KR20180028381A - 내연 기관 - Google Patents

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KR20180028381A
KR20180028381A KR1020170113138A KR20170113138A KR20180028381A KR 20180028381 A KR20180028381 A KR 20180028381A KR 1020170113138 A KR1020170113138 A KR 1020170113138A KR 20170113138 A KR20170113138 A KR 20170113138A KR 20180028381 A KR20180028381 A KR 20180028381A
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율리히 다이젠호퍼
마티아스 죙겐
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만 디젤 앤 터보 에스이
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Abstract

본 발명에 따른 내연 기관(20)은, 실린더 헤드(21); 및 적어도 하나의 실린더를 구비하고, 각 실린더의 실린더 헤드(21)에는, 흡기 측의 과급 공기용의 적어도 하나의 가스 교환 밸브와, 배기 측의 배기 가스용의 적어도 하나의 가스 교환 밸브(22)가 각각 수용되어 있으며; 각 가스 교환 밸브는, 밸브 몸체(25)를 지지하고 밸브 가이드(24) 내에 장착되는 밸브 스템(23), 및 상기 밸브 몸체(25)와 상호 작용하는 밸브 시트 링(26)을 포함하고; 각 실린더의 실린더 헤드(21)는, 흡기 측의 각 가스 교환 밸브와 상호 작용하는 과급 공기용 흡기 포트(37), 및 배기 측의 각 가스 교환 밸브(22)와 상호 작용하는 배기 가스용 배기 포트(30)를 포함하며; 배기 측의 각 가스 교환 밸브(22)와 상호 작용하는 배기 포트(30)는 에어-플러싱되는 것이다.

Description

내연 기관{INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연 기관에 관한 것이다.
도 1은 실린더 헤드(2)와 상기 실린더 헤드(2)로부터 받는 배기 측의 가스 교환 밸브(3)의 영역에서 내연 기관(1)으로부터 발췌하여 도시하는 도면이다. 또한, 배기 측의 가스 교환 밸브(3)의 옆에, 흡기 측의 가스 교환 밸브(4)가 단면도로 도시되어 있다. 흡기 측의 가스 교환 밸브(4)를 경유하여, 과급 공기가 각 실린더의 연소실에 공급될 수 있다. 배기 측의 각 가스 교환 밸브(3)를 경유하여, 배기 가스가 각 실린더의 연소실로부터 배출될 수 있다. 실린더에서 연소되는 연료는 우선적으로, 도시 생략된 인젝터를 통하여 실린더에 공급된다. 배기 측의 가스 교환 밸브(3)의 밸브 스템(5), 밸브 몸체(6), 밸브 가이드(7) 및 밸브 시트 링(8)이 도시되어 있다. 배기 가이드 상의 가스 교환 밸브(3)의 밸브 스템(5)이 밸브 가이드(7) 내에서 상하로 이동 가능하게 안내되어, 밸브 스템(5)과 상기 밸브 스템(5)에 의해 운반되는 밸브 몸체(6)가 함께, 행정 운동을 수행할 수 있다. 배기 측의 가스 교환 밸브(3)가 폐쇄된 상태에서, 밸브 몸체(6)의 섹션(9)이 밸브 시트 링(8)에 의해 제공되는 밸브 시트(10)에 맞닿아 놓여 있다. 가스 교환 밸브(3)가 개방된 상태에서, 밸브 몸체(6)의 섹션(9)은 밸브 시트 링(8)의 밸브 시트(10)로부터 들어 올려져 있다. 실린더 헤드(2)는, 흡기 측의 각 가스 교환 밸브(4)와 상호 작용하는 과급 공기용 흡기 포트(11)와, 각 실린더에 대한 배기 측의 가스 교환 밸브(3)와 상호 작용하는 배기 가스용 배기 포트(12)를 제공한다. 특히, 흡기 측의 각 가스 교환 밸브(4)가 개방되어 있을 때, 흡기 포트(11)로부터 유래되는 과급 공기가 각 실린더의 연소실에 유입될 수 있다. 특히, 배기 측의 각 가스 교환 밸브(3)가 개방되어 있을 때, 배기 가스는 각 실린더의 연소실로부터 흘러나와 각 배기 포트(12)의 안으로 흘러갈 수 있다.
또한, 도 1은 배기 측의 가스 교환 밸브(3)와 상호 작용하는 스프링 요소(13)를 보여 준다. 스프링 요소(13)는 각 가스 교환 밸브에 대한 밸브 타이밍 기어의 일부분이다.
