4a, 4b, 4c, 4d) 로 분할하고, 가스 교환 밸브 (1, 1') 를 개방하기 위해 챔버 (4) 내의 유압 유체를 가압한다. 피스톤 디바이스 (3) 는 가스 교환 밸브 (1, 1') 이외의 적어도 하나의 부가적인 밸브 (9, 10) 를 구동하는데 사용된다.

Description

밸브 액추에이터 장치{VALVE ACTUATOR ARRANGEMENT}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 기재된 바와 같이 내연 기관을 위한 밸브 액추에이터 장치 (arrangement) 에 관한 것이다.
내연 기관의 가스 교환 밸브는 회전하는 캠샤프트에 의해 주로 작동되지만, 유압식으로 작동되는 시스템도 또한 알려져 있다. 유압식 밸브 개폐 시스템은 특히, 가변 가스 교환 밸브 개폐 시간의 이점을 제공할 수 있는 대형 내연 기관에 사용된다. 또한, 유압 시스템의 구성요소는 더 자유롭게 위치될 수 있다. 그러나, 유압 시스템의 신뢰성은 기계적 밸브 액추에이터를 사용하는 경우만큼 양호하지 않다. 유압식 및 기계식 시스템 쌍방의 이점은 유압식 및 기계식 구성요소 쌍방을 이용하는 밸브 액추에이터를 사용함으로써 결합될 수 있다. 예를 들어, 가스 교환 밸브를 개방하기 위해 유압 유체 (hydraulic fluid) 를 가압하는 피스톤을 구동하기 위해 캠샤프트가 사용될 수 있다.
본 발명의 목적은 내연 기관을 위한 개선된 밸브 액추에이터 장치를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 장치의 특징적인 구성은 청구항 1의 특징부에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 밸브 액추에이터 장치는, 가스 교환 밸브를 개방하도록 배치되고, 그리고 가압 챔버; 캠-구동식 (cam-driven) 피스톤 디바이스로서, 상기 피스톤 디바이스는 상기 가압 챔버 내로 돌출하여 상기 가압 챔버를 적어도 제 1 섹션 및 제 2 섹션으로 분할하고, 상기 가압 챔버의 상기 제 1 섹션 내의 유압 유체를 가압하기 위한 제 1 피스톤 표면, 및 상기 가압 챔버의 상기 제 2 섹션 내의 유압 유체를 가압하기 위한 제 2 피스톤 표면을 포함하는, 상기 캠-구동식 피스톤 디바이스; 유압 유체를 상기 가압 챔버의 제 1 섹션으로부터 제 1 가스 교환 밸브에 연결된 피스톤의 이동을 위한 제 1 수용 챔버로 도입하기 위한 제 1 유압 덕트; 및 유압 유체를 상기 가압 챔버의 제 2 섹션으로부터 제 2 가스 교환 밸브에 연결된 피스톤의 이동을 위한 제 2 수용 챔버로 도입하기 위한 제 2 유압 덕트를 포함한다. 상기 피스톤 디바이스는 가스 교환 밸브 이외의 적어도 하나의 부가적인 밸브를 구동하는데 사용된다.
밸브 액추에이터 장치는 기계적 액추에이터 시스템의 신뢰성과 유압식 액추에이터 시스템의 적용성 (adaptability) 을 겸비한다. 여러 개의 피스톤 표면들을 갖는 피스톤 디바이스는 유압 유체의 유동을 가스 교환 밸브들에 동일하게 분할한다. 가스 교환 밸브 외의 다른 것을 또한 구동하는데 동일한 피스톤 디바이스가 사용되므로, 여러 기능을 갖는 콤팩트한 밸브 액추에이터 장치가 획득된다.
