KR20110134367A

KR20110134367A - 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조

Info

Publication number: KR20110134367A
Application number: KR1020110127006A
Authority: KR
Inventors: 모토유키 다카하시
Original assignee: 미쯔이 죠센 가부시키가이샤
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2011-12-14
Also published as: KR101259332B1; CN101818700A; CN102661208A; CN102678218A; KR20100084989A; KR101338778B1; KR20130005252A; KR101202626B1; KR20130006402A; KR101279331B1; CN102678218B; CN102661208B; CN102678365A; CN102661182A

Abstract

내연 기관의 연비 및 신뢰성 그리고 작업 효율의 향상을 도모한다.
해결 수단
저온실 (14) 은, 소정 위치를 기점 (SP) 으로 하여 저온 배기 통로의 입구까지의 단면적이 연소 가스의 선회 방향으로 서서히 넓어지는 소용돌이 형상을 이루고 있다. 고온실 (12) 의 내벽면 (12a) 에 고온실 내에 도입된 고온의 연소 가스를 고온 배기 통로로 원활하게 유도하는 정류판 (17, 18) 을 형성한다. 복수의 유압 실린더 (43) 가 형성된 유압 실린더 블록 (40) 에, 부 밸브 공기 피스톤의 하한 위치를 규제하여 부 밸브 (25) 의 영점 규제 위치를 제어하는 유압식 영점 위치 제어 장치 (52) 를 형성한다. 유압 실린더 블록 (40) 을 외측 유압 실린더 블록 (41) 과 내측 유압 실린더 블록 (42) 으로 형성하고, 내측 유압 실린더 블록에 복수의 유압 실린더 (43) 와 제 1 유압 통로 (65) 를 형성하고, 외측 유압 실린더 블록과 내측 유압 실린더 블록 사이에 제 2 유압 통로 (69) 를 형성하며, 외측 유압 실린더 블록에 제 3 유압 통로 (61, 62, 63) 를 형성한다.

Description

내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조{STRUCTURE OF EXHAUST GAS SEPARATION DEVICE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 관한 것이다.

내연 기관, 예를 들어 2 사이클의 유니플로형 디젤 기관에서는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 배기 밸브 박스 (111) 에 1 개의 배기 밸브 (이하, 주 밸브라고 한다) (121) 가 삽입되고, 이 주 밸브 (121) 를 개폐시켜서 배기 리시버 (배기 집합부) 에 연소 가스 (배기 가스) 를 배기함과 함께 소기 (掃氣) 도 행하고 있다. 소기는, 실린더라이너의 내벽에 형성된 도시하지 않은 소기구로부터 소기가 도입됨으로써 행해진다. 또, 배기 밸브 박스 (111) 에는 주 밸브 (121) 와는 다른 부 밸브 (125) 와, 이 부 밸브 (125) 를 통하여 2 개로 분리되는 상방의 고온실 (106) 과 하방의 저온실 (108) 이 형성되어 있다.

그리고, 주 밸브 (121) 의 밸브 개방 초기 (배기 초기) 에 실린더로부터 높은 압력과 높은 온도의 연소 가스가 고온실 (106) 에 도입되고, 이 고온실 (106) 로부터 고온 배기 통로 (112) 를 통하여 고온의 연소 가스가 배기 리시버 (외부) 로 배출된다. 또, 주 밸브의 밸브 개방 중기에서부터 밸브가 폐쇄될 때까지 (배기의 중기에서부터 후기) 의 동안에 실린더 내의 잔여 연소 가스가 저온실 (108) 에 도입되고, 이 저온실 (108) 로부터 저온 배기 통로 (113) 를 통하여 저온의 연소 가스가 외부로 배출된다 (특허문헌 1 참조).

따라서, 하방의 저온실 (108) 에는, 소기 포트에서 조성(造成)된 강한 스월을 가진 선회류가 유도된다. 단, 상방의 고온실 (106) 에 유도되는 고온의 연소 가스는 배기 초기이기 때문에, 특별히 강한 스월은 동반하지 않았다.

내연 기관의 흡기 장치로서, 컬렉터와 엔진 헤드 사이에 형성된 독립 흡기관에, 린 연소시나 아이들이나 저온시에 닫히는 보조 밸브와, 연료 분사 밸브와, 보조 밸브를 바이패스하여 컬렉터와 연료 분사 밸브의 분사구의 양측을 연결하는 곧바른 통로를 형성하고, 이들에 의해 흡기 통로의 형성을 용이하게 한 발명이 개시되어 있다 (특허문헌 2 참조).

이 종래 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조는, 예를 들어 도 13 에 나타내는 바와 같이, 저온실 (108) 이 배기 밸브 박스 (105) 의 배기구 (105a) 와 동심적으로 형성되어, 주 밸브 (121) 의 밸브 개방 중기에서부터 밸브가 폐쇄될 때까지의 동안에 실린더로부터 배기 밸브 박스 (105) 의 배기구 (105a) 를 통하여 이 저온실 (108) 에 도입된 저온의 연소 가스는, 화살표 A ∼ H 의 유선으로 나타내는 바와 같이, 저온 배기 통로 (113) 의 출구 (113a) 의 중심과 저온실 (108) 의 중심을 연결하는 중심선 (L) 에 대하여 강한 스월 (선회류) 를 동반하며 저온 배기 통로 (113) 로 흐른다. 도 13 에 있어서, 유선의 길이는, 그 위치에서의 연소 가스의 유속을 나타내고 있다.

그러나, 연소 가스의 유속은, 도 13 의 화살표 A 의 유선의 위치에서부터 화살표 H 의 유선의 위치까지 서서히 빨라지고 있어, 화살표선 H 의 위치에서 최대 유속을 얻고 있는 한편, 화살표 A ∼ G 의 유선의 위치, 즉 배기구 (105a) 주위의 대부분의 영역에서는 매우 느려지고 있다.

즉, 저온실 (108) 내의 연소 가스의 흐름 저항이 크기 때문에, 저온실 (108) 로부터 저온 배기 통로 (113) 로 배출되는 연소 가스의 흐름이 나빠져, 배기 통로 (113) 의 출구 (113a) 의 단면적에 알맞은 유량의 배기가 이뤄지지 않아, 소기 효율이 매우 나빠지고 있다는 문제가 있다.

이것은, 저온실 (108) 이 배기 밸브 박스 (105) 의 배기구 (105a) 와 동심적으로 형성되어 있기 때문에, 저온 배기 통로 (113) 의 출구 (113a) 의 중심과 배기 밸브 박스 (105) 의 배기구 (105a) 의 저온실 (108) 내에 있어서의 중심을 연결하는 중심선 (L) 에 대하여 좌우 대칭이 되고, 이로 인하여, 저온실 (108) 로부터 저온 배기 통로 (113) 로의 연소 가스의 흐름이 나빠지는 것이 원인인 것으로 생각할 수 있다.

그 한편, 특허문헌 1 에 개시되어 있는 흡기 장치는, 흡기 통로의 구성을 간단하게 하는 것으로서, 본원발명과 같이, 주 밸브의 밸브 개방 중기에서부터 밸브가 폐쇄될 때까지의 동안에 실린더 내의 잔여 연소 가스가 저온실로부터 저온 배기 통로를 거쳐 배기 리시버로 배출되어, 실린더의 소기 포트에서 조성된 강한 스월을 동반한 소기가 저온실로 유도되는 발명에 관한 것은 아니다.

다음으로, 종래 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조로서, 정류판에 대한 연소 잔사의 부착에 의한 퇴적을 없애 정류판의 막힘을 방지하도록 한 내연 기관의 배기 정화 장치가 제안되어 있다 (특허문헌 3 참조). 또, 대형 저압 터보차지가 장착된 내연 기관에 있어서, 진동을 유효하게 억제할 수 있는 배기 리시버를 구비한 내연 기관이 제안되어 있다 (특허문헌 4 참조).

그러나, 이 종래 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조는, 예를 들어 도 14 에 나타내는 바와 같은 단면 형상으로 형성되는 것이다. 이 구조에 있어서, 실린더로부터 배기 밸브 박스 (105) 의 배기구 (105a) 를 통하여 고온실 (106) 에 도입된 연소 가스는, 상기 서술한 바와 같이 배기 초기이기 때문에, 특히 스월 (선회류) 은 동반하지 않아, 고온 배기 통로 (112) 의 출구 (112a) 의 중심과 고온실 (106) 의 중심을 연결하는 중심선 (L) 에 대하여, 화살표로 나타내는 바와 같이, 거의 좌우 대칭의 흐름이 되어 배출되어 고온 배기 통로 (112) 로 흐른다. 도 14 에 있어서, 연소 가스의 흐름을 나타내는 유선의 길이는, 그 위치에서의 유속을 나타내고 있다.

여기에서, 고온실 (106) 로부터 배출되는 연소 가스는, 고온 배기 통로 (112) 의 출구 (112a) 와 반대측 위치에서는 고온실 (106) 의 내벽면 (106a) 에 닿아, 그 일부가 환류가 되어 체류하여 흐르지 않아 원활한 흐름이 저해된다. 또, 고온실 (106) 의 고온 배기 통로 (112) 의 출구 (112a) 측 위치에서는, 고온실 (106) 로부터 배출된 연소 가스의 일부에 소용돌이가 발생되어, 역시 원활한 흐름이 저해된다.

이 때문에, 고온실 (106) 내 및 고온실 (106) 로부터 고온 배기 통로 (112) 내로 흐르는 연소 가스의 흐름이 매우 나빠진다. 이 결과, 고온 배기 통로 (112) 의 최소 단면적에 알맞은 유량의 연소 가스를 배출시킬 수 없어, 배기 효율이 매우 나쁘다는 문제가 있다.

또, 상기 각 특허문헌 3 및 4 에서는, 배기 밸브를 개폐시켜, 고온실로부터 고온 배기 통로를 통하여 1 개의 배기 리시버 (배기 집합부) 로 연소 가스를 배출하도록 한 발명에 대해서는 전혀 개시되어 있지 않다.

다음으로, 도 12 에 나타낸 배기 밸브 장치 (110) 는, 실린더 블록 (101) 의, 예를 들어 밸브 시트 (102) 에 장착되어 있다. 이 배기 밸브 장치 (110) 는, 배기를 행하는 배기 밸브 (이하, 주 밸브라고 한다) (121) 와, 배기 밸브 박스 (111) 의 고온 가스용 고온 배기 통로 (112) 와 저온 가스용 저온 배기 통로 (113) 와, 이 고온 배기 통로 (112) 와 저온 배기 통로 (113) 로의 연소 가스의 흐름을 전환하는 부 밸브 (125) 와, 케이싱 (115) 에 형성되어 주 밸브 (121) 의 밸브 개방 동작을 행하게 하는 유압 실린더 (128) 와, 유압 실린더 블록 (117) 에 형성되어 부 밸브 (125) 의 전환 동작을 행하게 하는 복수의, 예를 들어 3 개의 유압 실린더 (130) 와, 주 밸브 (121) 의 밸브 스템 (122) 의 상부에 고정되어 당해 주 밸브 (121) 의 복구 동작을 행하게 하는 주 밸브 공기 피스톤 (123) 과, 부 밸브 (125) 의 밸브 스템 (126) 의 상부에 고정되어 당해 부 밸브 (125) 의 복구 동작을 행하게 하는 부 밸브 공기 피스톤 (127) 과, 이들 공기 피스톤 (123, 127) 을 수용하여 공기압을 부여하는 공기 스프링실 (129) 을 형성하는 케이싱 (116) 을 구비한 구성으로 되어 있다.

여기에서, 상기 서술한 배기 밸브 장치 (110) 는, 2 사이클의 유니플로형 디젤 기관에 적용했을 경우를 나타내고 있다. 2 사이클의 유니플로형 디젤 기관은, 예를 들어 실린더라이너 측벽에 흡기구 (소기구) 가 있어, 주 밸브 (121) 는 배기만을 행하는 것이다.

주 밸브 (121) 의 밸브 개방 동작은, 고압의 유압에 의해 동작하는 유압 실린더 (128) 가, 밸브 스템 (122) 을 도시한 하방으로 압동 (壓動) 함으로써 행해진다. 또, 그 밸브 폐쇄 동작 (복구 동작) 은, 밸브 스템 (122) 에 장착된 주 밸브 공기 피스톤 (123) 이, 밸브 스템 (122) 을 도시한 상방으로 끌어올림으로써 행해진다. 즉, 주 밸브 공기 피스톤 (123) 의 하방에 형성된 공기 스프링실 (129) 내의 공기압이, 주 밸브 (121) 의 밸브 폐쇄 동작의 작동원이 되고 있다.

