KR20140007886A

KR20140007886A - 가스 교환 밸브 배열체 및 실린더 헤드

Info

Publication number: KR20140007886A
Application number: KR1020137023037A
Authority: KR
Inventors: 쇠렌 회스뜨만; 호깐 뉘네스; 망누스 순스뗀
Original assignee: 바르실라 핀랜드 오이
Priority date: 2011-02-02
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2014-01-20
Also published as: KR101681363B1; EP2670957B1; WO2012104482A1; FI20115102A; CN103429857B; FI123409B; FI20115102A0; EP2670957A1; CN103429857A

Abstract

수퍼차지식 내연 엔진용 가스 교환 밸브 배열체는 밸브 헤드 (2) 와 상기 밸브 헤드 (2) 에 연결된 밸브 스템 (3) 을 갖는 가스 교환 밸브 (1) 를 포함하고, 또한 밸브 (1) 를 폐쇄하기 위한 힘을 생성하기 위해 밸브 스템 (3) 의 둘레에 배치된 밸브 스프링 (4), 밸브 스템 (3) 둘레에 배치된 챔버 (5), 및 밸브 스템 (3) 에 부착되고 가스 교환 밸브 (1) 와 함께 밸브 스템 (3) 의 종방향 축의 방향으로 이동가능한 스러스트 수단 (6, 19) 을 더 포함한다. 배열체는 밸브 (1) 를 폐쇄 상태로 유지하는 것을 지원하기 위해 엔진의 공기 흡입 덕트 (10) 로부터 가압된 과급 공기를 스러스트 수단 (6, 19) 과 챔버 (5) 의 내측 단부 사이의 챔버 (5) 안으로 도입하기 위한 수단 (7, 14) 을 포함한다. 또한 본 발명은 실린더 헤드 (9) 에 관한 것이다.

Description

가스 교환 밸브 배열체 및 실린더 헤드{GAS EXCHANGE VALVE ARRANGEMENT AND CYLINDER HEAD}

본 발명은, 청구항 1 의 전제부에서 정의되는 바와 같은 수퍼차지식 (supercharged) 내연 엔진용 가스 교환 밸브 배열체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 청구항 14 의 전제부에 따른 실린더 헤드에 관한 것이다.

매우 높은 과급 압력 (charge pressure) 이 더 양호한 연료 효율을 달성하기 위해서 최첨단 압축 점화 내연 엔진에서 이용된다. 높은 과급 압력을 달성하기 위한 실용적인 방법은 2 개의 터보차저들이 직렬로 연결된 2 단 터보차징을 이용하는 것이다. 2 단 터보차징으로 10 바 (bar) 초과의 과급 압력이 달성될 수 있다. 높은 과급 압력은 유리하게는, 흡입 밸브들이 흡입 스트로크 동안 하사점 전에 완전히 폐쇄되는 밀러 타이밍 (Miller timing) 이 수반된다. 밀러 타이밍은 연소 동안 실린더 온도를 감소시키고, 그리고 저 NO_x 배출물을 달성하도록 돕는다. 피스톤이 여전히 아래로 움직이고 있을 때 모든 가스 교환 밸브들이 폐쇄되기 때문에, 흡입 단계의 마지막에서 실린더 압력은 공기 흡입 덕트 내 압력보다 상당히 낮을 수도 있다. 흡입 밸브들에 걸친 큰 차압과 관련된 문제는 표준 밸브 스프링들이 더 작은 차압을 위해서 구성되었고 그리고 흡입 밸브들이 개방되는 경향이 있다는 것이다. 배기 밸브들과 관련해서 유사한 문제에 부딪힌다. 높은 과급 압력은 또한 배기 매니폴드 내 압력을 증가시키기 때문에, 더 큰 힘이 흡입 단계의 끝과 압축 단계의 초기에 배기 밸브들을 폐쇄 상태로 유지하기 위해서 필요하다. 이 문제를 해결하기 위한 자명한 해결책은 당연히 더 강성인 밸브 스프링들의 이용이 될 수도 있다. 그러나, 이것은 실린더 헤드에 대한 상당한 변경 없이는 종종 불가능하다. 많은 경우에 있어서, 가스 교환 밸브들에 걸친 큰 차압을 견디기 위해 필요한 더 큰 스프링들을 수용하도록 실린더 헤드를 재구성하는 것이 매우 어렵거나 또는 심지어 불가능할 수도 있다.