부가적인 밸브는 예컨대, 기체성 연료를 기관에 공급하는데 사용되는 가스 분사 밸브일 수 있다. 기관은 연료를 흡기 덕트에 분사하는 주 가스 분사 밸브, 및 연료를 프리챔버에 분사하는 다른 가스 분사 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 피스톤 디바이스는, 가압 챔버를 부가적인 제 3 섹션으로 분할하고, 부가적인 밸브를 개방하기 위해 가압 챔버의 제 3 섹션 내의 유압 유체를 가압하기 위한 제 3 피스톤 표면을 포함한다. 이 실시형태에서, 피스톤 디바이스는 부가적인 밸브를 직접 구동하도록 배치된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 장치는, 부가적인 밸브와 가압 챔버의 제 3 섹션 사이에 배치되는, 제 3 유압 덕트로부터 압력을 완화하기 위한 제어 밸브를 포함한다. 제어 밸브로, 부가적인 밸브의 개방 및 폐쇄 타이밍이 조절될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 피스톤 디바이스는, 가압 챔버를 부가적인 제 4 섹션으로 분할하고, 부가적인 밸브를 개방하기 위해 가압 챔버의 제 4 섹션 내의 유압 유체를 가압하기 위한 제 4 피스톤 표면을 포함한다. 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 장치는, 부가적인 밸브와 가압 챔버의 제 4 섹션 사이에 배치되는, 제 4 유압 덕트로부터 압력을 완화하기 위한 제어 밸브를 포함한다. 이 실시형태는 예컨대 프리챔버 가스 분사 밸브 및 주 가스 분사 밸브를 포함하는 기관에 유용한데, 그 이유는 양 밸브에 자신의 피스톤 표면 및 제어 밸브가 제공될 수 있기 때문이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 부가적인 밸브와 가압 챔버 사이의 유압 덕트에 압력 어큐뮬레이터가 제공된다. 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 유압 유체를 압력 어큐뮬레이터로부터 부가적인 밸브로 선택적으로 도입하기 위해 그리고 유압 유체를 부가적인 밸브로부터 방출하기 위해, 압력 어큐뮬레이터와 부가적인 밸브 사이에 밸브가 배치된다. 압력 어큐뮬레이터로, 피스톤 표면에 의해 생성되는 에너지의 일부가 저장될 수 있고, 부가적인 밸브의 개방 및 폐쇄가 밸브에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 가스 교환 밸브에 연결된 피스톤에, 가스 교환 밸브의 개방 방향을 향하고 가스 교환 밸브가 개방되는 때에 부가적인 밸브를 개방하기 위해 유압 유체를 가압하는 부가적인 피스톤 표면이 제공된다. 이 실시형태에서, 피스톤 디바이스는 부가적인 밸브들을 직접 구동하지 않지만, 가스 교환 밸브에 연결된 피스톤은 펌프로서 사용된다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 밸브 액추에이터 장치를 보여준다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 밸브 액추에이터 장치를 보여준다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 밸브 액추에이터 장치를 보여준다.
도 4 는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 밸브 액추에이터 장치를 보여준다.
도 5 는 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 밸브 액추에이터 장치를 보여준다.
도 6 은 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 밸브 액추에이터 장치를 보여준다.
도 7 은 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 밸브 액추에이터 장치를 보여준다.
도 8 은 본 발명의 제 8 실시형태에 따른 밸브 액추에이터 장치를 보여준다.
