KR20160034313A - 배기 밸브의 전진을 통한 엔진 제동 - Google Patents

배기 밸브의 전진을 통한 엔진 제동 Download PDF

Info

Publication number
KR20160034313A
KR20160034313A KR1020167002089A KR20167002089A KR20160034313A KR 20160034313 A KR20160034313 A KR 20160034313A KR 1020167002089 A KR1020167002089 A KR 1020167002089A KR 20167002089 A KR20167002089 A KR 20167002089A KR 20160034313 A KR20160034313 A KR 20160034313A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
valve
exhaust
exhaust valve
engine
variable
Prior art date
Application number
KR1020167002089A
Other languages
English (en)
Inventor
데이비드 비. 로스
필립 에스. 켈러
볼커 조어글
Original Assignee
보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 보르그워너 인코퍼레이티드 filed Critical 보르그워너 인코퍼레이티드
Publication of KR20160034313A publication Critical patent/KR20160034313A/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/06Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for braking
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/04Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation using engine as brake
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/04Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047Camshafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18Rocking arms or levers
    • F01L1/181Centre pivot rocking arms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0242Variable control of the exhaust valves only
    • F02D13/0246Variable control of the exhaust valves only changing valve lift or valve lift and timing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D41/0005Controlling intake air during deceleration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/12Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/04Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047Camshafts
    • F01L1/053Camshafts overhead type
    • F01L2001/0537Double overhead camshafts [DOHC]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F01L2009/25Mixed arrangement with both mechanically and electromagnetically actuated valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D2041/001Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/60Input parameters for engine control said parameters being related to the driver demands or status
    • F02D2200/602Pedal position
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems
    • Y02T10/42

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

일 변형예는 적어도 하나의 배출용 배기 밸브, 적어도 하나의 소기용 배기 밸브 및 적어도 하나의 흡기 밸브가 마련된 적어도 하나의 실린더와, 상기 적어도 하나의 배출용 배기 밸브에 연결된 제 1 액츄에이터, 그리고 상기 소기용 배기 밸브에 연결된 제 2 액츄에이터를 포함하는 엔진, 그리고 상기 제 1 또는 제 2 액츄에이터 중 하나에 연결되며, 제동 신호 수신 시에 상기 배출용 또는 소기용 배기 밸브 중 하나의 타이밍을 전진시키도록 맞추어져 구성되는 제어부를 포함하는 제품을 포함할 수도 있다.