증가하는 성능 밀도와 보다 엄격한 밀러 방법을 갖는 내연 기관의 경우에, 공급되는 연료량과 압축비가 더 커지게 된다. 특히, 직접-분사식 내연 디젤 엔진의 경우, 이로 인해, 소위 분사 스프레이 패턴이 가스 교환 밸브 등과 같은 연소실 측의 구성요소들에 접근하게 되며, 그 결과 이들 구성요소가 보다 높은 온도에 노출된다. 이는 특히 배기 측의 가스 교환 밸브에 적용된다. 따라서, 내연 기관의 가스 교환 밸브, 특히 배기 측의 가스 교환 밸브를 보다 양호하게 냉각할 필요성이 증대된다.
이러한 점으로부터 시작하여, 본 발명은 특히 배기 측의 가스 교환 밸브를 보다 양호하게 냉각하는 것이 가능한 신규 타입의 내연 기관의 창출이라고 하는 과제에 기초한 것이다.
이러한 과제는 청구항 1에 따른 내연 기관을 통해 해결된다. 본 발명에 따르면, 배기 측의 각 가스 교환 밸브와 상호 작용하는 배기 포트가 에어-플러싱된다. 본 발명에 의하면, 배기 측의 각 가스 교환 밸브와 상호 작용하는 배기 가스용 각 배기 포트가 에어-플러싱되는 것이 제안된다. 배기 가스에 비해 상대적으로 저온인 공기를, 특히 배기 측의 가스 교환 밸브를 폐쇄 상태로 하여, 배기 포트 안으로 송풍함으로써, 고온 배기 가스는 배기 포트로부터 배기 라인 안으로 밀어내어질 수 있고, 이에 따라 배기 측의 가스 교환 밸브로부터 멀리 떨어진 채로 유지될 수 있다. 이에 따라, 특히 배기 측의 가스 교환 밸브의 효과적인 냉각이 가능하다.
배기 측의 각 가스 교환 밸브와 상호 작용하는 배기 포트는, 내연 기관의 과급 공기 공급부에서 분기될 수 있는 과급 공기로 플러싱되거나, 내연 기관의 별도의 압축 공기 공급부에서 분기됨으로써 이용 가능하게 될 수 있는 압축 공기로 플러싱된다. 각 배기 포트를 과급 공기로 에어-플러싱하는 것은, 별도의 압축 공기 공급부가 필요하지 않다는 이점을 갖는다. 별도의 압축 공기 공급부에 의해 이용 가능하게 되는 압축 공기를 통해 각 배기 포트를 에어-플러싱하는 것은, 압축 공기 공급부를 통해, 배기 가스 압력보다 큰 에어-플러싱을 위한 압력이 항상 제공될 수 있다는 이점을 갖는다.
본 발명의 제1 유익한 다른 개선예에 따르면, 각 밸브 스템에는, 밸브 스템의 축선 방향으로 연장되는 에어 가이드 보어와, 밸브 스템의 반경 방향으로 또는 대략 상기 반경 방향으로 연장되는 적어도 하나의 에어 가이드 보어가 마련되고, 외면 상에 홈이 도입되며, 상기 반경 방향으로 또는 대략 반경 방향으로 연장되는 각 에어 가이드 보어는, 상기 축선 방향으로 연장되는 에어 가이드 보어 및 상기 홈과 연통되어 있다. 각 밸브 가이드에는, 과급 공기 공급부 또는 압축 공기 공급부로부터 공기가 공급될 수 있는, 밸브 스템의 반경 방향으로 또는 대략 반경 방향으로 연장되는 적어도 하나의 에어 가이드 보어가 도입되어, 밸브 스템의 스트로크 위치와는 관계없이, 밸브 스템의 홈과 연통된다. 밸브 스템의 축선 방향으로 연장되는 밸브 스템의 에어 가이드 보어는, 한편으로는 각 배기 포트가 에어 플러싱되고 다른 한편으로는 각 밸브 몸체가 공냉되도록, 밸브 몸체의 영역에서 밸브 몸체의 에어 가이드 보어를 통해 각 배기 포트로 통한다. 따라서, 상기한 제1 유익한 다른 개선예에 의하면, 각 배기 포트가 공기로 플러싱될 수 있을 뿐만 아니라 각 배기 포트가 또한 공냉된다.
본 발명의 제2 유익한 다른 개선예에 따르면, 과급 공기 공급부 또는 압축 공기 공급부로부터 공기가 공급될 수 있고, 각 밸브 가이드와 각 밸브 스템 사이의 갭과 연통되는, 적어도 하나의 에어 가이드 보어가, 적어도 하나의 밸브 가이드에 도입되며, 각 밸브 가이드와 각 밸브 스템 사이의 갭을 통해, 각 배기 포트가 에어-플러싱된다. 상기한 본 발명의 유익한 다른 개선예는 구성면에서 간단하다.