부 밸브 (125) 의 전환 동작은, 유압 실린더 블록 (117) 에 형성된 복수의 유압 실린더 (130) 가 고압의 유압에 의해 동작하며, 주 밸브 (121) 의 밸브 스템 (122) 과 동심적으로 또한 축 방향으로 자유롭게 슬라이딩할 수 있게 외삽된 밸브 스템 (126) 에 장착된 부 밸브 공기 피스톤 (127) 을 도시한 상방으로 압동으로써 행해진다.

또, 그 복구 동작은, 복수의 유압 실린더 (130) 의 유압을 내보내 밸브 스템 (126) 에 장착된 부 밸브 공기 피스톤 (127) 에 의해 밸브 스템 (126) 을 도시한 하방으로 압동으로써 행해진다. 즉, 부 밸브 공기 피스톤 (127) 의 상방에 형성된 공기 스프링실 (129) 내의 공기압이, 부 밸브 (125) 의 복구 동작의 작동원이 되고 있다. 이와 같은 부 밸브를 구비한 배기 밸브 장치는, 예를 들어 일본 공개특허공보 2008-248720호에 개시되어 있다 (특허문헌 5 참조).

도 12 에 나타내는 배기 밸브 장치에 있어서, 부 밸브 (125) 는, 배기시에 주 밸브 (121) 가 개방되기 시작한 배기 초기에 도시한 위치에 유지되어, 고온의 배기 가스를 고온 배기 통로 (112) 에 배출하고, 배기의 중기 이후에 도시한 위치로부터 밀어올려져 저온 배기 통로 (113) 측으로 전환되어, 저온 배기 통로 (113) 로 배출한다.

그러나, 이 종래의 배기 밸브 장치 (110) 에 있어서, 부 밸브 (125) 는 원통 형상을 이루며, 내주면이 복수의 판 형상 리브 (125c) 에 의해 밸브 스템 (126) 에 고정되어 형성되어 있다. 그리고, 원통 형상을 이루는 부 밸브 (125) 의 하단부 (125a) 는, 그 선단 (하단면) (125b) 이 나팔 형상으로 열린 형상으로 형성되며, 이 선단 (125b) 은, 밸브 시트 (102) 상방의 라운딩 처리부 (102a) 와 약간의 간극을 가지고 대향하고 있다.

부 밸브 (125) 는, 유압 실린더 (130) 의 축퇴와 함께 부 밸브 공기 피스톤 (127) 에 의해 눌러 내려져 밸브 폐쇄, 즉 복구 동작이 행해지는데, 예를 들어 유압 실린더 (130) 의 구동계에 이상이 발생된 경우, 부 밸브 공기 피스톤 (127) 이 지나치게 내려가, 부 밸브 (125) 의 선단 (125b) 이 밸브 시트 (102) 상방의 라운딩 처리부 (102a) 에 착좌 (충돌) 될 우려가 있다는 문제가 있다.

부 밸브 (125) 는, 복잡한 형상의 리브에 의해 형성되어 있기 때문에, 선단 (125b) 이 밸브 시트 (102) 상방의 라운딩 처리부 (102a) 에 착좌되었을 경우, 리브에 큰 충격 응력이 작용하여 파손되고, 이로써 부 밸브 (125) 전체가 파손되는 경우도 있다.

이 때문에, 부 밸브 (125) 는, 특히 리브의 강도를 얻는 것이 필요하기 때문에, 저렴한 주조품으로 형성하기 곤란하여, 단조품을 절삭하여 형성하고 있다. 따라서, 부 밸브 (125) 는, 그 제조 비용이 매우 높아진다. 이와 같은 이유에서, 유압 실린더 (130) 의 구동계에 이상이 발생되었을 경우에도, 부 밸브 (125) 의 선단 (125b) 이 밸브 시트 (102) 상방의 라운딩 처리부 (102a) 에 착좌 (충돌) 되는 것을 방지할 것이 강력하게 요청되고 있다.

또, 상기 서술한 종래 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 유압 실린더 블록 (117) 의 복수 (3 개) 의 유압 실린더 (130) 는, 당해 유압 실린더 블록 (117) 의 상단면으로부터 수직으로 형성되어 있으며, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 그 바닥부에 있어서 측면 (117a) 으로부터 수평으로 천공 형성된 유압 통로 (131 ∼ 134) 에 의해 연통되어 있다.

그리고, 이들 유압 통로 (131 ∼ 134) 는, 유압 실린더 블록 (117) 의 측면 (117a) 상부에 형성된 유압 통로 (135) 와, 유압 실린더 (130) 와 나란히 수직으로 형성되어 일단 (상단) 이 유압 통로 (135) 와 연통됨과 함께, 타단이 유압 통로 (131, 134) 에 연통되는 유압 통로 (136) 에 연통되어 있다.

그러나, 유압 실린더 블록 (117) 의 각 유압 통로 (131 ∼ 136) 는, 기계 가공 (추공 (錐孔) 가공) 에 의해 형성하기 때문에 가공이 복잡해짐과 함께, 추공 가공시에 있어서의 휨 (말림) 이나 절삭 분말 (절분) 의 배제가 곤란하고, 그 후처리에 다대한 노력과 비용이 필요해진다는 문제가 있다. 또, 절삭 분말 (절분) 이 조금이라도 유압 통로 내에 잔존했을 경우에는, 유압 실린더의 슬라이딩 문제를 초래할 우려가 있다는 문제가 있다.

[특허문헌1]일본공개실용신안:일본공개실용신안공보평02-145617호 [특허문헌2]일본공개특허:일본공개특허공보2002-364472호 [특허문헌3]일본공개특허:일본공개특허공보2007-182786호 [특허문헌4]일본공개특허:일본공개특허공보평07-317558호 [특허문헌5]일본공개특허공보:일본공개특허공보2008-248720호

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 내연 기관의 연비 향상 및 신뢰성 향상 그리고 작업 효율의 향상을 도모하는 것을 과제로 한다.

구체적으로는, 배기 가스 분리 장치의 저온실에 있어서의 연소 가스의 흐름 저항을 저감시키고, 소기 포트에서 조성된 강한 스월을 동반하는 소기의 흐름 형태를 저해하지 않고 배기하여 소기 효율을 현저히 높일 수 있는 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조를 제공하고, 또 고온의 연소 가스를 배기 리시버에 배출하기 위한 배기 밸브 박스 내의, 고온실 및 고온 배기 통로에 있어서의 연소 가스의 흐름을 원활하게 하고, 이로써 배기 효율을 현저히 높이도록 한 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조를 제공하는 것을 과제로 한다.

또한, 부 밸브를 밸브 개방 작동시키는 유압 실린더의 구동계에 이상이 발생되었을 경우에도, 부 밸브의 하한 위치를 규제하여, 그 하단부가 밸브 시트에 착좌되는 것을 방지하여, 부 밸브의 파손이나 변형을 방지하도록 한 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조를 제공하고, 또 각 유압 실린더를 연통시키는 유압 통로의 기계 가공 (추공 가공) 이 용이해짐과 함께, 기계 가공시에 발생되는 휨 (말림) 이나 절삭 분말 (절분) 의 제거 처리 작업의 작업성의 향상을 도모할 수 있고, 이에 따라, 유압 실린더 블록의 마무리 검사도 용이해지고, 비용의 저감을 도모할 수 있으며, 또한 상기 서술한 바와 같이 유압 통로의 휨 (말림) 이나 절삭 분말 (절분) 의 제거가 용이해지기 때문에, 절삭 분말에서 기인하는 유압 실린더의 슬라이딩 문제를 방지할 수 있게 되어 신뢰성의 향상을 도모할 수 있는 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명이 채용하는 수단은, 실린더 내 연소 가스의 배기를 행하는 주 밸브와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 실린더로부터 주 밸브를 통하여 배출된 고온의 연소 가스를 외부로 배출하는 고온 배기 통로와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 실린더로부터 주 밸브를 통하여 배출된 저온의 연소 가스를 도입하는 저온실과, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 저온실 내의 연소 가스를 외부로 배출하는 저온 배기 통로와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 고온 배기 통로와 저온 배기 통로로의 연소 가스의 흐름을 전환하는 부 밸브를 구비한 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 저온실은, 소정 위치를 기점으로 하여 저온 배기 통로의 입구까지의 단면적이 연소 가스의 선회 방향으로 서서히 넓어지는 소용돌이 형상을 이루고 있는 것에 있다.

주 밸브의 밸브 개방 중기 이후에 실린더로부터 배출된 연소 가스는, 저온실에 도입되고, 저온실로부터 저온 배기 통로를 통하여 외부로 배출된다. 저온실의 형상을 소정 위치를 기점으로 하여 저온 배기 통로의 입구까지의 단면적이 연소 가스의 선회 방향으로 서서히 넓어지는 소용돌이 형상으로 함으로써, 소기구로부터의 소기에 의해 조성되어 강한 스월을 동반한 연소 가스를 스월을 저해시키지 않고 저온실로 유도할 수 있게 되어, 연소 가스의 흐름 저항을 대폭 저감시킬 수 있다. 이 결과, 저온 배기 통로의 단면적에 알맞은 유량의 연소 가스를 원활하게 배출할 수 있어, 소기 효율이 현저히 향상된다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 저온실과 저온 배기 통로의 입구는, 상이한 곡률 반경의 곡면으로 매끄럽게 연설 (連設) 되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 저온실과 저온 배기 통로의 입구를 상이한 곡률 반경의 곡면으로 매끄럽게 연설함으로써, 저온실로부터 저온 배기 통로로 배출시키는 배기 가스의 흐름 저항을 더욱 저감시킬 수 있다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 기점은, 저온 배기 통로의 출구의 중심과 실린더의 배기구의 저온실 내에 있어서의 중심을 연결하는 중심선으로부터 연소 가스의 선회 방향으로 소정 각도만큼 어긋난 위치에 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 저온실의 소용돌이 형상의 기점을 저온 배기 통로의 출구의 중심과 실린더의 배기구의 저온실 내에 있어서의 중심을 연결하는 중심선으로부터 연소 가스의 선회 방향으로 소정 각도만큼 어긋난 위치로 설정함으로써, 저온실 내에 도입된 연소 가스의 흐름을 보다 원활하게 하여 저온 배기 통로로 유도할 수 있게 된다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 저온실은, 기점에서부터 저온 배기 통로의 입구까지 순차적으로 커지는 상이한 곡률 반경의 곡면에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 저온실을 기점에서부터 저온 배기 통로의 입구까지 순차적으로 커지는 상이한 곡률 반경의 곡면에 의해 형성함으로써, 저온 배기 통로의 입구를 향하여 그 단면적이 서서히 커지는 소용돌이 형상의 배기 통로를 형성할 수 있어, 연소 가스의 스월을 더욱 저해시키지 않는 배기 통로를 형성할 수 있다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명이 채용하는 수단은, 실린더 내 연소 가스의 배기를 행하는 주 밸브와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 실린더로부터 주 밸브를 통하여 배출된 고온의 연소 가스를 외부로 배출하는 고온 배기 통로와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 실린더로부터 주 밸브를 통하여 배출된 저온의 연소 가스를 외부로 배출하는 저온 배기 통로와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 고온 배기 통로와 저온 배기 통로로의 연소 가스의 흐름을 전환하는 부 밸브를 구비한 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 부 밸브는, 직원통체 형상을 이룸과 함께 선단에 스커트부가 형성되어 있는 것에 있다.

