KR20150063584A - 가스 교환 밸브 배열체 - Google Patents

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KR20150063584A KR1020157012870A KR20157012870A KR20150063584A KR 20150063584 A KR20150063584 A KR 20150063584A KR 1020157012870 A KR1020157012870 A KR 1020157012870A KR 20157012870 A KR20157012870 A KR 20157012870A KR 20150063584 A KR20150063584 A KR 20150063584A
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Abstract

피스톤 기관 (1) 용 가스 교환 밸브 배열체는 유체 챔버 (52) 를 포함하고, 가스 교환 밸브 (3) 의 캠 조절된 (cam-controlled) 개방 동안 유압 유체가 상기 유체 챔버 (52) 에 도입될 수 있다. 제어 밸브 (10) 는 가스 교환 밸브 (3) 의 폐쇄 이동을 지연 또는 감속시키기 위하여 유체 챔버 (52) 로부터의 유출을 제한하기 위해 사용된다. 제어 밸브 (10) 는, 제어 밸브 (10) 를 통한 최대 유동이 허용되는 제 1 위치, 제어 밸브 (10) 를 통한 유동이 스로틀링되는 제 2 위치, 및 제어 밸브 (10) 를 통한 유동이 방지되는 제 3 위치를 적어도 포함하는 밸브 부재 (13) 를 구비한다.

Description

가스 교환 밸브 배열체{GAS EXCHANGE VALVE ARRANGEMENT}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 피스톤 기관용 가스 교환 밸브 배열체에 관한 것이다.
현대의 압축 점화 피스톤 기관들에는 보통 슈퍼차저, 일반적으로는 터보차저가 제공된다. 터보차저 배열체들은 기관의 배기 가스의 에너지를 활용하기 때문에 특히 유리하다. 이로 인해, 기관의 생산량 및 효율을 증가시키는 것이 가능하다. 터보차저된 디젤 기관으로부터의 배출물을 최소화하기 위하여, 충분한 양의 공기를 실린더에 이르게 하도록 부스트 압력 (boost pressure) 이 적절하게 상승되는 동안, 흡기 밸브들의 타이밍은 흡기 밸브들이 피스톤의 하사점 이전에 이미 폐쇄되게 할 필요가 있다. 하지만, 터보차저들의 압축기들은 배기 가스 터빈들에 의해 구동되고, 터보차저들은 낮은 기관 부하들에서 비효율적인 경향이 있다. 가변적인 흡기 밸브 폐쇄 타이밍 (VIC) 으로, 기관의 기능을 최적화시키는 것이 가능하다. 캠 프로파일은 이른 흡기 밸브 폐쇄를 위해 설계될 수 있고, 필요한 경우, 폐쇄 타이밍은 지연될 수 있다. 이른 흡기 밸브 폐쇄 타이밍으로 흡기 공기의 양은 매우 작아질 수 있기 때문에, 지연된 폐쇄 타이밍은 특히 낮은 부하들에서 유익하다. 가변적인 흡기 밸브 폐쇄 타이밍뿐만 아니라 가변적인 배기 밸브 폐쇄 타이밍은 다른 상황들에서도 유익할 수 있다.
WO 2011/135162 A1 는 피스톤 기관의 가스 교환 밸브용 제어 배열체를 개시한다. 상기 배열체에는, 캠샤프트와 가스 교환 밸브 사이에 배치되는 챔버로부터 유압 유체의 유출 (outflow) 을 제어하기 위해 사용될 수 있는 전기 제어 밸브가 제공된다. 따라서, 가스 교환 밸브의 폐쇄 지연이 조절될 수 있다. 하지만, 가스 교환 밸브들의 상이한 폐쇄 속도들을 달성하기 위하여, 전기 조절 밸브의 정확한 작동 타이밍이 요구된다. 대안적으로, 상기 배열체는 별개의 스로틀링 (throttling) 디바이스가 제공될 필요가 있다.
본 발명의 목적은 피스톤 기관용의 개선된 가스 교환 밸브 배열체를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 배열체의 특징적인 기능들은 청구항 1 의 특징부에 주어진다.
본 발명에 따른 배열체는, 캠샤프트, 캠샤프트의 회전 운동을 선형 운동으로 변형시키고 변형된 상기 선형 운동을 적어도 가스 교환 밸브의 개방 방향으로 가스 교환 밸브에 전달하기 위한 힘 전달 수단들, 유체 챔버, 유체 챔버에 그리고 가스 교환 밸브와의 힘 전달 연결로 배치되는 피스톤 디바이스, 가스 교환 밸브의 개방 이동 동안 유압 유체를 유체 챔버로 도입시키기 위한 이송 도관, 및 가스 교환 밸브의 폐쇄 이동을 지연 또는 감속 (slowing down) 시키기 위해 유체 챔버로부터 유출을 제한하기 위한 제어 밸브를 포함하고, 제어 밸브는 적어도 하나의 입구 포트, 적어도 하나의 출구 포트, 및 입구 포트 와 출구 포트 사이에서 유동 연통을 개방 및 폐쇄하기 위한 밸브 부재를 구비한다. 밸브 부재는 제어 밸브를 통한 최대 유동이 허용되는 제 1 위치, 제어 밸브를 통한 유동이 제 1 위치와 비교하여 스로틀링 (throttled) 되는 제 2 위치, 및 제어 밸브를 통한 유동이 방지되는 제 3 부분을 적어도 구비한다.
본 발명에 따른 배열체로, 단일 제어 밸브는 상이한 폐쇄 지연들 및 폐쇄 속도들을 쉽게 제공할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따라, 제어 밸브는 유압식으로 작동된다. 제어 밸브는 상이한 위치들 사이에서 밸브 부재를 이동시키기 위해 하나 이상의 피스톤들을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시형태에 따라, 제어 밸브는 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 밸브 부재를 이동시키기 위한 제 1 피스톤 및 밸브 부재를 제 3 위치로 이동시키기 위한 제 2 피스톤을 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따라, 제어 밸브는 스토퍼 표면을 포함하고, 제어 밸브가 제 2 위치로 스위칭되면 제 1 피스톤은 상기 스토퍼 표면에 위치한다. 스토퍼 표면의 위치는 조절할 수 있다. 조절가능한 스토퍼 표면으로, 상이한 가스 교환 밸브 폐쇄 속도들이 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따라, 배열체에는 적어도 두 개의 방출 도관들이 제공되고, 제어 밸브의 입구 포트는 방출 도관들 중 하나의 방출 도관에 연결된다. 둘 이상의 방출 도관들은 유체 챔버에 연결되는 단일 방출 도관의 분기들 또는 유체 챔버에 직접 연결되는 별개의 도관들일 수 있다. 이러한 배열체로, 가스 교환 밸브들의 폐쇄를 허용하기 위해 제 3 위치로부터 제어 밸브의 밸브 부재를 이동시킬 필요가 없게 된다. 제어 밸브가 제공되지 않는 방출 도관은 예를 들어 유체 챔버로부터의 유출을 제한하는 스로틀을 포함할 수 있다. 제어 밸브가 제 3 위치에 있을 때에, 방출 도관들 중 단 하나의 방출 도관만이 유체 챔버를 비우기 위해 사용되고, 가스 교환 밸브들은 더 천천히 폐쇄된다.
본 발명의 실시형태들은 첨부 도면들을 참조하여 더 상세하게 후술된다.
도 1 은 피스톤 기관 및 가스 교환 밸브 배열체의 개략도를 도시한다.
도 2 는 가스 교환 밸브들이 폐쇄되는 단계에서 가스 교환 밸브들용의 제어 배열체를 도시한다.
도 3 은 폐쇄 지연 기능이 사용 중인 제어 배열체를 도시한다.
도 4 는 도 2 및 도 3 의 제어 배열체에서 사용될 수 있는 제어 밸브를 도시한다.
도 5 는 제 2 위치에 있는 도 4 의 제어 밸브를 도시한다.
도 6 은 제 3 위치에 있는 도 4 의 제어 밸브를 도시한다.
도 7 은 제어 밸브들을 작동시키는 유압 회로를 도시한다.
