KR20080086891A - 캠-작동식 밸브 조립체를 포함하는 배기 시스템 및 이와연관된 방법 - Google Patents

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엠콘 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

엔진과 함께 이용하기 위한 배기 시스템은 하나 이상의 밸브와 캠샤프트를 포함한다. 하나 이상의 밸브는 배기 시스템 내에서 흐름을 조절하도록 구성되지만 엔진의 각각의 배기 밸브와 엔진의 각각의 흡기 밸브로부터 분리된다. 캠샤프트는 하나 이상의 밸브를 작동하도록 구성된다. 이와 연관된 방법이 공개된다.

Description

캠-작동식 밸브 조립체를 포함하는 배기 시스템 및 이와 연관된 방법{EXHAUST SYSTEM WITH CAM-OPERATED VALVE ASSEMBLY AND ASSOCIATED METHOD}
본 발명은 배기 시스템 내에서 흐름을 조절하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
배기 시스템은 배출되는 배기 가스를 조절하기 위해 엔진에서 이용된다. 이러한 배기 시스템은 배기 시스템 내에서 흐름(flow)을 조절하기 위한 다수의 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 특징에 따라서, 엔진과 함께 이용하기 위한 배기 시스템이 제공된다. 배기 시스템은 배기 시스템 내에서 흐름(flow)을 조절하기 위하여 엔진의 다운스트림에 위치되기에 적합한 하나 이상의 밸브를 포함한다. 하나 이상의 밸브는 엔진의 각각의 배기 밸브(exhaust valve)와 엔진의 각각의 흡기 밸브(intake valve)로부터 분리된다. 캠샤프트는 하나 이상의 밸브를 작동시키도록 구성된다. 하나 이상의 밸브는 캠샤프트에 의해 작동되는 복수의 밸브를 포함할 수 있다. 이와 연관된 방법이 공개된다.
하나 이상의 밸브와 캠샤프트는 다양한 용도로 이용될 수 있는 밸브 조립체의 일부분이다. 예를 들어 밸브 조립체는 배기 가스, 재생제(regenerative agent), 공기 또는 배기 시스템의 그 외의 다른 유체의 흐름을 조절하기 위해 이용될 수 있다. 게다가 밸브 조립체는 예를 들어 SCR 촉매(즉 선택적 촉매 환원 촉매(selective catalytic reduction catalyst)) 및/또는 NOx(즉 질소 산화물) 트랩 또는 미립자 트랩과 같은 형태인 발출물 트랩을 포함하는 제한되지 않은 소음 경감 장치 및/또는 방출물 경감 장치를 포함하는 다양한 배기 프로세서와 함께 이용될 수 있다.
본 발명의 상기 및 그 외의 다른 특징은 첨부된 도면과 하기 기술 내용에 따라 명확해질 것이다.
도 1은 캠샤프트에 의해 작동되는 하나 이상의 밸브를 포함한 배기 시스템의 설계도.
도 2는 도 1의 배기 시스템 내에서 이용되는 밸브 조립체의 평면도.
도 3은 도 2의 밸브 조립체의 측면도.
도 4 및 도 5는 도 2의 밸브 조립체의 다양한 작동 형상을 도시하는 평면도.
도 6은 도 1의 배기 시스템 내에 이용하기 위한 그 외의 다른 밸브 조립체의 평면도.
도 7은 도 6의 밸브 조립체의 측면도.
도 8 및 도 9는 도 6의 밸브 조립체의 다양한 작동 형상을 도시하는 평면도.
본 설명의 개념들이 다양하게 수정되고 대안적인 형태들로 될 수 있지만, 특정의 바람직한 실시예들이 도면들에서 예로 도시되고 본원에 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 설명이 서술된 특정 형태들로 제한되는 것이 아니라, 본 설명의 의도는 그와 반대로 첨부된 청구범위에 의해 규정된 바와 같은 본 발명의 원리 및 범위 내에 있는 이와 같은 모든 수정들, 등가물들, 대안들을 포함하는 것이다.