본 발명의 제3 유익한 다른 개선예에 따르면, 과급 공기 공급부 또는 압축 공기 공급부로부터 공기가 공급될 수 있고, 각 가이드 시트 링과 실린더 헤드 사이의 갭을 통해 또는 밸브 시트 링의 보어를 통해, 각 배기 포트와 연통되는, 적어도 하나의 에어 가이드 홈이, 각 밸브 시트 링에 도입되며, 각 밸브 시트 링과 실린더 헤드 사이의 갭을 통해 또는 밸브 시트 링의 보어를 통해, 각 배기 포트가 에어-플러싱된다. 상기한 본 발명의 다른 개선예도 또한, 구성면에서 간단하고, 또한 각 밸브 몸체의 공냉을 가능하게 한다.
본 발명의 더 바람직한 개선예는, 종속 청구항과 이하의 상세한 설명을 통해 확보된다. 도면을 통해 본 발명의 예시적인 실시형태를 보다 상세히 설명하지만, 이 도면에 제한되는 것은 아니다.
도면에서,
도 1은 배기 측의 가스 교환 밸브의 영역에서 발췌를 통해 취한 종래 기술에 따른 내연 기관의 단면도이고;
도 2a~도 2c는 본 발명에 따른 제1 내연 기관의 상세도이며;
도 3a~도 3d는 본 발명에 따른 제2 내연 기관의 상세도이고;
도 4a~도 4b는 본 발명에 따른 제3 내연 기관의 상세도이며;
도 5a~도 5b는 본 발명에 따른 제4 내연 기관의 상세도이다.
도 2a 내지 도 2c는 실린더 헤드(21)의 영역에서, 본 발명에 따른 제1 내연 기관(20)의 세부 사항과, 실린더 헤드(21)에 수용되는 내연 기관의 실린더의 배기 측의 가스 교환 밸브(22)의 세부 사항을 보여 준다. 배기 측의 가스 교환 밸브(22)의 밸브 스템(23), 밸브 가이드(24), 밸브 몸체(25) 및 밸브 시트 링(26)이 도시되어 있다. 밸브 스템(23)은, 밸브 타이밍 기어를 통해 제어되는 밸브 몸체(25)가 행정 운동을 수행할 수 있도록, 밸브 가이드(24) 내에서 상하로 이동 가능하게 안내된다. 밸브 타이밍 기어의 스프링 요소(27)가 도시되어 있다. 특히 가스 교환 밸브(22)가 폐쇄되어 있을 때, 밸브 몸체(25)의 섹션(28)이 밸브 시트 링(26)의 밸브 시트(29)에 맞닿아 놓여 있다. 이에 반해, 특히 가스 교환 밸브(22)가 개방되어 있을 때, 밸브 몸체(25)의 섹션(28)은 밸브 시트 링(26)의 밸브 시트(29)로부터 들어 올려져 있다. 이 경우에, 배기 가스는 그 후에, 배기 측의 개방된 가스 교환 밸브를 통해, 실린더의 연소실에서부터, 배기 측의 가스 교환 밸브(22)와 상호 작용하는 배기 가스용 배기 포트(30) 안으로 유동할 수 있고, 실린더 헤드(21)는 상기한 배기 포트(30)를 제공한다. 배기 가스를 배기 포트(30)에서부터 배기 라인으로 밀어 넣어 고온의 배기 가스를 가스 교환 밸브(22)로부터 멀리 떨어진 채로 유지하기 위하여, 배기 측의 가스 교환 밸브(22)와 상호 작용하는 배기 포트(30)는 본 발명에 따라 에어 플러싱된다. 배기 포트(30)는 과급 공기를 통해 또는 별도의 압축 공기를 통해 에어 플러싱될 수 있고, 과급 공기는 내연 기관의 공기 공급 시스템에서 분기될 수 있으며, 압축 공기는 내연 기관의 별도의 압축 공기 공급부에 의해 제공될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 예시적인 실시형태에서는, 에어 가이드 보어(31)(도 2b 참조)가, 밸브 스템의 축선 방향으로 연장되는 밸브 스템(23)에 도입되어 있다. 또한, 우선적으로 밸브 스템(31)의 반경 방향으로 연장되는 복수의 에어 가이드 보어(32)가 밸브 스템에 도입되고, 반경 방향으로 연장되는 상기한 에어 가이드 보어(32)는, 한편으로는 축선 방향으로 연장되는 에어 가이드 보어(31)와 연통되며, 다른 한편으로는, 특히 거꾸로 된 리세스의 형태로, 밸브 스템(23)의 외면에 형성된 홈(33)과 연통된다.