이와 같이, 직원통 형상을 이루는 부 밸브의 선단에 스커트부를 형성함으로써, 실린더 헤드의 배기구로부터 배출된 연소 가스를 저온실로 스월을 저해시키지 않고 스무스하게 유도할 수 있게 되어, 연소 가스의 저온실로의 소기 효율이 현저히 향상된다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 스커트부는, 후단의 외경이 선단의 외경보다 대직경의 절두 (截頭) 원추 통체 형상을 이루고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 부 밸브의 스커트부의 후단의 외경을 선단의 외경보다 대직경의 절두 원추 통체 형상으로 함으로써, 배기 밸브 박스의 배기구에 대향하여 선단에서부터 후단으로 직경 확대되도록 경사진 외주면을 갖는 스커트부가 형성되어, 이 스커트부의 경사 외주면에 의해 배기 밸브 박스의 배기구로부터 배출된 연소 가스를 보다 원활하게 저온실로 유도할 수 있게 되어, 소기 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 스커트부는, 선단의 외경이 배기 밸브 박스의 배기구보다 소직경이 됨과 함께, 후단의 외주면이 배기 밸브 박스의 배기구의 내주면에 슬라이딩 접촉할 수 있게 되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 스커트부 선단의 외경을 배기 밸브 박스의 배기구보다 소직경으로 하고, 또한 후단의 외주면을 실린더 헤드의 배기구의 내주면에 슬라이딩 접촉할 수 있게 함으로써, 스커트부를 배기 밸브 박스의 배기구에 원활하게 삽입시킬 수 있게 된다. 또, 스커트부의 후단 외주면을 배기구에 슬라이딩 접촉시킴으로써, 배기구와 직원통 형상의 부 밸브의 간극을 막을 수 있다. 이로써, 실린더 헤드의 배기구로부터 배출되는 연소 가스를 누출없이 저온실로 유도할 수 있게 된다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명이 채용하는 수단은, 실린더 내 연소 가스의 배기를 행하는 주 밸브와, 배기 밸브 박스 내에 형성되며, 실린더로부터 주 밸브를 통하여 배출된 고온의 연소 가스를 도입하는 고온실과, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 고온실 내의 연소 가스를 외부로 배출하는 고온 배기 통로와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 실린더로부터 주 밸브를 통하여 배출된 저온의 연소 가스를 외부로 배출하는 저온 배기 통로와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 고온 배기 통로와 저온 배기 통로로의 연소 가스의 흐름을 전환하는 부 밸브를 구비한 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 고온실의 내벽면에 고온실 내에 도입된 고온의 연소 가스를 고온 배기 통로로 원활하게 유도하는 정류판을 형성한 것에 있다.

이 발명에 있어서, 주 밸브의 밸브 개방 초기에 실린더로부터 배출된 고온의 연소 가스는 고온실에 도입되고, 고온실로부터 고온 배기 통로를 통하여 외부로 배출된다. 여기에서, 고온실의 내벽면에 새롭게 형성된 정류판은, 실린더로부터 배출되어 고온실에 도입된 연소 가스를 그 체류를 없애 고온 배기 통로로 원활하게 흐르게 한다. 이로써, 고온실 및 고온 배기 통로 내에서의 연소 가스의 흐름이 일정해지고, 그 결과 평균 유속이 빨라져, 고온 배기 통로의 최소 단면적에 알맞은 유량의 연소 가스를 스무스하게 배출할 수 있게 된다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 정류판은, 배기 밸브 박스의 배기구를 중심으로 하여 고온 배기 통로의 출구측과 반대측에 그리고 출구측 중심을 향하여 형성된 제 1 정류판으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이, 고온실의 내벽면의, 배기 밸브 박스의 배기구를 중심으로 하여 고온 배기 통로의 출구측과 반대측에 그리고 출구측 중심을 향하여 제 1 정류판을 형성함으로써, 실린더로부터 고온실에 도입된 연소 가스를 제 1 정류판 양측에 거의 균등하게 나누어, 또한 고온실의 내벽면을 따라 흐르게 할 수 있어, 당해 부위에 있어서의 연소 가스의 간섭이나 체류가 유효하게 방지된다. 이로써, 연소 가스의 흐름이 매우 원활해진다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 정류판은, 배기 밸브 박스의 배기구를 중심으로 하여 고온 배기 통로의 출구측에 그리고 출구측 중심을 향하여 형성된 제 2 정류판으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이, 고온실의 내벽면의, 배기 밸브 박스의 배기구를 중심으로 하여 고온 배기 통로의 출구측에 그리고 출구측 중심을 향하여 제 2 정류판을 형성함으로써, 실린더로부터 도입된 연소 가스를 제 2 정류판 양측에 거의 균등하게 나누어 고온 배기 통로에 흐르게 할 수 있어, 당해 부위에 있어서의 연소 가스의 간섭이나 체류가 유효하게 방지된다. 이로써, 연소 가스의 흐름이 매우 원활해진다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 제 1 정류판은, 그 양 측면이 고온 배기 통로의 출구측 중심을 향하는 선단으로부터 고온실의 내벽면을 향하여 원호 형상의 오목 곡면을 이루도록 퍼져 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 고온실에 형성된 제 1 정류판의 양 측면을 고온 배기 통로의 출구측 중심을 향하는 선단으로부터 고온실의 내벽면을 향하여 원호 형상의 오목 곡면을 이루도록 넓혀 형성함으로써, 고온실에 도입된 연소 가스를 오목 곡면을 따라 양측에 거의 균등하게 고온실의 내벽면을 향하여 매끄럽게 흐르게 할 수 있어, 연소 가스의 흐름을 더욱 원활하게 할 수 있다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 상기 제 2 정류판은, 그 양 측면이 고온 배기 통로의 출구측 중심을 향하는 선단으로부터 고온실의 내벽면을 향하여 원호 형상의 오목 곡면을 이루도록 퍼져 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 고온실에 형성된 제 2 정류판의 양 측면을 고온 배기 통로의 출구측 중심을 향하는 선단으로부터 고온실의 내벽면을 향하여 원호 형상의 오목 곡면을 이루도록 넓혀 형성함으로써, 고온실로부터 배출되는 연소 가스를 오목 곡면을 따라 양측에 거의 균등하게 흐르게 하여 고온 배기 통로에 매끄럽게 흐르게 하게 한다. 이로써, 연소 가스의 흐름을 더욱 원활하게 할 수 있다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 고온실의 입구 근방의 내벽면을 볼록 형상의 곡면을 이루어 팽출시켜 이루어지는 팽출부를 고온실 내에 형성하는 것이 바람직하다. 고온실의 입구 근방에서는, 내벽면을 따라 실린더로부터 고온실 내로 도입되는 연소 가스에 소용돌이가 형성되기 쉽다. 그러나, 이와 같이, 고온실 입구 근방의 내벽면을 볼록 형상의 곡면을 이루어 팽출시켜 이루어지는 팽출부를 고온실 내에 형성함으로써, 실린더로부터의 연소 가스가 고온실의 입구 근방에서 고온실의 내벽면을 따라 흐르게 되어, 실린더로부터 도입되는 연소 가스가 고온실 내로 그리고 고온 배기 통로로 매끄럽게 흐르게 된다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 대략 역원추 형상을 이루는 정류 부재를 부 밸브의 밸브 스템을 지지하는 지지 부재에 장착시키고, 이 정류 부재의 선단부를 원호 형상의 오목 곡면을 이루도록 직경 축소시켜 주 밸브측으로 연장시키는 것이 바람직하다. 이와 같이, 부 밸브의 밸브 스템을 지지하는 지지 부재에 장착된 정류 부재의 선단부를 원호 형상의 오목 곡면을 이루어 주 밸브측으로 연장 형성함으로써, 실린더로부터의 연소 가스를 고온실 내로 그리고 고온 배기 통로로 원활하게 유도할 수 있게 되어, 연소 가스의 흐름을 더욱 원활하게 할 수 있다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 대략 역원추 형상을 이루는 정류 부재를 부 밸브의 밸브 스템을 지지하는 지지 부재에 장착시키고, 이 정류 부재의 선단부를 상기 팽출부의 볼록 형상 곡면과 대응하는 원호 형상의 오목 곡면을 이루도록 직경 축소시켜 주 밸브측으로 연장시켜, 정류 부재의 선단부와 고온실의 팽출부가 서로 함께 기능하도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 부 밸브의 밸브 스템을 지지하는 지지 부재에 장착된 정류 부재의 선단부를, 고온 배기 통로에 형성된 팽출부의 볼록 형상의 곡면과 대응하는 오목 곡면으로서 고온실의 팽출부가 서로 함께 기능하도록 함으로써, 배기 통로의 형상이 더욱 매끄럽게 되어, 실린더로부터의 연소 가스를 고온실 및 고온 배기 통로로 더욱 원활하게 유도할 수 있다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명이 채용하는 수단은, 흡기 및/또는 배기를 행하는 주 밸브와, 실린더로부터 주 밸브를 통하여 분기되어 연장되는 복수의 흡기 및/또는 배기 통로의 개폐 전환을 행하는 부 밸브와, 주 밸브의 밸브 개방 동작을 행하게 하는 유압 실린더와, 부 밸브의 전환 동작을 행하게 하는 복수의 유압 실린더와, 주 밸브의 복구 동작을 행하게 하는 주 밸브 공기 피스톤과, 부 밸브의 복구 동작을 행하게 하는 부 밸브 공기 피스톤과, 주 밸브 공기 피스톤 및 부 밸브 공기 피스톤을 구동시키는 공기실을 구비한 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 복수의 유압 실린더가 형성된 유압 실린더 블록에 부 밸브 공기 피스톤의 하한 위치를 규제하여 부 밸브의 영점 규제 위치를 제어하는 유압식 영점 위치 제어 장치를 형성한 것에 있다.

주 밸브는, 유압 실린더에 의해 밸브 개방되고, 주 밸브 공기 피스톤에 의해 밸브 폐쇄된다. 부 밸브는, 복수의 유압 실린더에 의해 밸브 개방되고, 부 밸브 공기 피스톤에 의해 밸브 폐쇄된다. 유압식 영점 위치 제어 장치는, 부 밸브가 부 밸브 공기 피스톤의 작동에 의해 밸브 폐쇄되면, 즉 복귀 동작을 했을 때에 그 하한 위치, 즉 영점 위치를 규제한다. 이로써, 부 밸브의 하단면과 주 밸브의 밸브 시트의 상단면 사이에 간극을 확보하여, 부 밸브의 하단면이, 주 밸브 밸브 시트의 상단면에 착좌 (충돌) 되는 것을 방지할 수 있어, 부 밸브의 파손이나 변형을 방지할 수 있다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 영점 위치 제어 장치는, 유압 실린더 블록에 부 밸브 공기 피스톤과 대향시켜 복수의 유압 실린더를 설치하여 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 영점 위치 제어 장치를 견뢰한 구조의 부 밸브 공기 피스톤에 대하여 견뢰한 유압 실린더를 복수 설치하여 형성함으로써, 공기압에 의해 강력하게 밸브 폐쇄 동작 (복구 동작) 을 하는 부 밸브 공기 피스톤을 확실하게 정지시킬 수 있게 된다. 이로써, 부 밸브를 영점 위치 (하한 위치) 에, 즉 부 밸브의 하단면을 주 밸브의 밸브 시트의 상단면과의 사이에 간극을 가진 위치에 정지시킬 수 있다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 영점 위치 제어 장치의 복수의 유압 실린더는, 동일 원주 상에 둘레 방향을 따라 등간격으로 배치되고, 또한 유압 통로가 연통되어 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 영점 위치 제어 장치를 형성하는 복수의 유압 실린더를 동일 원주 상에 둘레 방향을 따라 등간격으로 배치함으로써, 부 밸브 공기 피스톤의 강력한 가압력을 균등하게 받아들일 수 있고, 또 부 밸브 공기 피스톤의 변형 등의 문제도 방지할 수 있다. 또, 복수의 유압 피스톤의 유압 통로를 연통시킴으로써, 이들 복수의 유압 피스톤을 균일한 유압으로 그리고 동시에 작동시킬 수 있게 되어, 부 밸브 공기 피스톤을 양호하게 정지시킬 수 있다. 이로써, 부 밸브의 하한 위치 (영점 위치) 를 양호한 정밀도로 위치 결정 제어할 수 있다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 부 밸브의 전환 동작을 행하게 하는 복수의 유압 실린더는, 동일 원주 상에 둘레 방향에 등간격으로 배치되어 있고, 영점 위치 제어 장치의 복수의 유압 실린더는, 부 밸브의 전환 동작을 행하게 하는 복수의 유압 실린더와 동일 원주 상에 그리고 교대로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 부 밸브의 전환 동작을 행하게 하는 복수의 유압 실린더를 동일 원주 상에 둘레 방향을 따라 등간격으로 배치함으로써, 부 밸브 공기 피스톤을 그 강력한 공기압에 저항하여 균등하게 압동시킬 수 있고, 또 부 밸브 공기 피스톤의 변형 등의 문제도 방지할 수 있다. 그리고, 영점 위치 제어 장치를 형성하는 복수의 유압 실린더를 부 밸브의 전환 동작을 행하게 하는 복수의 유압 실린더와 동일 원주 상에 그리고 이들 유압 실린더와 교대로 배치함으로써, 부 밸브의 전환 동작을 행하게 하는 복수의 유압 실린더와 마찬가지로 부 밸브 공기 피스톤의 강력한 가압력을 균등하게 받아들일 수 있고, 또 부 밸브 공기 피스톤의 변형 등의 문제도 방지할 수 있다. 이로써, 부 밸브 공기 피스톤을 양호하게 정지시킬 수 있으며, 부 밸브의 영점 위치 (하한 위치) 를 양호한 정밀도로 위치 결정 제어할 수 있다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 밸브 장치는, 영점 위치 제어 장치에 공급하는 유압을 검출하는 유압 센서와, 유압 센서가 검출한 유압이 소정압을 초과했을 때에 경고의 발생 및/또는 내연 기관의 정지를 행하는 부 밸브 파손 방지 장치를 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 이것은, 영점 위치 제어 장치의 유압 실린더에 공급하는 유압을 유압 센서로 검출하고, 이 유압이 소정압을 초과했을 때, 부 밸브의 하단면이 주 밸브의 밸브 시트의 상단면에 착좌 (충돌) 되어 있는 것으로 판단하여 경고의 발생이나 내연 기관의 정지를 행하는 것이다. 이로써, 부 밸브의 파손이나 변형을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

또, 상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 부 밸브는, 직원통 형상을 이루어 직내원주 형상으로 형성된 배기 밸브 박스의 내주면과 축 방향으로 슬라이딩할 수 있음과 함께, 그 하단면이 밸브 폐쇄 위치에서 주 밸브의 밸브 시트의 상단면과 간극을 가지고 대향하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 부 밸브는, 곧바른 하단부가 배기 밸브 박스의 내주면을 슬라이딩하면서 원활하게 전환 동작을 실시할 수 있다. 또, 부 밸브는, 주 밸브의 밸브 시트의 상단면과의 간극에 의해 그 하단면이 주 밸브의 밸브 시트의 상단면에 착좌 (충돌) 되는 것이 방지됨으로써, 부 밸브가 파손되거나 변형되거나 하는 것이 보다 확실하게 방지된다.

또, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명이 채용하는 수단은, 유압 실린더 블록의 일 측단면에 바닥이 있는 유압 실린더가 복수 형성되고, 각 유압 실린더는 그 유압 실린더 블록에 형성된 유압 통로에서 연통되는 배기 밸브 박스를 구비한 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 유압 실린더 블록은, 외측 유압 실린더 블록과 이 외측 유압 실린더 블록에 액밀하게 안에 끼워진 내측 유압 실린더 블록으로 이루어지고, 내측 유압 실린더 블록에 복수의 유압 실린더와, 그 일단이 각 유압 실린더에 개구됨과 함께 타단이 내측 유압 실린더의 외주면에 개구되는 제 1 유압 통로를 형성하고, 외측 유압 실린더 블록과 내측 유압 실린더 블록 사이에 각 제 1 유압 통로와 연통되는 제 2 유압 통로를 형성하고, 외측 유압 실린더 블록에 그 일단이 제 2 유압 통로에 개구됨과 함께 타단이 외측 유압 실린더 블록의 외주면에 개구되는 제 3 유압 통로를 형성한 것에 있다.

본 발명에 의하면, 유압 실린더 블록을 외측 유압 실린더 블록과, 이 외측 유압 실린더 블록에 안에 끼워진 내측 유압 실린더 블록으로 형성하고, 내측 유압 실린더 블록에 복수의 유압 실린더와, 그 일단이 각 유압 실린더에 개구됨과 함께 타단이 내측 유압 실린더 블록의 외주면에 개구되는 제 1 유압 통로를 형성했기 때문에, 제 1 유압 통로를 짧게 할 수 있게 되고, 당해 제 1 유압 통로의 기계 가공 (추공 가공) 이 용이해짐과 함께, 추공 가공시에 발생된 휨 (말림) 이나 절삭 분말 (절분) 의 제거 처리도 용이해진다.

또, 외측 유압 실린더 블록과 내측 유압 실린더 블록 사이에 각 제 1 유압 통로와 연통되는 제 2 유압 통로를 형성했기 때문에, 제 2 유압 통로의 가공도 용이해진다. 또한, 외측 유압 실린더 블록에 일단이 제 2 유압 통로에 개구 연통되고, 타단이 외측 유압 실린더 블록의 외주면에 개구되는 제 3 유압 통로를 형성했기 때문에, 제 3 유압 통로의 기계 가공 (추공 가공) 이 용이해짐과 함께, 추공 가공시에 발생된 휨 (말림) 이나 절삭 분말의 제거 처리도 용이해진다.

즉, 유압 실린더 블록을 외측 유압 실린더 블록과 내측 유압 실린더 블록으로 분할하여 형성함으로써, 유압 통로의 기계 가공 (추공 가공) 이 매우 용이해짐과 함께, 기계 가공 (추공 가공) 시에 발생되는 휨 (말림) 이나 절삭 분말 (절분) 의 제거 처리 작업의 작업성의 향상을 도모할 수 있다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 외측 유압 실린더 블록은 바닥이 있는 원통 형상을 이루고, 내측 유압 실린더 블록은 원주 형상을 이루고, 복수의 유압 실린더는, 내측 유압 실린더 블록에 둘레 방향을 따라 간격을 가지고 형성되고, 각 제 1 유압 통로는 각 유압 실린더로부터 방사 형상으로 형성되며, 제 2 유압 통로는 고리형을 이루고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 바닥이 있는 원통 형상을 이루는 외측 유압 실린더 블록에 원주 형상의 내측 유압 실린더 블록을 안에 끼우고, 복수의 유압 실린더를 내측 유압 실린더 블록에 둘레 방향을 따라 간격을 가지고 형성하고, 각 제 1 유압 통로를 각 유압 실린더로부터 방사 형상으로 형성하고, 제 2 유압 통로를 고리형으로 형성함으로써, 외측 유압 실린더 블록 및 내측 유압 실린더 블록의 가공이 매우 용이해진다. 또, 내측 유압 실린더 블록에 형성하는 제 1 유압 통로를 유압 실린더로부터 당해 내측 유압 실린더 블록의 외주면을 향하여 방사 형상으로 형성함으로써, 유압 통로를 짧게 할 수 있게 됨과 함께 추공 가공이 용이해진다. 또한, 추공 가공시에 발생된 휨 (말림) 이나 절삭 분말의 제거 처리도 용이해진다. 또, 제 2 유압 통로를 고리형으로 형성함으로써, 방사 형상으로 형성된 각 제 1 유압 통로의 연통이 용이해짐과 함께 그 가공도 용이해진다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 제 2 유압 통로는, 원주 형상을 이루는 내측 유압 실린더 블록의 바닥부측 외주면을 동심적으로 고리형으로 오목하게 하여 외측 유압 실린더 블록의 내주면과의 사이에 고리형 유압 통로를 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 원주 형상을 이루는 내측 유압 실린더 블록의 바닥부측 외주면을 동심적으로 고리형으로 오목하게 하여 외측 유압 실린더 블록의 내주면과의 사이에 고리형 유압 통로를 형성하고, 이 고리형 유압 통로를 제 2 유압 통로로 함으로써 제 2 유압 통로의 기계 가공이 용이해진다.

상기 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 제 1 유압 통로의 일단은, 유압 실린더의 바닥부측 내주면에 개구되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 각 유압 실린더와 제 2 유압 통로를 연통되는 제 1 유압 통로를 유압 실린더의 바닥부측 내주면에 개구시킴으로써 제 1 유압 통로를 짧게 할 수 있음과 함께 당해 제 1 유압 통로의 추공 가공이 용이해지고, 또한 추공 가공시에 발생된 휨 (말림) 이나 절삭 분말의 제거 처리도 용이해진다.

이상과 같이, 본 발명의 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조는, 실린더 내의 연소 가스의 배기를 행하는 주 밸브와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 실린더로부터 주 밸브를 통하여 배출된 고온의 연소 가스를 외부로 배출하는 고온 배기 통로와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 실린더로부터 주 밸브를 통하여 배출된 저온의 연소 가스를 도입하는 저온실과, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 저온실 내의 연소 가스를 외부로 배출하는 저온 배기 통로와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 고온 배기 통로와 저온 배기 통로로의 연소 가스의 흐름을 전환하는 부 밸브를 구비한 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 저온실은, 소정 위치를 기점으로 하여 저온 배기 통로의 입구까지의 단면적이 연소 가스의 선회 방향으로 서서히 넓어지는 소용돌이 형상을 이루고 있다.

또는, 본 발명의 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조는, 실린더 내의 연소 가스의 배기를 행하는 주 밸브와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 실린더로부터 주 밸브를 통하여 배출된 고온의 연소 가스를 외부로 배출하는 고온 배기 통로와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 실린더로부터 주 밸브를 통하여 배출된 저온의 연소 가스를 외부로 배출하는 저온 배기 통로와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 고온 배기 통로와 저온 배기 통로로의 연소 가스의 흐름을 전환하는 부 밸브를 구비한 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 부 밸브는, 직원통체 형상을 이룸과 함께 선단에 스커트부가 형성되어 있다.

따라서, 저온실에 있어서의 연소 가스의 흐름 저항을 저감시켜, 소기 포트에서 조성된 강한 스월을 동반하는 소기의 흐름 형태를 저해함이 없이 배기하여 소기 효율을 현저히 높일 수 있다는 우수한 효과를 나타낸다.

또, 본 발명의 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조는, 실린더 내의 연소 가스의 배기를 행하는 주 밸브와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 실린더로부터 주 밸브를 통하여 배출된 고온의 연소 가스를 도입하는 고온실과, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 고온실 내의 연소 가스를 외부로 배출하는 고온 배기 통로와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 실린더로부터 주 밸브를 통하여 배출된 저온의 연소 가스를 외부로 배출하는 저온 배기 통로와, 배기 밸브 박스 내에 형성되어 고온 배기 통로와 저온 배기 통로로의 연소 가스의 흐름을 전환하는 부 밸브를 구비한 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 고온실의 내벽면에 고온실 내에 도입된 고온의 연소 가스를 고온 배기 통로로 원활하게 유도하는 정류판을 형성한다.

따라서, 고온의 연소 가스를 외부로 배출하기 위한 고온실과 고온 배기 통로에 있어서의 연소 가스의 흐름이 일정해지고, 그 결과 평균 유속이 빨라져, 고온 배기 통로의 최소 단면적에 알맞은 유량의 연소 가스를 스무스하게 배출할 수 있다. 즉, 고온실과 고온 배기 통로에 있어서의 연소 가스의 흐름이 매우 원활해져, 내연 기관의 배기 효율을 현저히 높일 수 있다는 우수한 효과를 나타낸다.

또, 본 발명의 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조는, 흡기 및/또는 배기를 행하는 주 밸브와, 실린더로부터 주 밸브를 통하여 분기되어 연장되는 복수의 흡기 및/또는 배기 통로의 개폐 전환을 행하는 부 밸브와, 주 밸브의 밸브 개방 동작을 행하게 하는 유압 실린더와, 부 밸브의 전환 동작을 행하게 하는 복수의 유압 실린더와, 주 밸브의 복구 동작을 행하게 하는 주 밸브 공기 피스톤과, 부 밸브의 복구 동작을 행하게 하는 부 밸브 공기 피스톤과, 주 밸브 공기 피스톤 및 부 밸브 공기 피스톤을 구동시키는 공기실을 구비한 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 복수의 유압 실린더가 형성된 유압 실린더 블록에 부 밸브 공기 피스톤의 하한 위치를 규제하여 부 밸브의 영점 규제 위치를 제어하는 유압식 영점 위치 제어 장치를 형성한다.

이와 같이, 부 밸브를 전환 동작시키는 유압 실린더가 형성된 유압 실린더 블록에 부 밸브 공기 피스톤의 하한 위치를 규제하여 부 밸브의 영점 규제 위치를 제어하는 유압식 영점 위치 제어 장치를 형성함으로써, 부 밸브가 복귀 동작을 했을 때에 그 하한 위치, 즉 영점 위치를 규제할 수 있어, 부 밸브의 하단면과 주 밸브의 밸브 시트의 상단면 사이의 간극을 정밀하게 조정하면서 또한 확보할 수 있어, 부 밸브의 하단면이 주 밸브의 밸브 시트의 상단면에 착좌 (충돌) 되는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 부 밸브의 파손이나 변형을 확실하게 방지할 수 있게 됨과 함께, 부 밸브를 정밀 주조에 의해 저렴하게 형성할 수 있게 되어, 대폭적인 비용의 저감을 도모할 수 있다는 우수한 효과를 나타낸다.

또, 본 발명의 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조는, 유압 실린더 블록의 일 측단면에 바닥이 있는 유압 실린더가 복수 형성되고, 각 유압 실린더는 그 유압 실린더 블록에 형성된 유압 통로에서 연통되는 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 유압 실린더 블록은, 외측 유압 실린더 블록과, 그 외측 유압 실린더 블록에 액밀하게 안에 끼워진 내측 유압 실린더 블록으로 이루어지고, 내측 유압 실린더 블록에 복수의 유압 실린더와, 일단이 각 유압 실린더에 개구됨과 함께 타단이 그 내측 유압 실린더의 외주면에 개구되는 제 1 유압 통로를 형성하고, 외측 유압 실린더 블록과 내측 유압 실린더 블록 사이에 각 제 1 유압 통로와 연통되는 제 2 유압 통로를 형성하고, 외측 유압 실린더 블록에 일단이 제 2 유압 통로에 개구됨과 함께 타단이 그 외측 유압 실린더 블록의 외주면에 개구되는 제 3 유압 통로를 형성한다.

