KR20160070140A - 연소 엔진 및 이를 위한 외벽 어셈블리 - Google Patents

연소 엔진 및 이를 위한 외벽 어셈블리 Download PDF

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앤더스 회그룬드
얼반 칼슨
코에니세그 크리스티안 본
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프리밸브 에이비
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Abstract

제 1 양태에 따르면, 본 발명은 연소 엔진에 관한 것으로, 이 연소 엔진은, 연소 엔진(1)에 포함되어 있는 연소실(7)을 선택적으로 개폐하도록 배치되어있는 제어 가능한 제 1 엔진 밸브(8)를 포함하는 실린더 헤드(6); 제 1 엔진 밸브(8)에 작동 연결되며, 압력 유체를 위한 적어도 하나의 입구 개구(11) 및 압력 유체를 위한 적어도 하나의 출구 개구(12)를 포함하는 제 1 밸브 액츄에이터(10); 및 제 1 밸브 액츄에이터(10)가 배치되는 폐쇄형 압력 유체 회로를 포함한다. 본 연소 엔진은, 폐쇄형 압력 유체 회로의 일 부분을 형성하는 실린더 헤드 챔버(16)를 포함하고 이 실린더 헤드 챔버는 실린더 헤드(6) 및 적어도 하나의 제 1 실린더 헤드 외벽(17)으로 형성되며 제 1 밸브 액츄에이터(10)의 적어도 하나의 출구 개구(12)는 실린더 헤드 챔버(16)와 유체 연통하는 것을 더 특징으로 한다. 제 2 양태에 따르면, 본 발명은 연소 엔진의 실린더 헤드를 위한 외벽 어셈블리에 관한 것이다.

Description

연소 엔진 및 이를 위한 외벽 어셈블리{COMBUSTION ENGINE AND MANTLE ASSEMBLY THEREFORE}
본 발명은 일반적으로 자동차, 트럭, 보트 등과 같은 차량 또는 발전 장치와 같은 기계에 동력을 공급하는 데에 적절한 연소 엔진에 관한 것이다. 관련된 연소 엔진은 무캠축 피스톤 엔진인데, 이는 "자유 밸브를 갖는 엔진"으로도 알려져 있다. 본 발명은 특히, 연소 엔진에 포함되어 있는 연소실을 선택적으로 개폐하도록 배치되어 있는 제어 가능한 제 1 엔진 밸브를 포함하는 실린더 헤드; 상기 제 1 엔진 밸브에 작동 연결되며, 압력 유체를 위한 적어도 하나의 입구 개구 및 압력 유체를 위한 적어도 하나의 출구 개구를 포함하는 제 1 밸브 액츄에이터; 및 상기 제 1 밸브 액츄에이터가 배치되는 폐쇄형 압력 유체 회로를 포함하는 연소 엔진에 관한 것이다.
제 2 양태에서, 본 발명은 연소 엔진에 연결되는 외벽 어셈블리에 관한 것이다.
무캠축 연소 엔진에서, 액체 또는 가스와 같은 압력 유체를 사용하여, 하나 이상의 엔진 밸브의 변위/개방을 달성한다. 이는, 공기를 흡입하고 또한 연소실로부터 배기를 배출시키기 위해 엔진 밸브를 열기 위해 종래의 연소 엔진에 사용하는 캠축 및 관련 장치가 부피가 덜 엄격하고 더 제어 가능한 시스템으로 대체되었음을 의미한다.
상당한 각운동량 출력이 나타나도록 구성된 엔진에서, 연소실 내의 압력은 각운동량 출력의 증가에 비례하여 증가하며, 연소실과 관련하여 내향 개방 엔진 밸브를 열기 위해 밸브 액츄에이터를 열기 위해 필요한 힘이 각운동량 출력의 증가에 비례하여 역시 증가하게 된다. 6 - 8000 rpm 과 같은 높은 회전 속도에서는, 엔진 실린더로부터 나오는 배기의 배출에 대해 공기를 충전하는 것이 제한되지 않도록 엔진 밸브의 매우 신속한 개방이 요구된다. 이들 요건, 즉 배기 밸브의 개방시 엔진 연소실 내의 높은 역압을 갖는 고성능 엔진에서 높은 빈도로 극히 빠른 개방에 대한 필요성은, 밸브 액츄에이터의 상류의 압력 유체의 압력이 8 - 30 바아 정도로 높을 것을 필요로 한다.
밸브 액츄에이터의 하류에서, 압력 유체는 3 - 6 바아의 낮은 압력을 가지며, 압력 유체의 압력이 압축기에 의해 밸브 액츄에이터 하류의 낮은 압력에서 그 밸브 액츄에이터 상류의 높은 압력까지 증가되어야 할 경우, 압력 조건의 증가와 동시에 온도 상승이 일어나게 된다.
압축기의 높은 효율을 달성하기 위해 압축기에 전달되는 압력 유체의 압력은 비교적 낮고 그래서 더욱 컴팩트한 것이 바람직하다. 압축 중에 열이 압력 유체에 추가된다. 고압측과 저압측 사이의 압력비가 너무 높으면, 압력 유체의 온도가 고압측에서 너무 높게 되고, 그래서 압력 유체의 온도의 증가와 함께, 사용되는 오일의 산화의 위험이 커지게 된다. 이는, 저압측에 있는 증가된 온도의 일부가 냉각으로 낮아져야 함을 의미하는데, 이러면 에너지 손실이 일어나고 냉각 장치가 필요하게 된다.
연소 엔진의 압력 유체 회로는 폐쇄형 회로인데, 이 회로에서, 압력 유체는 편리하게는 압축기로부터 도관을 통해 밸브 액츄에이터의 압력 유체 입구로 가게 되며 그런 다음 밸브 액츄에이터의 압력 유체 출구로부터 도관을 통해 압축기로 되돌아가게 된다. 연소 엔진의 작동 중에, 저압측과 고압측 사이의 압력차에 대한 필요성은 변하게 된다.
압력 유체가 상기 폐쇄형 시스템에서 순환하는 결과, 높은 압력차에서 압축기는 저압측에서 공기를 흡입하여 고압측에 보내게 된다. 그리하여, 압력차가 증가하게 되는데, 이는 바람직한 것이다. 불행히도, 고압 레벨이 증가하고 동시에 저압은 낮아지기 때문에, 고압측과 저압측 사이의 압력비는 증가한다. 압력비가 증가함으로써, 압력 유체의 온도는 압축기의 하류에서 증가된다.
또한, 밸브 액츄에이터의 출구로부터 이어진 개별 도관으로 인해, 압력 유체가 제한되고 제조와 조립이 더 복잡하게 된다.
본 발명의 목표는, 종래의 연소 엔진의 단점과 결점을 해결하고 개선된 연소 엔진을 제공하는 것이다. 본 발명의 기본적인 목적은, 고압측과 저압측 사이의 가변적인 충분한 압력차에도 불구하고, 압력 유체 제한이 감소되고 동시에 고압측과 저압측 사이의 압력비가 제한될 수 있는, 서두에서 언급한 종류의 개선된 연소 엔진을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 밸브 액츄에이터를 포함하도록 종래의 캠축 제어식 연소 엔진을 전환하기 위해 사용될 수 있는 외벽 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 주 목적은 적어도, 독립 청구항 1에 기재되어 있는 특징을 갖는 서두에서 언급한 종류의 연소 엔진에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시 형태는 종속 청구항에 더 기재되어 있다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 연소 엔진은 상기 폐쇄형 압력 유체 회로의 일 부분을 형성하는 실린더 헤드 챔버를 더 포함하고 이 실린더 헤드 챔버는 상기 실린더 헤드 및 적어도 하나의 제 1 실린더 헤드 외벽으로 형성되며 제 1 밸브 액츄에이터의 상기 적어도 하나의 출구 개구는 상기 실린더 헤드 챔버와 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 서두에서 언급한 종류의 연소 엔진이 제공된다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 연소 엔진의 실린더 헤드를 위한 외벽 어셈블리가 제공되는데, 상기 외벽 어셈블리는 실린더 헤드 챔버를 부분적으로 형성하도록 배치되는 제 1 실린더 헤드 외벽 및 상기 제 1 실린더 헤드 외벽에 분리 가능하게 연결되는 제 1 밸브 액츄에이터를 포함하고, 상기 제 1 밸브 액츄에이터는 압력 유체를 위한 적어도 하나의 출구 개구를 포함하며, 제 1 밸브 액츄에이터의 상기 적어도 하나의 출구 개구는 상기 실린더 헤드 챔버와 유체 연통하도록 배치 되어 있다. 상기 외벽은 엔진 제조업체에 대한 하청 업자의 전형적인 전달 부품을 구성한다.
따라서 본 발명의 상기 두 양태는, 폐쇄형 압력 유체 회로의 저압측에서 개별 도관 대신에 실린더 헤드 챔버, 즉 큰 압력 유체 용적을 위한 집결 탱크를 사용함으로써 압력 유체 제한이 감소되고 또한 밸브 액츄에이터에서 가변적인 충분한 압력차가 허용됨과 동시에 밸브 액츄에이터에서의 압력비가 제한되고 그래서 밸브 액츄에이터의 상류에서 압력 유체의 온도 상승이 감소된다는 발명적 아이디어에 기반하고 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 제 1 실린더 헤드 외벽은 제 1 밸브 액츄에이터의 적어도 하나의 입구 개구에 연결되어 있는 압력 유체 매니폴드를 포함한다. 이렇게 해서, 밸브 액츄에이터의 고압측에 대한 압력 유체를 위한 컴팩트하고 간단한 연결이 달성된다.