도 1에 따라서, 내연기관(internal combustion engine, 12)과 이용되는 배기 시스템(exhaust system, 10)이 도시된다. 배기 시스템(10)은 배기 시스템(10) 내에서 흐름을 조절하도록 구성된 하나 이상의 밸브(14)(예를 들어, 포핏 밸브)를 가진다. 하나 이상의 밸브(14)는 엔진(12)의 각각의 배기 밸브(13b)와 엔진(12)의 흡기 밸브(intake valve, 13a)와는 분리된다. 캠샤프트(camshaft, 16)는 하나 이상의 밸브(14)를 작동시키도록 구성된다. 무선 통신(wireless communication) 또는 전선(electrical line, 22)에 의해 컨트롤러(20)의 제어 하에서 캠샤프트(16)로 고정된 샤프트 로테이터(shaft rotator, 18)는 연속적으로 또는 개별적으로 캠샤프트(16)를 회전시키는데 이용될 수 있거나 또는 시스템(10) 내에서 흐름을 조절하기 위해 하나 이상의 밸브(14)를 조절하거나 또는 개방 및 폐쇄하는데 이용될 수 있 다.
캠샤프트(16)에 의해 작동되는 하나 이상의 밸브(14)는 하나 이상의 부품(24)으로 흐름을 조절하기 위해 이용될 수 있다. 하나 이상의 부품(24)은 다양한 배기 시스템 부품의 형태를 가질 수 있으며, 이러한 형태들 중 몇몇이 도 1에 도시된다. 예를 들어 캠-작동식 밸브(14)는 하나 또는 이보다 많은 배기 프로세서(exhaust processor) 및/또는 버너에 대해 흐름을 조절하기 위해 이용될 수 있다. 배기 프로세서의 카테고리는, 제한되지 않은, 방출물 경감 장치(emission abatement device)(NOx 트랩 및/또는 미립자 트랩과 같은 방출물 트랩 및/또는 SCR 촉매)와 소음 경감 장치(sound abatement device)(예를 들어 머플러 및/또는 레조네이터(resonator))를 포함한다. 연소 장치(combustion device)는, 제한되지 않은, 예를 들어 플라스마 연료 리포머(plasma fuel reformer) 및/도는 촉매의 형태인 연료 리포머 및/또는 버너를 포함하는 임의의 타입의 연소 장치로 구성될 수 있다.
캠-장동식 밸브(14)는 임의의 조합으로 배열된 하나 또는 이보다 많은 부품으로 흐름을 조절하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어 방출물 경감 장치, 소음 경감 장치 및/또는 연소 장치들 중 임의의 2개의 장치에 대해 엔진(12)으로부터의 배기 가스를 조절하기 위하여 캠샤프트(16)에 의해 작동되는 2개의 밸브(14)가 제공된다. 2개의 방출물 트랩(예를 들어 NOx 트랩과 미립자 트랩 또는 이들 중 한 트랩)이 제공되는 경우, 2개의 밸브(14)는 2개의 방출물 트랩 사이에서 배기 가스의 흐름을 조절하기 위해 이용될 수 있다. 게다가, 2개보다 많은 개수의 밸브(14)는 작용물 공급기(agent supplier, 26)로부터 방출물 트랩까지 재생제(regenerative agent)(예를 들어 하이드로카본, H2, CO)와 같은 작용물의 흐름을 조절하기 위해 캠샤프트(16)에 의해 작동되며, 반면 한 방출물 트랩은 배기 가스 내에 존재하는 방출물들을 가두기 위해 "온 라인(on line)"되고, 그 외의 다른 방출물 트랩은 이에 따라 가둬진 방출물들을 제거하기 위하여 재생제(regenerative agent)를 수용하도록 "오프라인(offline)"된다. SCR 촉매가 제공되는 경우, 캠샤프트(16)에 의해 작동되는 밸브(14)는 작용물 공급기(26)로부터 요소(urea) 또는 그 외의 다른 NOx 환원제의 흐름을 조절하기 위해 이용될 수 있다.
그 외의 다른 실시예에서, 2개의 밸브(14)와 2개의 소음 경감 장치가 제공될 수 있으며, 각각의 소음 경감 장치에 대한 한 밸브(14)는 실린더 디액티베이션 방식(cylinder deactivation scheme)에 따라 배기 가스 흐름을 조절한다. 이 경우, 컨트롤러(20)는 엔진(12)의 다수의 작동 실린더를 조절하기 위하여 전선(electrical line, 28)에 의해 엔진(12)으로 전기적으로 연결된 실린더 디액티베이션 유닛으로 구성될 수 있다. 캠샤프트(16)와 샤프트 로테이터(18)를 통해 작동되는 컨트롤러(20)는 0이 아닌 제 1 개수(non-zero first number)의 실린더가 작동될 때 배기 가스를 제 1 소음 경감 장치로 안내하기 위해 제 1 밸브(14)를 개방하고 제 2 밸브(14)를 폐쇄시킬 수 있으며, 0이 아닌 제 2 개수(non-zero second number)의 실린더가 작동될 때 배기 가스를 제 2의 소음 경감 장치로 안내하기 위하여 제 1 밸브(14)를 폐쇄하고 제 2 밸브(14)를 개방시킨다.