따라서, 복수의 유압 실린더가 형성되는 유압 실린더 블록을 외측 유압 실린더 블록과 내측 유압 실린더 블록으로 분할하여 형성함으로써, 각 유압 실린더를 연통시키는 유압 통로의 기계 가공 (추공 가공) 이 용이해짐과 함께, 기계 가공시에 발생되는 휨 (말림) 이나 절삭 분말 (절분) 의 제거 처리 작업의 작업성의 향상을 도모할 수 있게 된다는 우수한 효과를 나타낸다. 이에 따라, 유압 실린더 블록의 마무리 검사도 용이해져 비용의 저감을 도모할 수 있으며, 또한 상기 서술한 바와 같이 유압 통로의 휨 (말림) 이나 절삭 분말 (절분) 의 제거가 용이해지기 때문에, 절삭 분말에서 기인하는 유압 실린더의 슬라이딩 문제를 방지할 수 있게 되며, 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다는 우수한 효과도 나타낸다.

그리고, 이들에 의해 내연 기관의 연비 향상 및 신뢰성 향상 그리고 작업 효율의 향상을 도모할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 관련된 디젤 기관을 나타내는 주요부의 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 디젤 기관의 화살표선 Ⅱ-Ⅱ 를 따른 단면도이다.
도 3 은 도 2 에 나타낸 저온실과 저온 배기 통로에 있어서의 연소 가스의 흐름을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 4 는 도 1 의 디젤 기관을 다른 각도에서 본 주요부의 단면도이다.
도 5 는 도 4 의 디젤 기관의 화살표선 V-V 를 따른 단면도이다.
도 6 은 도 5 에 나타낸 고온실과 고온 배기 통로에 있어서의 연소 가스의 흐름을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 7 은 도 1 과는 다른 디젤 기관을 나타내는 주요부의 단면도이다.
도 8 은 도 7 의 디젤 기관의 화살표선 Ⅷ-Ⅷ 을 따른 단면도이다.
도 9 은 도 7 에 나타낸 디젤 기관의 도 8 과 상이한 작동 위치에서의 단면도이다.
도 10 은 도 7 의 디젤 기관의 화살표선 X-X 를 따른 단면도이다.
도 11 은 도 8 에 나타낸 영점 위치 제어 장치의 유압 실린더의 부분 확대도이다.
도 12 는 종래의 디젤 기관을 나타내는 주요부의 단면도이다.
도 13 은 도 12 의 디젤 기관의 저온실과 저온 배기 통로에 있어서의 연소 가스의 흐름을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 14 는 도 12 의 디젤 기관의 고온실과 고온 배기 통로에 있어서의 연소 가스의 흐름을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도 15 는 도 12 의 디젤 기관의 화살표선 XV-XV 를 따른 단면도이다.

본 발명의 내연 기관의 배기 가스 분리 장치 구조의 발명을 실시하기 위한 형태를 도 1 내지 도 6 을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명에 관련된 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조를 적용한 디젤 기관의 배기 밸브 박스 (11) 를 중심으로 한 주요부의 단면도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 배기 밸브 박스 (11) 는, 실린더 블록 (1) 의 밸브 시트 (2) 에 장착되어 있으며, 주 밸브 (21) 와, 배기 밸브 박스 (11) 내에 형성된 고온실 (12) 과, 고온실 (12) 에 연통되는 고온 배기 통로 (13) 와, 저온실 (14) 과, 저온실 (14) 과 연통되는 저온 배기 통로 (15) 를 구비하고 있다. 또, 고온실 (12) 및 고온 배기 통로 (13) 측과 저온실 (14) 및 저온 배기 통로 (15) 측에 연소 가스의 흐름을 전환하는 부 밸브 (24) 를 구비하고 있다.

또, 주 밸브 (21) 의 밸브 개방 동작을 행하게 하는 도시하지 않은 유압 실린더와, 유압 실린더 블록 (30) 에 형성되어 부 밸브 (24) 의 전환 동작을 행하는 복수의, 예를 들어 3 개의 유압 실린더 (31) 와, 주 밸브 (21) 의 밸브 스템 (22) 의 상부에 고정되어 주 밸브 (21) 의 복구 동작을 행하게 하는 도시하지 않은 공기 피스톤과, 부 밸브 (24) 의 밸브 스템 (26) 의 상부에 고정되어 부 밸브 (24) 의 복구 동작을 행하게 하는 공기 피스톤 (29) 과, 주 밸브 (21) 의 공기 피스톤과 부 밸브 (24) 의 공기 피스톤 (29) 을 수용하여 공기압을 부여하기 위한 공기 스프링실 (36) 을 형성하는 케이싱 (35) 을 구비한 구성이 된다.

이 배기 밸브 박스 (11) 는, 일례로서 2 사이클의 유니플로형 디젤 기관에 적용했을 경우를 나타내고 있으며, 이 2 사이클의 유니플로형 디젤 기관에서는, 실린더라이너 측벽에 소기구가 있고, 주 밸브 (21) 는 배기 및 소기를 행한다.

주 밸브 (21) 의 밸브 개방 동작은, 고압의 유압에 의해 동작되는 도시하지 않은 유압 실린더가, 밸브 스템 (22) 을 도시한 하방으로 압동으로써 행해진다. 또, 그 밸브 폐쇄 동작 (복구 동작) 은, 밸브 스템 (22) 에 장착된 도시하지 않은 공기 피스톤이, 밸브 스템 (22) 을 도시한 상방으로 끌어올림으로써 행해진다. 즉, 상기 공기 피스톤의 하방에 형성된 공기 스프링실 (36) 내의 공기압이, 주 밸브 (21) 의 밸브 폐쇄 동작의 작동원이 되고 있다.

부 밸브 (24) 의 전환 동작은, 유압 실린더 블록 (30) 에 형성된 복수의 유압 실린더 (31) 가 고압의 유압에 의해 동작되며, 공기 피스톤 (29) 을 도시한 상방으로 압동으로써 행해진다. 또, 그 복구 동작은, 유압 실린더 (31) 의 유압을 내보내, 공기 피스톤 (29) 에 의해 밸브 스템 (26) 을 도시한 하방으로 압동으로써 행해진다. 즉, 공기 피스톤 (29) 의 상방에 형성된 공기 스프링실 (36) 내의 공기압이 부 밸브 (24) 의 복구 동작의 작동원이 되고 있다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 저온실 (14) 은, 저온 배기 통로 (15) 의 출구 (15a) 의 중심과 배기구 (11a) 중심선의 저온실 (14) 내에서의 중심 (O) 을 연결하는 중심선 (L) 에 대해, 비대칭 형상의 소용돌이 형상으로 형성되어 있다. 저온실 (14) 의 소정 위치에 이 소용돌이의 기점 (SP) 이 설정되어 있다.

기점 (SP) 은, 저온실 (14) 과 저온 배기 통로 (15) 입구의 일측의 연설부 (15b) 보다 약간 저온실 (14) 측에 위치하고 있으며, 배기구 (11a) 중심선의 저온실 (14) 내에서의 중심 (O) 을 중심으로 하여 저온 배기 통로 (15) 의 중심선 (L) 으로부터 약간 소용돌이 방향, 즉 중심선 (L) 으로부터 도시 왼쪽 방향으로 소정 각도 θ1 어긋난 위치에 형성되어 있다.

이 내연 기관에서는, 주 밸브의 밸브 개방 중기에서부터 밸브 폐쇄까지의 동안에 실린더로부터 배기 밸브 박스 (11) 의 배기구 (11a) 를 통하여 저온실 (14) 에 도입된 저온의 연소 가스는, 저온 배기 통로 (15) 의 출구 (15a) 의 중심과 저온실 (14) 의 중심을 연결하는 중심선 (L) 에 대해, 도 2 의 도시한 상방에서 볼 때, 반시계 방향의 강한 스월 (선회류) 을 동반하여 저온실 (14) 로 흘러 들어간다.

즉, 저온실 (14) 은, 소정 위치를 기점 (SP) 으로 하여 저온 배기 통로 (15) 의 입구까지의 단면적, 보다 상세하게는, 기점 (SP) 으로부터 저온 배기 통로 (15) 의 타측의 연설부 (15c) 까지의 단면적이, 연소 가스의 선회 방향으로 저온 배기 통로 (15) 를 향하여 서서히 넓어지는 소용돌이 형상을 이루고 있다. 바꾸어 말하면, 저온실 (14) 은, 도 2 의 도시한 상방에서 볼 때, 시계 회전 방향으로 그 직경이 서서히 좁아져 가는 소용돌이 형상으로 형성된다.

저온실 (14) 은, 기점 (SP) 에서부터 저온 배기 통로 (15) 와의 연설부 (15c) 까지가 상이한 곡률 반경 (R2, R3, R4) 의 곡면에 의해 형성되어 있으며, 이들의 곡률 반경은 R4 ＞ R3 ＞ R2 가 되어, 기점 (SP) 에서부터 저온실 (14) 과 저온 배기 통로 (15) 입구의 연설부 (15c) 까지 순차적으로 커지고 또한 매끄럽게 연설되어 있다.

또, 저온실 (14) 과 저온 배기 통로 (15) 의 입구의 연설부 (15b, 15c) 는, 곡률 반경 (R1, R5) 의 곡면에서 각각 매끄럽게 연설되어 있다. 예를 들어, 각도 θ1 은 약 45˚ ∼ 90˚, 소용돌이 형상을 형성하는 곡률 반경 (R2 ∼ R4) 은, 저온 배기 통로 (15) 의 출구 (15a) 의 내경 (D01) 의 약 0.5 ∼ 2.0 배가 된다.

부 밸브 (24) 는 직원통 형상을 이루고, 그 외경이 배기 밸브 박스 (11) 의 배기구 (11a) 보다 약간 소직경이 되고, 그 내경 (부 밸브 내경 ; D1) 이 밸브 시트 (2) 의 배기구 (2a) 와 거의 동일 직경이 된다. 또, 배기 밸브 박스 (11) 의 배기구 (11a) 는, 밸브 시트 (2) 의 배기구 (2a) 보다 대직경이 된다. 부 밸브 (24) 는, 그 내주면이 밸브 스템 (26) 의 외주면에 복수의 판 형상의 바퀴살 (스포크) (24a) 에 의해 연설되어 있다. 실린더 (3) 로부터 주 밸브 (21) 를 통하여 배출된 연소 가스는, 이들 폭 (24a) 사이를 통하여 고온실 (12) 내로 배출된다.

부 밸브 (24) 에는 선단에 후단 (도시 상단) 에서부터 선단 (도시 하단) 을 향하여 직경 축소되는 스커트부 (24b) 가 형성된다. 스커트부 (24b) 는, 후단의 외경 (스커트부 외경) (D2) 이 선단의 외경 (D4) 보다 대직경인 절두 원추 통체 형상 (원추 사다리꼴 상태) 를 이루고 있으며, 직원통 형상을 이루는 부 밸브 (24) 의 직경 방향에 대한 외주면의 각도는 θ2가 된다. 그리고, 후단의 외경 (D2) 은, 부 밸브 (24) 의 외경보다 대직경이 되고, 선단의 외경 (D4) 은, 부 밸브 (24) 의 내경 (D1) 보다 소직경이 된다.

스커트부 (24b) 후단의 외주면은, 직원통 형상을 이루는 부 밸브 (24) 의 외주면과 평행한 면을 이루며, 선단의 개구부의 내주면은, 직원통 형상을 이루는 부 밸브 (24) 의 내주면과 평행한 면을 이루고 있다. 따라서, 스커트부 (24b) 선단의 외주면이, 개구부의 내주면과 상기 각도 θ2를 이루는 모서리 (나이프 에지) 를 이루고 있어, 이 디젤 기관에서는, 선단의 외경 (D4) 은, 선단의 내경 (스커트 부내 직경) (D3) 과 거의 동일 직경이다.

또, 스커트부 (24b) 선단의 외경은, 배기 밸브 박스 (11) 의 배기구 (11a) 보다 약간 소직경을 이루며, 후단의 외주면은, 2 점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 배기 밸브 박스 (11) 의 배기구 (11a) 의 내주면에 슬라이딩 접촉할 수 있게 된다. 그리고, 직원통 형상을 이루는 부 밸브 (24) 의 선단이, 스커트부 (24b) 내주면의 거의 중앙부에 연설되어 있다.