Description

배기 밸브의 전진을 통한 엔진 제동{ENGINE BRAKING VIA ADVANCING THE EXHAUST VALVE}
본 출원은 2013년 7월 3일자로 출원된 미국 가출원 제 61/842,619 호의 출원 일자의 이득을 청구한다.
본 기술 분야는 개괄적으로 디젤 엔진 제동에 관한 것이다.
차량에서는 엔진 제동이 사용될 수도 있다.
본 발명의 일 변형예는 적어도 하나의 실린더가 마련된 엔진을 구비한 제품을 포함할 수도 있다. 상기 실린더는 적어도 하나의 배출용 배기 밸브, 적어도 하나의 소기용 배기 밸브 및 적어도 하나의 흡기 밸브를 구비할 수도 있다. 엔진은 상기 적어도 하나의 배출용 배기 밸브에 연결된 제 1 액츄에이터 그리고 상기 소기용 배기 밸브에 연결된 제 2 액츄에이터를 추가로 포함할 수도 있다. 제품은 또한, 상기 제 1 또는 제 2 액츄에이터 중 하나에 연결되며, 제동 신호 수신 시에 상기 배출용 또는 소기용 배기 밸브 중 하나의 타이밍을 전진시키도록 맞추어져 구성되는 제어부를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 변형예는 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진의 엔진 제동을 제공하기 위한 제품을 포함할 수도 있다. 상기 적어도 하나의 실린더는 가변 밸브 타이밍 기구에 연결된 적어도 하나의 배기 밸브를 구비할 수도 있다. 제품은 상기 가변 밸브 타이밍 기구에 연결되며, 제동 신호 수신 시에 상기 배기 밸브의 타이밍을 전진시키도록 맞추어져 구성되는 제어부를 포함할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 변형예는 적어도 하나의 배기 밸브를 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진의 엔진 제동을 발생시키기 위한 방법을 포함할 수도 있다. 방법은 상기 배기 밸브의 타이밍을 전진시키는 단계를 포함할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 변형예는 배출용 배기 밸브 액츄에이터에 의해 작동 가능한 배출용 배기 밸브 및 소기용 배기 밸브 액츄에이터에 의해 작동 가능한 소기용 배기 밸브를 각각 구비하는 복수의 실린더, 그리고 상기 액츄에이터에 연결되며 제동 신호를 수신하도록 구성된 제어부를 포함하는 엔진을 포함하는 엔진 제동을 제공하기 위한 방법으로서, 상기 배출용 배기 밸브 액츄에이터 또는 상기 소기용 배기 밸브 액츄에이터 중 하나에 신호를 전송하여 연관된 배출용 또는 소기용 배기 밸브의 타이밍을 전진시키는 단계를 포함하는 방법을 포함할 수도 있다.
본 발명의 다른 변형예가 이하 제공되는 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다. 상세한 설명 및 구체적인 예가 본 발명의 변형예를 개시하고 있긴 하지만 단지 예시를 목적으로 한 것으로서 본 발명의 범위를 제한할 의도가 있는 것은 아님을 이해하여야 한다.
본 개시의 변형예가 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 더 완전하게 이해될 것이다:
도 1은 배기 플랩 엔진 제동 시스템의 압력과 체적의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2는 배기 플랩 엔진 제동 시스템의 제동 마력과 엔진 속도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3은 CRB 엔진 제동 시스템의 압력과 체적의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 CRB 엔진 제동 시스템의 제동 마력과 엔진 속도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 변형예에 따른 내연 기관을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 변형예에 따른 내연 기관 밸브 트레인을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 변형예에 따른 내연 기관 밸브 트레인을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 변형예에 따른 내연 기관 밸브 트레인을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 변형예에 따른 내연 기관 밸브 트레인을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 변형예에 따른 내연 기관 밸브 트레인을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 변형예에 따른 가변 밸브 타이밍 기구를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12a는 엔진 제동을 제공하기 위한 방법의 일 변형예의 순서도이다.
도 12b는 엔진 제동을 제공하기 위한 방법의 다른 변형예의 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일 변형예에 따른 위상 방식 엔진 제동 시스템의 밸브 리프트량 대 크랭크각의 관계를 나타낸 챠트이다.
도 14는 본 발명의 일 변형예에 따른 위상 방식 엔진 제동 시스템의 압력과 체적의 관계를 나타낸 챠트이다.
도 15는 본 발명의 일 변형예에 따른 다중 위상 방식 엔진 제동 시스템의 밸브 리프트량 대 크랭크각의 관계를 나타낸 챠트이다.
도 16은 본 발명의 일 변형예에 따른 다중 위상 방식 엔진 제동 시스템의 압력과 체적의 관계를 나타낸 챠트이다.
본 발명의 변형예의 아래의 설명은 사실상 단지 예시적인 것으로서, 결코 본 발명 및 그 용례 또는 용도를 제한할 의도가 있는 것은 아니다.
도면에는, 엔진 제동을 제공하기 위하여, 분할 배기 가스량, 즉, 배출용 및 소기용 배기 가스량용으로 구성 및 설계된, 내연 기관(12)에 장착될 수도 있는 내연 기관 밸브 트레인(10)의 다수의 변형예가 도시되어 있다. 변형예 중 적어도 일부에서는, 내연 기관 밸브 트레인(10)이 흡기 밸브(14), 배출용 배기 밸브(16), 소기용 배기 밸브(18), 또는 이들의 조합체의 작동에 관한 독립적인 제어를 제공할 수도 있다. 변형예에 따라, 내연 기관(12)의 서로 다른 밸브(14, 16, 18)의 작동에 관한 독립적인 제어를 제공하는 것은, 예를 들어, 엔진 동력 증가 및 엔진 효율 개선을 포함하는 엔진 작동의 최적화를 촉진한다.
도 5에는 산화제(예를 들어, 공기)를 이용하여 연료를 연소시킬 수도 있으며, 이후, 가스, 액체 및 그외 다른 물질을 포함할 수도 있는 배기 가스와 같은 유체를 ICE 공기-흡입(breathing) 시스템(도시하지 않음)으로 축출할 수도 있는 내연 기관(ICE)(12)을 포함할 수도 있는 다수의 변형예가 도시되어 있다. ICE(12)는 스파크 점화식 엔진(예를 들어, 가솔린, 메탄올), 디젤 엔진, 대체 연료 엔진, 또는 다른 유형일 수도 있다. ICE(12)는 상이한 배열 및 상이한 개수의 실린더(즉, 직렬식, I-2, I-4, I-6, V-타입, V-6, V-8 등)를 구비한 상이한 유형 중 하나일 수도 있다. 실린더 블록은 실린더 헤드 하방에서 분할될 수도 있으며, 왕복 피스톤을 수용하는 원통형 보어를 구비할 수도 있다. ICE(12)는 배출용 배기 위상 및 소기용 배기 위상을 포함하는 이른바 분할 배기 가스량을 이용한 4-행정 엔진 작동 사이클 조건으로 기능할 수도 있다. 배출용 배기 위상에서는, 배출용 배기 밸브(16)가 연관 피스톤이 하사점(BDC) 위치에 도달하기 직전에 개방될 수도 있다. 이후 배기 가스는 비교적 증가된 압력 하에서 배출용 배기 포트(20)로 들어간다. 소기용 배기 위상에서는, 연관 피스톤이 하사점 위치로부터 상사점(TDC) 위치로 상승 이동하여 전부는 아니지만 나머지 배기 가스 중 대부분을 하사점 위치로부터 밀어냄에 따라 소기용 배기 밸브(18)가 개방될 수도 있다. 이후 나머지 배기 가스는 비교적 감소된 압력 하에서 소기용 배기 포트(22)로 들어간다. 변형예에 따라, 흡기 매니폴드, 배기 매니폴드, 또는 이들 모두가 ICE(12)에 제공될 수도 있다: 배기 매니폴드는 배출용 배기 매니폴드 및 소기용 배기 매니폴드를 포함할 수도 있으며, 이들 매니 폴드는 별개의 구성 요소로서 제공될 수도 있고, 또는 일체형 구성 요소로서 제공될 수도 있다.
도 5를 다시 참조하면, ICE(12)는, 도시된 예에서 직렬식으로 배열된 네 개의 실린더(26)를 포함할 수도 있는, 실린더 헤드(24)를 포함할 수도 있다. 각각의 실린더(26)는 흡기 포트(28)와 연통하는 한 쌍의 흡기 밸브(14), 하나의 배출용 배기 밸브(16), 그리고 하나의 소기용 배기 밸브(18)를 구비할 수도 있다. 다른 변형예에서, 배출용 배기 포트(20), 소기용 배기 포트(22), 또는 이들 모두는, 실린더 헤드(24)의 몸체에서 나오기 전에, 공통의 단일 포트(들)로 서로 수렴될 수도 있다.