밸브 가이드(24)에는, 우선적으로 반경 방향으로 연장되는 복수의 에어 가이드 보어(34)가 마찬가지로 도입된다. 밸브 가이드(24)의 상기한 에어 가이드 보어(34)에는, 공기 공급부 또는 압축 공기 공급부에서 나오는 공기가 공급될 수 있고, 밸브 가이드(24)의 에어 가이드 보어(34)는 밸브 스템(23)의 스트로크 위치와는 관계없이 밸브 스템(23)의 홈(33)과 연통되어, 임의의 밸브 스템(23)의 위치에서, 밸브 가이드(24)의 에어 가이드 보어(34)에서 나오는 공기는 밸브 스템(23)의 에어 가이드 보어(32)를 경유하여 밸브 스템(23)의 에어 가이드 보어(31)에 들어갈 수 있다. 밸브 스템(23)의 축선 방향으로 연장되는 밸브 스템(23)의 에어 가이드 보어(31)는, 밸브 몸체(25)(도 2a 참조)의 실질적으로 반경 방향으로 연장되는 에어 가이드 보어(35)를 통하여 밸브 시트 링(26)의 영역에서 각 배기 포트(30)로 통하고, 에어 가이드 보어(35)를 통하여 밸브 몸체(25)에서 나오며 배기 포트(30)에 들어가는 공기를 통하여, 한편으로는 각 배기 포트(30)가 에어 플러싱될 수 있으며, 다른 한편으로는 각 밸브 몸체(25)가 공냉될 수 있다. 도 2c에 따르면, 에어 가이드 보어(34, 32, 31)의 공기 공급은, 실린더 헤드(21)의 과급 공기용 흡기 챔버(37)와 연통되어 있고 이에 따라 과급 공기를 흡기 챔버(37)로부터 분기하여 에어 플러싱을 위해 에어 가이드 보어(34)의 방향으로 안내하는, 실린더 헤드(21)의 보어(36)를 통하여 이루어진다. 따라서, 도 2a~도 2c의 예시적인 실시형태에서, 공기는 가스 교환 밸브(22)의 밸브 몸체(25)의 방향으로 밸브 가이드(24) 및 밸브 스템(23)을 경유하여 안내된다. 이를 목적으로, 밸브 스템(23)은 축선 방향으로 연장되는 에어 가이드 보어(31)와, 우선적으로 반경 방향으로 연장되는 복수의 에어 가이드 보어(32)를 우선적으로 포함한다. 밸브 가이드(24)는, 마찬가지로 우선적으로 반경 방향으로 연장되는 복수의 에어 가이드 보어(34)를 우선적으로 포함한다. 밸브 스템(23)의 외면의 홈(33)을 통해, 가스 교환 밸브의 스트로크 위치와는 관계없이, 냉각 공기가 상기한 에어 가이드 보어들에 공급될 수 있고 밸브 스템(23) 및 밸브 몸체(25)의 영역에 들어갈 수 있는 것이 보장된다.
본 발명에 따른 내연 기관(40)의 제2 예시적인 실시형태의 세부 사항이 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 의해 도시되어 있는데, 즉 도 3a는 실린더 헤드(41)와, 상기 실린더 헤드(41)에서 수용 및 안내되는 배기 측의 가스 교환 밸브(42)의 영역에서, 내연 기관(40)으로부터 발췌하여 도시하는 도면이다. 배기 측의 가스 교환 밸브(42)의 밸브 스템(43), 밸브 가이드(44), 밸브 몸체(45) 및 밸브 시트 링(46)이 도시되어 있다. 밸브 스템(43)은, 밸브 타이밍 기어에 의해 개시되는 운동과는 관계없이 위아래로 이동될 수 있는데, 다음에는 밸브 타이밍 기어의 스프링 요소(47)만이 도시되어 있다. 특히 가스 교환 밸브(42)가 폐쇄되어 있을 때, 밸브 몸체(45)의 섹션(48)이 밸브 시트 링(46)의 밸브 시트(49)에 맞닿아 놓여 있다. 이에 반해 가스 교환 밸브(42)가 개방되어 있을 때, 밸브 몸체(45)의 섹션(48)은 밸브 시트 링(46)의 밸브 시트(49)로부터 들어 올려져 있고, 그 결과 이때 배기 가스는 각 실린더의 연소실에서 흘러나와, 배기 측의 가스 교환 밸브(42)와 상호 작용하는 배기 가스용 배기 포트(50)의 안으로 흘러갈 수 있다. 