바람직하게는, 제 1 실린더 헤드 외벽은 제 1 밸브 액츄에이터의 유압 회로에 연결되는 유압 유체 매니폴드를 포함한다. 이렇게 해서, 밸브 액츄에이터에 대한 유압 액체를 위한 컴팩트하고 간단한 연결이 달성된다.
바람직한 실시 형태에 따르면, 상기 연소 엔진은, 실린더 헤드에 포함되어 연소실을 선택적으로 개폐하도록 배치되는 제어 가능한 제 2 엔진 밸브에 작동 연결되어 있는 제 2 밸브 액츄에이터를 포함하고, 제 2 밸브 액츄에이터는 압력 유체를 위한 적어도 하나의 입구 개구 및 압력 유체를 위한 적어도 하나의 출구 개구를 포함하고, 상기 제 2 밸브 액츄에이터는 상기 폐쇄형 압력 유체 회로에 배치되고, 상기 제 2 밸브 액츄에이터의 상기 적어도 하나의 출구 개구는 상기 실린더 헤드 챔버와 유체 연통한다. 상기 실린더 헤드 챔버는 제 2 실린더 헤드 외벽으로 더 형성된다. 상기 제 2 밸브 액츄에이터는 상기 제 2 실린더 헤드 외벽에 분리 가능하게 연결되어 있다. 실린더 헤드 외벽이 두 부분을 분할되어 있음으로 해서(각 부분은 다른 밸브 액츄에이터에 연결되어 있음), 엔진 실린더의 입구 밸브 및 각각의 배기 밸브를 부착하기 위해 밸브 액츄에이터는 상대적인 각배향을 갖더라도, 엔진에 있는 여러 밸브 액츄에이터의 간단한 조립이 가능하게 된다.
본 발명의 다른 이점과 특징은 나머지 종속 청구항 및 바람직한 실시 형태에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.
본 발명의 전술한 그리고 다른 특징과 이점에 대한 보다 완전한 이해는 첨부 도면을 참조하는 바람직한 실시 형태에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 1 은 연소 엔진의 일 부분에 대한 개략적인 측단면도이다.
도 2 - 7 은 서로 다른 상태에 있는 밸브 액츄에이터의 개략적인 측단면도이다.
도 8 은 실린더 헤드와 실린더 헤드 외벽의 개략적인 부분 단면 사시도이다.
먼저, 전체적으로 참조 번호 "1"로 나타나 있는 본 발명의 일 부분을 개략적으로 나타내는 도 1 을 참조한다. 연소 엔진(1)은 적어도 하나의 실린더(3)를 갖는 실린더 블럭(2)을 포함한다. 이 실린더 블럭(2)은 일반적으로 3개 또는 4개의 실린더(3)를 포함한다. 나타나 있는 실시 형태에서, 하나의 실린더(3)가 설명되지만, 연소 엔진이 더 많은 실린더를 포함하는 실시 형태에서, 나타나 있는 실린더(3)와 관련하여 아래에서 설명하는 장치는 바람직하게 연소 엔진(1)의 모든 실린더에 적용됨을 알아야 한다.
또한, 연소 엔진(1)은 상기 실린더(3) 안에서 축방향으로 이동가능한 피스톤(4)을 포함한다. 이 피스톤(4)의 운동, 즉 전후 방향의 축방향 이동은 피스톤(4)에 연결되어 있는 연결 로드(5)에 전달되며, 이 연결 로드는 크랭크축(미도시)에 연결되어 그 크랭크축을 회전 구동시킨다.
연소 엔진(1)은 또한 실린더 헤드(6)를 포함하는데, 이 실린더 헤드는 상기 실린더(3) 및 피스톤(4)과 함께 연소실(7)을 형성한다. 이 연소실(7) 안에서 연료-공기 혼합물의 점화가 통상적인 방식으로 일어나게 되는데, 이에 대해서는 여기서 더 설명하지 않겠다. 실린더 헤드(6)는 가스 교환 밸브라고도 하는 제어 가능한 제 1 엔진 밸브(8)를 포함한다. 나타나 있는 실시 형태에서, 실린더 헤드는 제어 가능한 엔진 밸브(9)도 포함한다. 나타나 있는 실시 형태에서, 상기 제 1 엔진 밸브(8)는 연소실(7)에 대한 공기의 공급을 위해 선택적으로 개폐되는 입구 밸브를 구성한다. 나타나 있는 실시 형태에서, 제 2 엔진 밸브(9)는 연소실(7)로부터의 배기 배출을 위해 선택적으로 개폐되는 공기 출구 밸브 또는 배기 밸브를 구성한다.
연소 엔진(1)은 상기 제 1 엔진 밸브(8)에 작동 연결되어 있는 제 1 밸브 액츄에이터(10)를 더 포함하는데, 이 액츄에이터는 연소 엔진(1)의 폐쇄형 압력 유체 회로에 배치되어 있다. 제 1 밸브 액츄에이터(10)는 압력 유체를 위한 적어도 하나의 입구 개구(11) 및 압력 유체를 위한 적어도 하나의 출구 개구(12)를 포함한다. 압력 유체는 가스 또는 가스 혼합물, 바람직하게는 공기 또는 질소 가스이다. 공기는, 폐쇄형 압력 유체 회로에 누출이 일어난 경우 압력 유체를 교환하거나 더 많은 압력 유체를 공급하는 것이 쉽다는 이점을 가지며, 질소는, 산소가 없어 다른 요소의 산화가 방지된다는 이점을 갖는다. 나타나 있는 실시 형태에서, 연소 엔진(1)은 제 2 엔진 밸브(9)에 작동 연결되어 있는 제 2 밸브 액츄에이터(13)를 또한 포함하는데, 이 액츄에이터는 상기 폐쇄형 압력 유체 회로에서 상기 제 1 밸브 액츄에이터(10)와 병렬로 배치된다. 제 2 밸브 액츄에이터(13)는 압력 유체를 위한 적어도 하나의 입구 개구(14) 및 압력 유체를 위한 적어도 하나의 출구 개구(15)를 포함한다.
각각의 밸브 액츄에이터는 하나 이상의 엔진 밸브에 작동 연결될 수 있으며, 예컨대 연소 엔진은 동일한 밸브 액츄에이터에 의해 함께 구동되는 2개의 입구 밸브를 포함할 수 있는데, 하지만, 각각의 밸브 액츄에이터는 연소 엔진(1)의 작동에 대한 최대 가능한 제어를 달성하기 위해 하나의 엔진 밸브를 구동시키는 것이 바람직하다.
아래의 설명에서, 제 1 밸브 액츄에이터(10)만 설명할 것이지만, 다른 언급이 없으면, 그 설명은 다른 밸브 액츄에이터(13)에도 해당되는 것임을 알아야 한다.
연소 엔진(1)은 상기 폐쇄형 압력 유체 회로의 일 부분을 형성하는 실린더 헤드 챔버(16)를 또한 포함하며, 이 챔버는 실린더 헤드(6) 및 적어도 하나의 제 1 실린더 헤드 외벽(17)으로 형성된다. 나타나 있는 실시 형태에서, 실린더 헤드 챔버(16)를 형성하는 제 2 실린더 헤드 외벽(18)이 또한 있다. 실린더 헤드 챔버(16)는 바람직하게는 3 - 10 리터, 전형적으로 5 - 6 리터 정도의 부피를 갖는다. 일 대안적인 실시 형태에서는, 상기 제 1 실린더 헤드 외벽(17)만 존재하며, 이 외벽은 실린더 헤드(6)와 함께 실린더 헤드 챔버(16)를 형성한다.
본 발명에서 중요한 것은, 제 1 밸브 액츄에이터(10)의 적어도 하나의 출구 개구(12)는 실린더 헤드 챔버(16)와 유체 연통한다는 것인데, 즉 상기 적어도 하나의 출구 개구(12)를 통해 제 1 밸브 액츄에이터(10)를 떠나는 압력 유체가 실린더 헤드 챔버(16)에서 유출한다는 것이다.
나타나 있는 실시 형태에서, 제 2 밸브 액츄에이터(13)의 적어도 하나의 출구 개구(15)는 상기 실린더 헤드 챔버(16)와 유체 연통하는데, 즉 모든 밸브 액츄에이터의 압력 유체를 위한 출구 개구는 바람직하게 동일한 실린더 헤드 챔버까지 이어져 있다.
바람직하게는, 제 1 밸브 액츄에이터(10) 전체는 실린더 헤드 챔버(16) 안에 배치되고, 제 1 밸브 액츄에이터(10)는 예컨대 볼트(19) 또는 유사한 홀딩 수단에 의해 제 1 실린더 헤드 외벽(17)에 분리 가능하게 연결되는 것이 바람직하다. 이 실시 형태에서, 따라서 제 1 밸브 액츄에이터(10)는 실린더 헤드(6)와 접촉하지 않고 제 1 실린더 헤드 외벽(17)에 "매달려" 있다. 제 1 밸브 액츄에이터(10)가 제 1 실린더 헤드 외벽(17) 및 실린더 헤드(6)와 접촉하면, 구성 면에서 불리한 공차 체인이 생기게 된다.