연소 장치의 경우에 있어서, 엔진(12)으로부터 연소 장치까지 배기 가스의 흐름을 조절하기 위한 밸브(14), 공급기(26)로부터 연소 장치까지 연료의 흐름을 조절하기 위한 밸브(14) 및/또는 공급기(26)로부터 연소 장치까지 공기의 흐름을 조절하기 위한 밸브(14)가 제공될 수 있다. 캠샤프트(16)는 각각의 밸브(14)를 조절하기 위해 이용될 수 있다.
그 외의 다른 실시예에 따라서, 캠샤프트(16)에 의해 작동되는 밸브(14)는 재차 엔진(14)으로 배기 가스의 재순환을 조절하기 위해 이용될 수 있다.
그 외의 다른 실시예에서, 캠샤프트(16)에 의해 작동되는 밸브(14)는 엔진(14)을 워밍하기 위해(warm) 이용될 수 있다. 특히, 캠샤프트(16)는 배압(backpressure)이 엔진(14)으로 제공되도록 배기 가스의 흐름을 제한하기 위하여 밸브(14)를 부분적으로 폐쇄하거나 또는 폐쇄할 수 있으며, 이에 따라 예를 들어 배기 시스템에서 촉매의 "라이트-오프(light-off)" 전에 및/또는 엔진 시동 동안 작동 온도가 증가된다. 게다가, 배압을 엔진(14)으로 가함으로써 발생된 엔진의 열은 보조 열원을 이용하지 않고 모든 엔진 작동 상태에 대해 장치의 작동을 허용하기 위하여 SCR 촉매, NOx 트랩 및/또는 촉매화 미립자 트랩(atalyzed particulate trap)과 같은 방출물 경감 장치(emission abatement device)를 "라이트-오프" 활성 온도로 워밍하기 위해(warm) 이용될 수 있다. 샤프트 로테이터(18)는 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어 샤프트 로테이터(18)는 캠샤프트(16)의 회전을 수행하기 위하여 솔레노이드 밸브, 공기 밸브 및/또는 모터(예를 들어 전기 모터)를 포함할 수 있다. 모터의 경우, 모터는 캠샤프트(16)를 회전시키기 위하여 기어 박스 및/또는 그 외의 다른 커넥터(예를 들어 밸트 및 풀리)를 통해 작동될 수 있다.
도 2 및 도 3에 따라서, 배기 시스템(10) 내에서 이용하기 위한 밸브 조립체(100)가 도시된다. 밸브 조립체(100)는 예를 들어 NOx 트랩(124a, 124b)과 같이 엔진(12)으로부터 제 1 및 제 2 방출물 트랩까지 배기 가스의 흐름을 조절하도록 구성되며, 예를 들어 작용물 공급기(26)로부터 NOx 트랩(124a, 124b)까지 NOx 환원제의 형태인 재생제의 흐름을 조절하도록 구성된다.
도식적인 밸브 조립체(100)는 제 1 및 제 2 배기 밸브(114a, 114b)와 제 1 및 제 2 환원제 밸브(115a, 115b)를 가진다. 각각의 밸브(114a, 114b, 115a, 115b)는 포핏 밸브로 구성된다.
제 1 및 제 2 배기 밸브(114a, 114b)는 엔진(12)으로부터 트랩(124a, 124b)까지 배기 가스의 흐름을 조절하도록 구성된다. 보다 상세히, 배기 밸브(114a, 114b)는 제 1 업스트림 경로(upstream passageway, 130a)로부터 트랩(124a, 124b)을 각각 수용하는 제 1 및 제 2 다운스트림 경로(downstream passageway, 132a, 132b)까지 배기 가스의 흐름을 조절하도록 구성된다.