도 3a 내지 도 3c에서는, 적어도 하나의 에어 가이드 보어(51)가 밸브 스템(43)용 밸브 가이드(44)에 도입되고, 우선적으로는 복수의 에어 가이드 보어(51)가 밸브 가이드(44)에 도입되는 구성이, 배기 포트(50)의 에어 플러싱을 위해 제공되는데, 상기 에어 가이드 보어는 축선 방향과 반경 방향 양자 모두에 대해 경사져 있고, 그 결과 상기 에어 가이드 보어의 축선은 180°가 아닌 소정의 각도 α를 포함한다. 도 3b를 참조해 보면, 상기한 에어 가이드 보어(51)의 축선들은 밸브 몸체(45)를 향하는 방향으로 수렴된다. 밸브 가이드(44)의 에어 가이드 보어(51)에는 과급 공기 공급부 또는 압축 공기 공급부에서 나오는 공기가 공급될 수 있고, 밸브 가이드(44)의 에어 가이드 보어(51)는, 밸브 가이드(44)의 하부 섹션에서 밸브 가이드(44)와 밸브 스템(43)의 사이에 형성된 갭(52)과 연통되어 있다. 각 밸브 가이드(44)와 각 밸브 스템(43) 사이에 있는 상기한 갭(52)을 통해, 배기 가스용의 각 배기 포트(50)가 에어-플러싱될 수 있다. 이 때문에, 배기 가스를 배기 포트(50)로부터 배기 라인 안으로 밀어 넣을 수 있다.
도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d의 예시적인 실시형태에서는, 밸브 가이드(44)와 밸브 스템(43) 사이에 갭(52)을 획정하는 내면이 환형 갭(52)을 형성하도록 밸브 가이드(44)에 도입된다.
게다가, 밸브 가이드(44)에는 겉면에 다른 홈(54)이 도입되어 있다는 점이, 도 3b에 분명히 보인다. 밸브 가이드(44)의 에어 가이드 보어(51)는 갭(52) 및 홈(54)과 연통된다. 홈(54)에, 홈(54)의 위에, 그리고 에어 가이드 보어(51)에는, 공기가, 즉 이미 설명한 바와 같이 과급 공기 공급부 또는 압축 공기 공급부에서 나오는 공기가 공급될 수 있다. 도 3c의 섹션에 분명히 보이듯이, 도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d의 예시적인 실시형태에서의 에어 플러싱은, 과급 공기를 통해, 즉 각 실린더의 흡기 포트(55)에서 분기되어 흡기 포트(55)에서 나와 실린더 헤드(41)의 에어 가이드 보어(56)를 경유하여 밸브 가이드(44)의 홈(54)의 방향 및 공기 통로(57)의 방향으로 안내되는 과급 공기를 통해 이루어진다. 이미 설명한 바와 같이, 밸브 가이드(44)의 홈(54)에서 나오는 공기는, 에어 가이드 보어(51)를 경유하여 갭(52) 안으로 흘러가고 갭(52)으로부터 배기 포트(50) 안으로 흘러간다. 도 2a 내지 도 2c의 예시적인 실시형태에서는, 배기 포트(30)의 에어 플러싱에 추가하여, 밸브 몸체(25)도 또한 공기로 직접 냉각될 수 있지만, 도 3a 내지 도 3d의 예시적인 실시형태에서는, 배기 포트(50)의 에어 플러싱만이 일어난다.
본 발명에 따른 다른 내연 기관(60)의 세부 사항이 도 4a, 도 4b에 도시되어 있는데, 도 4a는 실린더 헤드(61)와, 배기 측의 가스 교환 밸브(62), 그리고 흡기 측의 가스 교환 밸브(63)의 영역에서, 내연 기관(60)으로부터 발췌하여 도시하는 도면이다. 두 가스 교환 밸브(62, 63) 모두가 실린더 헤드(62) 내에서 가이드된다. 배기 가스용 배기 포트(64)가 배기 측의 가스 교환 밸브(62)와 상호 작용한다. 과급 공기용 흡기 포트(65)가 흡기 측의 가스 교환 밸브(63)와 상호 작용한다. 특히, 흡기 측의 가스 교환 밸브(63)가 개방되어 있을 때, 흡기 포트(65)에서 나오는 과급 공기가 각 실린더의 연소실에 들어갈 수 있다. 특히, 배기 측의 가스 교환 밸브(62)가 개방되어 있을 때, 배기 가스는 각 실린더의 연소실로부터 흘러나와 배기 포트(64)의 안으로 흘러갈 수 있다.