이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태들에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 밸브 액추에이터 장치는 내연 기관의 가스 교환 밸브 (1, 1') 를 개방하는데 사용된다. 본 발명은 전기를 생산하는 발전소에서 사용되는 기관 또는 선박의 주 또는 보조 기관과 같은 대형 내연 기관에 특히 적합하다. 밸브 액추에이터 장치는 가압 챔버 (4) 를 포함하고, 가압 챔버에는, 가스 교환 밸브 (1, 1') 를 개방하기 위해 유압 유체가 캠-구동식 피스톤 장치 (3) 에 의해 가압되어 가스 교환 밸브 (1, 1') 에 공급된다. 도면들의 실시형태에서, 가스 교환 밸브 (1, 1') 는 흡기 밸브이지만, 또한 배기 밸브일 수도 있다. 가스 교환 밸브 (1, 1') 의 각각은, 실린더와 가스 교환 덕트 사이의 유동 연통을 개폐하는 밸브 시트 (19) 와 협력작동하는 밸브 스템 (1a) 및 밸브 디스크 (1b) 를 포함한다. 도면들의 실시형태에서, 가스 교환 밸브 (1, 1') 를 폐쇄하기 위해 통상의 스프링 (20) 이 사용되고 있지만, 공기 스프링이 또한 사용될 수 있다. 피스톤 디바이스 (3) 는 캠 종동자 휠 (18a) 을 포함하는 캠 종동자 유닛 (18) 에 연결된다. 캠 종동자 휠 (18a) 은 회전 캠 (17) 의 표면을 뒤따르고, 캠 종동자 휠 (18a) 이 캠 (17) 의 로브 (17a) 와 맞물리게 되는 때, 피스톤 디바이스 (3) 는 캠 (17) 의 회전축으로부터 멀어지도록 밀리고 가압 챔버 (3) 내로 돌출된다. 피스톤 디바이스 (3) 는 가압 챔버 (4) 를 2 이상의 섹션 (4a, 4b, 4c, 4d) 으로 분할한다. 가압 챔버 (4) 의 제 1 섹션 (4a) 은 제 1 가스 교환 밸브 (1) 를 개방하기 위해 유압 유체를 가압하는데 사용되고, 가압 챔버 (4) 의 제 2 섹션 (4b) 은 제 2 가스 교환 밸브 (1') 를 개방하기 위해 유압 유체를 가압하는데 사용된다. 피스톤 디바이스 (3) 는 가압 챔버 (4) 의 제 1 섹션 (4a) 내의 유압 유체를 가압하기 위한 제 1 피스톤 표면 (3a) 및 가압 챔버 (4) 의 제 2 섹션 (4b) 내의 유압 유체를 가압하기 위한 제 2 피스톤 표면 (3b) 을 포함한다. 제 1 및 제 2 가스 교환 밸브 (1, 1') 를 위한 개별 피스톤 표면들 (4a, 4b) 때문에, 유압 유체는 2 개의 가스 교환 밸브 (1, 1') 사이에 동등하게 분할된다. 가스 교환 밸브 (1, 1') 의 각각에는, 가스 교환 밸브 (1, 1') 의 개방 방향으로 가스 교환 밸브 (1, 1') 를 이동시키기 위한 피스톤 (1c) 이 제공된다. 도 1 의 실시형태에서, 피스톤 (1c) 은 밸브 스템 (1a) 주위에 배치된다. 제 1 가스 교환 밸브 (1) 의 피스톤 (1c) 은 제 1 수용 챔버 (7) 내부에서 왕복운동할 수 있고, 제 2 가스 교환 밸브 (1') 의 피스톤 (1c) 은 제 2 수용 챔버 (8) 내부에서 왕복운동할 수 있다. 제 1 유압 덕트 (5) 가 제 1 수용 챔버 (7) 를 가압 챔버 (4) 의 제 1 섹션 (4a) 에 연결시키고, 제 2 유압 덕트 (6) 가 제 2 수용 챔버 (8) 를 가압 챔버 (4) 의 제 2 섹션 (4b) 에 연결시킨다. 가스 교환 밸브 (1, 1') 가 폐쇄되면, 유압 유체는 유압 덕트들 (5, 6) 을 통해 가압 챔버 (4) 내로 복귀한다.