밸브 스프링들이 견디는데 필요한 힘을 감소시키기 위한 한가지 선택은 종래의 기계적 스프링들을 지원하기 위해서 공기 스프링들을 이용하는 것이다.

특허 문헌 US 6745738 B1 은 가스 교환 밸브를 바이어싱하기 위하여 가압된 가스를 이용하는 밸브 스프링 장치를 개시한다. 이 장치는 챔버를 갖는 동적 하우징을 포함하고, 동적 하우징이 부착된 밸브를 이동시키면서 정적 하우징으로부터 멀리 이동되도록 이 챔버 내로 가압된 가스가 연통되어질 수 있다. 이 장치는, 동적 챔버 내로 그리고 동적 챔버 외부로 가압된 가스의 유동을 제어하기 위한 제어 수단 및 별개의 압력 소스를 이용한다.

특허 문헌 US 5988124 A 는 공압 재설정 스프링들을 갖는 전자기적으로 작동되는 실린더 밸브를 개시한다. 밸브는 전자기 액츄에이터들에 의해서 개폐된다. 제어 수단은 가스 스프링들을 작동하기 위해서 필요하다. 또한 배열체는, 가스 스프링들이 감압된 상태일 때 밸브를 폐쇄하기 위한 기계적 스프링을 포함한다.

특허 출원 GB 2326444 A 는 다른 전기-공압식으로 작동되는 가스 교환 밸브를 개시한다. 또한, 시스템은, 전기-공압식 수단이 작동되지 않을 때 밸브를 폐쇄시키기 위한 기계적 스프링을 채용할 수도 있다. 또한, 이 시스템은, 가스 스프링들 내 압력을 조절하기 위한 별도의 압축기 및 제어 수단을 필요로 한다.

상기 언급된 문헌들 중 어느 것에서도, 공기 스프링들이 기계적 스프링들을 지원하도록 의도되지 않고, 차라리 밸브 타이밍을 위해서 이용된다. 기계적 스프링들은, 공기 스프링들이 감압될 때 밸브들을 폐쇄하기 위해서 제공된다. 개시된 시스템들 모두는 가압된 가스의 외부 소스 및 가스 스프링들 안으로의 가스 유동을 조절하기 위한 제어 수단을 이용한다. 이것은 시스템들을 복잡하고 쉽게 고장 나게 한다.

본 발명의 목적은 수퍼차지식 내연 엔진용의 향상된 가스 교환 밸브 배열체를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 향상된 실린더 헤드를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 배열체의 구별되는 특징들은 청구항 1 의 특징부에서 주어진다. 본 발명에 따른 실린더 헤드의 구별되는 특징들은 청구항 14 의 특징부에서 주어진다.

본 발명에 따르면, 수퍼차지식 내연 엔진용 가스 교환 밸브 배열체는 밸브 헤드와 밸브 헤드에 연결된 밸브 스템을 갖는 가스 교환 밸브, 및 밸브를 폐쇄하기 위한 힘을 생성하기 위해 밸브 스템 둘레에 배치된 밸브 스프링을 포함한다. 배열체는 밸브 스템 둘레에 배치된 챔버, 및 밸브 스템에 부착되고 가스 교환 밸브와 함께 밸브 스템의 종방향 축의 방향으로 이동가능한 스러스트 수단을 더 포함한다. 배열체는, 가스 교환 밸브를 폐쇄 상태로 유지하는 것을 지원하기 위해 엔진의 공기 흡입 덕트로부터 가압된 과급 공기를 스러스트 수단과 챔버의 내측 단부 사이의 챔버 내로 도입하기 위한 수단을 포함한다.

본 발명에 따르면, 밸브 헤드와 밸브 헤드에 연결된 밸브 스템을 갖는 가스 교환 밸브, 밸브를 폐쇄하기 위한 힘을 생성하기 위해 밸브 스템의 둘레에 배치된 밸브 스프링,밸브 스템 둘레에 배치된 챔버, 및 밸브 스템에 부착되고 가스 교환 밸브와 함께 밸브 스템의 종방향 축의 방향으로 이동가능한 스러스트 수단을 포함하는 내연 엔진용 실린더 헤드는, 가스 교환 밸브를 폐쇄 상태로 유지하는 것을 지원하기 위해 엔진의 공기 흡입 덕트로부터 가압된 과급 공기를 스러스트 수단과 챔버의 내측 단부 사이의 챔버 내로 도입하기 위한 보링을 포함한다.

본 발명은 많은 장점을 갖는다. 공기 흡입 덕트로부터의 가압된 과급 공기가 밸브들을 폐쇄 상태로 유지하는 것을 지원하기 위해서 이용되기 때문에, 매우 높은 과급 공기압이 이용되더라도 공기 흡입 덕트 및 배기 가스 덕트로부터 실린더 안으로의 누출이 방지될 수 있다. 배열체는 매우 컴팩트하고, 그리고 단지 작은 변경만으로도 기존의 실린더 헤드에도 적합하다. 공기 흡입 덕트로부터의 과급 공기가 밸브들을 폐쇄 상태로 유지하기 위해서 이용되기 때문에, 가압 공기를 위한 부수적 시스템이 필요하지 않다. 또한, 더 견고한 스틸 스프링이 필요하지 않고, 정상 스프링들이 이용될 수 있다. 또한, 배열체는 자동 조절식이다. 더 높은 과급 공기압이 이용될 때 더 큰 힘이 가스 교환 밸브들을 폐쇄 상태로 유지하기 위해서 필요하고, 그리고 본 발명에 따른 배열체에 있어서, 이 더 큰 힘은 자동적으로 생성된다. 유사하게, 엔진이 저로드에서 작동될 때, 밸브들의 개방을 저지하는 힘은 더 작고, 그리고 캠 샤프트와 로커 암 베어링들에서의 마찰은 최소화된다. 또한, 배열체는 정상 스프링들을 구비하기 때문에, 엔진의 시동에 문제가 되지 않는다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 챔버 내로 과급 공기를 도입하기 위한 수단은 챔버 내의 구멍 및 실린더 헤드 내의 보링을 포함한다. 만약 과급 공기가 실린더 헤드 내의 보링을 통해서 챔버 내로 도입된다면, 실린더 헤드 위로 추가의 배관이 필요하지 않다. 본 발명의 실시형태에 따르면, 보링은 챔버와 공기 흡입 덕트 사이의 실린더 헤드 내에 배치된다. 이것은 과급 공기를 챔버 내로 도입하기 위한 가장 간단한 루트이다. 보링은 또한 체크 밸브를 구비할 수 있다. 또한, 실린더 헤드는 챔버 외부로 과급 공기가 나가는 것을 허여하기 위한 제 2 보링을 구비할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 스러스트 수단은 챔버 내부에 배치된 스러스트 플레이트이다. 이러한 배열은 양호한 실링 성능을 제공하기에 상대적으로 용이하고, 그리고 스러스트 플레이트는 또한 밸브 회전자로서 작동될 수 있다. 다른 대안으로는 스러스트 수단이 챔버의 일부를 형성하는 캡이다.

본 발명의 실시형태들의 다른 특징들은 종속항들에서 주어진다.

본 발명의 실시형태들은 이제 수반된 도면들을 참조하여 더욱 상세히 설명된다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 가스 교환 밸브 배열체를 구비한 내연 엔진의 실린더 헤드의 단면도를 도시하고,
도 2 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 실린더 헤드의 단면도를 도시하고,
도 3 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 실린더 헤드의 단면도를 도시하고,
도 4 는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 실린더 헤드의 단면도를 도시한다.

도 1 에서, 예를 들어 선박의 주 또는 부 엔진일 수도 있고 또는 발전소에서 이용될 수도 있는 대형 압축 점화 내연 엔진의 실린더 헤드 (9) 의 간략화된 단면도가 도시된다. 그러나, 본 발명은 압축 점화 엔진들에 한정되지 않으며, 불꽃 점화 엔진들에도 이용될 수도 있다. 엔진은 높은 흡입 공기압을 달성하기 위해서 수퍼차지식이다. 예를 들어, 각각이 터빈 및 압축기를 포함하고 직렬로 연결된 2 개의 터보차저들이 이용될 수 있다. 단지 하나의 실린더 (12) 가 도시되나, 엔진은 복수의 실린더들 (12) 을 포함할 수 있고 그리고 실린더 각각은 각자의 실린더 헤드 (9) 가 장착될 수 있다. 실린더들 (12) 은, 예를 들어 일렬로 또는 V-구성으로 배치될 수 있다. 가압된 과급 공기를 실린더 (12) 내에 도입하기 위한 공기 흡입 덕트 (10) 및 실린더 (12) 밖으로 배기 가스를 안내하기 위한 배기 덕트 (11) 가 실린더 헤드 (9) 를 관통한다. 실린더 헤드 (9) 내에 있는 공기 흡입 덕트 (10) 및 배기 덕트 (11) 의 이 부분들만이 도 1 에 도시된다. 그러나, 공기 흡입 덕트 (10) 및 배기 덕트 (11) 는 실린더 헤드 (9) 외부로 계속되고, 그리고 각각 터보차저들의 압축기들 및 터빈들에 연결된다. 공기 흡입 덕트 (10) 는 흡입 밸브들 (1a) 이 장착되고, 배기 덕트 (11) 는 배기 밸브들 (1b) 이 장착된다. 흡입 밸브들 (1a) 및 배기 밸브들 (1b) 은 함께 가스 교환 밸브들 (1) 로 지칭된다. 흡입 밸브들 (1a) 과 관련된 부재들은 도면들에서 'a' 로 끝나는 도면 부호들에 의해서 표시되고, 그리고 배기 밸브들 (1b) 과 관련된 부재들은 도면들에서 'b' 로 끝나는 도면 부호들에 의해서 표시된다. 상세한 설명 및 청구항들에서, 동일하거나 유사한 부재는 끝에 어느 알파벳도 없는 도면 부호들에 의해서 집합적으로 참조될 수도 있다.

엔진은 2 개의 흡기 밸브들 (1a) 및 2 개의 배기 밸브들 (1b) 을 포함하나, 두 밸브 타입들 중 단지 하나가 도 1 에 도시될 수 있다. 물론, 가스 교환 밸브들 (1) 의 수는 또한 상이할 수도 있다. 가스 교환 밸브 (1) 는 밸브 헤드 (2) 및 밸브 스템 (3) 을 포함한다. 가스 교환 밸브 (1) 는 폐쇄될 때, 밸브 시트 (13) 와 기밀 연결을 형성한다. 밸브 스템 (3) 은 밸브 헤드 (2) 에 연결되고, 그리고 실린더 (12) 와 공기 흡입 덕트 (10) 또는 배기 가스 덕트 (11) 사이의 유동 연결을 개폐하기 위해서 왕복 방식으로 가스 교환 밸브 (1) 를 움직이기 위해서 필요하다. 실린더 헤드 (9) 는 가스 교환 밸브들 (1) 을 정렬하기 위해서 밸브 가이드들 (15) 을 구비한다. 푸시 로드들 및 로커 암들을 구비하는 전형적인 캠 메커니즘 (도면들에 도시 안됨) 이 가스 교환 밸브들 (1) 을 개방하기 위해서 이용된다.

각각의 가스 교환 밸브 (1) 는 실린더 (12) 로부터 멀어지는 방향으로 힘을 생성하는 스프링 (4) 을 구비한다. 이 힘은 밸브 (1) 를 폐쇄하고 폐쇄된 상태로 유지하는 경향이 있다. 도 1 의 실시형태에서, 또한 제 2 스프링 (8) 이 폐쇄력을 증가시키기 위해서 각각의 가스 교환 밸브 (1) 에 대해 제공된다.

챔버 (5) 는 각각의 가스 교환 밸브 (1) 의 스템 (3) 둘레에 배치된다. 도 1 의 실시형태에서, 챔버 (5) 는 부분적으로 실린더 헤드 (9) 의 내측에 있고 부분적으로 실린더 헤드의 위에 있다. 스프링들 (4, 8) 은 챔버 (5) 내측에 배치된다. 챔버 (5) 의 내측에는 또한 밸브 스템 (3) 에 연결된 스러스트 플레이트 (6) 가 있다. 챔버 (5) 는 가압된 과급 공기를 공기 흡입 덕트 (10) 로부터 챔버 (5) 안으로 도입하기 위한 구멍 (7) 을 구비한다. 구멍 (7) 은 챔버 (5) 의 내측 단부에, 즉 실린더 (12) 에 더 근접한 챔버 (5) 의 단부에 있다. 따라서 과급 공기는 챔버 (5) 의 내측 단부와 스러스트 플레이트 (6) 사이의 챔버 (5) 안으로 도입될 수 있다.

스러스트 플레이트 (6) 는 전체 가스 교환 밸브 (1) 와 함께 밸브 스템 (3) 의 종방향으로 이동될 수 있다. 스러스트 플레이트 (6) 는, 스러스트 플레이트 (6) 를 지나가는 상당한 가스 유동이 발생될 수 없도록 챔버 (5) 의 벽과 폐쇄 접촉 상태에 있다. 가스 교환 밸브 (1) 가 폐쇄 상태에 있을 때, 스러스트 플레이트 (6) 는 챔버 (5) 의 외측 단부에 있다. 공기 흡입 덕트 (10) 내 압력은 흡입 공기의 수퍼차징에 의해 고압이기 때문에, 챔버 (5) 내에 도입된 과급 공기는 스러스트 플레이트 (6) 를 위로 밀고, 그리고 가스 교환 밸브 (1) 가 폐쇄 상태로 유지되는 것을 지원한다. 또한 스러스트 플레이트 (6) 는 밸브 회전자 (rotator) 로서 작동되고, 그리고 밸브 (1) 가 폐쇄될 때마다 가스 교환 밸브 (1) 를 약간씩 회전시킨다.

도 1 의 실시형태에서, 흡입 밸브 (1a) 와 연결된 챔버 (5a) 와 공기 흡입 덕트 (10) 사이 실린더 헤드 (9) 내에 보링 (14a) 이 제공된다. 보링 (14a) 을 통해서 과급 공기가 챔버 (5a) 내에 도입된다. 흡입 밸브 (1a) 가 폐쇄될 때, 스러스트 플레이트 (6a) 에 가해지는 압력과 동일한 압력이 흡입 밸브 (1a) 의 밸브 헤드 (2a) 의 상부 표면에 가해진다. 밸브 헤드 (2a) 에 가해지는 압력에 의해서 생성된 힘은 흡입 밸브 (1a) 를 실린더 (12) 쪽으로 민다. 밸브 헤드 (2a) 의 면적은 스러스트 플레이트 (6a) 의 면적과 거의 동일하기 때문에 반대 방향의 힘들은 큰 정도로 서로 상쇄되고, 그리고 스프링들 (4a, 8a) 에 의해서 생성된 힘은 흡입 밸브 (1a) 를 폐쇄 상태로 유지하기에 충분하다.

배기 밸브 (1b) 와 연결된 챔버 (5b) 에, 과급 공기가 실린더 헤드 (9) 내 보링을 통해서 도입된다. 도 1 에서 이 보링은 도시되지 않는다. 배기 가스 덕트 (11) 로부터의 배기 가스는 고온과 그을음 때문에 이용될 수 없다. 흡입 밸브 (1a) 에 적용되는 동일한 배열체의 작동 원리가 배기 밸브 (1b) 에 적용된다. 배기 덕트 (11) 내 압력은 공기 흡입 덕트 (10) 내 압력보다 낮으나, 동일한 정도의 크기이다. 따라서, 배기 밸브 (1b) 의 밸브 헤드 (2b) 의 상부 표면 및 스러스트 플레이트 (6b) 에 가해지는 힘들은 큰 정도로 서로 상쇄되고, 그리고 스프링들 (4b, 8b) 에 의해서 생성된 힘은 배기 밸브 (1b) 를 폐쇄 상태로 유지하기에 충분한다.

배열체는 자동 조절식이다 - 흡입 측에서, 동일한 압력이 2 개의 거의 동일한 사이즈의 표면에 반대 방향으로 가해진다. 따라서, 압력에 의해서 생성된 힘들은 큰 정도로 서로 상쇄된다. 배기 측에서, 반대 힘들이 상이한 압력들에 의해서 생성되나, 이 경우에도 이 힘들은 서로 관련되어 있다. 공기 흡입 덕트 (10) 내 압력이 증가됨에 따라, 또한 배기 가스 덕트 (11) 내 압력 또한 증가되고, 그리고 이 압력들에 의해서 유발된 힘들은 적어도 부분적으로 서로 상쇄된다.

도 2 는 본 발명의 다른 실시형태를 도시한다. 단지 흡입 밸브들 (1a, 1a') 만이 도 2 에 도시된다. 도 1 및 도 2 의 실시형태들 사이의 주 차이점은 도 2 의 실시형태에서, 스프링들 (4a, 4a') 이 챔버들 (5a, 5a') 의 외측에 배치된다는 점이다. 별개의 보링들 (14a, 14a') 은 챔버들 (5a, 5a') 내로 과급 공기를 도입하기 위해서 공기 흡입 덕트 (10) 와 챔버들 (5a, 5a') 사이에 배치된다. 이 실시형태의 장점은 스프링의 힘이 스러스트 플레이트들 (6a, 6a') 에 지향되지 않고, 그리고 밸브 회전이 더 양호하게 작동된다는 점이다. 다른 장점은 스프링들 (4a, 4a') 이 유조 (oil bath) 내에 배치될 수 있다는 점이다.

도 3 의 실시형태에서, 과급 공기는, 제 1 흡입 밸브 (1a) 와 연결된 챔버 (5a) 로부터 챔버들 (5a, 5a') 사이의 보링 (14a') 을 통해서 제 2 흡입 밸브 (1a') 와 연결된 챔버 (5a') 로 도입된다. 이 실시형태에서, 밸브 스프링들 (4a, 4a') 은 챔버 (5a, 5a') 내부에 있다. 그러나, 스프링들 (4a, 4a') 은, 밸브 회전자들로서 작동하는 스러스트 플레이트들 (6a, 6a') 에 대해서 지지되지 않는다. 대신, 스프링들 (4a, 4a') 은 칼라들 (collars) (16a, 16a') 에 대해서 지지된다. 따라서 더 적은 힘이 밸브 회전자들 (6a, 6a') 을 향해서 작용되고, 그리고 더 양호하게 기능하는 것이 보장된다.

도 4 의 실시형태에는, 스러스트 플레이트 (6a, 6b) 가 챔버들 (5a, 5b) 내에 없다. 대신, 챔버들 (5a, 5b) 의 외측 단부들, 즉 실린더 (12) 로부터 더 먼 챔버들 (5a, 5b) 의 단부들은 스러스트 수단 (6, 19) 으로 작동하는 캡들 (19a, 19b) 로 형성된다. 캡들 (19a, 19b) 은 가스 교환 밸브들 (1a, 1b) 의 밸브 스템들 (3a, 3b) 에 부착되고, 그리고 챔버들 (5a, 5b) 의 내측 부분들의 벽들에 대해서 시일링된다. 따라서, 캡들 (19) 은 챔버들 (5a, 5b) 의 부분을 형성한다. 챔버들 (5a, 5b) 의 내측 단부들은 실린더 헤드 (9) 내부에 형성된다. 과급 공기를 챔버들 (5a, 5b) 내로 도입하기 위한 보링들 (14a, 14b) 은, 과급 공기가 공기 흡입 덕트 (10) 안으로 역류하는 것을 방지하는 체크 밸브들 (17a, 17b) 을 구비한다. 제 2 보링들 (18a, 18b) 은, 가스 교환 밸브들 (1a, 1b) 이 개방될 때 챔버들 (5a, 5b) 외부로 과급 공기가 나가는 것을 허여하기 위해 챔버들 (5a, 5b) 과 배기 가스 덕트 (11) 사이 실린더 헤드 (9) 내에 배치된다. 도 4 의 실시형태는 앞의 실시형태들과 같은 원리에 따라서 작동된다.

본 발명의 많은 변형예들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 가능하다. 예를 들어, 챔버를 완전히 실린더 헤드 위에 배치하는 것이 가능하다. 실린더 헤드 내 보링을 통해서 과급 공기를 챔버 내에 도입하는 것이 반드시 필요하지는 않고, 이 목적을 위해서 별개의 배관이 배치될 수도 있다. 이 경우에, 또한 배열체는 챔버 내 압력을 제어하기 위한 수단 및/또는 과급 공기를 챔버들 안으로 도입하기 전에 과급 공기를 저장하기 위한 리시버 (receiver) 를 포함할 수도 있다. 또한, 과급 공기를 흡입 밸브와 연결된 챔버로부터 외측의 파이프 또는 호스를 통해서 배기 밸브와 연결된 챔버 내로 도입하는 것이 가능할 것이다.

Claims

수퍼차지식 (supercharged) 내연 엔진용 가스 교환 밸브 배열체로서,
밸브 헤드 (2) 와 상기 밸브 헤드 (2) 에 연결된 밸브 스템 (3) 을 갖는 배기 밸브 (1b) 를 포함하고, 또한 상기 배기 밸브 (1b) 를 폐쇄하기 위한 힘을 생성하기 위해 상기 밸브 스템 (3) 의 둘레에 배치된 밸브 스프링 (4), 상기 밸브 스템 (3) 둘레에 배치된 챔버 (5), 및 상기 밸브 스템 (3) 에 부착되고 상기 배기 밸브 (1b) 와 함께 상기 밸브 스템 (3) 의 종방향 축의 방향으로 이동가능한 스러스트 수단 (6, 19) 을 더 포함하는, 상기 가스 교환 밸브 배열체에 있어서,
상기 배기 밸브 (1b) 를 폐쇄 상태로 유지하는 것을 지원하기 위해 상기 엔진의 공기 흡입 덕트 (10) 로부터 상기 스러스트 수단 (6, 19) 과 상기 챔버 (5) 의 내측 단부 사이의 상기 챔버 (5) 안으로 가압된 과급 공기를 도입하기 위한 수단 (7, 14) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가스 교환 밸브 배열체.
제 1 항에 있어서,
상기 챔버 (5) 안으로 과급 공기를 도입하기 위한 수단은 상기 챔버 (5) 내의 구멍 (7) 과 실린더 헤드 (9) 내의 보링 (14) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 가스 교환 밸브 배열체.
제 2 항에 있어서,
상기 보링 (14) 은 상기 챔버 (5) 와 상기 공기 흡입 덕트 (10) 사이 상기 실린더 헤드 (9) 내 배치되는 것을 특징으로 하는, 가스 교환 밸브 배열체.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 보링 (14) 은 체크 밸브 (17) 를 구비하는 것을 특징으로 하는, 가스 교환 밸브 배열체.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실린더 헤드 (9) 는 상기 챔버 (5) 외부로 과급 공기가 나가는 것을 허여하기 위한 제 2 보링 (18) 을 구비하는 것을 특징으로 하는, 가스 교환 밸브 배열체.
제 5 항에 있어서,
상기 제 2 보링 (18) 은 상기 챔버 (5) 와 배기 가스 덕트 (11) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 가스 교환 밸브 배열체.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스러스트 수단 (6, 19) 은 상기 챔버 (5) 내부에 배치된 스러스트 플레이트 (6) 인 것을 특징으로 하는, 가스 교환 밸브 배열체.
제 7 항에 있어서,
상기 스러스트 플레이트 (6) 는 밸브 회전자 (rotator) 로서 작동하는 것을 특징으로 하는, 가스 교환 밸브 배열체.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스러스트 수단 (6, 19) 은 상기 챔버 (5) 의 일부를 형성하는 캡 (19) 인 것을 특징으로 하는, 가스 교환 밸브 배열체.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 챔버 (5) 는 적어도 부분적으로 실린더 헤드 (9) 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 가스 교환 밸브 배열체.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 밸브 스프링 (4) 은 상기 챔버 (5) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 가스 교환 밸브 배열체.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
과급 공기는 흡입 밸브 (1a) 와 연결된 챔버 (5a) 로부터 상기 배기 밸브 (1b) 와 연결된 챔버 (5b) 안으로 도입되는 것을 특징으로 하는, 가스 교환 밸브 배열체.
제 12 항에 있어서,
과급 공기는 실린더 헤드 (9) 내의 보링을 통해서 상기 배기 밸브 (1b) 와 연결된 상기 챔버 (5b) 안으로 도입되는 것을 특징으로 하는, 가스 교환 밸브 배열체.
내연 엔진용 실린더 헤드 (9) 로서,
상기 엔진은, 밸브 헤드 (2) 와 상기 밸브 헤드 (2) 에 연결된 밸브 스템 (3) 을 갖는 배기 밸브 (1b), 상기 배기 밸브 (1b) 를 폐쇄하기 위한 힘을 생성하기 위해 상기 밸브 스템 (3) 의 둘레에 배치된 밸브 스프링 (4), 상기 밸브 스템 (3) 둘레에 배치된 챔버 (5), 및 상기 밸브 스템 (3) 에 부착되고 상기 배기 밸브 (1b) 와 함께 상기 밸브 스템 (3) 의 종방향 축의 방향으로 이동가능한 스러스트 수단 (6, 19) 을 포함하는, 상기 실린더 헤드에 있어서,
상기 배기 밸브 (1b) 를 폐쇄 상태로 유지하는 것을 지원하기 위해 상기 엔진의 공기 흡입 덕트 (10) 로부터 가압된 과급 공기를 상기 스러스트 수단 (6, 6') 과 상기 챔버 (5) 의 내측 단부 사이의 상기 챔버 (5) 안으로 도입하기 위한 보링 (14) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 실린더 헤드.
제 14 항에 있어서,
상기 실린더 헤드 (9) 는 상기 챔버 (5) 외부로 과급 공기가 나가는 것을 허여하기 위한 제 2 보링 (18) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 실린더 헤드.