도 4a는 밸브 몸체(67)를 지지하고 밸브 가이드(68) 내에서 가이드되는, 배기 측의 가스 교환 밸브(62)의 밸브 스템(66)을 보여준다. 또한, 도 4a는 밸브 몸체(70)를 지지하고 밸브 가이드(71) 내에서 가이드되는, 흡기 측의 가스 교환 밸브(63)의 밸브 스템(69)을 보여준다. 또한, 도 4a는 배기 측의 가스 교환 밸브(62)의 밸브 시트 링(73)을 보여주면서, 흡기 측의 가스 교환 밸브(63)의 밸브 시트 링(72)도 또한 보여준다.
배기 측의 가스 교환 밸브(62)와 상호 작용하는 배기 포트(64)를 에어 플러싱하기 위해, 도 4a, 도 4b의 예시적인 실시형태에서는, 밸브 시트 링(73)에 적어도 하나의 에어 가이드 홈(74)에 도입되는 구성이 제공된다. 도 4b에 따르면, 하나 위에 다른 하나가 배치되어 있으며 개구(75)를 통해 서로 연통되는 2개의 에어 가이드 홈(74)이 밸브 시트 링(73)에 도입되어 있다.
도 4b에 도시된 밸브 시트 링(73)의 상측 에어 가이드 홈(74)에는, 배기 포트(64)를 에어 플러싱하기 위한 공기, 즉 과급 공기 공급부 또는 압축 공기 공급부로부터의 과급 공기 또는 압축 공기가 공급될 수 있고, 상측 에어 가이드 홈(74)에 공급된 상기한 공기는 개구(75)와 하측 에어 가이드 홈(74)을 경유하여 흘러가며, 상기한 하측 에어 가이드 홈(74)에서 나와서, 우선적으로는 밸브 시트 링(73)의 영역에서 반경 방향으로 연장되는 복수의 에어 가이드 보어(76)를 경유하여 배기 포트(64) 안으로 흘러가고, 이로 인해 배기 가스는 한편으로는 배기 포트(64)로부터 밀어내어지며 다른 한편으로는 배기 측의 가스 교환 밸브(62)의 밸브 몸체(67)가 공냉될 수 있다.
도 4a에서 분명히 보이듯이, 공기, 즉 과급 공기는 흡기 포트(65)에서 나와서 실린더 헤드(61)의 에어 가이드 보어(77)를 경유하여 가스 교환 밸브(62)의 밸브 시트 링(73)의 상측 에어 가이드 홈(74)에 공급될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c 및 도 3a 내지 도 3d의 예시적인 실시형태들에서는 밸브 시트 링들(26, 46)이 종래 기술에서와 같이 수냉되지만, 도 4a, 도 4b의 예시적인 실시형태에서는 그렇지 않다. 따라서, 도 4a, 도 4b에서는, 도시된 배기 측의 가스 교환 밸브(62)의 밸브 시트 링(73)은 수냉되지 않는다. 그러나, 흡기 측의 가스 교환 밸브(63)의 밸브 시트 링(72)은 수냉될 수 있다. 따라서, 도 4a, 도 4b의 예시적인 실시형태에서는, 과급 공기가 흡기 측의 가스 교환 밸브(63)의 흡기 포트(65)에서 분기되고 배기 측의 가스 교환 밸브(62)의 밸브 시트 링(73)의 방향으로 안내된다. 과급 공기는 에어 가이드 보어(77)를 경유하여 밸브 시트 링(73)의 에어 가이드 홈(74)의 영역으로 흘러가고 에어 가이드 보어(76)를 경유하여 밸브 몸체(67)에 인접한 배기 포트(64) 안으로 흘러간다. 공기는 밸브 몸체(76)의 표면 위로 흘러가서 밸브 몸체를 냉각한다. 배기 가스는 배기 포트(64)에서 밀어내어진다.