도 1 의 실시형태에서, 피스톤 디바이스 (3) 는 가압 챔버 (4) 를 추가적인 제 3 섹션 (4c) 및 제 4 섹션 (4d) 으로 분할한다. 피스톤 디바이스 (3) 는 가압 챔버 (4) 의 제 3 섹션 (4c) 내의 유압 유체를 가압하기 위한 제 3 피스톤 표면 (3c) 및 가압 챔버 (4) 의 제 4 섹션 (4d) 내의 유압 유체를 가압하기 위한 제 4 피스톤 표면 (3d) 을 포함한다. 제 3 유압 덕트 (12) 를 통해, 가압된 유압 유체가 제 1 의 부가적인 밸브 (9) 에 공급될 수 있고, 제 1 의 부가적인 밸브는 도 1 의 실시형태에서 가스 분사 밸브이다. 가스 분사 밸브 (9) 는 프리챔버 (31) 에 가스성 연료를 공급하는데 사용된다. 제 4 유압 덕트 (13) 를 통해, 가압된 유압 유체가 가압 챔버 (4) 의 제 4 섹션 (4d) 으로부터 제 2 의 부가적인 밸브 (10) 에 공급될 수 있고, 제 2 의 부가적인 밸브는 도 1 의 실시형태에서 주 가스 분사 밸브 (10) 이고, 기관의 흡기 덕트 (11) 에 기체성 연료를 공급하는데 사용될 수 있다. 가스 분사 밸브들 (9, 10) 쌍방은, 밸브 (9, 10) 로부터 압력이 완화되는 때에 밸브 (9, 10) 를 폐쇄하는 밸브 스프링 (9a, 10a) 을 구비한다. 가스 분사 밸브 (9, 10) 가 폐쇄되면, 유압 유체는 유압 덕트들 (12, 13) 을 통해 도로 가압 챔버 (4) 내로 복귀한다. 쌍방의 흡기 밸브들 (1, 1') 및 가스 교환 밸브가 아닌 부가적인 밸브들 (9, 10) 을 작동시키는데 동일한 피스톤 디바이스 (3) 가 사용되므로, 동일한 콤팩트한 장치는 여러 기능을 포함한다. 시스템으로부터의 누출을 보상하기 위해, 상기 장치에는, 가압 챔버 (4) 에 유압 유체를 공급하기 위한 입구 덕트 (21) 가 제공된다. 가압 챔버 (4) 의 각 섹션 (4a, 4b, 4c, 4d) 에는, 입구 덕트 (21) 의 자신의 분지부 (branch) 및 가압 챔버 (4) 로부터 입구 덕트 (21) 내로의 유동을 방지하기 위한 체크 밸브 (22) 가 제공된다.
도 2 의 실시형태는 도 1 의 실시형태와 유사하고, 따라서 실시형태들 사이의 차이점만 설명한다. 두 실시형태들 사이의 차이점은, 도 2 에서는, 제 3 유압 덕트 (12) 와 제 4 유압 덕트 (13) 각각에 분지부 (12a, 13a) 가 제공되어 있다는 것이다. 분지부 (12a, 13a) 에는, 개방 위치 및 폐쇄 위치를 갖는 제어 밸브 (14, 14') 가 제공되어 있다. 제어 밸브 (14, 14') 는 예컨대 솔레노이드 밸브일 수 있다. 솔레노이드 밸브 (14, 14') 가 폐쇄되면, 상기 장치는 도 1 의 실시형태에서와 동일한 방식으로 작동한다. 제어 밸브 (14) 가 개방되면, 유압 덕트 (12, 13) 에서의 압력 축적이 방지되고, 또는 덕트 (12, 13) 내의 유압 유체가 가압된다면, 압력이 완화된다. 따라서, 제어 밸브 (14, 14') 를 개방시킴으로써, 캠 종동자 휠 (18a) 이 캠 (17) 의 로브 (17a) 를 떠나기 전에 가스 분사 밸브 (9, 10) 가 폐쇄될 수 있다. 캠 종동자 휠 (18a) 이 캠 (17) 의 로브 (17a) 에 들어가고 피스톤 디바이스 (3) 의 이동이 시작되는 때에 제어 밸브 (14, 14') 가 개방된 채로 유지되면, 가스 분사 밸브 (9, 10) 의 개방이 지연될 수 있다. 가스 분사 밸브 (9, 10) 는 밸브 (14, 14') 가 폐쇄될 때까지 개방을 시작하지 않는다.