배출용 및 소기용 배기 포트(20, 22)의 하류에서, 내연 기관 공기-흡입 시스템은, 그외 다른 구성 요소 중에서도, 한 쌍의 터보 과급기, 배기 가스 후처리 장치, 하나 이상의 배기 가스 재순환(EGR) 서브 시스템 또는 조립체, 그리고 충진 공기 냉각기를 포함할 수도 있다.
도 6 내지 도 10에는 내연 기관 밸브 트레인(10)의 다수의 변형예가 개략적으로 도시되어 있다. 도 6 내지 도 10에 도시된 모든 변형예에서, 배출용 배기 밸브(16)와 소기용 배기 밸브(18)는 별개의 대조적인 밸브 작동 기구를 통해 독립적으로 작동 및 제어된다. 도면은 개략적으로만 도시되어 있으며, 밸브와 밸브 작동 기구의 구체적인 배열 및 구성을 보여주어야 하는 것은 아니며, 예를 들어, 용례에 따른 밸브 간의 상대적인 정확한 위치가 도 6 내지 도 10에 도시된 바와 상이할 수도 있다. 밸브 작동 기구는 서로 독립적인 배출용 배기 밸브(16)와 소기용 배기 밸브(18)를 별개로 대조적으로 개폐한다. 변형예에 따라, 이것은 배출용 배기 밸브(16)와 소기용 배기 밸브(18)가 그 개폐 이동을 동일한 단일 캠 축을 통해 이끌어내지 않음을 의미할 수도 있다. 이것은 또한, 하나의 캠 축은 소기용 배기 밸브를 제외한 배출용 배기 밸브의 개폐만을 물리적으로 유발하며 다른 하나의 캠 축은 배출용 배기 밸브를 제외한 소기용 배기 밸브의 개폐만을 물리적으로 유발함을 의미할 수도 있다. 경우에 따라, 배출용 배기 밸브(16)와 소기용 배기 밸브(18)의 별개의 대조적인 개폐 기능성을 제공하는 것은, 예를 들어, 증가된 엔진 동력 및 개선된 엔진 효율을 포함하는 엔진 성능의 최적화를 촉진할 수도 있는 다목적 엔진 작동을 제공할 수도 있다.
도 6에 의해 예시된 변형예에서, 흡기 밸브(14), 배출용 배기 밸브(16), 그리고 소기용 배기 밸브(18)는 스프링(34)의 편향력에 의해 이에 대항하여 연소실(32)에서 선형적으로 상하로 왕복 이동할 수도 있는 포핏 밸브(30)를 포함할 수도 있다. 밸브의 그외 다른 구성, 배열 및 구성 요소가 가능하다. 제 1 밸브 작동 기구(36)는 흡기 밸브(14)와 배출용 배기 밸브(16) 모두를 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있으며, 제 2 밸브 작동 기구(38)는, 흡기 밸브 및 배출용 배기 밸브와 별개로, 대조적으로, 그리고 독립적으로, 소기용 배기 밸브(18)를 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있다. 제 1 밸브 작동 기구(36)는 타입-3으로 일컬어질 수도 있으며, 다수의 로브(lobe)(42)를 구비하는 제 1 캠 축(40)을 포함할 수도 있고, 또한 제 1 로커 암(rocker arm)(44) 및 제 2 로커 암(46)을 포함할 수도 있다. 사용 시에, 제 1 캠 축(40)이 회전 및 선회 운동할 수도 있는 반면, 로브(42)가 제 1 및 제 2 로커 암(44, 46)에 충돌함으로써, 제 1 및 제 2 로커 암이 이후 그 선회 축을 중심으로 스스로 이동하여 흡기 밸브(14) 및 배출용 배기 밸브(16)의 포핏 밸브(30)에 충돌할 수도 있다. 이에 응답하여, 포핏 밸브(30)가 개폐될 수도 있다. 상이한 로브(42)가 제 1 캠 축(40)의 각 방향 회전의 상이한 각도에서 제 1 및 제 2 로커 암(44, 46)에 충돌할 수도 있어, 흡기 밸브(14) 및 배출용 배기 밸브(16)가 상이한 시점에 작동하도록 할 수도 있으며, 흡기 밸브 및 배출용 배기 밸브가 상이한 타이밍 및 리프트량과 같은 서로 상이한 특성을 갖추도록 할 수도 있다.
또한, 제 2 밸브 작동 기구(38)는 타입-1로 일컬어질 수도 있으며, 다수의 로브(50)를 구비한 제 2 캠 축(48)을 포함할 수도 있다. 사용 시에, 제 2 캠 축(48)이 회전 및 선회 운동할 수도 있는 반면, 로브(50)가 소기용 배기 밸브(18)의 포핏 밸브(30)에 직접 충돌할 수도 있어, 소기용 배기 밸브의 포핏 밸브가 개폐되도록 할 수도 있다.
도 6에 의해 예시된 변형예를 계속 참조하면, 가변 밸브 타이밍 기구(52)가 소기용 배기 밸브(18)의 작동을 연속적으로 제어하기 위하여 제 2 캠 축(48)에 작동 가능하게 장착될 수도 있다. 일 변형예에서, 가변 밸브 타이밍 기구(52)는 밸브 작동각-위상 변화(event-phasing)를 제어할 수도 있는 가변 캠 축 페이저(phaser)일 수도 있다. 밸브 작동각-위상 변화는 상사점 위치에 관한 피스톤 행정에 대하여 밸브의 작동 위상(밸브 개방 시로부터 밸브 폐쇄 시까지의 크랭크각으로 측정)을 전진(advancing) 또는 지연(retarding)시키는 방식을 설명한 것이다. 가변 밸브 타이밍 기구(52)의 작동은 연관된 엔진 제어 유닛 또는 모듈로부터의 명령에 의해 이루어질 수도 있다. 또한, 일 변형예에서, 가변 밸브 타이밍 기구(52)는, 그외 다른 구성 요소 중에서도, 비례 제어 솔레노이드(variable force solenoid) 및 스풀 밸브(spool valve)를 포함할 수도 있다. 그외 다른 변형예에서, 가변 밸브 타이밍 기구는 상이한 유형일 수도 있으며, 상이한 구성을 가질 수도 있고, 더 많거나 더 적은 수의 및/또는 상이한 구성 요소를 구비할 수도 있고, 상이한 배열을 가질 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 흡기 밸브(14) 및 배출용 배기 밸브(16)의 작동을 연속적으로 제어하기 위하여 별개의 대조적인 가변 밸브 타이밍 기구가 제 1 캠 축(40)에 작동 가능하게 장착될 수도 있다. 일 변형예에서, 제 1 캠 축(40)용 가변 밸브 타이밍 기구가 바로 위에 설명한 바와 같이 가변 캠 축 페이저일 수도 있다.
전술한 변형예에서, 배출용 배기 밸브(16), 소기용 배기 밸브(18), 또는 이들 모두가 당 업계에 공지된 바와 같은 위상 전진 방식, 위상 지연 방식, 또는 이들 모두로 제어될 수도 있다. 배기 가스가 연관된 터보 과급기로 선택적으로 운반되어 터보 과급기 승압을 제어할 수도 있으며, 변형예에 따라, 터보 과급기용 터빈 우회로가 배제될 수도 있다. 또한, 상기 제어 방법을 사용하거나 다른 적당한 제어 방법을 사용하여, 배기 가스가 연관된 EGR 서브 시스템으로 선택적으로 운반되어 엔진 작동을 개선할 수도 있다. 일 예에서, 제 1 캠 축(40)과 제 2 캠 축(48) 모두에 전술한 가변 밸브 타이밍 기구와 같은 가변 밸브 타이밍 기구가 장착된 경우, 중하중(heavy load) 엔진 작동 조건에서의 엔진 동력을 최적화하기 위하여 그리고 경미하거나 중간 정도의 하중의 엔진 작동 조건에서의 엔진 효율을 최적화하기 위하여 밸브(14, 16, 18)가 제어될 수도 있다.
도 7에 의해 예시된 변형예에서, 제 1 밸브 작동 기구(54)는 흡기 밸브(14)와 배출용 배기 밸브(16)를 모두 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있으며, 제 2 밸브 작동 기구(56)는, 흡기 밸브 및 배출용 배기 밸브와 별개로, 대조적으로, 그리고 독립적으로, 소기용 배기 밸브(18)를 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있다. 제 1 밸브 작동 기구(54)는 타입-3으로 일컬어질 수도 있으며, 다수의 로브(60)를 구비한 제 1 캠 축(58)을 포함할 수도 있고, 제 1 로커 암(62)과 제 2 로커 암(64)을 포함할 수도 있다. 이러한 유형의 밸브 작동 기구의 일반적인 사용 및 기능성은 전술한 바와 같다. 마찬가지로, 제 2 밸브 작동 기구(56)는 타입-3으로 일컬어질 수도 있으며, 다수의 로브(68)를 구비한 제 2 캠 축(66)을 포함할 수도 있고, 또한 제 3 로커 암(70)을 포함할 수도 있다. 다시, 이러한 유형의 밸브 작동 기구의 일반적인 사용 및 기능성은 전술한 바와 같다. 도 7을 계속 참조하면, 가변 밸브 타이밍 기구(72)가 소기용 배기 밸브(18)의 작동을 연속적으로 제어하기 위하여 제 2 캠 축(66)에 작동 가능하게 장착될 수도 있다. 일 변형예에서, 가변 밸브 타이밍 기구(72)는 전술한 바와 같이 가변 캠 축 페이저일 수도 있다. 다른 변형예에서, 가변 밸브 타이밍 기구는 상이한 유형일 수도 있으며, 상이한 구성을 가질 수도 있고, 더 많거나 더 적은 수의 및/또는 상이한 구성 요소를 구비할 수도 있으며, 상이한 배열을 가질 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 흡기 밸브(14) 및 배출용 배기 밸브(16)의 작동을 연속적으로 제어하기 위하여 별개의 대조적인 가변 밸브 타이밍 기구가 제 1 캠 축(58)에 작동 가능하게 장착될 수도 있다. 일 변형예에서, 제 1 캠 축(58)용 가변 밸브 타이밍 기구가 전술한 바와 같이 가변 캠 축 페이저일 수도 있다. 또한, 도 7에 의해 예시된 변형예에서, 가변 밸브 타이밍 기구는 도 6의 변형예에 대하여 전술한 방법론에 따라 제어될 수도 있다.