예를 들어, 주 밸브 (21) 의 밸브 페이스 (21a) 의 직경을 Dv 로 했을 경우, 부 밸브 (24) 의 내경 (D1 과 Dv) 의 비 (D1/Dv) 는 약 0.9 ∼ 1.2, 스커트부 (24b) 후단의 외경 (D2 와 Dv) 의 비 (D2/Dv) 는 약 1.0 ∼ 1.3, 스커트부 (24b) 선단의 내경 (D3 과 Dv) 의 비 (D3/Dv) 는 약 0.7 ∼ 1.0 이 된다.

도 4 에 나타내는 바와 같이 (또는, 도 1 에서 2 점 쇄선으로 나타내는 바와 같이), 부 밸브 (24) 는, 주 밸브 (21) 가 밸브 개방되기 시작한 초기 (배기 초기) 에 있어서, 공기 피스톤 (29) 에 의해 그 위치가 전환되어, 스커트부 (24b) 가 배기 밸브 박스 (11) 의 배기구 (11a) 내에 삽입되고, 또한 후단의 외주면이 배기구 (11a) 의 내주면에 슬라이딩 접촉하여, 밸브 시트 (2) 의 배기구 (2a) 를 통하여 실린더 (3) 와 연통된다.

그리고, 부 밸브 (24) 가 판 형상의 바퀴살 (24a) 사이를 통하여 실린더 (3) 와 고온실 (12) 을 연통시킴과 함께, 그 원통부에 의해 저온실 (14) 을 폐색시킨다. 이로써, 실린더 (3) 내의 고온 고압의 연소 가스가 고온실 (12) 에 배출되고, 고온실 (12) 로부터 고온 배기 통로 (13) 로 배출된다. 부 밸브 (24) 는, 주 밸브 (21) 가 밸브 개방되기 시작한 초기 (배기 초기) 에 도 4 에 나타내는 위치에 유지되어, 실린더 (3) 내의 고온 고압의 연소 가스를 고온실 (12) 에 배출시키고, 고온실 (12) 로부터 고온 배기 통로 (13) 로 배출시킨다.

부 밸브 (24) 는, 주 밸브 (21) 의 밸브 개방의 중기부터 후기 (밸브 폐쇄) 까지의 동안에 공기 밸브 (29) 가 유압 실린더 (3) 에 의해 도 1 의 실선으로 나타내는 위치로 밀어올려져, 저온실 (14) 측으로 전환된다. 이로써, 고온실 (12) 이 폐색된다. 그리고, 저온실 (14) 이 실린더 (3) 에 연통되어 실린더 (3) 내의 잔여 연소 가스 (소기) 가, 저온실 (14) 및 저온 배기 통로 (15) 에 배출된다. 이 연소 가스는, 부 밸브 (24) 의 선단에 형성된 스커트부 (24b) 의 경사진 외주면을 따라 저온실 (14) 내로 원활하게 유도된다. 이로써, 실린더 (3) 로부터 배출된 연소 가스가 저온실 (14) 에 양호하게 도입된다.

상기 서술한 바와 같이, 저온실 (14) 은, 기점 (SP) 에서부터 저온 배기 통로 (15) 입구의 연설부 (15c) 까지 연소 가스의 선회 방향으로 단면적이 서서히 넓어지는 소용돌이 형상을 이루고, 게다가 매끄러운 곡면으로 형성되기 때문에, 저온실 (14) 내에서의 연소 가스의 흐름 저항이 대폭 저감되어, 연소 가스가 저온 배기 통로 (15) 로 원활하게 흐른다. 이로써, 실린더 (3) 의 소기 포트에서 조성된 강한 스월을 저해시키지 않고, 실린더 (3) 로부터 저온실 (14) 에 배출된 연소 가스를 저온 배기 통로 (15) 에 배출할 수 있게 된다. 이 결과, 저온 배기 통로 (15) 의 단면적에 알맞은 유량의 연소 가스를 원활하게 배출시킬 수 있어, 소기 효율이 현저히 향상된다.

도 3 은 도 2 에 나타내는 저온실 (14) 및 저온 배기 통로 (15) 내에서의 연소 가스의 흐름의 일례를 나타내는 것이다. 도 1 에 나타내는 실린더 (3) 로부터 배기 밸브 박스 (11) 의 배출구 (11a) 를 통하여 저온실 (14) 내에 도입된 연소 가스는, 소용돌이 형상의 내벽면 (14a) 을 따라 화살표로 나타내는 유선 A ∼ H 와 같이 흘러 저온 배기 통로 (15) 로 배출된다.

이 유선 A ∼ H 의 길이는, 그 위치에서의 연소 가스의 유속을 나타내고 있다. 도 3 으로부터 명백한 바와 같이, 연소 가스의 유속은, 도 4 에서 나타낸 종래 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조와 비교하여, 배기 밸브 박스 (11) 의 배출구 (11a) 의 전체 둘레에 걸쳐 일정해지고, 그 결과 평균 유속이 빨라져 연소 가스의 배출 유량이 대폭 증가된다.

이 한편, 상기 서술한 고온실 (12) 은, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 고온 배기 통로 (13) 의 출구 (13a) 의 중심과 배기구 (11a) 및 고온실 (12) 의 중심 (O) 을 연결하는 중심선 (L2) 에 대해 거의 대칭 형상으로 형성되어 있으며, 고온실 (12) 에는 실린더 (3) 로부터 주 밸브 (21) 를 통하여 배출된 연소 가스의 흐름을 원활하게 하기 위한 2 개의 정류판 (17, 18) 이 형성되어 있다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 정류판 (17, 18) 은, 고온실 (12) 의 축 방향 (도시 상하 방향) 을 따라, 즉 실린더 (3) 로부터 배출되는 연소 가스의 배출 방향을 따라, 그리고 고온 배기 통로 (13) 의 중심선 (L2) 상에 고온 배기 통로 (13) 의 출구 (13a) 측 중심을 향하여 형성되어 있다.

정류판 (17) 은 제 1 정류판이 되며, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 고온실 (12) 의 내벽면 (12a) 에, 그리고 배기 밸브 박스 (11) 의 배기구 (11a) 를 중심으로 하여 고온 배기 통로 (13) 의 출구 (13a) 와 반대측에 배치되어 있으며, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 고온실 (12) 의 거의 전체 높이에 걸쳐 형성되어 있다.

정류판 (18) 은 제 2 정류판이 되며, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 고온실 (12) 의 내벽면 (12a) 에, 그리고 배기 밸브 박스 (11) 의 배기구 (11a) 를 중심으로 하여 고온 배기 통로 (13) 의 출구 (13a) 측 중심을 향하여 형성되어 있다. 또, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 고온실 (12) 의 상벽면으로부터 고온실 (12) 의 거의 중앙 높이 근방까지 수하 (垂下) 되어 형성되어 있다.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 고온실 (12) 의 내벽면 (12a) 의 고온 배기 통로 (13) 의 출구 (13a) 측과 반대측은, 출구 (13a) 측과 비교하여 실린더 (3) 의 내경, 보다 구체적으로는 배기 밸브 박스 (11) 의 배기구 (11a) 와의 사이의 간격이 좁고, 따라서, 정류판 (17) 의 높이 (고온 배기 통로 (13) 의 중심선 (L2) 방향의 길이) 를 높게(길게) 할 수 없다.

이 때문에, 정류판 (17) 은, 정류판 (18) 보다 낮게 (고온 배기 통로 (13) 의 중심선 (L2) 방향의 길이를 짧게) 형성되어 정류판 (18) 의 거의 반 정도로 되어 있다. 정류판 (18) 은, 고온 배기 통로 (13) 의 출구 (13a) 측을 향하여 정류판 (17) 보다 높게 (중심선 (L2) 을 따라 출구 (13a) 방향으로 길게) 형성되어 있다.

정류판 (17) 은, 양 측면 (17a) 이 선단으로부터 고온실 (12) 의 내벽면 (12a) 을 향하여, 예를 들어 곡률 반경 (R11) 의 원호 형상의 오목 곡면을 이루도록 퍼져 형성되어 있다. 마찬가지로 정류판 (18) 은, 양 측면 (18a) 이 선단으로부터 고온실 (12) 의 내벽면 (12a) 을 향하여, 예를 들어 곡률 반경 (R21) 의 원호 형상의 오목 곡면을 이루도록 퍼져 형성되어 있다.

이와 같이 정류판 (17, 18) 의 양 측면 (17a, 18a) 을 선단으로부터 고온실 (12) 의 내벽면 (12a) 을 향하여 원호 형상의 오목 곡면을 이루어 퍼지도록 형성함으로써, 실린더 (3) 로부터 고온실 (12) 로 배출된 연소 가스의 흐름을 원활하게 할 수 있다. 또, 고온실 (12) 의 내경은, 고온 배기 통로 (13) 의 내경보다 대직경이고, 고온실 (12) 과 고온 배기 통로 (13) 입구의 연설부 (13c, 13d) 는 매끄러운 곡면으로 되어 있다.

예를 들어, 고온 배기 통로 (13) 의 출구 (13a) 의 내경을 D02, 도 4 에 나타내는 주 밸브 (21) 의 밸브 페이스 (밸브 닿음면) (21a) 의 직경을 Dv, 부 밸브 (24) 의 통로 내경을 D1 로 했을 경우, 정류판 (17) 의 측면 (17a) 의 곡률 반경 (R11) 은, 통로 출구 직경 (D02) 의 약 0.2 ∼ 0.5 배, 정류판 (18) 의 측면 (18a) 의 곡률 반경 (R21) 은, 통로 출구 직경 (D02) 의 약 0.3 ∼ 1.0 배 정도가 된다. 또, 부 밸브 (24) 의 통로 내경 (D1) 과 주 밸브 (21) 의 밸브 페이스 (밸브 닿음면) (21a) 의 직경 (Dv) 의 비 (D1/Dv) 는, 약 0.9 ∼ 1.2 정도가 된다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 고온실 (12) 의 입구 (12c) 근방의 도시 하측의 내벽면 (12a) 을, 도시 상방을 향하여 볼록 형상의 곡면을 이루어 팽출시켜 고온실 (12) 내에 팽출부 (12b) 를 형성한다. 팽출부 (12b) 는, 고온실 (12) 의 입구 (12c) 를 둘러싸도록 고리형으로 형성하는 것이 바람직하다. 단, 팽출부 (12b) 는, 반드시 입구 (12c) 전체를 둘러싸도록 고리형으로 할 필요는 없으며, 고온 배기 통로 (13) 측의 도시 하측의 내벽면 (12a) 에만 형성해도 된다.

또, 부 밸브 (24) 의 밸브 스템 (26) 을 관통시켜 지지하는 유압 실린더 블록 (30) 의 하단부에 대략 역원추 형상을 이루는 정류 부재 (27) 가 형성되어 있다. 이 정류 부재 (27) 의 선단부 (27a) 는, 고온실 (12) 의 팽출부 (12b) 와 대향하는 외면이, 팽출부 (12b) 의 볼록 형상 곡면과 대응하는 원호 형상의 오목 곡면을 이루는 오목 곡면부 (27b) 가 되고, 부 밸브 (24) 를 향하여 직경 축소하면서 주 밸브 (21) 측으로 연장되어 있다.

고온실 (12) 의 입구 (12c) 근방의 도시 하측의 내벽면 (12a) 에 볼록 형상 곡면으로 이루어지는 팽출부 (12b) 를 형성하고, 이것과 대향하는 정류 부재 (27) 의 선단부 (27a) 에, 이 팽출부 (12b) 의 볼록 형상 곡면과 대응하는 오목 곡면부 (27b) 를 형성함으로써, 고온실 (12) 의 팽출부 (12b) 와 정류 부재 (27) 의 선단부 (27a) 가 서로 함께 기능하여, 이들의 상호 작용에 의해 연소 가스를 실린더 (3) 로부터 고온실 (12) 내로, 그리고 고온 배기 통로 (13) 로 원활하게 배출할 수 있다.

도 6 은 도 5 에 나타낸 고온실 (12) 및 고온 배기 통로 (13) 내에서의 연소 가스의 흐름의 일례를 나타내는 것이다. 실린더 (3) 로부터 배기 밸브 박스 (11) 의 배출구 (11a) 를 통하여 고온실 (12) 내로 배출된 연소 가스는, 정류판 (17) 의 오목 곡면을 이루는 양 측면 (17a) 을 따라 좌우에 거의 균등하게 나뉘어져 흐름으로써 상호 간섭이 방지되어, 고온실 (12) 의 내벽면 (12a) 을 따라 고온 배기 통로 (13) 의 방향으로 흐른다.

정류판 (17) 과 정류판 (18) 사이로부터 배출된 연소 가스는, 고온실 (12) 의 내벽면 (12a) 을 따라 고온 배기 통로 (13) 를 향하여 흐른다. 또, 고온실 (12) 의 정류판 (18) 근방으로부터 배출된 연소 가스는, 정류판 (18) 의 오목 형상 곡면을 이루는 양 측면 (18a) 을 따르도록 하여 고온 배기 통로 (13) 를 향하여 흐른다. 게다가, 양 측면 (18a) 의 중심선 (L2) 방향의 길이가 길기 (높기) 때문에, 중심선 (L2) 의 양측에 긴 거리에 걸쳐 거의 균등하게 나뉘어짐으로써, 서로 간섭하는 것이 방지되어 원활하게 흐른다.

도 6 에 있어서, 유선의 길이가 그 위치에서의 연소 가스의 유속을 나타내고 있다. 도 6 으로부터도 명백한 바와 같이, 고온실 (12) 및 고온 배기 통로 (13) 의 통로 저항을 대폭 개선할 수 있게 되어, 고온실 (12) 내에서의 연소 가스의 원 환류에 의한 체류나, 고온 배기 통로 (13) 의 입구 근방에서의 연소 가스의 체류가 해소되어, 고온 배기 통로 (13) 의 최소 단면적에 알맞은 유량의 연소 가스를 배기할 수 있게 되어, 배기 효율이 현저히 향상된다.

또, 고온실 (12) 의 형상을 고온 배기 통로 (13) 의 출구 (13a) 에 대하여 대칭 형상, 즉 고온 배기 통로 (13) 의 중심선 (L2) 에 대하여 대칭 형상으로 한 것에 의해, 실린더 (3) 로부터 도입된 연소 가스를 중심선 (L2) 에 대해 양측에 거의 균등하게 나누어 고온 배기 통로 (13) 에 배출할 수 있게 되어, 상기 서술한 정류판 (17, 18) 과 함께 고온실 (12) 내에서의 연소 가스의 체류를 줄일 수 있게 된다.

다음으로, 본 발명의 내연 기관의 배기 가스 분리 장치 구조의 발명을 실시하기 위한 다른 형태를 도 7 내지 도 11 을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 도 7 내지 도 11 에 있어서, 도 1 내지 도 6 에 나타낸 부재와 동일 부재에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 일부 간략하게 한다.

도 7 에 나타내는 내연 기관은, 일례로서의 2 사이클의 유니플로형 디젤 기관으로, 이 디젤 기관은, 실린더 블록 (1) 의 밸브 시트 (2) 에 장착되어 배기를 행하는 주 밸브 (21) 와, 실린더 (3) 로부터 주 밸브 (21) 를 통하여 주 밸브 (21) 의 후류측에서 분기되어 연장되는, 고온 가스용 고온 배기 통로 (13) 및 저온 가스용 저온 배기 통로 (15) 의 2 개 (복수) 의 배기 통로와, 배기 밸브 박스 (11) 내에 배치되며, 이 고온 배기 통로 (13) 와 저온 배기 통로 (15) 로의 연소 가스의 흐름을 전환하는 부 밸브 (25) 를 갖는다. 또, 부 밸브 (25) 를 작동시키는 유압 실린더 (43) 에 대해, 이들을 구동시키기 위한 유압 통로가 배치된다. 이 디젤 기관에서는, 주 밸브 (21) 로부터 배기만이 행해진다.

도 7 에 나타내는 바와 같이, 부 밸브 (25) 의 전환 동작을 행하기 위한 유압 실린더 블록 (40) 은 원주 형상을 이루고, 외측 유압 실린더 블록 (41) 과 내측 유압 실린더 블록 (42) 에 의해 형성되어 있다. 외측 유압 실린더 블록 (41) 은 바닥이 있는 원통 형상을 이루고, 내측 유압 실린더 블록 (42) 는 원주 형상을 이루고 있다. 외측 유압 실린더 블록 (41) 의 바닥부 중앙 및 내측 유압 실린더 블록 (42) 의 중심에는, 주 밸브 (21) 의 밸브 스템 (22), 부 밸브 (25) 의 밸브 스템 (26) 이 삽입 통과하는 구멍 (41a, 42a) 이 관통 형성되어 있다.

외측 유압 실린더 블록 (41) 은, 상단면 (41d) 으로부터 축 방향을 따라 유압 통로 (61) 가 수직으로 천공 형성되어 있으며, 측면 (외주면) (41b) 의 상부에 그리고 반경 방향으로 유압 통로 (62) 가 천공 형성되어 있다. 유압 통로 (62) 는, 일단 (선단) 이 유압 통로 (61) 의 상부에 연통되고, 타단이 외주면 (41b) 에 개구되어 유압의 공급 및 배출구가 된다. 또, 유압 통로 (61) 는, 개구단 (도시 상단) 이 폐색되어 있다.

외주면 (41b) 의 바닥부 근방에 반경 방향으로 유압 통로 (63) 가 천공 형성되어 있으며, 그 도중에서 수직 방향의 유압 통로 (61) 의 하단이 개구되어 연통되고, 일단 (선단) 이 당해 외측 유압 실린더 블록 (41) 의 내주면 (41c) 에 개구되어 있다. 이들 유압 통로 (61, 62, 63) 는 추공 가공 (기계 가공) 에 의해 형성되어 있다. 그리고, 유압 통로 (63) 의 외주면 (41b) 의 개구단은 폐색되어 있다.

이들 유압 통로 (61, 62, 63) 에 의해 제 3 유압 통로가 형성된다. 유압 통로 (61, 62, 63) 는 짧고 또한 구조가 간단하고, 기계 가공 (추공 가공) 시에 발생되는 휨 (말림) 이나 절삭 분말 (절분) 을 용이하게 제거할 수 있으며, 후처리가 용이하다.

또한, 상기 서술한 수직의 유압 통로 (61) 및 상부의 유압 통로 (62) 를 없애 바닥부 근방의 유압 통로 (63) 만으로 하고, 당해 유압 통로 (63) 의 외주면 (41b) 측을 개구시켜 유압의 공급 및 배출구로 하고, 당해 유압 통로를 제 3 유압 통로로 해도 된다. 이와 같이 함으로써, 유압 통로 (63), 즉 제 3 유압 통로를 매우 짧고 또한 구조도 매우 간단하게 할 수 있게 되고, 이에 따라, 기계 가공 (추공 가공) 시에 발생되는 휨 (말림) 이나 절삭 분말 (절분) 을 더욱 용이하고 또한 양호하게 제거할 수 있으며, 후처리가 더욱 용이하다.

내측 유압 실린더 블록 (42) 은, 도 8 및 도 10 에 나타내는 바와 같이, 상단면에 중심 구멍 (42a) 의 외측에 동심적으로, 또한 동일 원주 상에 둘레 방향을 따라 등간격으로 부 밸브 유압 실린더 (43) 가 복수, 예를 들어 3 개 형성되어 있다.

이들 부 밸브 유압 실린더 (43) 는 바닥이 있게 되어 있으며, 바닥부 근방에 유압 통로 (65) (도 8 에 1 개만 도시) 가 형성되어 있다. 이 유압 통로 (65) 는, 일단이 부 밸브 유압 실린더 (43) 의 바닥부 근방의 내주면에 개구되고, 타단이 당해 내측 유압 실린더 블록 (42) 의 외주면 (42b) (도 7 참조) 에 개구되고, 반경 방향을 따라 방사 형상을 이루어 형성된다.

이 유압 통로 (65) 도 추공 가공 (기계 가공) 에 의해 형성된다. 이 유압 통로 (65) 는 매우 짧고 또한 구조도 간단하고, 추공 가공시에 발생되는 휨 (말림) 이나 절삭 분말 (절분) 을 용이하게 제거할 수 있으며, 후처리가 용이하다. 그리고, 이 유압 통로 (65) 가 제 1 유압 통로가 된다.

내측 유압 실린더 블록 (42) 의 외주면 (42b) 의 하단에는 전체 둘레에 걸쳐 고리형 오목부 (45) 가 형성된다. 그리고, 상기 유압 통로 (65) 의 타단이, 당해 고리형 오목부 (45) 의 바닥면에 개구되어 있다. 이로써, 각 부 밸브 유압 실린더 (43) 의 하부가 오목부 (45) 에 연통된다.

내측 유압 실린더 블록 (42) 은, 도 8 및 도 10 에 나타내는 바와 같이, 상단면에 부 밸브 유압 실린더 (43) 와 동일 원주 상에 그리고 둘레 방향을 따라 등간격으로 유압 실린더 (46) 가 복수, 예를 들어 3 개 형성되어 있다. 이들 3 개의 유압 실린더 (46) 는, 3 개의 부 밸브 유압 실린더 (43) 사이에 교대로 배치되어 있으며, 부 밸브 유압 실린더 (43) 보다 얕게 (예를 들어, 1/3 정도의 깊이) 형성되어 있다 (도 8 참조). 유압 실린더 (46) 는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 실린더라이너가 볼트 (48) 에 의해 내측 유압 실린더 블록 (42) 의 상단면에 고정되어 있다.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 내측 유압 실린더 블록 (42) 의 외주면 (42b) 에는, 유압 실린더 (46) 의 바닥부와 대응하는 위치에 전체 둘레에 걸쳐 고리형 홈 (66) 이 형성되어 있다. 그리고, 이들 유압 실린더 (46) 의 바닥부 근방에 유압 통로 (67) (도 8 에 1 개만 도시) 가 형성되어 있다. 이 유압 통로 (67) 는, 반경 방향으로 방사 형상을 이루어 형성되고, 일단이 유압 실린더 (46) 의 바닥부 근방의 내주면에 개구되고, 타단이 고리형 홈 (66) 의 바닥면에 개구되어 있다. 이로써, 각 유압 실린더 (46) 의 하부가 고리형 홈 (66) 에 연통된다.

이 유압 통로 (67) 도 추공 가공 (기계 가공) 에 의해 형성된다. 이 유압 통로 (67) 는, 유압 통로 (65) 와 마찬가지로 매우 짧고 또한 구조도 간단하고, 추공 가공시에 발생되는 휨 (말림) 이나 절삭 분말 (절분) 을 용이하게 제거할 수 있으며, 후처리가 용이하다.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 외측 유압 실린더 블록 (41) 에는, 내측 유압 실린더 블록 (42) 의 고리형 홈 (66) 과 대응하는 위치에 유압 통로 (68) 가 천공 형성되어, 당해 고리형 홈 (66) 과 연통되어 있다.

그리고, 내측 유압 실린더 블록 (42) 은, 시일 부재를 통하여 외측 유압 실린더 블록 (41) 에 액밀하게 안에 끼워져, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 볼트 (75) 에 의해 배기 밸브 박스 (11) 에 공체 (共締) 고정된다. 그리고, 내측 유압 실린더 블록 (42) 하단부의 고리형 오목부 (45) 와, 외측 유압 실린더 블록 (41) 이 대향하는 내주면 사이에 고리형 유압 통로 (69) 가 형성되어 있다. 이 고리형 유압 통로 (69) 가 제 2 유압 통로가 된다. 이와 같이 하여, 유압 실린더 블록 (40) 이 형성되어 있다.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 각 부 밸브 유압 실린더 (43) 의 피스톤 (44) 의 각 선단면 (도시 상단면) 이, 부 밸브 공기 피스톤 (37) 의 하면에 맞닿아 있다. 이들 3 개의 부 밸브 유압 실린더 (43) 에 의해, 부 밸브 (25) 를 전환 동작시키는 부 밸브 전환 장치 (51) 가 형성된다. 부 밸브 전환 장치 (51) 는, 부 밸브 (25) 의 전환 동작을 행하게 하는 복수의 부 밸브 유압 실린더 (43) 를 동일 원주 상에 둘레 방향을 따라 등간격으로 배치함으로써, 견뢰한 부 밸브 공기 피스톤 (37) 을 강력한 공기압에 저항하여 균등하게 압동시킬 수 있다. 또, 둘레 방향을 따라 등간격으로 배치되기 때문에, 부 밸브 공기 피스톤 (37) 의 변형 등의 문제를 방지할 수도 있다.