도 3 의 실시형태도 도 1 의 실시형태와 유사하다. 흡기 덕트 (11) 에 위치된 주 가스 분사 밸브 (10) 의 개방은 도 1 의 실시형태와 동일한 방식으로 작동한다. 제 3 유압 덕트 (12) 에는 분지부 (12a) 가 제공되고, 분지부 (12a) 의 단부에 압력 어큐뮬레이터 (15) 가 배치된다. 가압 챔버 (4) 와 분지부 (12a) 사이의 제 3 유압 덕트 (12) 에 체크 밸브 (23) 가 또한 존재한다. 유압 덕트 (12) 는, 압력 어큐뮬레이터 (15) 로부터 하류에 배치되는 3방향 밸브 (24) 를 또한 구비한다. 3방향 밸브 (24) 의 제 1 위치에서, 압력 어큐뮬레이터 (15) 로부터 가스 분사 밸브 (9) 로의 유동이 허용된다. 3방향 밸브 (24) 의 제 2 위치에서, 가스 분사 밸브 (9) 로부터 탱크 내로의 유동이 허용된다. 3방향 밸브 (24) 로, 가스 분사 밸브 (9) 의 개방 및 폐쇄 타이밍 모두가 조절될 수 있다. 다른 실시형태들에 대한 부가적인 차이는 장치가 가변 흡기 폐쇄 (VIC, variable intake closing) 를 위한 수단 (25, 26) 을 포함한다는 것이다. 캠 종동자 유닛 (18) 과 피스톤 디바이스 (3) 사이에, 챔버 (25) 와 피스톤 (26) 이 존재한다. 유압 유체를 챔버 (25) 내로 도입함으로써, 피스톤 디바이스 (3) 의 복귀 스트로크 및 가스 교환 밸브 (1, 1') 의 폐쇄가 지연될 수 있다.
도 4 의 실시형태는 도 3 의 실시형태와 유사하다. 이 실시형태에서, 피스톤 디바이스 (3) 에는 단 3 개의 피스톤 표면 (3a, 3b, 3c) 이 제공된다. 제 3 피스톤 표면 (3c) 은 2 개의 가스 분사 밸브 (9, 10) 를 작동시키는데 사용된다. 제 4 유압 덕트 (13) 는 제 3 유압 덕트 (12) 로부터 분지된다. 또한, 이 실시형태에서, 제 3 유압 덕트 (12) 에는 분지부 (12a) 가 제공되고, 분지부 (12a) 의 단부에는 압력 어큐뮬레이터 (15) 가 배치된다. 분지부 (12a) 와 가압 챔버 (4) 사이에는, 체크 밸브 (23) 가 존재한다. 제 3 유압 덕트 (12) 에는 3방향 밸브 (24) 가 제공되고, 3방향 밸브는 도 3 의 실시형태에서와 동일한 방식으로 작동한다. 제 4 유압 덕트 (13) 는 3방향 밸브 (24) 의 상류에서, 즉 압력 어큐뮬레이터 (15) 와 3방향 밸브 (24) 사이에서 제 3 유압 덕트 (12) 로부터 분지된다. 또한, 제 4 유압 덕트 (13) 에는 3방향 밸브 (24') 가 제공되고, 이 3방향 밸브는 제 3 유압 덕트 (12) 에서 밸브 (24) 와 동일한 방식으로 작동한다. 따라서, 가스 분사 밸브 (9, 10) 쌍방의 개방 및 폐쇄 타이밍은 3방향 밸브들 (24, 24') 의 두 위치 사이에서의 전환에 의해 동일한 방식으로 조절될 수 있다.
도 5 의 실시형태는 도 3 의 실시형태와 유사하다. 단지 차이점은, 제 3 유압 덕트 (12) 에 연결되는 것 대신에, 압력 어큐뮬레이터 (15) 및 3방향 밸브 (24) 가 제 4 유압 덕트 (13) 에 연결되고, 장치에 VIC 가 제공되지 않는다는 것이다. 따라서, 3방향 밸브 (24) 는 흡기 덕트 (11) 에 위치되는 가스 분사 밸브 (10) 의 개방 및 폐쇄 타이밍을 조절하는데 사용된다. 프리챔버 (31) 의 가스 분사 밸브 (9) 도 1 의 실시형태에서와 동일한 방식으로 작동한다.