도 8에 의해 예시된 변형예에서, 제 1 밸브 작동 기구(74)는 흡기 밸브(14)와 배출용 배기 밸브(16)를 모두 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있으며, 제 2 밸브 작동 기구(76)는, 흡기 밸브 및 배출용 배기 밸브와 별개로, 대조적으로, 그리고 독립적으로, 소기용 배기 밸브(18)를 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있다. 제 1 밸브 작동 기구(74)는 타입-2로 일컬어질 수도 있으며, 다수의 로브(80)를 구비한 제 1 캠 축(78)을 포함할 수도 있고, 제 1 로커 암(82)과 제 2 로커 암(84)을 포함할 수도 있다. 사용 시에, 제 1 캠 축(78)이 회전 및 선회 운동할 수도 있는 반면, 로브(80)가 제 1 및 제 2 로커 암(82, 84)에 충돌함으로써, 이후 제 1 및 제 2 로커 암이 그 선회 축을 중심으로 스스로 이동하여 흡기 밸브(14) 및 배출용 배기 밸브(16)의 포핏 밸브(30)에 충돌할 수도 있다. 마찬가지로, 제 2 밸브 작동 기구(76)는 타입-2로 일컬어질 수도 있으며, 다수의 로브(88)를 구비한 제 2 캠 축(86)을 포함할 수도 있고, 제 3 로커 암(90)을 또한 포함할 수도 있다. 이러한 유형의 밸브 작동 기구의 일반적인 사용 및 기능성은 전술한 바와 같다. 도 8을 계속 참조하면, 가변 밸브 타이밍 기구(92)가 소기용 배기 밸브(18)의 작동을 연속적으로 제어하기 위하여 제 2 캠 축(86)에 작동 가능하게 장착될 수도 있다. 일 변형예에서, 가변 밸브 타이밍 기구(92)는 전술한 바와 같이 가변 캠 축 페이저일 수도 있다. 다른 변형예에서, 가변 밸브 타이밍 기구는 상이한 유형일 수도 있으며, 상이한 구성을 가질 수도 있고, 더 많거나 더 적은 수의 및/또는 상이한 구성 요소를 구비할 수도 있으며, 상이한 배열을 가질 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 흡기 밸브(14) 및 배출용 배기 밸브(16)의 작동을 연속적으로 제어하기 위하여 별개의 대조적인 가변 밸브 타이밍 기구가 제 1 캠 축(78)에 작동 가능하게 장착될 수도 있다. 일 변형예에서, 제 1 캠 축(78)용 가변 밸브 타이밍 기구가 전술한 바와 같이 가변 캠 축 페이저일 수도 있다. 또한, 도 8에 의해 예시된 변형예에서, 가변 밸브 타이밍 기구는 도 6의 변형예에 대하여 전술한 방법론에 따라 제어될 수도 있다.
도 9에 의해 예시된 변형예에서, 제 1 밸브 작동 기구(94)는 흡기 밸브(14)를 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있으며, 제 2 밸브 작동 기구(96)는 배출용 배기 밸브(16)를 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있고, 제 3 밸브 작동 기구(98)는 소기용 배기 밸브(18)를 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있다. 제 1, 제 2 및 제 3 밸브 작동 기구(94, 96, 98)는 그 개개의 밸브를 나머지 두 개의 밸브와 별개로, 대조적으로, 그리고 독립적으로 작동시킬 수도 있다. 제 1 밸브 작동 기구(94)는 타입-2로 일컬어질 수도 있으며, 다수의 로브(102)를 구비한 제 1 캠 축(100)을 포함할 수도 있고, 제 1 로커 암(104)을 또한 포함할 수도 있다. 이러한 유형의 밸브 작동 기구의 일반적인 사용 및 기능성은 전술한 바와 같다. 마찬가지로, 제 2 밸브 작동 기구(96)는 타입-2로 일컬어질 수도 있으며, 다수의 로브(108)를 구비한 제 2 캠 축(106)을 포함할 수도 있고, 제 2 로커 암(110)을 또한 포함할 수도 있다. 이러한 유형의 밸브 작동 기구의 일반적인 사용 및 기능성은 전술한 바와 같다. 또한, 유사하게, 제 3 밸브 작동 기구(98)는 타입-2로 일컬어질 수도 있으며, 다수의 로브(114)를 구비한 제 3 캠 축(112)을 포함할 수도 있고, 제 3 로커 암(116)을 또한 포함할 수도 있다. 이러한 유형의 밸브 작동 기구의 일반적인 사용 및 기능성은 전술한 바와 같다.
도 9를 계속 참조하면, 가변 밸브 타이밍 기구(118)가 소기용 배기 밸브(18)의 작동을 연속적으로 제어하기 위하여 제 3 캠 축(112)에 작동 가능하게 장착될 수도 있다. 일 변형예에서, 가변 밸브 타이밍 기구(118)는 전술한 바와 같이 가변 캠 축 페이저일 수도 있다. 다른 변형예에서, 가변 밸브 타이밍 기구는 상이한 유형일 수도 있으며, 상이한 구성을 가질 수도 있고, 더 많거나 더 적은 수의 및/또는 상이한 구성 요소를 구비할 수도 있으며, 상이한 배열을 가질 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 흡기 밸브(14)의 작동을 연속적으로 제어하기 위하여 별개의 대조적인 가변 밸브 타이밍 기구가 제 1 캠 축(100)에 작동 가능하게 장착될 수도 있다. 일 변형예에서, 제 1 캠 축(100)용 가변 밸브 타이밍 기구가 전술한 바와 같이 가변 캠 축 페이저일 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 배출용 배기 밸브(16)의 작동을 연속적으로 제어하기 위하여 별개의 대조적인 가변 밸브 타이밍 기구가 제 2 캠 축(106)에 작동 가능하게 장착될 수도 있다. 일 변형예에서, 제 2 캠 축(106)용 가변 밸브 타이밍 기구가 전술한 바와 같이 가변 캠 축 페이저일 수도 있다. 또한, 도 9의 변형예에서, 가변 밸브 타이밍 기구가 도 6에 의해 예시된 변형예에 대하여 전술한 방법론에 따라 제어될 수도 있다.
도 10에 의해 예시된 변형예에서, 제 1 밸브 작동 기구(120)는 흡기 밸브(14)를 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있으며, 제 2 밸브 작동 기구(122)는 배출용 배기 밸브(16)를 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있고, 제 3 밸브 작동 기구(124)는 소기용 배기 밸브(18)를 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있다. 제 1, 제 2 및 제 3 밸브 작동 기구(120, 122, 124)는 그 개개의 밸브를 나머지 두 개의 밸브와 별개로, 대조적으로, 그리고 독립적으로 작동시킬 수도 있다. 제 1 밸브 작동 기구(120)는 타입-1로 일컬어질 수도 있으며, 다수의 로브(128)를 구비한 제 1 캠 축(126)을 포함할 수도 있다. 이러한 유형의 밸브 작동 기구의 일반적인 사용 및 기능성은 전술한 바와 같다. 반면에, 제 2 밸브 작동 기구(122)는 타입-2로 일컬어질 수도 있으며, 다수의 로브(132)를 구비한 제 2 캠 축(130)을 포함할 수도 있고, 제 2 로커 암(134)을 또한 포함할 수도 있다. 이러한 유형의 밸브 작동 기구의 일반적인 사용 및 기능성은 전술한 바와 같다. 또한, 유사하게, 제 3 밸브 작동 기구(124)는 타입-2로 일컬어질 수도 있으며, 다수의 로브(138)를 구비한 제 3 캠 축(136)을 포함할 수도 있고, 제 3 로커 암(140)을 또한 포함할 수도 있다. 이러한 유형의 밸브 작동 기구의 일반적인 사용 및 기능성은 전술한 바와 같다.
도 10을 계속 참조하면, 가변 밸브 타이밍 기구(142)가 소기용 배기 밸브(18)의 작동을 연속적으로 제어하기 위하여 제 3 캠 축(136)에 작동 가능하게 장착될 수도 있다. 일 변형예에서, 가변 밸브 타이밍 기구(142)는 전술한 바와 같이 가변 캠 축 페이저일 수도 있다. 다른 변형예에서, 가변 밸브 타이밍 기구는 상이한 유형일 수도 있으며, 상이한 구성을 가질 수도 있고, 더 많거나 더 적은 수의 및/또는 상이한 구성 요소를 구비할 수도 있으며, 상이한 배열을 가질 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 흡기 밸브(14)의 작동을 연속적으로 제어하기 위하여 별개의 대조적인 가변 밸브 타이밍 기구가 제 1 캠 축(126)에 작동 가능하게 장착될 수도 있다. 일 변형예에서, 제 1 캠 축(126)용 가변 밸브 타이밍 기구가 전술한 바와 같이 가변 캠 축 페이저일 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 배출용 배기 밸브(16)의 작동을 연속적으로 제어하기 위하여 별개의 대조적인 가변 밸브 타이밍 기구가 제 2 캠 축(130)에 작동 가능하게 장착될 수도 있다. 일 변형예에서, 제 2 캠 축(130)용 가변 밸브 타이밍 기구가 전술한 바와 같은 가변 캠 축 페이저일 수도 있다. 또한, 도 10에 의해 도시된 변형예에서, 가변 밸브 타이밍 기구는 도 6에 의해 예시된 변형예에 대하여 전술한 방법론에 따라 제어될 수도 있다.