제 1 및 제 2 환원제 밸브(115a, 115b)는 가둬진(trapped) NOx를 제거하기 위하여 공급기(26)로부터 트랩(124a)까지 NOx 환원제의 흐름을 조절하기 위해 구성되며, 이에 따라 추가 이용을 위한 트랩(124a, 124b)이 재생된다. 보다 상세히, 환원제 밸브(115a, 115b)는 제 2 업스트림 경로(130b)로부터 트랩(124a, 124b)을 각각 수용하는 제 1 및 제 2 다운스트림 경로(132a, 132b)까지 NOx 환원제의 흐름을 조절하도록 구성된다.
각각의 밸브(114a, 114b, 115a, 115b)는 스프링(134)에 의해 브록(136)에 대 하여 폐쇄된 위치로 편향된다. 블록(136)은 배기 밸브 포트(138a, 138b)와 환원제 밸브 포트(140a, 140b)가 형성되며, 이를 통해 밸브(114a, 114b, 115a, 115b)가 각각 연장된다. 본 발명의 범위 내에서 하나 또는 이보다 많은 밸브(114a, 114b, 115a, 115b)가 개방 위치로 편향될 수 있다.
캠샤프트(116)는 샤프트 로테이터(18)의 작동에 응답하여(in response to) 밸브(114a, 114b, 115a, 115b)를 작동시키도록 구성된다. 캠샤프트(116)는 축(143)에 대해 회전 가능한 샤프트(142) 및 축으로부터 반경방향의 외측으로 연장되고 축에 고정된 복수의 로브 또는 캠(144)을 가진다. 각각의 캠(144)은 밸브(114a, 114b, 115a, 115b)를 폐쇄하고 개방하기 위하여 각각의 밸브(114a, 114b, 115a, 115b)와 연결된 로커 암(rocker arm, 146)을 피벗 회전시키도록 구성된다.
커버(148)는 이물질 및 잔해물이 밸브 조립체(100)로 유입되는 것을 방지하기 위하여 밸브 조립체(100)의 한 측면을 덮도록 이용될 수 있다. 이 경우, 커버(148)는 캠샤프트(116), 로커 암(146) 및 스프링(134)과 같이 블록(136)의 동일한 측면 상에서 캠샤프트(116), 로커 암(146), 스프링(134) 및 밸브(114a, 114b, 115a, 115b)의 일부분을 덮기 위해 블록(136)에 고정될 수 있다.
블록(136)의 동일한 측면 상에서 캠샤프트(116), 스프링(134) 및 밸브(114a, 114b, 115a, 115b)의 일부분을 위치시킴에 따라 밸브 조립체(100)의 사용성(serviceability)에 도움이 된다. 게다가, 밸브(114a, 114b, 115a, 115b)는 밸브 조립체(100)의 제조를 돕기 위해 공통 평면(common plane, 137) 내에 위치된다.
작동 중, 밸브(114a, 114b, 115a, 115b)는 온-라인 상태와 오프-라인 상태 사이에 트랩(124a, 124b)을 교번하기 위하여(alternate) 트랩(124a, 124b)에 대해 환원제와 배출 가스의 흐름을 조절하기 위해 이용된다.
온-라인 상태에서, 트랩(124a, 124b)은 작용물 공급기(26)로부터 차단되는 동안(cut off) 배기 가스 내에 존재하는 NOx를 제거하고 가두기 위해 엔진(12)으로부터 배기 가스를 수용한다. 오프-라인 상태에서 트랩(124a, 124b)은 엔진(12)으로부터 차단되는 동안 가둬진 NOx를 환원시키기 위해 작용물 공급기(26)로부터 환원제를 수용한다.
캠샤프트(116)는 온라인 상태와 오프라인 상태 사이에 트랩(124a, 124b)을 교번하도록 작동된다. 특히, 캠샤프트(116)가 회전함에 따라 교대로 배기 밸브(114a, 114b)가 개방되고 폐쇄되며, 이에 따라 배기 가스가 트랩(124a, 124b)으로 교대로 전진(alternate advancement)하고, 교대로 밸브(115a, 115b)가 개방되고 폐쇄됨에 따라 환원제는 트랩(124a, 124b)으로 교대로 전진한다. 이와 같이, 온-라인 상태에서 트랩(124a)을 형성하고 오프-라인 상태에서 트랩(124b)을 형성하기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이 캠샤프트(116)는 배기 밸브(114a)와 환원제 밸브(115b)를 개방시키며 배기 밸브(114b)와 환원제 밸브(115a)를 폐쇄시킨다. 온-라인 상태에서 트랩(124b)을 형성하고 오프-라인 상태에서 트랩(124a)을 형성하기 위하여 도 5에 도시된 바와 같이 캠샤프트(116)는 배기 밸브(114b)와 환원제 밸브(115a)를 개방시키며 배기 밸브(114a)와 환원제 밸브(115b)를 폐쇄시킨다.