도 6 의 실시형태에서, 주 가스 분사 밸브 (10) 는 도 2 의 실시형태에서와 동일한 방식으로 제어되고, 즉 제 4 유압 덕트 (13) 에 제어 밸브 (14) 가 제공되고, 이를 통해 덕트 (13) 로부터의 압력이 완화될 수 있다. 제 3 유압 덕트 (12) 에 분지부 (12a) 가 제공된다. 분지부 (12a) 는 챔버 (27) 에 연결되고, 이 챔버에는 스프링-부하식 (spring-loaded) 피스톤 (28) 이 제공된다. 피스톤 (28) 은 제한된 이동 범위를 갖는다. 스프링 (19) 의 강성은, 제 3 유압 덕트 (12) 의 압력이 증가하는 때에, 프리챔버 (31) 의 가스 분사 밸브 (9) 가 개방되기 전에 챔버 (29) 내의 피스톤 (28) 이 그의 전체 이동 범위에 걸쳐 이동하도록 선택된다. 따라서, 가스 교환 밸브 (9) 의 개방은 스프링-부하식 피스톤 (28) 이 없는 장치에 비해 지연된다.
도 7 의 실시형태에서, 피스톤 디바이스 (3) 에는 단지 제 1 피스톤 표면 (3a) 및 제 2 피스톤 표면 (3b) 이 제공된다. 따라서, 가압 챔버 (4) 는 제 1 섹션 (4a) 및 제 2 섹션 (4b) 으로 분할된다. 가스 교환 밸브 (1, 1') 는 본 발명의 다른 실시형태들에서와 동일한 방식으로 제어된다. 그렇지만, 각 가스 교환 밸브 (1, 1') 를 이동시키는데 사용되는 피스톤 (1c) 은 밸브 스템 (1a) 의 단부에 배치된다. 피스톤 (1c) 에는, 가스 교환 밸브 (1, 1') 의 개방 방향을 향하는 제 2 피스톤 표면 (16) 이 제공된다. 가스 분사 밸브 (9, 10) 는 가스 교환 밸브 (1, 1') 과 연관되어 있는 피스톤 (1c) 의 제 2 피스톤 표면 (16) 에 의해 가압되는 유압 유체에 의해 작동된다. 피스톤 (1c) 은 수용 챔버 (7, 8) 를 입력 섹션 (7a, 8a) 및 출력 섹션 (7b, 8b) 으로 분할한다. 제 3 유압 덕트 (12) 및 제 4 유압 덕트 (13) 는 가스 분사 밸브 (9, 10) 와 수용 챔버 (7, 8) 의 출력 섹션 (7b, 8b) 사이에 배치되어 있다. 시스템으로부터의 누출을 보상하기 위해 각 수용 챔버 (7, 8) 의 출력 섹션 (7b, 8b) 에 입구 덕트 (30) 가 연결된다. 입구 덕트 (30) 는, 프리챔버 (31) 의 가스 분사 밸브 (9) 의 개방이 제 2 가스 교환 밸브 (1') 의 개방과 동시에 시작되지 않고 제 2 가스 교환 밸브 (1') 의 전체 개방 이동의 대략 절반 후에만 시작되는 높이에서, 제 2 가스 교환 밸브 (1') 의 수용 챔버 (8) 의 출력 섹션 (8b) 에 연결된다. 그때까지, 유압 유체는 수용 챔버 (8) 의 출력 섹션 (8b) 으로부터 도로 입구 덕트 (30) 내로 유동한다.