도 8 에 나타내는 바와 같이, 각 유압 실린더 (46) 의 피스톤 (47) 의 각 선단면 (도시 상면) 이, 부 밸브 공기 피스톤 (37) 의 하면에 맞닿아 있다. 이들 3 개의 유압 실린더 (46) 에 의해, 부 밸브 (25) 가 복구 동작하여 하강했을 때의 하한 위치 (영점 위치) 를 규제하는 영점 위치 제어 장치 (52) 가 형성된다. 영점 위치 제어 장치 (52) 는, 견뢰한 구조의 부 밸브 공기 피스톤 (37) 에 대하여 견뢰한 유압 실린더 (46) 를 복수 설치하여 형성했음으로 인하여, 공기압에 의해 강력하게 밸브 폐쇄 동작 (복구 동작) 을 하는 부 밸브 공기 피스톤 (37) 을 확실하게 정지시킬 수 있게 된다.

그리고, 영점 위치 제어 장치 (52) 의 복수의 유압 실린더 (46) 를 부 밸브 (25) 의 전환 동작을 행하게 하는 복수의 부 밸브 유압 실린더 (43) 와 동일 원주 상에, 또한 이들 부 밸브 유압 실린더 (43) 와 교대로 배치함으로써, 부 밸브 (25) 의 전환 동작을 행하게 하는 복수의 부 밸브 유압 실린더 (43) 와 마찬가지로, 부 밸브 공기 피스톤 (37) 의 강력한 가압력을 균등하게 받아들일 수 있으며, 또 부 밸브 공기 피스톤 (37) 의 변형 등의 문제도 방지할 수 있다.

이로써, 부 밸브 공기 피스톤 (37) 을 양호하게 정지시킬 수 있어, 부 밸브 (25) 의 영점 위치 (하한 위치) 를 양호한 정밀도로 위치 결정 제어할 수 있게 된다. 따라서, 부 밸브 (25) 를 영점 위치 (하한 위치), 즉 부 밸브 (25) 하단부 (25d) 의 하단면 (25e) 을 주 밸브 (21) 의 밸브 시트 (2) 의 상단면 (2a) 사이에 간극 (클리어런스) (δ) 을 가진 위치에 확실하게 정지시킬 수 있게 된다.

부 밸브 (25) 는, 그 하단부 (25d) 가 직원통 형상을 이루고 있어, 직내원주 형상으로 형성된 배기 밸브 박스 (11) 의 하단부 (11b) 의 내주면 (11c) 과 축 방향으로 슬라이딩할 수 있다. 따라서, 부 밸브 (25) 는, 곧바른 하단부 (25d) 가 배기 밸브 박스 (11) 의 내주면 (11c) 을 슬라이딩하면서 원활하게 전환 동작을 행한다. 이로써, 부 밸브 (25) 는, 그 하단부 (25d) 의 하단면 (25e) 이 주 밸브 (21) 의 밸브 시트 (2) 의 상단면 (2a) 에 착좌 (충돌) 되는 것이 방지되어, 부 밸브 (25) 가 파손되거나 변형되거나 하는 것이 방지된다.

도 7 에 나타내는 외측 유압 실린더 블록 (41) 의 유압 통로 (62) 의 외주면 (41b) 에 개구되어 있는 개구부는, 유압의 공급 및 배출구가 되고, 도시하지 않은 유압원에 접속되어, 고압의 유압이 공급되어 부 밸브 전환 장치 (51) 를 구동시킨다. 또, 도 8 에 나타내는 외측 유압 실린더 블록 (41) 의 유압 통로 (68) 는, 외주면 (41b) 에 개구되어 있는 개구부가 유압의 공급 및 배출구가 되고, 유압 통로 (70) 를 통하여 도시하지 않은 유압원에 접속된다.

이 영점 위치 제어 장치 (52) 는, 유압 통로 (68) 에 배치된 유압 센서 (55) 에 의해 유압 실린더 (46) 의 유압 (P) 을 검출하고, 유압 센서 (55) 에 접속되는 부 밸브 파손 방지 장치 (76) 가, 유압 센서가 검출한 유압이 소정압을 초과했을 때, 부 밸브 (25) 의 하단면 (25e) 이 주 밸브 (21) 의 밸브 시트 (2) 의 상단면 (2a) 에 착좌 (충돌) 되어 있는 것으로 판단하여, 그 때의 검출값의 레벨에 따라 경고등의 점등 (경고의 발생) 이나 내연 기관의 정지를 행한다. 이로써, 부 밸브 (25) 의 파손이나 변형을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

도 7 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 주 밸브 (21) 가 밸브 폐쇄되어 있을 때에는, 부 밸브 전환 장치 (51) 의 부 밸브 유압 실린더 (43) 가 퇴축되어 있고, 당해 부 밸브 유압 실린더 (43) 와 영점 위치 제어 장치 (52) 에 의해 부 밸브 (25) 가 영점 위치 (하한 위치) 에 유지되어 있다. 그리고, 주 밸브 (21) 가 약간 밸브 개방된 배기 초기에 있어서, 부 밸브 (25) 는 아직 영점 위치 (하한 위치) 로 유지되어 있어, 고온의 배기 가스를 각 리브 (25c) 사이로부터, 도 7 에 화살표로 나타내는 바와 같이, 고온 배기 통로 (13) 로 배출한다.

도 9 에 나타내는 바와 같이, 주 밸브 (21) 의 밸브 개방이 진행되어 배기 초기를 지나면, 부 밸브 전환 장치 (51) 의 부 밸브 유압 실린더 (43) 가 신장되어 부 밸브 공기 피스톤 (37) 을 도시한 상방으로 밀어올려, 부 밸브 (25) 를 저온 배기 통로 (15) 측으로 전환하고, 잔여 배기 가스를, 화살표로 나타내는 바와 같이 당해 저온 배기 통로 (15) 측으로 배출한다.

배기가 종료되면, 부 밸브 전환 장치 (51) 의 부 밸브 유압 실린더 (43) 가 퇴축됨과 함께, 부 밸브 공기 피스톤 (37) 에 의해 부 밸브 (25) 가 도시 하방으로 압동된다. 그리고, 도 7 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 부 밸브 공기 피스톤 (37) 이 영점 위치 제어 장치 (52) 의 유압 실린더 (46) 의 피스톤 (47) 에 맞닿아 그 하강이 규제되어, 부 밸브 (25) 가 영점 위치 (하한 위치) 에 확실하게 유지된다.

또한, 상기 서술한 배기 밸브 장치 (10) 는, 일례로서, 부 밸브를 갖는 2 사이클의 유니플로형 디젤 기관에 적용했을 경우를 나타냈지만, 본 발명의 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조는, 부 밸브를 갖는 다른 내연 기관, 예를 들어 4 사이클의 디젤 기관 등에도 적용할 수 있다. 이 4 사이클 디젤 기관에서는, 예를 들어 주 밸브가 흡기 및 배기 쌍방에 사용되고, 부 밸브는 실린더로부터 주 밸브를 통하여 분기되어 연장되는 흡기 통로와 배기 통로의 개폐 전환에 사용된다.

본 발명의 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조는, 상기 서술한 일 실시형태에 관련된 디젤 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 한정되지 않으며, 여러 가지 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조나 일반 유압 기기에 대하여 실시할 수 있다.

1 : 실린더 블록
2 : 밸브 시트
2a : 배기구
3 : 실린더
5 : 배기 밸브 박스
5a : 배기구
6 : 고온실
6a : 내벽면
7 : 고온 배기 통로
7a : 출구
8 : 저온실
8a : 내벽면
9 : 저온 배기 통로
9a : 출구
10 : 배기 밸브 장치
11 : 배기 밸브 박스
11a : 배기구
11b : 하단부
11c : 하단부 내주면
12 : 고온실
12a : 내벽면
12b : 팽출부
12c : 입구
13 : 고온 배기 통로
13a : 출구
13c, 13d : 고온실과 고온 배기 통로 입구의 연설부
14 : 저온실 (저온 배기 통로)
14a : 내벽면
15 : 저온 배기 통로
15a : 저온 배기 통로 출구
15b, 15c : 저온실과 저온 배기 통로의 연설부
17 : 정류판 (제 1 정류판)
17a : 측면
18 : 정류판 (제 2 정류판)
18a : 측면
16 : 케이싱
17 : 유압 실린더 블록
17a : 측면
21 : 주 밸브
21a : 밸브 페이스
22 : 밸브 스템
23 : 주 밸브 공기 피스톤
24 : 부 밸브
24a : 바퀴살 (스포크)
24b : 스커트부
25 : 부 밸브
25c : 리브
25d : 하단부
25e : 하단면
26 : 밸브 스템
27 : 정류 부재
27a : 선단부
27b : 오목 곡면부
28 : 주 밸브 유압 실린더
29 : 공기 피스톤
30 : 유압 실린더 블록
31 : 유압 실린더
35 : 케이싱
36 : 공기 스프링실
37 : 부 밸브 공기 피스톤
40 : 유압 실린더 블록
41 : 외측 유압 실린더 블록
41a : 구멍
41b : 외주면
41c : 내주면
41d : 상단면
42 : 내측 유압 실린더 블록
42a : 구멍
42b : 외주면
43 : 부 밸브 유압 실린더
44 : 피스톤
45 : 고리형 오목부
46 : 유압 실린더
47 : 피스톤
48 : 볼트
51 : 부 밸브 전환 장치
52 : 영점 위치 제어 장치
55 : 유압 센서
61, 62, 63, 65 : 유압 통로
66 : 고리형 홈
67, 68, 70 : 유압 통로
69 : 고리형 유압 통로
75 : 볼트
76 : 부 밸브 파손 방지 장치
Dv : 밸브 페이스의 직경
D01 : 저온 배기 통로의 출구 내경
D02 : 고온 배기 통로의 출구 내경
D1 : 부 밸브의 내경
D2 : 스커트부 후단의 외경
D3 : 스커트부 선단의 내경
D4 : 스커트부 선단의 외경
L1 : 저온 배기 통로의 중심선
L2 : 고온 배기 통로의 중심선
O : 중심
P : 유압
R1, R5 : 저온실과 저온 배기 통로의 연설부의 곡률 반경
R2 ∼ R4 : 저온실의 소용돌이 형상을 형성하는 곡률 반경
R11 : 제 1 정류판 측면의 곡률 반경
R21 : 제 2 정류판 측면의 곡률 반경
SP : 저온실의 소용돌이 형상의 기점
θ₁ : 저온실의 소용돌이 기점의 저온 배기 통로의 중심선에 대한 각
θ₂ : 부 밸브의 스커트부의 외주면의 직경 방향에 대한 각
δ : 간극 (클리어런스)

Claims

유압 실린더 블록 (40) 의 일 측단면에 바닥이 있는 유압 실린더 (43) 가 복수 형성되고, 상기 각 유압 실린더는 상기 유압 실린더 블록에 형성된 유압 통로 (61, 62, 63, 65, 66, 69) 에서 연통되는 배기 밸브 박스 (11) 를 구비한 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조에 있어서, 상기 유압 실린더 블록은, 외측 유압 실린더 블록 (41) 과, 상기 외측 유압 실린더 블록에 액밀하게 안에 끼워진 내측 유압 실린더 블록 (42) 으로 이루어지고, 상기 내측 유압 실린더 블록에 상기 복수의 유압 실린더와, 일단이 상기 각 유압 실린더에 개구됨과 함께 타단이 상기 내측 유압 실린더의 외주면 (42b) 에 개구되는 제 1 유압 통로 (65) 를 형성하고, 상기 외측 유압 실린더 블록과 상기 내측 유압 실린더 블록 사이에 상기 각 제 1 유압 통로와 연통되는 제 2 유압 통로 (69) 를 형성하고, 상기 외측 유압 실린더 블록에 일단이 상기 제 2 유압 통로에 개구됨과 함께 타단이 상기 외측 유압 실린더 블록의 외주면 (41b) 에 개구되는 제 3 유압 통로 (61, 62, 63) 를 형성한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조.
제 1 항에 있어서,
상기 외측 유압 실린더 블록 (41) 은 바닥이 있는 원통 형상을 이루고, 상기 내측 유압 실린더 블록 (42) 은 원주 형상을 이루고, 상기 복수의 유압 실린더 (43) 는, 상기 내측 유압 실린더 블록에 둘레 방향을 따라 간격을 가지고 형성되고, 상기 각 제 1 유압 통로 (65) 는, 상기 각 유압 실린더로부터 방사 형상으로 형성되며, 상기 제 2 유압 통로 (69) 는, 고리형을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 유압 통로 (69) 는, 원주 형상을 이루는 상기 내측 유압 실린더 블록 (42) 의 바닥부측 외주면 (42b) 을 동심적으로 고리형으로 오목하게 하여 상기 외측 유압 실린더 블록 (41) 의 내주면과의 사이에 고리형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 유압 통로 (65) 의 일단은, 상기 유압 실린더 (43) 의 바닥부측 내주면에 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 배기 가스 분리 장치의 구조.