도 6 및 도 7에 따라서, 배기 시스템(10) 내에서 이용하기 위한 밸브 조립체(200)가 도시된다. 밸브 조립체(200)는 유닛(20)에 의해 0이 아닌 제 1 개수(예 를 들어 4개의 실린더)로부터 0이 아닌 제 2 개수(예를 들어 8개의 실린더)로 작동 엔진 실린더의 개수의 변화에 응답하여 엔진(12)으로부터 제 1 및 제 2 배기 프로세서(224a, 224b)까지 배기 가스의 흐름을 조절하기 위하여 실린더 디액티베이션 유닛(20)과 함께 이용되도록 제공된다. 각각의 배기 프로세서(224a, 224b)는 소음 경감 장치, 촉매 컨버터(catalytic converter) 및/또는 그 외의 다른 배기 프로세서를 포함할 수 있다.
밸브 조립체(200)는 제 1 및 제 2 배기 밸브(214a, 214b)를 가진다. 도시된 바와 같이, 각각의 밸브(214a, 214b)는 포핏 밸브로 구성된다.
제 1 및 제 2 배기 밸브(214a, 214b)는 엔진(12)으로부터 프로세서(224a, 224b)까지 각각 배기 가스의 흐름을 조절하도록 구성된다. 보다 상세히, 배기 밸브(214a)는 업스트림 경로(230)로부터 배기 프로세서(224a)를 수용하는 제 1의 다운스트림 경로(232a)까지 배기 가스의 흐름을 조절하도록 구성된다. 배기 밸브(214b)는 엔진(12)과 연통되는 업스트림 경로(230)로부터 배기 프로세서(224b)를 수용하는 제 2의 다운스트림 경로(232b)까지 배기 가스의 흐름을 조절하도록 구성된다.
각각의 밸브(214a, 214b)는 스프링(234)에 의해 블록(236)에 대하여 폐쇄된 위치로 편향된다. 블록(236)은 배기 밸브 포트(238a, 238b)가 형성되며, 상기 포트를 통해 밸브(214a, 214b)가 각각 연장된다.
캠샤프트(216)는 샤프트 로테이터(18)의 작동에 응답하여 밸브(214a, 214b)를 작동하도록 구성된다. 캠샤프트(216)는 축(243)에 대해 회전 가능한 샤프 트(242)를 가지며, 상시 축으로부터 반경방향의 외측을 향해 연장되고 이에 고정된 복수의(예를 들어 2개) 로브 또는 캠(244)을 가진다. 각각의 캠(244)은 밸브(214a, 214b)를 개방하고 폐쇄하기 위하여 각각의 밸브(214a, 214b)와 연결된 로커 암(246)을 피벗 회전시키도록 구성된다.
커버(248)는 이물질 및 잔해물이 밸브 조립체(200)로 유입되는 것을 방지하기 위하여 밸브 조립체(200)의 한 측면을 덮도록 이용될 수 있다. 이 경우, 커버(248)는 캠샤프트(216), 로커 암(246) 및 스프링(234)과 같이 블록(236)의 동일한 측면 상에서 캠샤프트(216), 로커 암(246), 스프링(234) 및 밸브(214a, 214b)의 일부분을 덮기 위해 블록(236)에 고정될 수 있다.
블록의 동일한 측면 상에 캠샤프트(216), 로커 암(246), 스프링(234) 및 밸브(214a, 214b)의 일부분을 위치시킴에 따라 밸브 조립체(200)의 사용성(serviceability)에 도움이 된다. 게다가, 밸브(214a, 214b)는 밸브 조립체(200)의 제조를 돕기 위해 공통 평면(common plane, 237) 내에 위치된다.