도 8 의 실시형태에서, 제 2 가스 교환 밸브 (1') 의 피스톤 (1c) 은 도 7 의 실시형태에서와 동일한 방식으로 프리챔버 (31) 내에 있는 가스 분사 밸브 (9) 를 작동시키는데 사용된다. 흡기 덕트 (11) 의 주 가스 분사 밸브 (10) 를 작동시키기 위해, 피스톤 디바이스 (3) 에 제 3 피스톤 표면 (3c) 이 제공된다. 가압 챔버 (4) 의 제 3 섹션 (4c) 을 가스 분사 밸브 (10) 에 연결하는 제 3 유압 덕트 (12) 에는 분지부 (12a) 가 제공된다. 분지부 (12a) 의 단부에 압력 어큐뮬레이터 (15) 가 배치된다. 분지부 (12a) 전에 유압 덕트 (12) 에 체크 밸브 (23) 가 또한 존재하고, 분지부 (12a) 후에 배치된 3방향 밸브 (24) 가 존재한다. 따라서, 흡기 덕트 (11) 에서의 가스 분사 밸브 (10) 의 제어는 도 5 의 실시형태에서와 동일한 방식으로 작동한다. 3방향 밸브 (24) 가 압력 어큐뮬레이터 (15) 로부터 가스 분사 밸브 (10) 로의 유동을 허용하면, 가스 분사 밸브 (10) 가 개방된다. 유압 유체가 3방향 밸브 (24) 를 통해 가스 분사 밸브 (24) 로부터 탱크 내로 방출되면, 가스 분사 밸브 (10) 는 폐쇄된다. 압력 어큐뮬레이터 (15) 의 피스톤 (15a) 을 지나 유동하는 유압 유체는, 제 2 가스 교환 밸브 (1') 의 수용 챔버 (8) 의 출력 섹션 (8b) 에 연결되고 입구 덕트 (30) 로서 작용하는 덕트 (30) 에 피스톤 (15a) 의 후측을 연결함으로써 활용되고, 이를 통해 시스템의 누출이 보상된다.
본 기술분야의 통상의 기술자는, 본 발명이 전술한 실시형태로 한정되지 않고 첨부된 청구항들의 범위 내에서 달라질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 다른 도면들에 도시된 실시형태들의 특징들은 다른 방식으로 결합될 수 있다. 기관의 각 실린더에 여러 개의 프리챔버가 제공될 수 있고, 각 프리챔버는 하나 이상의 가스 분사 밸브를 갖고, 액추에이터는 모든 밸브를 작동시키는데 사용될 수 있다. 또한, 기관의 각 실린더의 흡기 덕트에 하나 초과의 가스 분사 밸브가 존재할 수 있다. 밸브의 개수가 도면들의 실시형태에서보다 더 많다면, 가압 챔버의 섹션의 개수도 그에 따라 많아질 수 있다.

Claims (10)

  1. 내연 기관을 위한 밸브 액추에이터 장치 (arrangement) 로서,
    상기 밸브 액추에이터 장치는, 기관의 제 1 가스 교환 밸브 (1) 및 제 2 가스 교환 밸브 (1') 를 개방하도록 배치되고, 그리고
    - 가압 챔버 (4),
    - 캠-구동식 (cam-driven) 피스톤 디바이스 (3) 로서, 상기 피스톤 디바이스 (3) 는 상기 가압 챔버 (4) 내로 돌출하여 상기 가압 챔버 (4) 를 적어도 제 1 섹션 (4a) 및 제 2 섹션 (4b) 으로 분할하고, 상기 가압 챔버 (4) 의 상기 제 1 섹션 (4a) 내의 유압 유체를 가압하기 위한 제 1 피스톤 표면 (3a), 및 상기 가압 챔버 (4) 의 상기 제 2 섹션 (4b) 내의 유압 유체를 가압하기 위한 제 2 피스톤 표면 (3b) 을 포함하는, 상기 캠-구동식 피스톤 디바이스 (3),
    - 유압 유체를 상기 가압 챔버 (4) 의 상기 제 1 섹션 (4a) 으로부터 제 1 가스 교환 밸브 (1) 에 연결된 피스톤 (1c) 의 이동을 위한 제 1 수용 챔버 (7) 로 도입하기 위한 제 1 유압 덕트 (5), 및
    - 유압 유체를 상기 가압 챔버 (4) 의 상기 제 2 섹션 (4b) 으로부터 제 2 가스 교환 밸브 (1') 에 연결된 피스톤 (1c) 의 이동을 위한 제 2 수용 챔버 (8) 로 도입하기 위한 제 2 유압 덕트 (6)
    를 포함하고,