내연 기관 밸브 트레인(10)은 도면에 도시하지 않은 그외 다른 변형예를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 일 변형예에서, 제 1 밸브 작동 기구는 흡기 밸브 및 배출용 배기 밸브 모두를 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있고, 제 2 밸브 작동 기구는, 흡기 밸브 및 배출용 배기 밸브와 별개로, 대조적으로, 그리고 독립적으로, 소기용 배기 밸브를 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있다. 제 1 밸브 작동 기구는 전술한 바와 같이 타입-3으로 일컬어질 수도 있으며, 제 2 밸브 작동 기구는 전술한 바와 같이 타입-2로 일컬어질 수도 있다. 이러한 변형예에서, 제 2 밸브 작동 기구에는 전술한 바와 같은 가변 캠 축 페이저와 같은 가변 밸브 타이밍 기능성이 탑재될 수도 있다. 또한, 제 1 밸브 작동 기구에는 전술한 바와 같이 가변 캠 축 페이저와 같은 가변 밸브 타이밍 기능성이 탑재될 수도 있다. 또한, 이러한 변형예에서, 가변 밸브 타이밍 기능성은 도 6에 의해 예시된 변형예에 대하여 전술한 방법론을 따를 수도 있다.
도면에 도시하지 않은 다른 변형예에서, 제 1 밸브 작동 기구는 제 1 캠리스(camless) 밸브 작동 기구일 수도 있으며, 흡기 밸브를 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있고, 제 2 밸브 작동 기구는 제 2 캠리스 밸브 작동 기구일 수도 있으며, 소기용 배기 밸브를 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있다. 일 예의 캠리스 밸브 작동 기구에서, 개별 액츄에이터가 각각의 개별 포핏 밸브에 장착될 수도 있으며, 전자기적 방식, 유압식, 공압식, 이들의 조합 방식, 또는 다른 방식으로 제어될 수도 있다. 이러한 변형예에서, 제 3 밸브 작동 기구는 배출용 배기 밸브를 개폐하도록 구성 및 배치될 수도 있다. 제 3 밸브 작동 기구는 다수의 로브를 구비한 캠 축을 포함할 수도 있으며, 전술한 바와 같이, 타입-1, 타입-2, 또는 타입-3으로 일컬어질 수도 있다. 제 1, 제 2 및 제 3 밸브 작동 기구는 그 개개의 밸브를 나머지 두 개의 밸브와 별개로, 대조적으로, 그리고 독립적으로 작동시킬 수도 있다. 또한, 이러한 변형예에서, 제 3 밸브 작동 기구에는 전술한 바와 같이 가변 캠 축 페이저와 같은 가변 밸브 타이밍 기능성이 탑재될 수도 있다. 가변 밸브 타이밍 기능성은 도 6에 의해 예시된 변형예에 대하여 전술한 방법론을 따를 수도 있다.
도면에 도시하지 않은 또 다른 변형예에서, 도 6 내지 도 10에 도시된 변형예의 밸브 작동 기구가 이른바 타입-4를 구성하도록 구성 및 배치될 수도 있다. 예를 들어, 도 9에 의해 예시된 변형예에서, 제 1 밸브 작동 기구(94)가 타입-4일 수도 있으며, 다수의 로브를 구비한 캠 축, 로커 암 및 리프터(lifter)를 포함할 수도 있고, 다른 예에서, 타입-4가 그외 다른 구성 요소 및/또는 상이한 구성 요소를 포함할 수도 있다.
도면에 도시하지 않은 또 다른 변형예에서, 서로 별개의 대조적인 두 개의 캠 축을 구비한 도 6 내지 도 10에 예시된 바와 유사한 변형예는 이른바 타입-1, 타입-2, 타입-3 및 타입-4를 조합한 밸브 작동 기구를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 일 변형예는 타입-1과 타입-2를 포함할 수도 있으며, 다른 변형예는 타입-3과 타입-4를 포함할 수도 있고, 또 다른 변형예는 타입-2와 타입-4를 포함할 수도 있으며, 다른 예도 존재한다. 도면에 도시하지 않은 또 다른 변형예에서, 서로 별개로 대조적인 세 개의 캠 축을 구비한 도 9 및 도 10에 도시된 바와 유사한 변형예가 이른바 타입-1, 타입-2, 타입-3 및 타입-4를 조합한 밸브 작동 기구를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 일 변형예는 제 1의 타입-3과 제 2의 타입-3, 그리고 타입-2를 포함할 수도 있으며, 다른 변형예는 타입-1, 타입-3과 타입-4를 포함할 수도 있고, 또 다른 변형예는 제 1의 타입-1, 제 2의 타입-1 그리고 타입-3을 포함할 수도 있으며, 다른 예도 존재한다.
다른 변형예에서, 도 5 내지 도 10에 도시된 변형예 및 그외 다른 도시하지 않은 변형예의 밸브 작동 기구에는, 보통 이른바 멀티에어(multiair) 가변 밸브 타이밍이라 불리우거나 보통 유니에어(uniair) 가변 밸브 타이밍이라 불리우는 가변 밸브 타이밍 기능성이 작동 가능하게 탑재될 수도 있다. 도 11을 참조하면, 일 예에서, 다수의 로브(146)를 구비한 캠 축(144)이 롤러 로커 암 또는 피스톤과 같은 캠 팔로워(cam follower)(148)에 충돌할 수도 있다. 캠 팔로워(148)는 유압식 밸브 작동 기구(152)가 개개의 포핏 밸브(30)를 개폐하도록 할 수도 있는 오일 챔버(150)와 연통할 수도 있다. 연관된 엔진 제어 유닛 또는 모듈을 통해 명령을 전달받을 수도 있는 솔레노이드 밸브(154)가 밸브 타이밍 및 상승량을 변경하기 위하여 오일 챔버(150)와 상호 작용할 수도 있다. 다른 예에서, 이러한 가변 밸브 타이밍 기능성은 도시 및 설명한 바보다 많거나 적은 또는 상이한 구성 요소를 포함할 수도 있다.
이하, 제어 방법의 일 변형예가 도 12 내지 도 18을 참조하여 설명된다. 일반적으로, 배출 및 소기 밸브(24, 25)의 최적의 밸브 타이밍은 용례별로 특정한 방식으로 적용되며, 따라서, 엔진별로 변하게 된다. 배출 밸브(24)는 비교적 전진 타이밍을 가질 수도 있으며, 소기 밸브(25)보다 밸브 개방 기간이 더 길고 상승량이 더 클 수도 있다. 일 예에서, 배출 밸브의 상승량은 대략 180°의 크랭크각에서 최대값을 획득할 수도 있으며, 소기 밸브의 상승량은 대략 160°의 크랭크각에서 최대값을 획득할 수도 있다.
가변 밸브 타이밍 시스템을 사용하여, 배출용 및 소기용 배기 밸브(24, 25) 모두가 위상이 변화되거나 전진될 수도 있다. 최적의 결과를 제공하기 위해서는 압축 가스가 점화 TDC 가까이에서 방면되어야 하지만, 팽창 작업이 음의 압력에서 이루어지도록 팽창 행정 동안 실런더 내부에 충분한 진공압이 유지되어야 한다. 바람직하게는, 배기 밸브는 도 13에 도시된 바와 같이 팽창 행정 중간에 최대로 개방되도록 TDC 가까이에서 개방된다. 모델링 시스템에서, 최적의 배기 밸브 타이밍은 크랭크각이 점화 TDC 이전 40° 내지 60° 범위일 때이며, 바람직하게는 50°일 때이다.
제어부가 제동 신호를 수신하면 밸브 타이밍의 위상 변화 또는 전진이 개시될 수도 있다. 제동 신호는, 차량 운전자가 브레이크 페달을 밟는 바와 같은, 각종 수단으로부터 비롯될 수도 있다. 변형예로서, 이러한 신호는 버튼을 누르거나 스위치를 작동시키는 바와 같은 다른 수단에 의해 운전자로부터 비롯될 수도 있다. 제동 신호는 또한, 임박한 충돌과 같은 기설정된 조건 하에서 자동으로 비롯될 수도 있다. 운전자가 없는 시스템에서는 제동 신호가 또한, 원거리에서 비롯될 수도 있다. 밸브 타이밍의 위상 변화 또는 전진을 위한 신호가 발생되는 한, 정확히 어떤 과정으로는 이루어지는지는 본 발명에 있어 중요하지 않다.
변형예로서, 실린더는 단일 배기 밸브, 두 개의 배기 밸브, 또는 엔진 제동을 제공하도록 전진되거나 위상 변화될 수도 있는 다른 개수의 배기 밸브 또는 이들의 조합으로 구성될 수도 있다.
이러한 방식의 배기 밸브의 위상 변화는 엔진 사이클, 특히, 도 13에 도시된 바와 같은 팽창 및 배기 행정을 변화시킨다. 그러나, 음의 압력에 의한 팽창 작업으로 이러한 변화를 달성하기는 어려운데, 그 이유는 실제 팽창 행정이 시작되면 실린더 내부의 진공압으로 인해 배기 밸브가 공기-흡입 장치로서 작용하기 때문이다. 압축 이벤트로 인해 배기 매니폴드에는 더 높은 압력이 생성되며, 이로 인해 팽창 행정 동안 매니폴드로부터 실린더로 배기 가스가 역류하게 된다. 이에 따라, 실린더 내의 포획 공기의 질량이 증가하며 음의 압력에 의한 팽창 작업이 감소한다. 이러한 시스템은 배기 플랩 엔진 제동 시스템과 CRB 엔진 제동 시스템 사이의 성능 레벨을 달성한다.