이제, 주로 도 2 - 7 을 참조할 것인데, 이들 도는 서로 다른 작동 상태에 있는 제 1 밸브 액츄에이터(10)를 나타낸다.
제 1 밸브 액츄에이터(10)는 아래쪽으로 개방된 실린더 공간을 형성하는 액츄에이터 피스톤 디스크(20) 및 액츄에이터 실린더(21)를 포함한다. 액츄에이터 피스톤 디스크(20)는 상기 실린더 공간을 제 1 상측 부분(22)과 제 2 하측 부분(23)으로 분할하며, 액츄에이터 실린더(21) 안에서 축방향으로 이동가능하다. 액츄에이터 피스톤 디스크(20)는, 제 1 엔진 밸브(8)와 접촉하여 이를 구동시키는 액츄에이터 피스톤(전체적으로 참조 번호 "24"로 표시되어 있음)의 일 부분을 형성한다. 액츄에이터 피스톤은 제 1 엔진 배브(8)에 대한 축방향 유격(play)을 제거하기 위한 수단(25)을 더 포함한다. 유격 제거 수단(25)은 바람직하게는 유압식이고, 액츄에이터 피스톤 디스크(24)가 그의 상측 복귀 위치에 있을 때, 제 1 엔진 밸브(8)가 닫혀 있는 경우, 조립 공차, 열팽창 등을 보정하기 위해 액츄에이터 피스톤(24)은 상기 유격 제거 수단에 의해 상기 제 1 엔진 밸브와의 접촉을 유지할 수 있다. 따라서, 액츄에이터 피스톤(24)의 축방향 길이는 유격 제거 수단(25)에 의해 조절된다.
제 1 실린더 액츄에이터(10)의 실린더 공간의 다른 부분(23)은 상기 실린더 헤드 챔버(16)와 유체 연통한다. 이렇게 해서, 액츄에이터 피스톤(24)이 상측 복귀 위치에 있을 때, 실린더 공간의 제 1 부분(22) 및 실린더 공간의 제 2 부분(23)으로부터 동일한 압력이 액츄에이터 피스톤 디스크(20)에 작용할 수 있다. 그리하여, 액츄에이터 피스톤 디스크(20)와 액츄에이터 실린더(12) 사이의 시일링은 중요하지 않고, 액츄에이터 피스톤 디스크(20)의 이동에 대한 저항을 최소화하기 위해 어느 정도의 누출이 허용될 수 있고, 안착 위치에서, 액츄에이터 피스톤 디스크는 낮은 압력 레벨의 변화에 영향을 받지 않는다.
제 1 밸브 액츄에이터(10)는, 입구 개구(12)를 개폐하는 제어 가능한 입구 밸브(26), 출구 개구(11)를 개폐하는 제어 가능한 출구 밸브(27), 역류 방지 밸브(29)를 포함하는 유압 회로(28)(그 역류 방지 밸브는 유압 회로(28)의 충전을 허용함), 및 유압 회로(28)의 비움을 제어하는 제어 가능한 비움 밸브(30)를 포함한다. 밸브 액츄에이터(10)에 있는 밸브는 개략적으로 나타나 있고 예컨대 슬라이딩 밸브, 시트 밸브 등으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제어 가능한 밸브 중 몇 개는 단일체로 구성될 수 있다. 각 밸브는 직접 또는 간접적으로 전기적으로 제어될 수 있다. 직접적으로 전기적으로 제어된다는 라는 말은, 밸브의 위치가 예컨대 전자기 장치에 의해 직접 제어되는 것을 의미하고, 간접적으로 전기적으로 제어된다는 라는 말은, 밸브의 위치가 예컨대 전자기 장치에 의해 제어되는 압력 유체에 의해 제어되는 것을 의미한다.
도 2 에서, 제 1 밸브 액츄에이터(10)는 비작용 상태에 있는데, 작용 상태로 세팅될 준비가 되어 있다. 입구 밸브(26), 출구 밸브(27), 및 유압 회로(28)의 비움 밸브(30)는 닫혀 있다. 따라서, 액츄에이터 피스톤 디스크(20)는 상측 위치에 있고, 액츄에이터 피스톤(24)은 엔진 밸브(도 2 - 7 에는 나타나 있지 않음, 도 1 참조요)를 열 준비가 되어 있다.