    상기 피스톤 디바이스 (3) 는 제 1 가스 교환 밸브 (1) 및 제 2 가스 교환 밸브 (1') 이외의 적어도 하나의 부가적인 밸브 (9, 10) 를 구동하는데 사용되는, 내연 기관을 위한 밸브 액추에이터 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부가적인 밸브는 기체성 연료를 상기 기관의 흡기 덕트 (11) 에 공급하도록 배치되는 가스 분사 밸브 (10) 인 것을 특징으로 하는, 내연 기관을 위한 밸브 액추에이터 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 부가적인 밸브는 기체성 연료를 프리챔버 (31) 에 공급하도록 배치되는 가스 분사 밸브 (9) 인 것을 특징으로 하는, 내연 기관을 위한 밸브 액추에이터 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 피스톤 디바이스 (3) 는, 상기 가압 챔버 (4) 를 부가적인 제 3 섹션 (4c) 으로 분할하고, 부가적인 밸브 (9, 10) 를 개방하기 위해 상기 가압 챔버 (4) 의 상기 제 3 섹션 (4c) 내의 유압 유체를 가압하기 위한 제 3 피스톤 표면 (3c) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관을 위한 밸브 액추에이터 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 장치는, 부가적인 밸브 (9, 10) 와 상기 가압 챔버 (4) 의 상기 제 3 섹션 (4c) 사이에 배치되는, 제 3 유압 덕트 (12) 로부터 압력을 완화하기 위한 제어 밸브 (14) 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관을 위한 밸브 액추에이터 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 피스톤 디바이스 (3) 는, 상기 가압 챔버 (4) 를 부가적인 제 4 섹션 (4d) 으로 분할하고, 부가적인 밸브 (9, 10) 를 개방하기 위해 상기 가압 챔버 (4) 의 상기 제 4 섹션 (4d) 내의 유압 유체를 가압하기 위한 제 4 피스톤 표면 (3d) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관을 위한 밸브 액추에이터 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 장치는, 부가적인 밸브 (9, 10) 와 상기 가압 챔버 (4) 의 상기 제 4 섹션 (4d) 사이에 배치되는, 제 4 유압 덕트 (13) 로부터 압력을 완화하기 위한 제어 밸브 (14') 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 내연 기관을 위한 밸브 액추에이터 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 부가적인 밸브 (9, 10) 와 상기 가압 챔버 (4) 사이의 상기 제 3 유압 덕트 (12) 또는 상기 제 4 유압 덕트 (13) 에 압력 어큐뮬레이터 (15) 가 제공되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관을 위한 밸브 액추에이터 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    유압 유체를 상기 압력 어큐뮬레이터 (15) 로부터 상기 부가적인 밸브 (9, 10) 로 선택적으로 도입하기 위해 그리고 유압 유체를 상기 부가적인 밸브 (9, 10) 로부터 방출하기 위해, 상기 압력 어큐뮬레이터 (15) 와 상기 부가적인 밸브 (9, 10) 사이에 밸브 (24, 24') 가 배치되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관을 위한 밸브 액추에이터 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 1 가스 교환 밸브 (1) 및 제 2 가스 교환 밸브 (1') 에 연결된 피스톤 (1c) 에, 상기 제 1 가스 교환 밸브 (1) 및 상기 제 2 가스 교환 밸브 (1') 의 개방 방향을 향하고 상기 제 1 가스 교환 밸브 (1) 및 상기 제 2 가스 교환 밸브 (1') 가 개방되는 때에 부가적인 밸브 (9, 10) 를 개방하기 위해 유압 유체를 가압하는 부가적인 피스톤 표면 (16) 이 제공되는 것을 특징으로 하는, 내연 기관을 위한 밸브 액추에이터 장치.
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