다중 위상 기술에서, 소기용 및 배출용 배기 밸브(24, 25)의 위상을 변화시키기 위한 별개의 기구를 구비함으로써 독립적으로, 엔진 제동을 증가시키기에 유리하게 사용될 수도 있는 자유도가 더 증대되도록 할 수 있다. 최상의 결과를 얻기 위해서는, 실린더가 압축 행정의 말기에 비워져야 하며, 높은 제동 마력을 달성하기 위하여 팽창 행정 동안 최소 한도의 실린더 질량을 유지하여야 하거나 진공 조건을 유지하여야 한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 하나의 배기 밸브(소기 밸브 또는 배출 밸브)가 팽창 행정 동안 개방되어 있는 동안 다른 하나의 배기 밸브는 변경 없이 유지된다. 이러한 방법에 의해 추가 밸브 없이 CRB와 견줄 만한 결과를 달성할 수 있었었다. 차이점은, 위상 변화 기술에서는 배기 위상이 완전히 배제되었던 반면, 이 방법에서는 배기 위상이 변경 없이 유지되었다는 점이다. 위상 변화 기술은 압축 행정의 말기에 실린더 밖으로 모든 가스를 송풍하여 엔진 4-행정마다 하나의 제동 이벤트를 제공할 수 있었었다. 대조적으로, 이러한 다중 위상 기술은 실린더 외부로 배기 가스를 두 번 송풍하여 엔진 4-행정 동안 두 번의 제동 이벤트를 제공할 수 있었었다. 도 16은 이러한 다중 위상 기술에서의 압력과 체적의 관계를 나타낸 챠트이다.
본 시스템이 상이한 입력 값 및 상이한 구성에 민감하며 상이한 "최적의" 타이밍을 필요로 하긴 하지만, 모델링 시스템은 도 15에 도시된 바와 같이 대략 60°의 크랭크각 BTDC에서 최상의 작동을 수행하였다.
도 12a를 참조하면, 적어도 하나의 배기 밸브가 마련된 적어도 하나의 실린더를 구비한 엔진용의 엔진 제동 발생 방법의 일 변형예가 도면 부호 300으로 도시되어 있다. 단계(310)에서, 방법은 배기 밸브의 타이밍을 전진시키는 단계를 포함할 수도 있다.
단계(320)에서, 적어도 하나의 배기 밸브가 캠 페이저에 연결될 수도 있다. 배기 밸브의 타이밍 전진 단계는 페이저의 위상을 변화시키는 단계를 포함한다.
단계(330)에서, 적어도 하나의 배기 밸브가 솔레노이드에 연결될 수도 있다. 배기 밸브의 타이밍을 전진시키는 단계는 솔레노이드를 작동시켜 배기 밸브의 개폐를 조절하는 단계를 포함한다.
배출용 배기 밸브 액츄에이터에 의해 작동 가능한 배출용 배기 밸브 및 소기용 배기 밸브 액츄에이터에 의해 작동 가능한 소기용 배기 밸브가 각각 마련된 복수의 실린더를 구비한 엔진, 그리고 상기 액츄에이터에 연결되며 제동 신호를 수신하도록 구성된 제어부를 포함하는 엔진 제동을 제공하기 위한 방법의 다른 변형예가 350으로 도시되어 있다(도 12b). 단계(360)에서, 방법은 연관된 배출용 또는 소기용 배기 밸브의 타이밍을 전진시키도록 배출용 배기 밸브 액츄에이터 또는 소기용 배기 밸브 액츄에이터 중 하나에 신호를 전송하는 단계를 포함할 수도 있다.
단계(370)에서, 배출용 또는 소기용 배기 밸브 중 하나가 40° 내지 60°으로 전진된다.
제어 시스템이 제공될 수도 있으며, 메인 제어부를 포함할 수도 있고 및/또는 제어 서브 시스템은 센서 입력 값을 수신 처리하여 액츄에이터 출력 신호를 전송하기 위해 액츄에이터 및 센서와 통신하는 하나 이상의 제어부(별도로 도시하지 않음)를 포함할 수도 있다. 제어부(들)는 하나 이상의 적당한 프로세서 및 메모리 장치(별도로 도시하지 않음)를 포함할 수도 있다. 메모리는 엔진 시스템의 기능성 중 적어도 일부를 제공하며 프로세서(들)에 의해 실행될 수도 있는 데이터 및 지시의 저장을 제공하도록 구성될 수도 있다. 이러한 방법의 적어도 일부는 룩-업 테이블(look-up table), 공식, 알고리즘, 맵(map), 모델 등과 같은 메모리에 저장된 다양한 엔진 시스템 데이터 또는 지시 및 하나 이상의 컴퓨터 프로그램에 의해 가능해질 수도 있다. 어느 경우에나, 제어 서브 시스템은 센서로부터의 입력 신호를 수신하여 센서 입력 신호에 따라 지시 또는 알고리즘을 실행하여 적당한 출력 신호를 다양한 액츄에이터에 전송함으로써 엔진 시스템 매개 변수를 제어할 수도 있다. 본 명세서에서 사용되고 있는 바와 같은 용어 "모델(model)"은 룩-업 테이블, 맵, 공식 및/또는 알고리즘 등과 같은 변수를 사용하여 무엇인가를 나타내는 구성을 포함할 수도 있다. 모델은 특정 용례에 따를 수도 있으며, 특히, 주어진 엔진 시스템의 성능 사양 및 정확한 설계에 맞춰질 수도 있다.
본 명세서에서 용어 "단계(step)"가 사용되고 있긴 하지만, 이러한 용어가 본 발명을 본 명세서에서 설명되고 있는 바와 같은 특정 구성 요소, 부품 또는 작용으로만 제한할 의도가 있는 것은 아니다.
아래의 설명은 본 발명의 범위 이내의 다수의 변형예의 선택에 관한 것이다. 그러나, 본 발명이 이러한 설명으로 제한되는 것은 아니며, 각각의 변형예 및 각각의 변형예의 구성 요소, 부품 그리고 단계가 단독으로 또는 다른 변형예 및 이러한 다른 변형예의 구성 요소, 부품 그리고 단계와 조합되어 사용될 수도 있다.
변형예 1은 적어도 하나의 배출용 배기 밸브, 적어도 하나의 소기용 배기 밸브, 그리고 적어도 하나의 흡기 밸브가 마련된 적어도 하나의 실린더를 구비한 엔진을 포함하는 제품을 포함할 수도 있다. 엔진은 상기 적어도 하나의 배출용 배기 밸브에 연결된 제 1 액츄에이터 그리고 상기 소기용 배기 밸브에 연결된 제 2 액츄에이터를 추가로 포함한다. 상기 제품은 또한, 상기 제 1 또는 제 2 액츄에이터 중 하나에 연결되며, 제동 신호 수신 시에 상기 배출용 또는 소기용 배기 밸브 중 하나의 타이밍을 전진시키도록 맞추어져 구성되는 제어부를 포함할 수도 있다.
변형예 2는 상기 제 1 또는 제 2 액츄에이터 중 하나는 가변 캠 축 페이저인 변형예 1의 제품을 포함할 수도 있다.
변형예 3은 상기 제 1 액츄에이터가 제 1 캠 축 및 제 1 로커 암을 포함하며, 상기 제 2 액츄에이터는 제 2 캠 축 및 로커 암을 포함하는 변형예 1의 제품을 포함할 수도 있다.
변형예 4는 상기 흡기 밸브가 상기 제 1 또는 제 2 액츄에이터 중 하나에 연결되는 변형예 1의 제품을 포함할 수도 있다.
변형예 5는 상기 흡기 밸브가 제 3 캠 축 및 로커 암에 연결되는 변형예 1의 제품을 포함할 수도 있다.
변형예 6은 상기 제 1 또는 제 2 액츄에이터 중 하나가 솔레노이드인 변형예 1의 제품을 포함할 수도 있다.
변형예 7은 상기 제 1 및 제 2 액츄에이터가 모두 가변 캠 축 페이저인 변형예 1의 제품을 포함할 수도 있다.
변형예 8은 가변 밸브 타이밍 기구에 연결된 적어도 하나의 배기 밸브를 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진의 엔진 제동을 제공하기 위한 제품을 포함할 수도 있다. 제품은 상기 가변 밸브 타이밍 기구에 연결되며, 제동 신호 수신 시에 상기 배기 밸브의 타이밍을 전진시키도록 맞추어져 구성되는 제어부를 포함할 수도 있다.
변형예 9는 상기 가변 밸브 타이밍 기구가 가변 캠 축 페이저인 변형예 8의 제품을 포함할 수도 있다.
변형예 10은 상기 가변 밸브 타이밍 기구가 솔레노이드인 변형예 8의 제품을 포함할 수도 있다.
변형예 11은 적어도 하나의 배기 밸브를 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진의 엔진 제동을 발생시키기 위한 방법으로서, 상기 배기 밸브의 타이밍을 전진시키는 단계를 포함하는 방법을 포함할 수도 있다.
변형예 12는 상기 적어도 하나의 배기 밸브가 캠 페이저에 연결되며 상기 배기 밸브의 타이밍을 전진시키는 단계는 페이저의 위상을 변화시키는 단계를 포함하는 변형예 11의 방법을 포함할 수도 있다.
변형예 13은 상기 적어도 하나의 배기 밸브가 솔레노이드에 연결되며, 상기 배기 밸브의 타이밍을 전진시키는 단계는 상기 솔레노이드를 작동시켜 상기 배기 밸브의 개폐를 조절하는 단계를 포함하는 변형예 11의 방법을 포함할 수도 있다.
변형예 14는 배출용 배기 밸브 액츄에이터에 의해 작동 가능한 배출용 배기 밸브 및 소기용 배기 밸브 액츄에이터에 의해 작동 가능한 소기용 배기 밸브를 각각 구비하는 복수의 실린더, 그리고 상기 액츄에이터에 연결되며 제동 신호를 수신하도록 구성된 제어부를 포함하는 엔진 제동을 제공하기 위한 방법을 포함할 수도 있다. 상기 방법은 상기 배출용 배기 밸브 액츄에이터 또는 상기 소기용 배기 밸브 액츄에이터 중 하나에 신호를 전송하여 연관된 배출용 또는 소기용 배기 밸브의 타이밍을 전진시키는 단계를 포함할 수도 있다.
변형예 15는 상기 배출용 또는 소기용 배기 밸브 중 하나는 40° 내지 60° 전진되는 변형예 14의 방법을 포함할 수도 있다.
본 발명의 변형예의 위의 설명은 사실상 단지 예시적인 것이며, 따라서, 변형예가 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나는 것으로서 간주되는 것은 아니다.