본 발명에 따른 내연 기관의 다른 예시적인 실시형태가 도 5a, 도 5b에 의해 도시되어 있는데, 도 5a, 도 5b의 예시적인 실시형태는 실질적으로 도 4a, 도 4b의 예시적인 실시형태에 대응하며, 이에 따라 불필요한 중복 설명을 피하기 위해, 동일한 어셈블리에 대해 동일한 참조 부호를 사용하고 이들 어셈블리에 관하여는 앞의 설명을 참조한다. 이하에서는, 도 5a, 도 5b의 예시적인 실시형태가 도 4a, 도 4b의 예시적인 실시형태와 다른 세부 사항들에 관해서만, 도 5a, 도 5b의 예시적인 실시형태를 설명한다. 도 5a, 도 5b의 예시적인 실시형태에서는, 실린더 헤드(61)의 에어 가이드 보어(77)를 경유하여 흡기 포트(65)에서 나오는 공기가, 밸브 시트 링(73)의 에어 가이드 홈(74)에 공급될 수 있는데, 그러나 도 5a, 도 5b에서는, 도 4a, 도 4b의 예시적인 실시형태와는 대조적으로, 에어 가이드 홈(74)의 영역에 안내된 공기가 밸브 시트 링(73)의 다른 홈의 안으로 안내되는 것이 아니라, 밸브 시트 링(73)과 실린더 헤드(61) 사이의 갭(74)을 통해 배기 포트(64)의 안으로 흘러간다. 이 홈(78)은 밸브 몸체(67)로부터 이격되어 있으므로, 흡기 포트(65)에서 분기된 과급 공기는 주로, 도 5a, 도 5b의 예시적인 실시형태에서 배기 포트(64)를 에어 플러싱하는 역할을 하고, 도 4a, 도 4b의 예시적인 실시형태에서와 같이 밸브 몸체(67)를 냉각하는 역할은 하지 않는다.
도 4a, 도 4b의 예시적인 실시형태에서 밸브 시트 링(73)은 오로지 공냉될 뿐이지만, 도 5a, 도 5b의 예시적인 실시형태에서 밸브 시트 링(73)은 에어 가이드 홈(74)의 영역에서는 공냉되고 냉각수 홈(79)의 영역에서는 수냉되며, 이에 따라 도 5a, 도 5b의 예시적인 실시형태에서는 밸브 시트 링(73)의 복합 냉각이 보장된다. 도 2a 내지 도 3b에서, 각 시트 링(26, 46)은 종래 기술에서와 같이 수냉된다.
모든 예시적인 실시형태들을 통해, 특히 배기 측의 내연 기관의 가스 교환 밸브의 효과적인 냉각이 가능하다. 본 발명은 특히 디젤 엔진에, 특히 선박에 이용되는 직접-분사식의 대형 내연 디젤 엔진에 이용된다.
1 : 내연기관 2 : 실린더 헤드
3 : 가스 교환 밸브 4 : 가스 교환 밸브
5 : 밸브 스템 6 : 밸브 몸체
7 : 밸브 가이드 8 : 밸브 시트 링
9 : 섹션 10 : 밸브 시트
11 : 흡기 포트 12 : 배기 포트
13 : 스프링 요소 20 : 내연기관
21 : 실린더 헤드 22 : 가스 교환 밸브
23 : 밸브 스템 24 : 밸브 가이드
25 : 밸브 몸체 26 : 밸브 시트 링
27 : 스프링 요소 28 : 섹션
29 : 밸브 시트 30 : 배기 포트
31 : 에어 가이드 보어 32 : 에어 가이드 보어
33 : 홈 34 : 에어 가이드 보어
35 : 에어 가이드 보어 36 : 에어 가이드 보어
37 : 흡기 포트 40 : 내연기관
41 : 실린더 헤드 42 : 가스 교환 밸브
43 : 밸브 스템 44 : 밸브 가이드
45 : 밸브 몸체 46 : 밸브 시트 링
47 : 스프링 요소 48 : 섹션
49 : 밸브 시트 50 : 배기 포트
51 : 에어 가이드 보어 52 : 갭
54 : 홈 55 : 흡기 포트
56 : 에어 가이드 보어 57 : 공기 통로
60 : 내연기관 61 : 실린더 헤드
62 : 가스 교환 밸브 63 : 가스 교환 밸브
64 : 배기 포트 65 : 흡기 포트
66 : 밸브 스템 67 : 밸브 몸체
68 : 밸브 가이드 69 : 밸브 스템
70 : 밸브 몸체 71 : 밸브 가이드
72 : 밸브 시트 링 73 : 밸브 시트 링
74 : 에어 가이드 홈 75 : 개구
76 : 에어 가이드 보어 77 : 에어 가이드 보어
78 : 갭 79 : 냉각수 홈

Claims (10)

  1. 내연 기관(20, 40, 60)으로서,
    실린더 헤드(21, 41, 61); 및
    적어도 하나의 실린더를 구비하고,
    각 실린더의 실린더 헤드(21, 41, 61)에는, 흡기 측의 과급 공기용의 적어도 하나의 가스 교환 밸브와, 배기 측의 배기 가스용의 적어도 하나의 가스 교환 밸브(22, 42, 62)가 각각 수용되어 있으며;
    각 가스 교환 밸브는, 밸브 몸체(25, 45, 67)를 지지하고 밸브 가이드(24, 44, 68) 내에 장착되는 밸브 스템(23, 43, 68), 및 상기 밸브 몸체(25, 45, 67)와 상호 작용하는 밸브 시트 링(26, 46, 73)을 포함하고;
    각 실린더의 실린더 헤드(21, 41, 61)는, 흡기 측의 각 가스 교환 밸브(4)와 상호 작용하는 과급 공기용 흡기 포트(37, 55, 65), 및 배기 측의 각 가스 교환 밸브(22, 42, 62)와 상호 작용하는 배기 가스용 배기 포트(30, 50, 64)를 포함하는 것인 내연 기관에 있어서,
    배기 측의 각 가스 교환 밸브(22, 42, 62)와 상호 작용하는 배기 포트(30, 50, 64)는 에어-플러싱되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  2. 제1항에 있어서, 배기 측의 각 가스 교환 밸브(22, 42, 62)와 상호 작용하는 배기 포트(30, 50, 64)는, 내연 기관의 과급 공기 공급부에서 분기될 수 있는 과급 공기로 플러싱되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  3. 제1항에 있어서, 배기 측의 각 가스 교환 밸브(22, 42, 62)와 상호 작용하는 배기 포트(30, 50, 64)는, 내연 기관의 별도의 압축 공기 공급부에 의해 제공될 수 있는 압축 공기로 플러싱되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각 밸브 스템(23)에는, 밸브 스템의 축선 방향으로 연장되는 에어 가이드 보어(31)와, 밸브 스템의 반경 방향으로 또는 대략 상기 반경 방향으로 연장되는 적어도 하나의 에어 가이드 보어(32)가 마련되고, 외면에 홈(33)이 도입되며, 반경 방향으로 또는 대략 반경 방향으로 연장되는 각 에어 가이드 보어(32)는, 축선 방향으로 연장되는 에어 가이드 보어(31) 및 상기 홈(33)과 연통되어 있고,
    각 밸브 가이드(24)에는, 과급 공기 공급부 또는 압축 공기 공급부로부터 공기가 공급될 수 있는, 밸브 스템의 반경 방향으로 또는 대략 반경 방향으로 연장되는 적어도 하나의 에어 가이드 보어(34)가 도입되어, 밸브 스템(23)의 스트로크 위치와는 관계없이, 밸브 스템(23)의 홈(33)과 연통되며,
    밸브 스템(23)의 축선 방향으로 연장되는 밸브 스템(23)의 에어 가이드 보어(31)는, 밸브 몸체(25)의 영역에서 밸브 몸체(25)의 에어 가이드 보어(35)를 통해 각 배기 포트(30)로 통하고, 이에 따라 한편으로는 각 배기 포트(30)가 에어 플러싱되며 다른 한편으로는 각 밸브 몸체(25)가 공냉되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각 밸브 가이드(44)에는, 과급 공기 공급부 또는 압축 공기 공급부로부터 공기가 공급될 수 있고 각 밸브 가이드(44)와 각 밸브 스템(43) 사이의 갭(52)과 연통되는, 적어도 하나의 에어 가이드 보어(51)가 도입되며;
    각 밸브 가이드(44)와 각 밸브 스템(44) 사이의 갭(52)을 통해, 각 배기 포트(50)가 에어-플러싱되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  6. 제5항에 있어서, 밸브 가이드(44)의 내면에는, 갭(52)을 획정하는 홈(54)이 도입되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 각 밸브 가이드(24, 44)에 도입되는 밸브 가이드(24, 44)의 에어 가이드 보어(34, 51)는, 실린더 헤드(21, 41)의 보어(36, 56)를 통해, 각 실린더의 과급 공기용 흡기 포트(37, 55)와 연통되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각 밸브 시트 링(73)에는, 과급 공기 공급부 또는 압축 공기 공급부로부터 공기가 공급될 수 있고 각 밸브 시트 링(73)과 실린더 헤드(61) 사이의 갭(78)을 통해 또는 밸브 시트 링(73)의 보어(76)를 통해 각 배기 포트(64)와 연통되는 적어도 하나의 에어 가이드 홈(74)이 도입되며;
    각 밸브 시트 링(73)과 실린더 헤드(61) 사이의 갭(78)을 통해 또는 밸브 시트 링(73)의 보어(76)를 통해, 각 배기 포트(64)가 에어-플러싱되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  9. 제8항에 있어서, 각 가이드 시트 링(73)에 도입되는 밸브 시트 링(73)의 에어 가이드 홈(74)은, 실린더 헤드(61)의 보어(77)를 통해, 각 실린더의 과급 공기용 흡기 포트(65)와 연통되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 밸브 시트 링(26, 46, 73)은 적어도 하나의 냉각수 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
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