작동 중, 밸브(214a, 214b)는 배기 가스의 흐름을 프로세서(224a, 224b)로 조절하기 위해 이용된다. 예를 들어 몇몇 엔진 모드(4-실린더 모드)에서, 밸브(214a)는 개방되는 반면 밸브(214b)는 도 8에 도시된 바와 같이 배기 가스를 오직 배기 프로세서(224a)로 안내하기 위해 폐쇄된다. 그 외의 다른 엔진 모드(예를 들어 8-실린더 모드)에서, 밸브(214b)는 개방되는 반면 도 9에 도시된 바와 같이 밸브(214a)는 배기 가스를 오직 배기 프로세서(224b)로 안내하기 위해 폐쇄된다. 그 외의 다른 엔진 모드에서, 바람직하게 배기 가스는 모든 프로세서(224a, 224b) 로 안내될 수 있다. 이 경우, 밸브(214a, 214b)는 도 6에 도시된 바와 같이 개방될 수 있다. 밸브(214a, 214b)는 배기 가스의 흐름을 제한하기 위하여 때때로(엔진 시동 시) 부분적으로 폐쇄될 수 있으며, 이에 따라 엔진의 배압이 증가되어 배기 가스의 온도가 상승되고, 프로세서(224a, 224b)에 포함될 수 있는 촉매 컨버터의 라이트-오프가 용이해진다. 캠샤프트(216)가 회전함에 따라 배기 밸브(214a, 214b)는 개방되고 폐쇄되며, 이에 따라 요구 시 배기는 프로세스(224a, 224b)에 대해 촉진된다.
캠샤프트(16, 116, 216)와 밸브(14, 114a, 114b, 115a, 115b, 214a, 214b)의 연결은 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 캠과 로커 암 또는 밸브 사이에서 연장되는 로드 및/또는 로커 암을 이용함에 따라 이러한 연결이 제공될 수 있다. 본 발명의 범위 내에서, 임의의 로커 암을 이용하지 않고 공개된 임의의 밸브를 구동시킬 수 있다. 추가적으로 본 발명의 범위 내에서 캠샤프트를 이용하지 않고 본 명세서에 공개된 하나 또는 이보다 많은 밸브를 구동시킬 수 있다. 추가적으로, 컨트롤러(20)는 엔진(12)의 엔진 제어 유닛, 임의의 브레이크 제어 유닛 또는 차량에 장착된 그 외의 다른 제어 유닛으로부터 분리되거나 또는 이와 일체 구성될 수 있다. 추가적으로, 컨트롤러(20)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 임의의 온보드 제어 유닛의 펌웨어로 일체 구성되거나 또는 이로부터 분리될 수 있다. 임의의 경우, 컨트롤러(20)는 프로세서 및 다수의 지시를 저장하고 이에 전기적으로 결합된 메모리 유닛을 가질 수 있으며, 프로세서에 의해 수행 시, 프로세서는 엔진 작동, 방출물(예를 들어 방출물 트랩에 의해 가둬지거나 또는 배기 가스 내에 존재하는) 및/또는 소음 수준을 나타내는 인풋에 응답하여 샤프트 로테이터(18)의 작동 상태를 조절한다.
본 설명의 개념들이 도면에 도시되고 상기 설명에서 상세히 설명되었지만, 이와 같은 도시 및 설명은 예시적인 것이고 제한되는 것으로서 간주되지 않으며, 단지 예시된 실시예들이 설명되었지만 본 설명의 원리 내에 있는 모든 변경들 및 수정들도 보호된다는 것을 이해한다. 본원에 서술된 시스템들의 각종 특징들로부터 본 설명의 개념들의 여러 가지 이점들이 존재한다. 본 설명의 시스템들 각각의 대안적인 실시예들은 서술된 모든 특징들을 포함하지 않을 수 있지만 이와 같은 특징들의 적어도 일부로부터 여전히 이점을 얻을 수 있다. 당업자는 본 설명의 특징들 중 하나 이상을 포함하는 시스템의 구현방식들을 손쉽게 구현하고 첨부된 청구범위에 의해 규정된 바와 같은 본 발명의 원리 및 범위 내에 있다.