도 1 은 본 발명의 이해와 관련되는 피스톤 기관 (1) 의 간략화된 개략도를 도시한다. 기관은 대형 내연 기관, 예컨대 선박의 주 또는 보조 기관 또는 전기를 생산하기 위해 발전소에서 사용되는 기관이다. 피스톤 기관 (1) 에서 실린더들 (미도시) 의 가스 교환은 실린더 헤드 (2) 내측에 위치된 가스 교환 밸브들 (3) 의 제어 하에서 실행된다. 가스 교환 밸브들 (3) 은 밸브 메커니즘 (6) 을 통해 작동되고 기관의 캠샤프트 (4) 에 의해 구동되며 캠 프로파일들 (4.1) 에 의해 안내된다. 캠샤프트 (4) 의 회전 운동은 선형 운동으로 변형되고, 변형된 상기 선형 운동은 힘 전달 수단들을 통해 가스 교환 밸브들 (3) 에 전달된다. 도 1 의 실시형태에서, 힘 전달 수단들은 로커 암 (6.1) 및 푸시 로드 (6.2) 를 포함한다. 하지만, 많은 다른 종류들의 힘 전달 배열체들이 가능하다. 예를 들어, 캠샤프트 (4) 는 가스 교환 밸브들 (3) 위에 배치될 수 있다. 또한, 캠샤프트 (4) 와 가스 교환 밸브들 (3) 사이에서 힘 전달 수단들의 일부는 유압식일 수 있다. 가스 교환 밸브들 (3) 의 폐쇄를 지연시키기 위해 캠샤프트 (4) 와 가스 교환 밸브들 (3) 사이에 제어 배열체 (5) 가 있다. 또한, 제어 배열체 (5) 의 일부는 힘 전달 수단들의 일부를 형성한다.
제어 배열체 (5) 의 예는 도 2 및 도 3 에 더 상세하게 도시되고, 그 중 도 2 는 비작동 상태의 제어 배열체 (5) 를 도시하고, 그로써 가스 교환 밸브들 (3; 미도시) 은 제어 배열체와 연결되어 폐쇄된다. 도 3 은, 캠샤프트 (4) 의 캠 프로파일 (4.1) 이 이미 제어 배열체 (5) 의 피스톤 디바이스 (53) 을 상승시키기 시작했고 또한 가스 교환 밸브 (3) 가 개방하기 시작한 상황을 도시한다. 기관 (1) 의 각각의 실린더에는 둘 이상의 흡기 밸브들 및 배기 밸브들이 제공될 수 있고, 제어 배열체 (5) 는 하나의 실린더의 모든 흡기 밸브들 또는 배기 밸브들을 작동시키기 위해 사용될 수 있다. 제어 배열체 (5) 는 기관 보디에 전형적으로 부착되는 보디 부분 (51) 을 포함한다. 보디 부분 (51) 에는 피스톤 디바이스 (53) 가 배치되는 유체 챔버 (52) 가 제공된다. 피스톤 디바이스 (53) 는 유체 챔버 (52) 의 길이방향 축선의 방향으로 이동가능하다. 유체 챔버 (52) 의 캠샤프트 단부에는 원통형 개구 (55) 를 포함하는 단부 벽 (54) 이 제공된다. 피스톤 디바이스 (53) 는 제 1 부분 (53.1) 및 제 2 부분 (53.2) 을 포함하고, 상기 제 1 부분의 직경은 유체 챔버 (52) 의 직경에 상응하고, 상기 제 2 부분의 직경은 단부 벽 (54) 의 개구 (55) 의 직경에 상응한다. 피스톤 디바이스 (53) 의 제 2 부분 (53.2) 은 보디 부분 (51) 에서 개구 (55) 를 통해 유체 챔버 (52) 의 단부 벽 (54) 의 다른 측에 위치된 챔버로 연장된다. 피스톤 디바이스 (53) 의 길이 방향 축선의 방향으로 단부 벽 (54) 의 두께는 피스톤 디바이스 (53) 의 제 2 부분 (53.2) 에 대한 안내 요소로서 작동하도록 치수화된다. 피스톤 디바이스 (53) 의 제 1 부분 (53.1) 과 함께 유체 챔버 (52) 의 단부 벽 (54) 및 유체 챔버 (52) 의 원통형 벽들은 챔버 공간 (59) 을 규정하고, 상기 챔버 공간의 용적은, 피스톤 디바이스 (53) 가 가스 교환 밸브 (3) 의 개방 방향으로, 즉 캠샤프트 (4) 로부터 멀리 이동함에 따라 증가한다.
유체 챔버 (52) 의 단부 벽 (54) 의 다른 측에는, 가이드 부분 (56) 뿐만 아니라 스프링 (57) 이 배치된다. 안내 부분 (56) 에는 캠샤프트 (4) 가 회전하는 동안 캠 프로파일 (4.1) 을 따라 이동하는 롤러 (58) 가 제공된다. 스프링 (57) 은, 안내 부분 (56) 을 캠샤프트 (4) 를 향해 가압하기 위하여 그리고 캠샤프트 (4) 의 캠 프로파일 (4.1) 과 접촉 상태로 롤러 (58) 를 유지시키기 위하여 안내 부분 (56) 과 단부 벽 (54) 사이에서 조정된다. 유체 챔버 (52) 에는, 이송 도관 (58.1) 및 방출 도관 (58.2) 을 포함하는 유압 매체용 연결부가 제공되고, 상기 이송 도관 및 방출 도관 모두는 챔버 공간 (59) 으로 개방된다. 양자의 도관들 (58.1, 58.2) 은, 피스톤 디바이스 (53) 가 유체 챔버 (52) 의 캠샤프트 단부에 있을 때에도 챔버 공간 (59) 으로의 그리고 챔버 공간 (59) 의 외부로의 유동을 허용하기 위하여 유체 챔버 (52) 의 단부 벽 (54) 에 근접하게 배치된다. 이송 도관 (58.1) 은, 기관에서 보통의 강제식 (normal forced) 윤활 시스템일 수도 있는 유압 매체의 소스 (7) 와 연결되어 있다. 유압 펌프 (24) 는 유압 매체의 소스 (7) 로부터 유압 유체를 공급한다. 이송 도관 (58.1) 에는 셧-오프 (shut-off) 밸브 (11) 및 일-방향 (one-way) 밸브 (9) 가 제공된다. 셧-오프 밸브 (11) 에 의해, 이송 도관 (58.1) 은, 본 발명에 따른 가스 교환 밸브의 지연된 폐쇄를 위해 제어 배열체를 사용하는 것이 목적인지 아닌지에 따라, 챔버 공간 (59) 에 연결되거나 챔버 공간 (59) 으로부터 연결이 끊어질 수도 있다. 일-방향 밸브 (9) 때문에, 제어 배열체는 유압식 매체의 소스에서 어떠한 맥동들 (pulsations) 도 야기할 수 없다. 윤활유가 유압 매체로서 사용되는 때에 이는 특히 중요하다. 방출 도관 (58.2) 은 제 1 방출 도관 (58.2a) 및 제 2 방출 도관 (58.2b) 으로 나뉜다. 양자의 제 1 방출 도관 및 제 2 방출 도관 (58.2a, 58.2b) 은, 즉 방출 도관 (58.2) 의 두 개의 분기들은, 간단하게 말해 기관 (1) 의 내부 공간으로 개방되도록 배치될 수도 있는 유압 매체용 복귀 시스템 (8) 과 연결되어 있고, 이로 인해 유압 매체로서 사용되는 윤활유는 기관 (1) 의 오일통으로 흘러 내리는 것이 허용된다. 제 2 방출 도관 (58.2b) 에는 제 2 방출 도관 (58.2b) 에서의 유동을 방지하거나 특정 속도에서의 유동을 허용하기 위해 밸브 수단 (10) 이 제공된다. 단일 방출 도관 (58.2) 의 분기들 대신에, 제 1 방출 도관 및 제 2 방출 도관 (58.2a, 58.2b) 은 유체 챔버 (52) 에 직접적으로 연결될 수 있다. 제 1 방출 도관 (58.2a) 에는 챔버 공간 (59) 으로부터 유출을 스로틀링하기 위한 스로틀 (60) 이 제공된다.
도 3 의 상황에서, 유압 매체, 예컨대 윤활유가 유압 매체의 소스 (7) 로부터 일-방향 밸브 (9) 를 통해 챔버 공간 (59) 으로 이송되고, 상기 챔버 공간의 용적은, 피스톤 디바이스 (53) 가 가스 교환 밸브 (3) 의 개방 방향으로 이동함에 따라 증가한다. 그 후, 캠 프로파일 (4.1) 의 형상에 의해 결정 (determined) 되면서, 가스 교환 밸브 (3) 는 개방되고, 동시에 챔버 공간 (59) 이 유압 매체로 충전된다. 따라서, 밸브 (3) 의 개방 단계는 전적으로 기계적인 힘 전달 연결에 의해 작동되고, 유압 매체의 효과는 폐쇄 단계에서까지 분명해지지 않을 것이다. 캠샤프트 (4) 가 회전하는 동안 캠 프로파일 (4.1) 이 정점을 넘어선 후에, 피스톤 디바이스 (53) 의 이동 방향은 변하게 된다. 제어 밸브 (10) 를 활용함으로서, 유압 매체가 챔버 공간 (59) 으로부터 방출되는 루트가 선택될 수 있다. 따라서, 가스 교환 밸브 (3) 의 폐쇄 지연은 기관 (1) 의 작동 조건들을 준수하는데 영향을 미칠 수 있다.
도 4 내지 도 6 에서, 본 발명의 실시형태에 따른 제어 밸브 (10) 가 도시된다. 제어 밸브 (10) 에는 챔버 공간 (59) 에 연결되는 주입 포트 (10a) 및 유압 매체용 복귀 시스템 (8) 에 연결되는 출구 포트 (10b) 가 제공된다. 제어 밸브 (10) 는 제 2 방출 도관 (58.2b) 에 있다. 제어 밸브 (10) 는 보디 (12) 를 포함하고, 상기 보디 내에는 이동가능한 밸브 부재 (13) 가 배치된다. 밸브 부재 (13) 는 제어 배열체 (5) 의 챔버 공간 (59) 으로부터 유출을 허용하거나 방지하기 위해 상이한 위치들로 이동될 수 있다. 도 4 에서, 밸브 부재 (13) 는 제 1 위치에 있다. 이 위치에서, 밸브 부재 (13) 는 주입 포트 (10a) 와 배출 포트 (10b) 사이에서의 유동을 스로틀링하지 않고, 따라서 상기 제어 밸브 (10) 를 통해 최대 유동이 허용된다. 유압 매체가 양자의 제 1 방출 도관 (58.2a) 및 제 2 방출 도관 (58.2b) 을 통해 챔버 공간 (59) 으로부터 방출되기 때문에, 가스 교환 밸브들 (3) 의 짧은 폐쇄 지연이 제공된다. 도 5 는 제 2 위치에 있는 제어 밸브 (10) 를 보여준다. 이 위치에서, 밸브 부재 (13) 는 주입 포트 (10a) 의 단면적의 거의 절반을 커버하고, 따라서 제어 밸브 (10) 를 통한 유동은 스로틀링된다. 가스 교환 밸브들 (3) 의 폐쇄 속도는 밸브 부재 (13) 의 제 1 위치에서보다 더 느리다. 도 6 에서, 밸브 부재 (13) 는 제 3 위치에 있고, 이 위치에서, 밸브 부재 (13) 는 주입 포트 (10a) 를 차단한다. 따라서, 제어 밸브 (10) 를 통한 유동은 방지된다. 유압 매체는 챔버 공간 (59) 으로부터 제 1 방출 도관 (58.2a) 을 통해서만 방출되고, 가스 교환 밸브들 (3) 은 더 느리게 폐쇄된다.
제어 밸브 (10) 는 유압식으로 작동되고, 세 개의 상이한 위치들 사이에서 밸브 부재 (13) 를 이동시키기 위해 제 1 피스톤 (17) 및 제 2 피스톤 (18) 을 포함한다. 양자의 제 1 피스톤 (17) 및 제 2 피스톤 (18) 은 밸브 부재 (13) 와 동축이다. 제 1 피스톤 (17) 은 밸브 부재 (13) 와 관련된 제어 밸브 (13) 의 대향 단부에 배치된다. 제 2 피스톤 (18) 은 밸브 부재 (13) 와 제 1 피스톤 (17) 사이에 배치되고, 밸브 부재 (13) 에 부착된다. 제 1 피스톤 (17) 은 제 2 피스톤 (18) 을 밸브 부재 (13) 의 방향으로 밀어내기 위해 사용될 수 있다. 제어 밸브 (10) 에는 제 2 피스톤 (18) 의 스템 (19) 주위에 배치되는 스프링 (14) 이 제공된다. 스프링 (14) 은 제어 밸브 (10) 가 작동되는 않을 때에 제 2 피스톤 (18) 과 상기 제 2 피스톤 (18) 에 부착된 밸브 부재 (13) 를 제 1 피스톤 (17) 을 향해 밀어내고, 밸브 부재 (13) 를 제 1 위치에서 유지시킨다. 제어 밸브 (10) 에는 제 1 유압식 연결부 (15) 및 제 2 유압식 연결부 (16) 가 제공된다. 제 1 유압식 연결부 (15) 를 통해, 유압 유체는 제 1 피스톤 (17) 이 배치되는 제 1 챔버 (20) 로 도입될 수 있다. 가압된 유압 유체가 제 1 챔버 (20) 로 도입됨에 따라, 제 1 피스톤 (17) 은 제 1 스토퍼 표면 (22) 에 도달하는 때까지 이동한다. 제 1 스토퍼 표면 (22) 의 위치는 상이한 스로틀링 비율들 및 가스 교환 밸브의 폐쇄 속도들을 허용하기 위해 조절가능하다. 제 1 피스톤 (17) 은 도 5 에 도시된 제 2 위치로 밸브 부재 (13) 를 이동시키는 제 2 피스톤 (18) 을 밀어낸다. 제 2 유압 연결부 (16) 를 통해, 유압 유체가 제 2 챔버 (21) 로 도입된다. 가압된 유압 유체가 제 2 챔버 (21) 로 도입됨에 따라, 제 2 피스톤 (18) 은 제 2 피스톤이 제 2 스토퍼 표면 (23) 에 도달하는 때까지 이동한다. 제 2 피스톤 (18) 의 이동 범위는 제 1 피스톤 (17) 의 이동 범위보다 더 크고, 따라서 제 2 피스톤 (18) 은 밸브 부재 (13) 를 도 6 에 도시된 제 3 위치로 밀어낼 수 있다.
도 7 에서는 제어 밸브들 (10) 을 작동시키기 위해 사용될 수 있는 유압 회로가 도시된다. 유압 회로에는 유압 유체를 회로로 공급하기 위한 유압 펌프 (39) 가 제공된다. 또한, 동일한 유압 펌프 (39) 는 제어 배열체들 (5) 의 유체 챔버들 (52) 을 이송할 수 있다. 유압 회로는 제어 밸브들 (10) 의 제 1 챔버들 (20) 로 유압 유체를 이송하기 위한 제 1 파이프 라인 (34) 및 제어 밸브들 (10) 의 제 2 챔버들 (21) 로 유압 유체를 이송하기 위한 제 2 파이프 라인 (35) 을 포함한다. 제 1 파이프 라인 (34) 에는 제 1 작동 밸브 (30) 가 제공되고, 제 2 파이프 라인 (35) 에는 제 2 작동 밸브 (31) 가 제공된다. 양자의 작동 밸브들 (30, 31) 은 전기적으로 작동되는 3/2 밸브들이다. 작동 밸브들 (30, 31) 이 도 7 에 도시된 위치들에 있을 때에, 유압 펌프 (39) 로부터 제어 밸브들 (10) 의 제 1 챔버 및 제 2 챔버 (20, 31) 로의 유동이 방지되고, 제 1 챔버들 (20) 및 제 2 챔버들 (21) 은 탱크 (32) 에 연결된다. 제 1 위치로부터 제 2 위치로 제어 밸브들 (10) 을 스위칭할 필요가 있을때, 제 1 작동 밸브 (30) 는 다른 위치로 스위칭된다. 제 1 파이프 라인 (34) 에는 압력이 시스템에서 증강되는 것을 가능하게 하는 스로틀 (36a) 이 제공된다. 유압 매체는 제어 밸브들 (10) 의 제 1 챔버들 (20) 로 공급되고, 밸브 부재들 (13) 은 제 1 피스톤들 (17) 과 함께 제 2 위치로 이동된다. 압력 센서 (37) 는 제 1 작동 밸브 (30) 로부터 하류에 배치된다. 제 1 파이프 라인 (34) 이 가압되는 때에, 제어 밸브들 (10) 의 제 1 챔버들 (20) 과 평행한 제 1 파이프 라인 (34) 에 연결되는 폐쇄 밸브 (33) 는 폐쇄된다. 따라서, 유압 매체는, 제 1 작동 밸브 (30) 로부터 하류에 위치된 일-방향 밸브 (40) 와 폐쇄 밸브 (33) 사이의 제 1 파이프 라인 (34) 에서 트래핑된다. 따라서, 제 1 챔버들 (20) 에서 압력에 의해 생성된 힘은 제어 배열체 (5) 의 챔버 공간들 (59) 에서 압력에 의해 생성된 힘을 보상할 수 있다.
폐쇄 밸브 (33) 가 개방되고 제 1 작동 밸브 (30) 가 도 7 에 도시된 위치로 다시 스위칭되는 때에, 제어 밸브들 (10) 의 제 1 챔버들 (20) 의 압력은 완화되고, 스프링들 (14) 은 밸브 부재들 (13) 을 제 1 위치로 다시 밀어 낸다. 제어 밸브들 (10) 은 제 2 위치들에 대한 것과 유사한 방식으로 제 3 위치로 스위칭된다. 더 작은 압력이 밸브 부재 (13) 를 제 3 위치에서 유지시키기 위해 필요하고, 따라서 폐쇄 밸브는 제 2 파이프 라인 (35) 에서 필요하지 않다. 대신, 제 2 파이프 라인 (34) 에는 적은 압력 증가를 허용하는 스로틀 (36b) 이 제공된다. 압력 센서 (38) 는 제 2 파이프 라인 (35) 에서 압력을 측정하기 위하여 제 2 엑추에이터 밸브 (31) 로부터 하류에 배치된다. 제 2 엑추에이터 밸브 (31) 가 다른 위치로 스위칭되면, 유압 유체는 유압 펌프 (39) 로부터 제어 밸브들 (10) 의 제 2 챔버들 (21) 로 유동할 수 있다. 따라서, 제어 밸브들 (10) 의 밸브 부재들 (13) 은 제 3 위치로 밀리게 된다.
본 발명에 따른 가스 교환 밸브 배열체로, 가스 교환 밸브들에 대한 적절한 폐쇄 지연은 쉽게 선택될 수 있다. 적어도 세 개의 상이한 위치들을 구비하는 제어 밸브는 또한 가스 교환 밸브들의 폐쇄 속도의 감속 (slwoing) 을 허용한다. 본 발명은 전술한 실시형태들에 제한되지 않지만 첨부된 청구항들의 범위 내에서 다양할 수 있다는 것이 당업자에게 인지될 것이다.

Claims (7)

  1. 피스톤 기관 (1) 용 가스 교환 밸브 배열체로서,
    상기 가스 교환 밸브 배열체는, 캠샤프트 (4), 상기 캠샤프트 (4) 의 회전 운동을 선형 운동으로 변형시키고 변형된 상기 선형 운동을 적어도 가스 교환 밸브 (3) 의 개방 방향으로 상기 가스 교환 밸브 (3) 에 전달하기 위한 힘 전달 수단들 (6.1, 6.2, 53, 56, 58), 유체 챔버 (52), 상기 유체 챔버 (52) 에 그리고 상기 가스 교환 밸브 (3) 와의 힘 전달 연결로 배치되는 피스톤 디바이스 (53), 상기 가스 교환 밸브 (3) 의 개방 이동 동안 유압 유체를 상기 유체 챔버 (52) 로 도입시키기 위한 이송 도관 (58.1), 및 상기 가스 교환 밸브 (3) 의 폐쇄 이동을 지연 또는 감속 (slowing down) 시키기 위하여 상기 유체 챔버 (52) 로부터 유출 (outflow) 을 제한하기 위한 제어 밸브 (10) 를 포함하고,
    상기 제어 밸브 (10) 는 적어도 하나의 입구 포트 (10a), 적어도 하나의 출구 포트 (10b), 및 상기 입구 포트 (10a) 와 상기 출구 포트 (10b) 사이에서 유동 연통을 개방 및 폐쇄하기 위한 밸브 부재 (13) 를 구비하고,
    상기 밸브 부재 (13) 는, 상기 제어 밸브 (10) 를 통한 최대 유동이 허용되는 제 1 위치, 상기 제어 밸브 (10) 를 통한 유동이 상기 제 1 위치와 비교하여 스로틀링 (throttled) 되는 제 2 위치, 및 상기 제어 밸브 (10) 를 통한 유동이 방지되는 제 3 위치를 적어도 구비하는 것을 특징으로 하는, 피스톤 기관 (1) 용 가스 교환 밸브 배열체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 밸브 (10) 는 유압식으로 작동되는 것을 특징으로 하는, 피스톤 기관 (1) 용 가스 교환 밸브 배열체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 밸브 (10) 는 상이한 위치들 사이에서 상기 밸브 부재 (13) 를 이동시키기 위한 적어도 하나의 피스톤 (17, 18) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 피스톤 기관 (1) 용 가스 교환 밸브 배열체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 밸브 (10) 는 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이에서 상기 밸브 부재 (13) 를 이동시키기 위한 제 1 피스톤 (17) 및 상기 밸브 부재 (13) 를 상기 제 3 위치로 이동시키기 위한 제 2 피스톤 (18) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 피스톤 기관 (1) 용 가스 교환 밸브 배열체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 밸브 (10) 는 스토퍼 표면 (22) 을 포함하고, 상기 제어 밸브 (10) 가 상기 제 2 위치로 스위칭 (switched) 되는 때에 상기 제 1 피스톤 (17) 은 상기 스토퍼 표면 (22) 에 위치하는 것을 특징으로 하는, 피스톤 기관 (1) 용 가스 교환 밸브 배열체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스토퍼 표면 (22) 의 위치는 조절가능한 것을 특징으로 하는, 피스톤 기관 (1) 용 가스 교환 밸브 배열체.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 교환 밸브 배열체에는 적어도 두 개의 방출 도관들 (58.2a, 58.2b) 이 제공되고, 상기 제어 밸브 (10) 의 상기 입구 포트 (10a) 는 상기 방출 도관들 (58.2a, 58.2b) 중 하나의 방출 도관에 연결되는 것을 특징으로 하는, 피스톤 기관 (1) 용 가스 교환 밸브 배열체.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016092141A1 (en) * 2014-12-08 2016-06-16 Wärtsilä Finland Oy A method of controlling an operation of an inlet valve system and an inlet valve control system
CN105781661B (zh) * 2016-03-14 2018-04-03 潍柴动力股份有限公司 发动机进气门回程可控装置及设有该装置的配气系统
AT518408B1 (de) * 2016-04-05 2017-10-15 Avl List Gmbh Ventilbetätigungseinrichtung für zumindest ein gaswechselventil
CN108301892A (zh) * 2018-01-05 2018-07-20 陕西科技大学 内燃机的可变进排气门系统及控制方法
CN111636942B (zh) * 2020-04-29 2022-01-04 潍坊职业学院 一种液压驱动可变气门正时机构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050118681A (ko) * 2003-03-24 2005-12-19 요코하마 티엘오 가부시키가이샤 내연 기관의 가변동 밸브 장치와 그 제어 방법 및 유압액튜에이터
CN201184421Y (zh) * 2008-01-22 2009-01-21 天津市圣恺工业技术发展有限公司 节流型陶瓷闸阀
WO2011135162A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Wärtsilä Finland Oy Control arrangement for a gas exchange valve in a piston engine
US8757208B2 (en) * 2009-12-10 2014-06-24 Hydraforce, Inc. Proportional motion control valve

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI101998B1 (fi) * 1996-01-26 1998-09-30 Taimo Tapio Stenman Laite polttomoottorin venttiilien toiminnan ohjaamiseksi
WO2001029430A1 (fr) * 1999-10-20 2001-04-26 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Appareil de vanne de commande a rupture de conduit
DE19950910B4 (de) * 1999-10-22 2010-11-04 Bosch Rexroth Aktiengesellschaft Hydraulisches Antriebssystem und darin verwendbares hydraulisches 4/3-Wegeventil
DE102008006380A1 (de) * 2008-01-29 2009-07-30 Hydac Fluidtechnik Gmbh Vorgesteuertes Ventil, insbesondere Proportional-Drosselventil
CN101725743B (zh) * 2008-10-31 2011-04-13 徐州重型机械有限公司 平衡阀
FI121512B (fi) * 2009-04-27 2010-12-15 Waertsilae Finland Oy Mäntämoottorin imuventtiilin ohjausjärjestely
ITTO20100190A1 (it) * 2010-03-12 2011-09-13 Cnh Italia Spa Sistema idraulico

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050118681A (ko) * 2003-03-24 2005-12-19 요코하마 티엘오 가부시키가이샤 내연 기관의 가변동 밸브 장치와 그 제어 방법 및 유압액튜에이터
CN201184421Y (zh) * 2008-01-22 2009-01-21 天津市圣恺工业技术发展有限公司 节流型陶瓷闸阀
US8757208B2 (en) * 2009-12-10 2014-06-24 Hydraforce, Inc. Proportional motion control valve
WO2011135162A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Wärtsilä Finland Oy Control arrangement for a gas exchange valve in a piston engine

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