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 배출용 배기 밸브, 적어도 하나의 소기용 배기 밸브 및 적어도 하나의 흡기 밸브가 마련된 적어도 하나의 실린더와, 상기 적어도 하나의 배출용 배기 밸브에 연결된 제 1 액츄에이터, 그리고 상기 소기용 배기 밸브에 연결된 제 2 액츄에이터를 포함하는 엔진, 그리고
    상기 제 1 또는 제 2 액츄에이터 중 하나에 연결되며, 제동 신호 수신 시에 상기 배출용 또는 소기용 배기 밸브 중 하나의 타이밍을 전진시키도록 맞추어져 구성되는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 또는 제 2 액츄에이터 중 하나는 가변 캠 축 페이저(phaser)인 것을 특징으로 하는 제품.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 액츄에이터는 제 1 캠 축 및 제 1 로커 암(rocker arm)을 포함하며, 상기 제 2 액츄에이터는 제 2 캠 축 및 로커 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 흡기 밸브는 상기 제 1 또는 제 2 액츄에이터 중 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 제품.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 흡기 밸브는 제 3 캠 축 및 로커 암에 연결되는 것을 특징으로 하는 제품.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 또는 제 2 액츄에이터 중 하나는 솔레노이드인 것을 특징으로 하는 제품.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 액츄에이터는 모두 가변 캠 축 페이저인 것을 특징으로 하는 제품.
  8. 가변 밸브 타이밍 기구에 연결된 적어도 하나의 배기 밸브를 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진의 엔진 제동을 제공하기 위한 제품으로서,
    상기 가변 밸브 타이밍 기구에 연결되며, 제동 신호 수신 시에 상기 배기 밸브의 타이밍을 전진시키도록 맞추어져 구성되는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 가변 밸브 타이밍 기구는 가변 캠 축 페이저인 것을 특징으로 하는 제품.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 가변 밸브 타이밍 기구는 솔레노이드인 것을 특징으로 하는 제품.
  11. 적어도 하나의 배기 밸브를 구비한 적어도 하나의 실린더를 포함하는 엔진의 엔진 제동을 발생시키기 위한 방법으로서,
    상기 배기 밸브의 타이밍을 전진시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 배기 밸브는 캠 페이저에 연결되며, 상기 배기 밸브의 타이밍을 전진시키는 단계는 페이저의 위상을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 배기 밸브는 솔레노이드에 연결되며, 상기 배기 밸브의 타이밍을 전진시키는 단계는 상기 솔레노이드를 작동시켜 상기 배기 밸브의 개폐를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 배출용 배기 밸브 액츄에이터에 의해 작동 가능한 배출용 배기 밸브 및 소기용 배기 밸브 액츄에이터에 의해 작동 가능한 소기용 배기 밸브를 각각 구비하는 복수의 실린더, 그리고 상기 액츄에이터에 연결되며 제동 신호를 수신하도록 구성된 제어부를 포함하는 엔진의 엔진 제동을 제공하기 위한 방법으로서,
    상기 배출용 배기 밸브 액츄에이터 또는 상기 소기용 배기 밸브 액츄에이터 중 하나에 신호를 전송하여 연관된 배출용 또는 소기용 배기 밸브의 타이밍을 전진시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 배출용 또는 소기용 배기 밸브 중 하나는 40° 내지 60° 전진되는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020167002089A 2013-07-03 2014-06-25 배기 밸브의 전진을 통한 엔진 제동 KR20160034313A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361842619P 2013-07-03 2013-07-03
US61/842,619 2013-07-03
PCT/US2014/044009 WO2015002777A1 (en) 2013-07-03 2014-06-25 Engine braking via advancing the exhaust valve