Claims (20)

  1. 엔진과 연결된 배기 시스템을 작동하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    -배기 시스템의 캠샤프트를 회전시키는 단계 및
    -배기 시스템 내에서 흐름을 조절하기 위하여 캠샤프트의 회전에 응답하여 배기 시스템의 하나 이상의 밸브를 작동시키는 단계를 포함하고, 상기 하나 이상의 밸브는 엔진의 각각의 배기 밸브와 엔진의 각각의 흡기 밸브로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 밸브는 제 1 및 제 2 밸브를 포함하고, 상기 작동시키는 단계는 캠샤프트의 회전에 응답하여 제 1 및 제 2 밸브를 작동시키는 단계를 포함하며, 제 1 및 제 2 밸브는 엔진의 각각의 배기 밸브와 엔진의 각각의 흡기 밸브로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 밸브는 배기 밸브와 작용물 밸브(agent valve)를 포함하고, 상기 작동시키는 단계는 (ⅰ) 방출물 트랩으로 배기 가스의 흐름을 조절하기 위하여 캠샤프트의 회전에 응답하여 배기 밸브를 작동시키는 단계 및 (ⅱ) 방출물 트랩으로 재생제의 흐름을 조절하기 위하여 캠샤프트의 회전에 응답하여 작용물 밸브를 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 밸브는 제 1 및 제 2 밸브와 제 1 및 제 2 작용물 밸브를 포함하고, 상기 작동시키는 단계는 (ⅰ) 캠샤프트의 회전에 응답하여 제 1 방출물 경감 장치와 제 2 방출물 경감 장치 사이에서 배기 가스의 전진(advancement)을 교번하기 위하여(alternate) 제 1 및 제 2 배기 밸브를 교대로 개방하고 폐쇄하는 단계 및 (ⅱ) 캠샤프트의 회전에 응답하여 제 1 방출물 경감 장치와 제 2 방출물 경감 장치 사이에서 재생제의 전진을 교번하기 위하여 제 1 및 제 2 작용물 밸브를 교대로 개방하고 폐쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 밸브는 제 1 및 제 2 밸브를 포함하고, 상기 작동시키는 단계는 캠샤프트의 회전에 응답하여 제 1 방출 프로세서와 제 2 방출 프로세서 사이에서 배기 가스의 전진을 교번하기 위하여 제 1 및 제 2 밸브를 교대로 개방하고 폐쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 0이 아닌 제 1의 개수로부터 0이 아닌 제 2의 개수로 엔진의 작동 엔진 실린더의 개수를 가변시키는 단계를 추가적으로 포함하고, 상기 하나 이상의 밸브는 제 1 및 제 2 배기 밸브를 포함하고, 상기 작동시키는 단계는 (ⅰ) 상기 가변 단계에 응답하여 제 1 소음 경감 장치로 배기 가스를 전진시키기 위하여 캠샤프트를 이용하여 제 1 밸브를 개방하는 단계 및 (ⅱ) 상기 가변 단계에 응답하여 제 2 소음 경감 장치에 대해 배기 가스의 전진을 차단하기 위하여 캠샤프 트를 이용하여 제 2 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 작동시키는 단계는 (ⅰ) 배기 시스템 내에서 배기 가스의 흐름을 제한하기 위하여 캠샤프트를 이용하여 하나 이상의 밸브를 적어도 부분적으로 폐쇄시키는 단계 및 (ⅱ) 상기 폐쇄 단계에 응답하여 엔진으로 배압을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 작동시키는 단계는 캠샤프트의 회전에 응답하여 하나 이상의 밸브를 이용하여 공기의 흐름을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 작동시키는 단계는 캠샤프트의 회전에 응답하여 하나 이상의 밸브를 이용하여 SCR 촉매에 대해 NOx 환원제의 흐름을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 엔진에 이용하기 위한 배기 시스템에 있어서, 상기 배기 시스템은
    -배기 시스템 내에서 흐름을 조절하기 위한 하나 이상의 밸브를 포함하고, 상기 하나 이상의 밸브는 엔진의 각각의 배기 밸브와 엔진의 각각의 흡기 밸브로부터 분리되고,
    -상기 하나 이상의 밸브를 작동시키는 캠샤프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 하나 이상의 밸브는 제 1 및 제 2 밸브를 포함하고, 상기 캠샤프트는 제 1 및 제 2 밸브를 작동시키는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 업스트림 경로와 제 1 및 제 2 다운스트림 경로를 추가적으로 포함하고, 제 1 밸브는 캠샤프트의 작동에 응답하여 업스트림 경로로부터 제 1 다운스트림 경로까지 흐름을 조절하기 위하여 업스트림 경로와 제 1 다운스트림 경로 사이에 유체가 통하도록(fluidly) 위치되고, 제 2 밸브는 캠샤프트의 작동에 응답하여 업스트림 경로로부터 제 2 다운스트림 경로까지 흐름을 조절하기 위하여 업스트림 경로와 제 2 다운스트림 경로 사이에 유체가 통하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서, 제 1 및 제 2 업스트림 경로와 다운스트림 경로를 추가적으로 포함하고, 제 1 밸브는 캠샤프트의 작동에 응답하여 제 1 업스트림 경로로부터 다운스트림 경로까지 흐름을 조절하기 위하여 제 1 업스트림 경로와 다운스트림 경로 사이에 유체가 통하도록 배열되고, 제 2 밸브는 캠샤프트의 작동에 응답하여 제 2 업스트림 경로로부터 다운스트림 경로까지 흐름을 조절하기 위하여 제 2 업스트림 경로와 다운스트림 경로 사이에 유체가 통하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서, 실린더 디액티베이션 유닛, 캡 샤프트를 회전시키기 위해 캠샤프트로 고정된 샤프트 로테이터 및 제 1 및 제 2 소음 경감 장치를 추가적으로 포함하고, 제 1 밸브는 제 1 소음 경감 장치로 배기 가스의 흐름을 조절하도록 구성되며, 제 2 밸브는 제 2 소음 경감 장치로 배기 가스의 흐름을 조절하도록 구성되고, 실린더 디액티베이션 유닛은 0이 아닌 제 1 개수로부터 0이 아닌 제 2 개수까지 엔진의 작동 엔진 실린더의 개수의 가변에 응답하여 샤프트 로테이트를 작동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서, 제 1 및 제 2 방출물 경감 장치와 제 1 및 제 2 방출물 경감 장치의 재생 시(regeneration) 이용되는 재생제를 공급하기 위한 재생제 공급기를 추가적으로 포함하고, 제 1 밸브는 제 1 방출물 경감 장치로 엔진의 배기 가스의 흐름을 조절하도록 구성되며, 제 2 밸브는 제 2 방출물 경감 장치로 엔진의 배기 가스의 흐름을 조절하도록 구성되고, 하나 이상의 밸브는 재생제 공급기로부터 제 1 방출물 경감 장치로 재생제의 흐름을 조절하도록 구성된 제 3 밸브와 재생제 공급기로부터 제 2 방출물 경감 장치로 재생제의 흐름을 조절하도록 구성된 제 4 공급기를 포함하며, 캠샤프트는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 밸브의 작동을 조절하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  16. 제 10 항에 있어서, 포트를 형성하는 블록을 추가적으로 포함하고, 상기 포트 내에서 하나 이상의 밸브가 연장되며, 캠샤프트 및 하나 이상의 밸브의 일부분이 블록의 동일한 특면에 위치되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서, 캠샤프트와 하나 이상의 밸브의 일부분을 덮는 커버를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  18. 제 10 항에 있어서, NOx 환원제 공급기와 SCR 촉매를 추가적으로 포함하고, 하나 이상의 밸브는 캠샤프트의 작동에 응답하여 NOx 환원제 공급기로부터 SCR 촉매로 NOx 환원제의 흐름을 조절하기 위하여 NOx 환원제 공급기와 SCR 촉매 사이에 유체가 통하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  19. 제 10 항에 있어서, 공기 공급기를 추가적으로 포함하고, 하나 이상의 밸브는 캠샤프트의 작동에 응답하여 배기 시스템 내로의 공기의 유입을 조절하기 위하여 공기 공급기로 유체가 통하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
  20. 배기 시스템에 있어서, 상기 배기 시스템은
    -제 1 및 제 2 NOx 트랩,
    -제 1 및 제 2 배기 밸브를 포함하고, 상기 제 1 배기 밸브는 배기 가스의 흐름을 제 1 NOx 트랩으로 조절하며, 제 2 배기 밸브는 배기 가스의 흐름을 제 2 NOx 트랩으로 조절하고,
    -제 1 및 제 2 환원제 밸브를 포함하고, 제 1 환원제 밸브는 NOx 환원제의 흐름을 제 1 NOx 트랩으로 조절하며, 제 2 환원제 밸브는 NOx 환원제의 흐름을 제 2 NOx 트랩으로 조절하고,
    -제 1 및 제 2 환원제 밸브와 제 1 및 제 2 배기 밸브의 작동을 조절하기 위한 캠샤프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 시스템.
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