도 3 에서, 입구 밸브(26)는 고압의 압력 유체가 실린더 공간의 상측 부분(22)에 충전될 수 있도록 열려 있며, 그 충전 후에 액츄에이터 피스톤 디스크(10)가 하향 운동을 시작하게 되는데, 즉 아래쪽으로 이동된다. 유압 회로(28)의 역류 방지 밸브(29)에 의해, 유압 유체가 흡입되어, 액츄에이터 피스톤(24)이 떠나는 공간을 대체하게 된다.
도 4 에서, 입구 밸브(26)는 닫혀 있고, 실린더 공간의 상측 부분(22)에 들어간 압력 유체는 팽창할 수 있고, 그 후에 액츄에이터 피스톤 디스크(20)는 계속 아래쪽으로 이동하게 된다. 유압 회로(28)의 역류 방지 밸브(29)는 여전히 열려 있다.
도 5 에서, 실린더 공간의 상측 부분(22)에 있는 압력 유체는 액츄에이터 피스톤 디스크(20)를 더 이동시키지 못한다. 액츄에이터 피스톤 디스크(20)의 하측면에 작용하는 압력과 제 1 엔진 밸브(8)의 복귀 스프링(31)의 압력은 액츄에이터 피스톤 디스크(20)의 상측면에 작용하는 압력 만큼 높다. 유압 회로(28)의 비움 밸브(30)가 닫힌 상태로 유지되고 이와 동시에 그 유압 회로(28)의 역류 방지 밸브(28)가 자동적으로 닫힘으로 인해, 액츄에이터 피스톤 디스크(20)는 원하는 시간 동안 하측 위치에 유지된다(고정된다).
도 6 에서, 출구 밸브(27)는, 실린더 공간의 상측 부분(22)으로부터 압력 유체가 배출될 수 있도록 열려 있으며, 추가적으로, 유압 회로(28)의 상기 비움 밸브(30)는 열려 있고, 그 후에, 유압 유체가 유압 회로(28)로부터 배출되면 액츄에이터 피스톤 디스크(20)가 위쪽으로 이동하게 되고, 동시에 압력 유체가 실린더 공간의 상측 부분(22)로부터 실린더 헤드 챔버(16)로 배출된다.
도 7 에서, 출구 밸브(27) 및 유압 회로(28)의 비움 밸브(30)는 여전히 열려 있고, 액츄에이터 피스톤(24)의 복귀 운동은 유압 회로(28)에 포함되어 있는 유압 브레이크 수단(32)에 의해 느려지게 된다.
유압 유체는 바람직하게 오일이고, 가장 바람직하게는, 연소 엔진(1)의 통상적인 엔진 오일과 같은 종류이다.
이제 도 8 을 참조하는데, 이 도는 실린더 헤드(6), 제 1 실린더 헤드 외벽(17) 및 제 2 실린더 헤드 외벽(18)을 개략적으로 나타낸다.
제 1 실린더 헤드 외벽(17)은 압력 유체 매니폴드(33)를 포함하는데, 매니폴드는 제 1 밸브 액츄에이터(10)의 적어도 하나의 입구 개구(11)에 연결되어 있다. 압력 유체 매니폴드(33)는 제 1 실린더 헤드 외벽(17)의 축방향 길이를 따라 연장되어 있다. 압력 유체 매니폴드(33)는, 압축기(35)에서부터 제 1 밸브 액츄에이터(10)의 입구 개구(11)까지 연장되어 있는 주 압력 유체 통로(34)의 일 부분을 형성한다. 압축기(35)는 고압의 압력 유체를 밸브 액츄에이터에 공급한다. 또한, 보조 압력 유체 통로(36)(도 1 참조요)가 실린더 헤드 챔버(16)에서 상기 압축기(35)까지 이어져 있다.
주 유체 압력 통로(34)의 용적, 즉 고압측은 가능한 한 작게 유지되며, 그래서 압력 유체의 온도는 압축기(35)에서부터 제 1 밸브 액츄에이터(10)까지 가능한 한 작게 감소할 것이다. 한편, 실린더 헤드 챔버(16) 및 보조 압력 유체 통로(36)의 용적, 즉 저압측은 최대로 될 것이며, 그래서, 압축기(35)가 저압측으로부터 가스/압력 유체를 끌어 올 때 상기 저압측과 고압측의 압력비는 가능한 한 적게 영향을 받을 것이다. 바람직하게는 실린더 헤드 챔버(16) 및 보조 압력 유체 통로(36)의 용적은 주 압력 유체 통로(34)의 용적 보다 적어도 10배, 가장 바람직하게는 적어도 15배 더 크다.
압축기(35)는 가변 압축기 용적/용량을 가지며, 또는 다른 수단으로 조절 가능한 유출을 가지며, 일반적으로 압축기(35)는 연소 엔진(1)의 크랭크축으로 구동된다. 높은 회전수 및 높은 토크 출력에서, 주 압력 유체 통로(34) 내의 압력 유체의 더 높은 압력이 요구되며, 낮은 회전수 및 낮은 토크 출력에서, 주 압력 유체 통로(34) 내의 압력 유체의 더 낮은 압력이 요구된다.
연소실 안에 높은 역압이 존재할 때 충분한 속도로 내향 열림 엔진 밸브를 열기 위해서는 고압측의 압력 레벨은 8 - 30 바아(bar)이고, 압력비를 1:4 아래로, 바람직하게는 1:3 아래로 유지하기 위해 저압측의 압력 레벨은 4 - 8 바아이다. 그 목표는, 압력 유체에 존재하는 유압 유체 연무(mist)의 산화를 피하기 위해 통상적인 작동 하에서 주 압력 유체 통로(34) 내의 압력 유체의 온도를 120℃ 아래로 유지시키기 위한 것이며, 하지만 150℃까지의 온도가 짧은 기간 동안 허용될 수 있다.
상기 제 1 실린더 헤드 외벽(17)은 제 1 밸브 액츄에이터(10)의 상기 유압 회로(28)의 입구 개구(38)와 연결되어 있는 유압 액체 매니폴드(37)를 더 포함한다. 유압 액체 매니폴드(37)는 압력 유체 매니폴드(33)에 평행하게 제 1 실린더 헤드(17)의 축방향 길이를 따라 연장되어 있다. 펌프(39) 등이 배치되어 있어, 가압된 유압 유체를 도관(40)을 통해 유압 액체 매니폴드(37)에 공급한다.
제 1 실린더 헤드 외벽(17)은, 특히 다양한 센서 등을 위해 제 1 밸브 액츄에이터(10)를 제어하기 위해 필요한 모든 전기적 기반 구조(미도시)를 포함한다.
종래의 연소 엔진(1)에서, 제 1 엔진 밸브(8)(공기 공급 밸브) 및 제 2 엔진 밸브(9)(배기 밸브)는 서로에 대해 각도를 이루어 배치되는데, 그들의 각각의 밸브 축은 엔진 실린더(3)에 대해 서로 다른 방향으로 향하며, 제 1 밸브 액츄에이터(10)는 최적의 작동을 달성하기 위해 제 1 엔진 밸브(8)의 제 1 축과 정렬되어 배치되어야 한다. 상대적인 분리 배향, 및 밸브 액츄에이터와 각각의 실린더 헤드 외벽이 실린더 헤드(6)에 장착되기 전에 밸브 액츄에이터가 실린더 헤드 외벽에 연결되어 있음의 결과, 제 1 실린더 헤드 외벽(17)은 제 1 엔진 밸브(8)의 축과 정렬되어 실린더 헤드(6)에 가해지고 제 2 실린더 헤드 외벽(18)은 제 2 엔진 밸브(9)의 축과 정렬되어 실린더 헤드(6)에 가해지는 것이 바람직하다.
본 발명의 가능한 변형예
본 발명은 도면에 나타나 있는 전술한 실시 형태에만 한정되는 것은 아니고, 그 실시 형태는 실례를 드는 예시적인 것이다. 본 특허 출원은 본원에서 설명되는 바람직한 실시 형태에 대한 모든 수정예와 변형예도 포함하는 것이고, 따라서 본 발명은 첨부된 청구 범위의 기재 사항으로 규정되며, 그래서 장치는 첨부된 청구 범위 내에서 모든 가능한 방식으로 수정될 수 있다.
또한, 위, 아래, 상측, 하측 등에 대한 모든 정보는, 참조 번호가 정확히 읽혀질 수 있도록 도면이 배향되고 장치가 도면에 따라 배향된 상태에서 해석되고 읽혀져야 한다. 따라서, 그러나 용어는 나타나 있는 실시 형태에서 상대적인 관계만 나타내는 것이며, 본 발명에 따른 장치가 다른 구성/설계를 가지면 그 관계는 변할 수 있다.
한 특정 실시 형태의 특징이 다른 실시 형태의 특징과 결합될 수 있음을 명시적으로 언급하지는 않았지만, 그러한 결합은 가능하다면 자명한 것으로 생각되어야 한다.

Claims (13)

  1. 연소 엔진으로서,
    연소 엔진(1)에 포함되어 있는 연소실(7)을 선택적으로 개폐하도록 배치되어있는 제어 가능한 제 1 엔진 밸브(8)를 포함하는 실린더 헤드(6);
    상기 제 1 엔진 밸브(8)에 작동 연결되며, 압력 유체를 위한 적어도 하나의 입구 개구(11) 및 압력 유체를 위한 적어도 하나의 출구 개구(12)를 포함하는 제 1 밸브 액츄에이터(10); 및
    상기 제 1 밸브 액츄에이터(10)가 배치되는 폐쇄형 압력 유체 회로를 포함하고,
    상기 연소 엔진(1)은 상기 폐쇄형 압력 유체 회로의 일 부분을 형성하는 실린더 헤드 챔버(16)를 더 포함하고, 실린더 헤드 챔버는 상기 실린더 헤드(6) 및 적어도 하나의 제 1 실린더 헤드 외벽(17)으로 형성되며, 제 1 밸브 액츄에이터(10)의 상기 적어도 하나의 출구 개구(12)는 상기 실린더 헤드 챔버(16)와 유체 연통하는 연소 엔진.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브 액츄에이터(10)는 상기 실린더 헤드 챔버(16)에 배치되어 있는 연소 엔진.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브 액츄에이터(10)는 상기 제 1 실린더 헤드 외벽(17)에 분리 가능하게 연결되는 연소 엔진.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브 액츄에이터(10)는 액츄에이터 피스톤 디스크(20) 및 실린더 공간을 포함하고, 상기 액츄에이터 피스톤 디스크(20)는 상기 실린더 공간을 제 1 부분(22)과 제 2 부분(23)으로 분할하고 상기 실린더 공간에서 축방향으로 이동가능한 연소 엔진.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 피스톤 디스크(20)는 상기 제 1 엔진 밸브(8)와 접촉하도록 배치되는 액츄에이터 피스톤(24)의 일 부분을 형성하며, 상기 액츄에이터 피스톤(24)은 상기 제 1 엔진 밸브(8)에 대한 축방향 유격(play)을 제거하기 위한 수단(25)을 더 포함하는 연소 엔진.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브 액츄에이터(10)의 실린더 공간의 상기 제 2 부분(23)은 상기 실린더 헤드 챔버(16)와 유체 연통하는 연소 엔진.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 실린더 헤드 외벽(17)은 제 1 밸브 액츄에이터(10)의 적어도 하나의 입구 개구(11)에 연결되어 있는 압력 유체 매니폴드(33)를 포함하는 연소 엔진.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 압력 유체 매니폴드(33)는, 압축기(35)에서부터 상기 제 1 밸브 액츄에이터(10)의 적어도 하나의 입구 개구(11)까지 연장되어 있는 주 압력 유체 통로(34)의 일 부분을 형성하는 연소 엔진.
  9. 제 8 항에 있어서,
    보조 압력 유체 통로(36)가 상기 실린더 헤드 챔버(16)에서 상기 압축기(35)까지 연장되어 있는 연소 엔진.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연소 엔진(1)은, 실린더 헤드(6)에 포함되어 연소실(3)을 선택적으로 개폐하도록 배치되는 제어 가능한 제 2 엔진 밸브(9)에 작동 연결되어 있는 제 2 밸브 액츄에이터(13)를 포함하고, 제 2 밸브 액츄에이터(13)는 압력 유체를 위한 적어도 하나의 입구 개구(14) 및 압력 유체를 위한 적어도 하나의 출구 개구(15)를 포함하고, 상기 제 2 밸브 액츄에이터(13)는 상기 폐쇄형 압력 유체 회로에 배치되고, 상기 제 2 밸브 액츄에이터(13)의 상기 적어도 하나의 출구 개구(15)는 상기 실린더 헤드 챔버(16)와 유체 연통하는 연소 엔진.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 실린더 헤드 챔버(16)는 제 2 실린더 헤드 외벽(18)으로 더 형성되는 연소 엔진.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 밸브 액츄에이터(13)는 상기 제 2 실린더 헤드 외벽(18)에 분리 가능하게 연결되어 있는 연소 엔진.
  13. 연소 엔진(1)의 실린더 헤드(6)를 위한 외벽 어셈블리로서,
    상기 외벽 어셈블리는 실린더 헤드 챔버를 부분적으로 형성하도록 배치되는 제 1 실린더 헤드 외벽(17) 및 상기 제 1 실린더 헤드 외벽(17)에 분리 가능하게 연결되는 제 1 밸브 액츄에이터(10)를 포함하고, 상기 제 1 밸브 액츄에이터(10)는 압력 유체를 위한 적어도 하나의 출구 개구(12)를 포함하며, 제 1 밸브 액츄에이터(10)의 상기 적어도 하나의 출구 개구(12)는 상기 실린더 헤드 챔버(17)와 유체 연통하도록 배치되어 있는, 연소 엔진의 실린더 헤드를 위한 외벽 어셈블리.
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