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160034313A true KR20160034313A (ko) 2016-03-29

Family

ID=52144119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167002089A KR20160034313A (ko) 2013-07-03 2014-06-25 배기 밸브의 전진을 통한 엔진 제동

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160160710A1 (ko)
KR (1) KR20160034313A (ko)
CN (1) CN105431621A (ko)
DE (1) DE112014002679T5 (ko)
WO (1) WO2015002777A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9689326B2 (en) 2015-06-04 2017-06-27 Hyundai America Technical Center, Inc. Exhaust gas recirculation system with paired cylinders
US9903319B2 (en) * 2016-01-21 2018-02-27 GM Global Technology Operations LLC Internal combustion engine with internal exhaust gas recirculation flow control with variable exhaust rebreathing
JP6432635B2 (ja) * 2017-03-30 2018-12-05 マツダ株式会社 圧縮自己着火式エンジンの制御装置
WO2018236392A1 (en) 2017-06-23 2018-12-27 Cummins Inc. VARIABLE MOTOR BRAKING FOR THERMAL CONTROL
CN110869588B (zh) 2017-07-03 2022-11-15 伊顿智能动力有限公司 发动机气门挺杆组件
US11066062B2 (en) * 2018-10-19 2021-07-20 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for reducing engine compression torque
US11643950B2 (en) 2021-05-13 2023-05-09 Borgwarner Inc. Method for controlling camshaft orientation for improved engine re-starting of an engine having start-stop capability

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4592319A (en) * 1985-08-09 1986-06-03 The Jacobs Manufacturing Company Engine retarding method and apparatus
WO2002029214A1 (en) * 2000-09-29 2002-04-11 Edward Charles Mendler Valve control apparatus
US20020104509A1 (en) * 2001-02-05 2002-08-08 Sameer Bhargava Variable valve timing of an engine compression brake
US6805093B2 (en) * 2002-04-30 2004-10-19 Mack Trucks, Inc. Method and apparatus for combining exhaust gas recirculation and engine exhaust braking using single valve actuation
AU2003303392A1 (en) * 2002-12-23 2004-07-22 Jacobs Vehicle Systems, Inc. Engine braking methods and apparatus
US6951198B1 (en) * 2004-07-08 2005-10-04 Ford Global Technologies, Llc Increased engine braking with adjustable intake valve timing
US7395790B2 (en) * 2004-11-18 2008-07-08 S&S Cycle, Inc. Reed valve breather for evolution engine
US7765965B2 (en) * 2007-06-07 2010-08-03 Manousos Pattakos Fully variable valve actuation
US8495992B2 (en) * 2008-02-22 2013-07-30 Borgwarner Inc. Controlling exhaust gas flow divided between turbocharging and exhaust gas recirculating
US7712449B1 (en) * 2009-05-06 2010-05-11 Jacobs Vehicle Systems, Inc. Lost motion variable valve actuation system for engine braking and early exhaust opening
DE112012002759T5 (de) * 2011-08-04 2014-04-17 Borgwarner Inc. Verbrennungsmotor-Ventiltrieb
US20150059678A1 (en) * 2013-09-03 2015-03-05 Delphi Technologies, Inc. Cylinder head assembly with oil reflector for lubrication of a rocker arm

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015002777A1 (en) 2015-01-08
US20160160710A1 (en) 2016-06-09
CN105431621A (zh) 2016-03-23
DE112014002679T5 (de) 2016-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20160034313A (ko) 배기 밸브의 전진을 통한 엔진 제동
EP2715076B1 (en) Primary and auxiliary rocker arm assembly for engine valve actuation
US7997237B2 (en) Multi-stroke internal combustion engine
US8375904B2 (en) Early intake valve closing and variable valve timing assembly and method
JP5085315B2 (ja) 一体化したロストモーションシステムを有する弁ブリッジ
US9279393B2 (en) Devices and methods for exhaust gas recirculation operation of an engine
Flierl et al. Cylinder deactivation with mechanically fully variable valve train
US20100170460A1 (en) Engine valve duration control
WO2007042876A3 (en) Control device and method for internal combustion engine
WO2012048301A4 (en) Variable compression ratio systems for opposed-piston and other internal combustion engines, and related methods of manufacture and use
US9091204B2 (en) Internal combustion engine having piston with piston valve and associated method
JP2006291962A (ja) 内燃エンジンの間接可変バルブ駆動
WO2006023375A2 (en) Combined exhaust restriction and variable valve actuation
JP2006291962A5 (ko)
US7946259B2 (en) Multi-stroke internal combustion engine
US8127734B2 (en) Internal combustion engine having guillotine sliding valve
US10982600B2 (en) Method and device for controlling the residual gas mass remaining in the cylinder of an internal combustion engine after a gas exchange process and/or the purge air mass introduced during a gas exchange process
US8584635B2 (en) Mechanical variable valve actuation system for 2-stroke and 4-stroke engine operations
JP2008274884A (ja) 内燃機関の制御装置
RU144441U1 (ru) Система клапанов цилиндра
Jia et al. Compression-release engine brake modeling and braking performance simulation
JPH039026A (ja) 内燃機関の吸排気装置
JP4919878B2 (ja) 内燃機関の吸気制御装置
GB2253008A (en) Charge control in four valve i.c.engines
WO2009148893A1 (en) Passive pressure-responsive engine valve unseating

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid