KR20190128700A - 차량과 관련된 4-행정 내연기관 및 방법 - Google Patents

차량과 관련된 4-행정 내연기관 및 방법 Download PDF

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KR20190128700A
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안드레아스 달
에릭 오로프손
Original Assignee
스카니아 씨브이 악티에볼라그
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Abstract

본 명세서에, 4-행정 내연기관(2)이 개시되어 있다. 엔진(2)이 동기화되어 있다면, 캠샤프트(25)와 크랭크샤프트(20)가 동일한 회전 속도로 회전한다. 제1 링크 장치(40)는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 변경시키게 구성되어 있다. 제2 링크 장치(41)는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 변경시키게 구성되어 있다. 제어 유닛(54)은 제1 링크 장치(40)가 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하거나 감소시키도록 제어하고, 제2 링크 장치(41)가 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하거나 감소시키도록 제어하게 구성되어 있다.

Description

차량과 관련된 4-행정 내연기관 및 방법
본 발명은 4-행정 내연기관에 관한 것이다. 본 발명은 4-행정 내연기관을 포함하는 차량에도 관한 것이다. 또한, 본 발명은 4-행정 내연기관을 제어하는 방법에도 관한 것이다. 추가적인 측면들에 따르면, 본 발명은 4-행정 내연기관을 제어하는 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 및 4-행정 내연기관을 제어하는 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
4-행정 내연기관(ICE)의 피스톤은 ICE의 실린더 내에서 4-행정 즉 흡기(intake) 행정, 압축(compression) 행정, 동력(power) 행정 및 배기(exhaust) 행정을 수행한다. ICE가 통상적으로 작동하는 중에, 흡기 행정에서 실린더 내로 공기가 흡입되고, 압축 행정에서 공기가 압축된다. 피스톤이 상사점(TDC) 근방에 있을 때 실린더 내로 연료가 분사됨으로써 특정 양의 에너지가 공급된다. 동력 행정에서 연료가 연소하여 팽창한다. 배기 행정에서 배기가스가 실린더에서 방출된다. 이에 따라 ICE의 크랭크샤프트는 ICE의 피스톤 또는 피스톤들에 의해 구동된다.
일부 ICE는 피스톤이 크랭크샤프트의 회전을 제동시키는 모드 같은 교번 모드(alternate mode)로 작동될 수 있다. 이러한 방식으로, ICE에 내부 부하가 가해질 수 있다. 예를 들면, 이러한 내부 부하는 크랭크샤프트의 회전 속도를 줄이는 데에 사용되거나 관련 ICE의 다른 실린더들로부터 고온의 배기가스를 생성하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 고온의 배기가스는 궁극적으로 ICE의 배기가스용 촉매 환원 시스템을 가열시킬 수 있다. 어떤 ICE는 공기가 ICE의 실린더를 통과하지 않는 모드로 작동할 수 있다. 이러한 방식으로, ICE는 낮은 부하를 받는 기간에 ICE의 실린더가 차단(shut off)될 수 있다. 공기가 실린더를 통과하지 않기 때문에, ICE의 촉매 환원 시스템이 냉각되지 않게 된다.
이와 같이 현대의 4-행정 ICE가 통상적인 엔진 구동 모드뿐 아니라 다른 모드들로 작동할 수 있음으로 인해 많은 이익을 얻을 수 있다.
본 발명의 목적은 다양한 모드로 작동할 수 있는 4-행정 ICE를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 목적은 적어도 하나의 실린더 장치, 크랭크샤프트 및 적어도 하나의 캠샤프트를 포함하는 4-행정 내연기관에 의해 달성된다. 적어도 하나의 실린더 장치는 연소실을 형성하고, 실린더 보어, 실린더 보어 내에서 왕복 운동하게 배치되는 피스톤, 피스톤을 크랭크샤프트에 연결하는 커넥팅 로드, 실린더 보어로부터 배기가스를 배출하기 위한 배기 장치 및 실린더 보어 내로 신선한 가스를 흡입하기 위한 흡기 장치를 포함한다. 피스톤은 실린더 보어 내에서 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정에 상당하는 4-행정을 수행한다. 배기 장치는 배기 밸브 및 배기 개구를 포함한다. 배기 밸브는 배기 개구의 배기 밸브 시트에 대해 밀봉하게 구성되는 배기 밸브 헤드를 포함한다. 흡기 장치는 흡기 밸브 및 흡기 개구를 포함한다. 흡기 밸브는 흡기 개구의 흡기 밸브 시트에 대해 밀봉하게 구성되는 흡기 밸브 헤드를 포함한다. 적어도 하나의 캠샤프트는 배기 개구의 개폐를 위한 배기 밸브 헤드의 모션을 일으키게 구성된 제1 로브를 포함한다. 적어도 하나의 캠샤프트는 흡기 개구의 개폐를 위한 흡기 밸브 헤드의 모션을 일으키게 구성된 제2 로브를 포함한다. 적어도 하나의 캠샤프트는 크랭크샤프트와 동기화되어 크랭크샤프트와 동일한 회전 속도로 회전한다. 배기 장치는 제1 로브에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드의 모션을 변경시키도록 구성된 제1 링크 장치를 포함하고, 흡기 장치는 제2 로브에 야기되는 흡기 밸브 헤드의 모션을 변경시키도록 구성된 제2 링크 장치를 포함한다. 4-행정 내연기관은 배기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 방지하도록 제1 링크 장치를 제어하게 구성되고 흡기 개구의 모션을 선택적으로 방지하도록 제2 링크 장치를 제어하게 구성된 제어 유닛을 포함한다. 제어 유닛은 또한 배기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 감소시키게 제1 링크 장치를 제어하게 구성되어 있고 및/또는 흡기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 감소시키게 제2 링크 장치를 제어하게 구성되어 있다.
적어도 하나의 캠샤프트가 크랭크샤프트와 동기화되어 크랭크샤프트와 동일한 회전 속도로 회전하기 때문에, 크랭크샤프트가 2 회전하는 동안 캠샤프트가 1 회전만을 하는 것과는 달리, 크랭크샤프트가 피스톤이 4-행정을 수행하기 위해 필요로 하는 2 회전을 하는 동안 제1 및 제2 로브들과 함께 적어도 하나의 캠샤프트가 2 회전하게 된다. 배기 장치는 제1 로브에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드의 모션을 변경시키게 구성된 제1 링크 장치를 포함하고, 흡기 장치는 제2 로브에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드의 모션을 변경시키게 구성된 제2 링크 장치를 포함하기 때문에, 배기 밸브 헤드 및 흡기 밸브 헤드의 동작이 조작될 수 있다. 4-행정 내연기관이, 배기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 방지하도록 제1 링크 장치를 제어하게 구성되고, 흡기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 방지하도록 제2 링크 장치를 제어하게 구성된 제어 유닛을 포함하기 때문에, 제1 및 제2 로브들에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드 및/또는 흡기 밸브 헤드의 특정 동작이 방지되어 내연기관의 특정 작동 모드를 위한 배기 밸브 헤드 및 흡기 밸브 헤드의 특정 개폐 패턴을 달성할 수 있다. 제어 유닛은 또한 배기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 감소시키게 제1 링크 장치를 제어하게 구성되어 있고 및/또는 흡기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 감소시키게 제2 링크 장치를 제어하게 구성되어 있기 때문에, 내연기관이 다양한 작동 모드에서 작동하는 중에 제1 및 제2 로브에 의해 배기 밸브 헤드 및/또는 흡기 밸브 헤드의 감소된 움직임이 야기될 수 있다. 이에 따라 4-행정 내연기관이, 다양한 유형의 작동 모드에 맞게 용이하게 수정될 수 있다. 그 결과, 전술한 목적을 달성하게 된다.
좀 더 상세하기로는, 크랭크샤프트와 동일한 회전 속도로 회전하는 캠샤프트 설비(provision)는 배기 행정과 압축 행정 중에 제1 로브가 배기 밸브 헤드를 이동시키기 위해 제공된다. 이와 유사하게, 이는 흡기 행정과 동력 행정 중에 제2 로브가 흡기 밸브 헤드를 이동시키기 위해 제공된다.
제1 및 제2 링크 장치들에 의해 흡기 밸브 헤드 및 배기 밸브 헤드의 개방과 관련된 유연성(flexibility)이 제공된다. 이에 따라, ICE의 특정 동작 모드를 달성하기 위해, 제어 유닛은,
- 압축 행정 및/또는 배기 행정 중에 제1 링크 장치가 배기 밸브 헤드가 선택적으로 개방되지 않도록 제어하고, 및/또는
- 흡기 행정 및/또는 동력 행정 중에 흡기 밸브 헤드가 선택적으로 개방되지 않도록 제어하고, 및/또는
- 압축 행정 및/또는 배기 행정 중에 제1 링크 장치가 배기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 감소시키도록 제어하고, 및/또는
- 흡기 행정 및/또는 동력 행정 중에 흡기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 감소시키도록 제어하게 된다.
이에 따라, 예컨대 피스톤이 크랭크샤프트를 구동하는 통상적인 엔진 작동 모드 및 피스톤이 크랭크샤프트를 제동하는 다른 엔진 제동 모드와 같이 여러 다양한 작동 모드로 유연하게 수정될 수 있는 ICE가 제공된다.
적어도 하나의 캠샤프트와 크랭크샤프트가 2번 완전하게 회전하는 중에 다양한 패턴들에 따라 배기 및 흡기 밸브 헤드들의 개방과 미개방에 의해 ICE의 다양한 동작 모드를 달성하기 위해, ICE의 크랭크샤프트와 동일한 회전 속도로 회전하는 적어도 하나의 캠샤프트를 구비하는 ICE에서 흡기 밸브 헤드 및 배기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 방지하는 데에 링크 장치들이 사용될 수 있다는 것을 본 발명자들이 인지하였다.
적어도 하나의 캠샤프트와 크랭크샤프트가 2번 완전하게 회전하는 중에 다양한 패턴들에 따라 배기 밸브 헤드 및/또는 흡기 밸브 헤드들의 부분 개방에 의해 ICE의 다양한 동작 모드를 달성하기 위해, ICE의 크랭크샤프트와 동일한 회전 속도로 회전하는 적어도 하나의 캠샤프트를 구비하는 ICE에서 흡기 밸브 헤드 및 배기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 감소시키는 데에 링크 장치들이 사용될 수 있다는 것을 본 발명자들이 또한 인지하였다.
4-행정 ICE는 둘 이상의 실린더 장치를 포함할 수 있으며, 각 실린더 장치는 연소실을 형성하고, 실린더 보어, 그 실린더 보어 내에서 왕복운동하게 배치된 피스톤, 피스톤을 크랭크샤프트에 연결하는 커넥팅 로드, 실린더 보어에서 배기가스를 배출하기 위한 배기 장치 및 실린더 보어 내로 신선한 가스를 흡입하기 위한 흡기 장치를 포함한다.
연소실은 실린더 장치 내부에서 피스톤 위에 배치되어 있다. 피스톤이 흡기 행정에 있는 중에 예를 들어 ICE가 통상적인 엔진 작동 모드로 작동하는 중에 흡입 공기가 실린더 장치의 흡기 장치를 통해 연소실로 유입될 수 있다. 흡입 공기는 터보차저에 의해 압축될 수 있다. 내연기관은 예를 들면 디젤 타입의 엔진 같은 압축 점화(CI) 엔진 또는 오토 타입 엔진 같은 스파크 점화 엔진일 수 있으며, 스파크 점화 엔진의 경우 실린더 장치 내에 스파크플러그 또는 이와 유사한 장치를 포함한다. 예를 들어 ICE가 통상적인 엔진 구동 모드로 작동하는 중에, 피스톤의 압축 행정 또는 흡기 행정의 일부 기간 중에 연료가 연소실 내로 분사되거나 흡입 공기에 혼입될 수 있다. 예를 들어 ICE가 통상적인 엔진 구동 모드로 작동하는 중에, 피스톤의 압축 행정과 동력 행정 사이의 TDC 근방에서 연료가 점화될 수 있다. 캠샤프트가 크랭크샤프트와 동기화되어 동일한 회전 속도로 회전한다는 것은 캠샤프트와 크랭크샤프트의 동일한 각속도(ω)가 동일하다는 것을 의미한다.
배기 밸브 헤드 및 흡기 밸브 헤드 각각의 모션 감소는 진폭(amplitude) 감소 및/또는 시간 감소일 수 있다. 배기 밸브 헤드 및 흡기 밸브 헤드 각각의 모션 감소는 행정의 초기 중에 또는 행정의 중반 중에 또는 행정의 말기 중에 관련 밸브 헤드가 개방되게 할 수 있다.
실시형태들에 따르면, 적어도 하나의 캠샤프트는 배기 배구를 개폐하기 위한 배기 밸브 헤드의 모션을 야기하도록 구성된 제3 로브를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 캠샤프트는 흡기 배구를 개폐하기 위한 흡기 밸브 헤드의 모션을 야기하도록 구성된 제3 로브를 포함할 수 있다. 제어 유닛은,
- 제3 로브에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 방지하게 제1 링크 장치를 제어하고,
- 제4 로브에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 방지하게 제2 링크 장치를 제어하고,
- 제3 로브에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 감소시키게 제1 링크 장치를 제어하고,
- 제4 로브에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 감소시키게 제2 링크 장치를 제어하게 된다.
예를 들면, 제1 링크 장치가 배기 밸브 헤드의 모션을 방지하지 않는다면, 제3 로브는 흡기 행정 중에 및/또는 동력 행정 중에 배기 밸브 헤드를 이동시킬 수 있다. 이와 유사하게, 제2 링크 장치가 흡기 밸브 헤드의 모션을 방지하지 않는다면, 제4 로브는 압축 행정 중에 및/또는 배기 행정 중에 흡기 밸브 헤드를 이동시킬 수 있다. 제1 링크 장치가 제3 로브에 의해 야기된 배기 밸브 헤드의 모션을 감소시키게 제어될 때, 제3 로브는 흡기 행정 중에 및/또는 동력 행정 중에 배기 밸브 헤드의 모션을 감소시킬 수 있다. 이와 유사하게, 제2 링크 장치가 제4 로브에 의해 야기된 흡기 밸브 헤드의 모션을 감소시키게 제어될 때, 제4 로브는 압축 행정 중에 및/또는 배기 행정 중에 흡기 밸브 헤드의 모션을 감소시킬 수 있다.
이에 따라, ICE는 예를 들어 피스톤이 크랭크샤프트를 구동하는 다양한 엔진 구동 모드 및 피스톤이 크랭크샤프트를 제동하는 다양한 엔진 제동 모드와 같은 여러 다양한 잦ㄱ동 모드로 유연하게 수정될 수 있게 제공된다.
본 발명의 추가의 측면에 따르면, 본 명세서에 논의되어 있는 측면들 및/또는 실시형태들 중 어느 하나에 따른 4-행정 내연기관을 포함하는 차량이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 적어도 하나의 실린더 장치, 크랭크샤프트 및 적어도 하나의 캠샤프트를 포함하는 4-행정 내연기관을 제어하는 방법이 제공된다. 적어도 하나의 실린더 장치는 연소실을 형성하고, 실린더 보어, 실린더 보어 내에서 왕복 운동하게 배치되는 피스톤, 피스톤을 크랭크샤프트에 연결하는 커넥팅 로드, 실린더 보어로부터 배기가스를 배출하기 위한 배기 장치 및 실린더 보어 내로 신선한 가스를 흡입하기 위한 흡기 장치를 포함한다. 피스톤은 실린더 보어 내에서 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정에 상당하는 4-행정을 수행한다. 배기 장치는 배기 밸브 및 배기 개구를 포함하되, 배기 밸브는 배기 개구의 배기 밸브 시트에 대해 밀봉하게 구성되는 배기 밸브 헤드를 포함한다. 흡기 장치는 흡기 밸브 및 흡기 개구를 포함하되, 흡기 밸브는 흡기 개구의 흡기 밸브 시트에 대해 밀봉하게 구성되는 흡기 밸브 헤드를 포함한다. 적어도 하나의 캠샤프트는 배기 개구의 개폐를 위한 배기 밸브 헤드의 모션을 일으키게 구성된 제1 로브를 포함하고, 적어도 하나의 캠샤프트는 흡기 개구의 개폐를 위한 흡기 밸브 헤드의 모션을 일으키게 구성된 제2 로브를 포함한다. 상기 방법은,
- 적어도 하나의 캠샤프트를 크랭크샤프트와 동일한 회전 속도로 회전시키는 단계,
- 배기 장치 내에 포함되는 제1 링크 장치를 사용하여 제1 로브에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드의 모션을 변경시키는 단계,
- 흡기 장치 내에 포함되는 제2 링크 장치를 사용하여 제2 로브에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드의 모션을 변경시키는 단계를 포함하고,
제1 로브에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드의 모션을 변경시키는 단계는,
- 제1 로브에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 방지하는 단계 및
- 제1 로브에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계를 포함하고, 및
제2 로브에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드의 모션을 변경시키는 단계는,
- 제2 로브에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 방지하는 단계 및
- 제2 로브에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 컴퓨터에 의해 프로그램이 실행될 때, 컴퓨터가 본 명세서에 기재되어 있는 측면들 및/또는 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법을 수행하게 하는 지령을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 컴퓨터에 의해 실행될 때, 컴퓨터가 본 명세서에 기재되어 있는 측면들 및/또는 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법을 수행하게 하는 지령을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체가 제공된다.
첨부된 특허청구범위와 아래의 상세한 설명을 연구하면 본 발명의 다른 특징과 이점들이 자명해질 것이다.
아래에서 상세한 설명에서 논의되는 예시적 실시형태들과 첨부된 도면들로부터 본 발명의 특별한 특징들과 이점들을 포함하는 다양한 측면들이 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 실시형태들에 따른 4-행정 내연기관(ICE)을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 ICE의 실린더 장치를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 실시형태들에 따른 ICE를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 유압식 링크를 포함하는 링크 장치의 실시형태들을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 5는 유압식 링크를 포함하는 링크 장치의 다른 실시형태들을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 6은 배기 및 흡기 밸브 개구들의 상정 가능한 개폐 패턴들 중 일부를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 7은 밸브 헤드의 다양한 감소된 모션을 설명하는 도면이다.
도 8은 ICE의 실린더 장치의 실시형태들을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 9는 제어 유닛을 설명하는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 배기 및 흡기 밸브 개구들의 상정 가능한 개폐 패턴들 중 일부를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 4-행정 ICE 제어 방법의 실시형태들을 설명하는 도면이다.
도 12는 실시형태들에 따른 컴퓨터 프로그램 제품을 설명하는 도면이다.
본 발명의 측면들을 더욱 상세하게 설명한다. 명세서 전반에서 동일한 도면부호들은 동일한 요소들을 가리킨다. 주지의 기능 또는 구조는 간략함 및/또는 명료함을 위해 상세하게 설명하지 않을 것이다.
도 1은 실시형태들에 따른 4-행정 내연기관(ICE)(2)을 개략적으로 설명한다. ICE(2)는 적어도 하나의 실린더 장치(4), 크랭크샤프트(20) 및 적어도 하나의 캠샤프트(25)를 포함한다. 도 1은 본 명세서에 기재되어 있는 측면들 및/또는 실시형태들 중 어느 하나에 따른 ICE(2)를 포함하는 차량(1)을 개략적으로 도시한다. 차량(1)은 예컨대 트럭 또는 버스 같은 중대형 차량일 수 있다. 차량(1)은 본 명세서에 기재되어 있는 측면들 및/또는 실시형태들 중 어느 하나에 따른 4-행정 ICE(2)를 포함한다. 즉, 도 1에 도시되어 있는 실시형태의 ICE(2)뿐만 아니라 본 명세서에 논의되어 있는 다른 실시형태들에 따른 다른 ICE(2)를 포함한다. 또한, 차량(1)의 ICE(2)는 본 명세서에서 논의되고 있는 측면들 및/또는 실시형태들에 따른 방법에 따라 제어될 수 있다.
적어도 하나의 실린더 장치(4)는 피스톤(10), 실린더 보어(12), 배기 장치(14), 흡기 장치(16) 및 연료 분사 장치(18) 및/또는 점화 장치를 포함한다. 피스톤(10)은 실린더 보어(12) 내에서 왕복 운동하게 배치되어 있다. 피스톤(10)은 크랭크샤프트(20)가 완전하게 2회전 하는 중에, 실린더 보어(12) 내에서 4 행정을 수행한다. ICE(2) 내에서 연료가 연소될 때 통상의 엔지니 구동 모드에서, 4 행정은 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정에 상응한다. 본 발명에 따르면, 신선 가스 흡입, 압축, 연소 및 배기가스 배출 외에 다른 임무가 각 행정이 이루어지는 동안에 수행될 수 있다. 그러나 명료함을 위해 본 명세서에서 행정들은 통상적인 용어 즉 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정에 따라 명명된다. 적어도 하나의 캠샤프트(25)는 크랭크샤프트(20)와 동일한 회전 속도(ω)로 회전한다.
도 1에서, 피스톤(10)은 하사점(BDC)에서는 실선으로 상사점(TDC)에서는 파선으로 도시되어 있다. 실린더 장치(4)는 피스톤(10)의 BDC와 연소실(23)의 상단 내부 한정 표면(24) 사이에서 최대 체적(VMAX)을 구비한다. 연소실(23)은 실린더 장치(4) 내부에서 피스톤(10) 위에 형성된다. 커넥팅 로드(22)는 피스톤(10)과 크랭크샤프트(20)를 연결한다. ICE(2)는 배기 도관(6) 및 배기 장치(14)에 연결되어 있는 적어도 하나의 터빈(8)을 포함할 수 있다. 예컨대 공기를 운송하기 위한 흡기 도관(5)이 흡기 장치(16)에 연결되어 있다. 터빈(8)이 터보 차저를 형성하는 압축기(도시되어 있지 않음)에 연결될 수 있다. 압축기는 공기를 흡기 도관(5)을 거쳐 흡기 장치(16)와 연소실(23)로 안내한다. ICE(2)에서 배출되는 배기가스는 예컨대 촉매 환원 시스템 같은 세정 시스템(9)에서 세정될 수 있다.
실린더 장치(4)는 BDC와 TDC 사이의 실린더 보어(12) 내에 총 배기량(Vs)(total swept volume)을 구비한다. 실린더 장치(4)는 압축비(ε)를 구비하며, VMAX는 다음과 같이 표현될 수 있다.
VMAX=Vs*(ε/(ε-1)).
아래에 도 2를 참고하여 설명되어 있는 바와 같이, 배기 장치(14)는 배기 밸브 및 배기 개구를 포함하고, 흡기 장치(16)는 흡기 밸브 및 흡기 개구를 포함한다. 배기 장치(14)는 실린더 보어(12)에서 배기가스를 배출시키기 위해 배치되어 있다. 배기 장치(14)는 피스톤 왕복운동 중 배기 순서에서 배기 개구를 개폐하도록 구성되어 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 배기 과정은 피스톤(10)이 동력 행정에서 BDC에 도달하기 전에 시작할 수 있으며, 배기 행정과 흡기 행정 사이에서 피스톤이 TDC 근방에 있을 때에 종료할 수 있다. 흡기 장치(16)는 실린더 보어(12) 내로 신선한 가스를 흡입하기 위해 구성되어 있다. 흡기 장치(16)는 피스톤 왕복운동 중 흡기 과정에서 흡기 개구를 개폐하도록 구성되어 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 흡기 과정은 배기 행정과 흡기 행정 사이에서 피스톤(10)이 TDC 근방에 있을 때 시작할 수 있고, 흡기 행정과 압축 행성 사이에서 피스톤(10)이 BDC 근방에 있을 때 종료할 수 있다.
일부 실시형태들에 따르면, 실린더 장치(4)는 실린더 보어(12) 내에서 피스톤(10)의 BDC와 TDC 사이에 총 배기량(Vs)을 구비할 수 있다. 여기서, 0.3 < Vs < 4리터이다. 순전히 하나의 예시로 언급하는 것으로, Vs의 낮은 범위에서, 실린더 장치(4)는 승용차용 내연기관의 파트를 형성할 수 있으며, Vs의 높은 범위와 중간 범위에서 실린더 장치(4)는 트럭 또는 버스 같은 중대형 차량 또는 건설용 차량용 내연기관의 파트를 형성할 수 있다. 또한, Vs가 높은 범위에서, 실린더 장치(4)는 예컨대 해양용 또는 레일(기차)용 제너레이터 세트(엔진발전기(genset))용 내연기관의 파트를 형성할 수 있다.
도 2는 도 1의 ICE(2)의 적어도 하나의 실린더 장치(4)를 개략적으로 도시한다. 특히, 배기 장치(14) 및 흡기 장치(16)가 매우 상세하게 도시되어 있다.
배기 장치(14)는 배기 밸브(26) 및 배기 개구(28)를 포함한다. 배기 밸브(26)가 개방되면 배기 개구(28)를 통해 연소실(23)로부터 배기가스가 유출된다. 배기 밸브(26)는 배기 개구(28) 주위로 연장하는 배기 밸브 시트(32)에 대해 밀봉하도록 구성되는 배기 밸브 헤드(30)를 포함한다. 배기 밸브 시트(32)는 실린더 장치(4) 내에 예를 들어 연소실(23)의 상단 내부 한정 표면(24)에 제공될 수 있다.
흡기 장치(16)는 흡기 밸브(42)와 흡기 개구(29)를 포함한다. 흡기 밸브(42)가 개방되면 신선 가스가 흡기 개구(29)를 통해 연소실(23) 내로 유입된다. 흡기 밸브(42)는 흡기 개구(29) 주위로 연장하는 흡기 밸브 시트(33)에 대해 밀봉하도록 구성되는 흡기 밸브 헤드(31)를 포함한다. 흡기 밸브 시트(33)가 실린더 장치(4) 내에 예를 들어 연소실(23)의 내부 한정 표면(24)에 제공될 수 있다.
캠샤프트(25)는 배기 밸브(26)의 움직임을 제어하고, 배기 밸브(26)를 개폐시키기 위해 배치되어 있다. 즉, 캠샤프트(25)는 배기 밸브(26)와 인접하도록 구성되는 제1 로브(34)를 포함한다. 이에 따라 배기 밸브(26)의 적어도 일부분은 제1 로브(34)의 윤곽을 따르게 된다. 따라서, 제1 로브(34)는 배기 개구(28)를 개폐하기 위한 배기 밸브 헤드(30)의 운동을 야기시키도록 구성되어 있다. 다르게 말하면, 제1 로브(34)는 배기 밸브 헤드(30)에 입력을 제공한다. 즉 제1 로브(34)는 배기 밸브(26)의 말단 부분(36)이 추종하는 캠을 형성한다. 제1 로브(34)는 캠샤프트(25) 위에 편심되게 배치되어 있다. 배기 밸브(26)의 말단 부분(36)은 제1 로브(34)와 맞닿아 있다. 캠샤프트(25)가 회전함에 따라, 배기 밸브(26)의 말단 부분(36)은 제1 로브(34)를 추종하여, 배기 밸브 헤드(30)의 운동을 야기한다. 배기 밸브(26)는 종래 기술로부터 알려져 있는 바와 같이 예컨대 스프링에 의해 폐쇄 위치를 향해 편향될 수 있다. 배기 장치(14)는 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 운동을 변화시키도록 구성된 제1 링크 장치(40)를 포함한다.
캠샤프트(25)는 흡기 밸브(42)의 움직임을 제어하고, 흡기 밸브(42)의 개폐를 위해 배치되어 있다. 즉, 캠샤프트(25)는 흡기 밸브(42)와 인접하게 구성되어 있는 제2 로브(35)를 포함한다. 도 2에서 제2 로브는 파선으로 도시되어 있다. 이에 따라 흡기 밸브(42)의 적어도 일부분은 제2 로브(35)의 윤곽을 추종하게 된다. 따라서 제2 로브(35)는 흡기 개구(29)의 개폐를 위한 흡기 밸브 헤드(31)의 운동을 일으키도록 구성되어 있다. 다르게 말하면, 제2 로브(35)는 흡기 밸브 헤드(31)에 입력을 제공한다. 즉 제2 로브(35)는 흡기 밸브(42)의 말단 부분(37)이 추종하는 캠을 형성한다. 제2 로브(35)는 캠샤프트(25) 위에 편심되게 배치되어 있다. 흡기 밸브(42)의 말단 부분(37)은 제2 로브(35)와 맞닿아 있다. 캠샤프트(25)가 회전함에 따라, 흡기 밸브(42)의 말단 부분(37)은 제2 로브(35)를 추종하여, 흡기 밸브 헤드(31)의 운동을 야기한다. 흡기 밸브(42)는 종래 기술로부터 알려져 있는 바와 같이 예컨대 스프링에 의해 폐쇄 위치를 향해 편향될 수 있다. 흡기 장치(16)는 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 운동을 변화시키도록 구성된 제2 링크 장치(41)을 포함한다.
캠샤프트(25)는 크랭크샤프트(20)와 동기화되어 크랭크샤프트(20)와 동일한 회전 속도로 회전한다. 즉 캠샤프트(25)는 크랭크샤프트(20)와 동일한 각속도(ω)를 갖는다.
ICE(2)는 배기 밸브 헤드(30)의 운동을 선택적으로 방지하게 제1 링크 장치(40)를 제어하도록 구성된 제어 유닛(54)을 포함한다. 제어 유닛(54)은 흡기 밸브 헤드(31)의 운동을 선택적으로 방지하게 제2 링크 장치(41)를 제어하도록 구성되어 있다. 또한, 제어 유닛(54)은 제1 링크 장치(40)가 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키도록 제어하고 및/또는 제2 링크 장치(41)가 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키도록 제어하게 구성되어 있다. 이에 따라 ICE(2)의 제어 유닛(54)은, 배기 밸브 개구(28) 및 흡기 밸브 개구(29)의 개폐를 위한 다양하게 서로 다른 패턴을 달성하도록 제1 및 제2 링크 장치(40, 41)를 제어하게 구성되어 있다.
제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션 변화 및 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션 변화 각각은 배기 밸브 헤드(30) 및 흡기 밸브 헤드(31)의 모션의 전술한 방지와 배기 밸브 헤드(30) 및/또는 흡기 밸브 헤드(31) 모션의 전술한 감소를 포함한다.
도 3은 실시형태들에 따른 4-행정 내연기관 ICE(2)를 개략적으로 도시하고 있다. 이들 실시형태들은 도 1 및 도 2의 실시형태들과 매우 유사하다. 이하에서는 도 1 및 도 2의 실시형태들과 주요 차이에 대해 논의한다.
ICE(2)는 적어도 하나의 실린더 장치(4) 및 크랭크샤프트(20)를 포함하고, 적어도 하나의 실린더 장치(4)는 피스톤(10), 실린더 보어(12), 배기 장치(14), 흡기 장치(16) 및 연료 분사 장치(도시되어 있지 않음) 및/또는 점화 장치를 포함한다. 피스톤(10)은 실린더 보어(12) 내에서 왕복 운동하게 배치되어 있다. 또한, ICE(2)는 제1 캠샤프트(25)와 제2 캠샤프트(44)를 포함한다. 제1 캠샤프트(25)는 제1 로브(34)를 포함하고, 제2 캠샤프트(44)는 제2 로브(35)를 포함한다.
제1 캠샤프트(25)는 배기 밸브(26)의 개폐를 포함하여 배기 밸브(26)의 이동을 제어하기 위해 배치되어 있다. 이러한 제어는 이전에 논의한 실시형태들에서와 동일한 방식으로 이루어진다. 배기 장치(14)는 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 운동을 변화시키게 구성된 제1 링크 장치(40)를 포함한다. 제1 링크 장치(40)는 ICE(2)의 제어 유닛(54)에 의해 제어된다.
제2 캠샤프트(44)는 흡기 밸브(42)의 개폐를 포함하여 흡기 밸브(42)의 이동을 제어하기 위해 배치되어 있다. 이러한 제어는 이전에 논의한 실시형태들에서와 동일한 방식으로 이루어진다. 흡기 장치(16)는 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 운동을 변화시키게 구성된 제2 링크 장치(41)를 포함한다. 제2 링크 장치(41)는 ICE(2)의 제어 유닛(54)에 의해 제어된다.
제1 캠샤프트(25) 및 제2 캠샤프트(44) 모두는 크랭크샤프트(20)와 동기화 되어 크랭크샤프트(20)와 동일한 회전 속도로 회전한다. 즉 제1 캠샤프트(25) 및 제2 캠샤프트(44)는 크랭크샤프트(20)와 동일한 각속도(ω)를 갖는다. 제어 유닛(54)은 배기 밸브 헤드(30)의 운동을 선택적으로 방지하는 제1 링크 장치(40)를 제어하기 위해 구성되어 있고, 제어 유닛(54)은 흡기 밸브 헤드(31)의 운동을 선택적으로 방지하는 제2 링크 장치(41)를 제어하기 위해 구성되어 있다. 또한, 제어 유닛(54)은 제1 링크 장치(40)가 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키도록 제어하고 및/또는 제2 링크 장치(41)가 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키도록 제어하게 구성되어 있다. 따라서, ICE(2)의 제어 유닛(54)은 배기 밸브 개구(28) 및 흡기 밸브 개구(29)를 완전히 또는 부분적으로 개방하고 폐쇄시키는 다양한 복수의 패턴을 달성하게 제1 링크 장치(40) 및 제2 링크 장치(41)를 제어하도록 구성된다.
이하에서, 도 4 내지 도 5를 참고하여 실시형태들에 따른 ICE(2)의 배기 장치(14) 또는 흡기 장치(16)용 링크 장치의 다양한 실시형태들에 대해 설명한다. 논의에서 배기 장치(14)에 사용되었던 제1 링크 장치(40)를 참고한다. 그러나 흡기 장치(16) 내에 동일한 유형의 장치가 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 링크 장치들은 제1 캠샤프트(25)를 포함할 뿐만 아니라 제1 캠샤프트(25) 및 제2 캠샤프트(44)를 포함하는 ICE(2)와 연계되어 사용될 수 있다.
도 4는 캠샤프트(25)와 배기 밸브 헤드(30) 사이에 배치되어 있는 유압식 링크(46)를 포함하는 제1 링크 장치(40)의 실시형태를 개략적으로 도시하고 있다. 유압식 링크(46)는, 제1 상태에서, 배기 밸브 헤드(30)가 모션을 일으키도록 제1 로브(34)의 입력을 배기 밸브 헤드(30)에 전달하게 구성되어 있다. 유압식 링크(46)는, 제2 상태에서, 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 구성되어 있다. 유압식 링크(46)는, 제3 상태에서, 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 감소시키도록 구성되어 있다. 유압식은 잘 개발되어 있고 다양한 구조의 요소들이 당 업계에 주지되어 있기 때문에, 유압식 링크(46)는 제1 링크 장치(40)의 응답을 위한 기초를 제공하며 제1 링크 장치(40)를 제어할 수 있다.
유압식 링크(46)는 배기 밸브(26)의 밸브 스템 파트를 형성하는 유압식 실린더(48)를 포함한다. 캠샤프트(25)가 ICE(2)의 크랭크샤프트와 동일한 속도로 회전함에 따라, 유압식 실린더(48)는 번갈아 가며 유압식 액체가 채워지고 적어도 부분적으로 비워진다. 유입 밸브(50)와 배출 밸브(52)는, 피스톤(10)이 배기 행정을 하기 전 또는 배기 행정을 하는 중에 유압식 실린더(48)가 유압식 액체로 채워지도록 제어 유닛(54)에 의해 제어된다. 이에 따라, 유압식 링크(46)가 제1 상태에 있게 된다. 또한, 유입 밸브(50)와 배출 밸브(52)는, 예를 들어 피스톤(10)이 압축 행정을 하기 전에 그리고 압축 행정을 하는 중에 유압식 액체가 비워지도록 제어 유닛(54)에 의해 제어된다. 따라서, 유압식 링크(46)는 제2 상태에 있게 된다. 유입 밸브(50) 및 배출 밸브(52)는, 피스톤(10)의 행정 중에 배출 밸브(52)가 유압식 액체로 채워져서 부분적으로 비워져서 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 감소시키도록 제어 유닛(54)에 의해 제어된다. 이에 따라 유압식 링크(46)는 제3 상태에 있게 된다.
펌프(56)는 유입 밸브(50)와 유체식으로 연결되어 있고, 유입 밸브(50)가 개방될 때 유압식 실린더(48)가 유압식 액체로 채워지도록 유압식 액체를 가압할 수 있다. 유입 밸브(50)는 유압식 실린더(48)에 유체식으로 연결되어 있다. 유압식 액체를 위한 탱크(58)가 제공될 수 있다. 유압식 실린더(48)로부터 탱크(58)로 유압식 액체를 안내하기 위해 배출 밸브(52)가 유압식 실린더(48) 및 탱크(58)에 유체식으로 연결될 수 있다.
유압식 액체는 유압 오일일 수 있다. 또는 ICE의 연료가 유압식 링크(46)용 유압식 액체로 사용될 수 있다. 추가의 대안으로 다른 유압식 액체가 사용될 수 있다.
도 5는 캠샤프트(25)와 배기 밸브 헤드(30) 사이에 배치되어 있는 유압식 링크(46)를 포함하는 제1 링크 장치(40)의 다른 실시형태들을 개략적으로 도시하고 있다. 이들 실시형태들은 도 4의 실시형태들과 상당히 유사하다. 두 실시형태들 간의 주된 차이를 아래에서 설명한다. 유압식 링크(46)는, 제1 상태에서, 배기 밸브 헤드(30)가 동작하도록 제1 로브(34)의 입력을 배기 밸브 헤드(30)에 전달하게 구성되어 있다. 유압식 링크(46)는, 제2 상태에서, 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 구성되어 있다. 유압식 링크(46)는, 제3 상태에서, 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 감소시키도록 구성되어 있다.
유압식 링크(46)는 배기 밸브(26) 스템에 연결되어 있는 유압식 실린더(48)를 포함한다. 유압식 실린더(48)는 제1 피스톤(70) 및 제2 피스톤(72)을 포함한다. 제1 피스톤(70)은 제1 캠샤프트(25)의 제1 로브(34)에 인접한다. 제2 피스톤(72)은 배기 밸브 헤드(30)에 연결되어 있다. 유압식 실린더(48)는, 제1 모드에서 유압식 실린더(48)가 유압식 액체로 채워지고 제2 모드에서 유압식 액체가 적어도 부분적으로 비워지도록 번갈아 가며 유압식 액체로 채워지고 비워진다. 이에 따라, 제1 모드에서, 제1 로브(34)에 의해 야기되는 제1 피스톤(70)의 운동이 제2 피스톤(72)으로 전달되고, 제2 모드에서는 제1 피스톤(70)이 제2 피스톤(72)에 영향을 주지 않는다. 다시, 제3 상태에서, 유입 밸브(50) 및 배출 밸브(52)는, 배출 밸브(52)가 피스톤(10)의 행정 중에 유압식 액체로 채워지고 부분적으로 비워져서 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 감소시킬 수 있도록 제어 유닛(54)에 의해 제어된다.
실시형태들에 따르면, 유압식 링크(46)는 제1 캠샤프트(25)에 연결되어 있는 제1 피스톤(70) 및 배기 밸브 헤드(30)에 연결되어 있는 제2 피스톤(72)을 포함하며, 제1 피스톤(70)의 면적이 제2 피스톤(72)의 면적보다 크다. 즉, 제1 피스톤(70)의 유압식 실린더(48) 내부에서의 면적이 제2 피스톤(72)보다 크다. 이에 따라 유압식 실린더(48) 내에서 유압 변속(hydraulic gearing)이 이루어진다. 제2 피스톤(72)은 제1 및 제2 피스톤(70, 72) 간의 면적 차이에 비례하여 제1 피스톤(70)보다 더 먼 거리를 이동하게 된다. 또한, 제2 피스톤(72)의 속도 및 이에 따른 배기 밸브 헤드(30)의 개방 속도는 제1 상태에서 제1 로브(34)에 의해 야기되는 제1 피스톤(70)의 모션 속도보다 비례적으로 크게 된다. 이에 따라 배기 개구(28)의 개방 속도가 1:1 기어비에 의해 달성되는 것보다 더 증가하게 된다.
변속(gearing)이 필수적인 것으로 간주되지 않는 다른 실시형태에서, 제1 및 제2 피스톤(70, 72)의 유압식 실린더(48) 내부에서의 면적은 동일할 수 있다.
ICE용 유압식 링크(46)를 포함하는 링크 장치들(40, 41)의 일부 실시형태들을 예를 들어 다음과 같은 방식으로 요약할 수 있다. 제1 링크 장치(40)는 적어도 하나의 캠샤프트(25)와 배기 밸브 헤드(30) 사이에 배치되어 있는 제1 유압식 링크(46)를 포함할 수 있고 및 제2 링크 장치(41)는 적어도 하나의 캠샤프트(25)와 흡기 밸브 헤드(31) 사이에 배치되어 있는 제2 유압식 링크를 포함할 수 있다. 제1 유압식 링크(46)는, 제1 상태에서, 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 야기하도록 배기 밸브 헤드(30)에 제1 로브(34)의 입력을 전달하게 구성될 수 있다. 제1 유압식 링크(46)는, 제2 상태에서, 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 구성될 수 있다. 제2 유압식 링크는, 제1 상태에서, 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 야기하도록 흡기 밸브 헤드에 제2 로브(35)의 입력을 전달하게 구성될 수 있다. 제2 유압식 링크는, 제2 상태에서, 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록 구성될 수 있으며, 제1 및 제2 유압식 링크들의 제1 및 제2 상태는 제어 유닛(54)에 의해 제어될 수 있다.
제1 및 제2 유압식 링크(46)들 중 적어도 하나의 제3 상태에서, 제1 유압식 링크(46)는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키도록 구성될 수 있고 및/또는 제2 유압식 링크(46)는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키도록 구성될 수 있다. 제1 및/또는 제2 유압식 링크(46)의 제3 상태는 제어 유닛(54)에 의해 제어될 수 있다.
배기 밸브 헤드(30)의 모션을 변경시키고 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 변경시키기 위해, 예를 들어 US 6244257, US 2007/014467 또는 US 5996550 같은 종래 기술로 공지되어 있는 다른 다양한 유압식 링크들이 대안적으로 사용될 수 있다. 다만, 이들 문헌들에 기재되어 있는 ICE의 캠샤프트는 크랭크샤프트 속도의 절반 속도로 회전하기 때문에, 그러한 유압식 링크들의 제어 및 그러한 유압식 링크들의 행정 거리는, 아래에 논의되어 있는 바와 같이 특정 엔진 작동 모드에서 필요로 할 때, 피스톤 행정 중에 배기 및 흡기 밸브가 폐쇄된 상태를 유지할 수 있도록 수정되어야 한다.
일부 실시형태들에 따르면, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)는 도 1 내지 도 5에 도시되어 있는 바와 같은 오버헤드 캠샤프트(25)일 수 있다. 다른 실시형태들에 따르면, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)는 크랭크샤프트(20)에 배치되어 있는 캠샤프트일 수 있다.
도 6을 참고하여, 배기 및 흡기 밸브 개구들(28, 29)의 상정 가능한 다양한 개폐 패턴 중 일부를 논의한다. 패턴은 모드로도 호칭될 수 있다. 도 6에 도 1 내지 도 3 중 어느 하나에 도시되어 있는 바와 같이 ICE(2)의 다양한 작동 모드가 시각화 되어 있다. 이에 따라, 이하에서 도 1 내지 도 3 및 도 6을 참고한다. 도 4 및 도 5와 관련하여 논의했던 링크 장치들도 사용될 수 있다.
도 6의 가장 위쪽 줄에, 피스톤(10)의 4 행정들과 피스톤(10)의 TDC와 BDC가 지시되어 있다. 도 6의 두 번째 줄에, 제1 및 제2 로브들(34, 35)의 위치들이 개략적으로 도시되어 있으며 제1 및 제2 로브 각각에 대해 숫자 1과 2로 지시되어 있다. 도 6의 다음 줄에, ICE(2)의 다양한 작동 모드에 있어서 배기 및 흡기 밸브 개구들(28, 29)의 개방이 개략적인 그래프로 지시되어 있다. 즉, 이 그래프는 제1 및 제2 로브들(34, 35) 중 하나가 관련 밸브 헤드(30, 31)의 모션(motion)을 일으킬 때 및 관련 밸브 헤드(30, 31)의 모션이 방지될 때를 나타낸다. 배기 밸브 헤드(30)의 모션은 실선으로, 흡기 밸브 헤드(31)의 모션은 점선이 있는 파선으로 지시되어 있다. 밸브 헤드(30, 31)의 풀 이동(리프트)이 밸브 헤드(30, 31)의 감소된 모션보다 더 높이 그래프에 도달하도록 지시되어 있다.
실시형태들에 따르면, 제1 엔진 구동 모드에서 제어 유닛(54)은 다음과 같이 제어하게 구성될 수 있다.
- 압축 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25)가 매번 교번 회전할 때 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 제1 링크 장치(40)가 방지하고, 및
- 동력 행정 중에 흡기 개구(31)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25)가 매번 교번 회전할 때 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 제2 링크 장치(41)가 방지한다. 이러한 방식으로, ICE(2)는 4-행정 내연기관의 통상적인 작동 모드로 작동하게 된다. 이는 본 명세서에서 제1 엔진 구동 모드(a first engine running mode)로도 호칭된다. 연소실(23)로 분사되거나 신선 가스와 함께 연소실(23) 내로 혼입되는 연료는 예를 들면 동력 행정이 시작할 때 연소하여 피스톤(10)과 크랭크샤프트(20)를 구동하게 된다. 제1 엔진 구동 모드 중에 밸브 헤드들(30, 31)의 움직임이 도 6의 제1 그래프에 개략적으로 도시되어 있다.
특히 도 1 내지 도 3을 참고하여 위에서 논의한 바와 같이, 제어 유닛(54)은 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키게 제1 링크 장치(40)를 제어하도록 구성되어 있고 및/또는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키게 제2 링크 장치(41)를 제어하도록 구성되어 있다. 이러한 방식으로, 제1 및 제2 링크 장치(40, 41)는 배기 및 흡기 밸브 헤드(30, 31)의 모션을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 배기 및 흡기 밸브 헤드(30, 31)의 모션을 감소시킬 수 있게 된다.
밸브 헤드(30, 31) 모션의 감소는 관련 제1 또는 제2 로브(34, 35)에 의해 지배되는 것보다 늦게 밸브 헤드들(30, 31) 중 적어도 하나의 이동이 시작되고 및/또는 관련 제1 또는 제2 로브(34, 35)에 의해 지배되는 것보다 조기에 밸브 헤드들(30, 31) 중 적어도 하나의 이동이 종료되는 것을 수반할 수 있다. 밸브 헤드(30, 31)의 모션 지속의 감소 예컨대 밸브 헤드(30, 31)가 개방되는 기간의 감소는 예를 들면 제1 및 제2 로브(34, 35)의 형상은, 밸브 헤드(30, 31)의 모션 지속이 감소되지 않는 경우 BDC 및/또는 TDC에서 배기 밸브 헤드(30)와 흡기 밸브 헤드(31) 모두가 개방되는 중에 이들 로브들이 중첩되지 않게 하는 실시형태들에서 사용될 수 있다. 특정한 엔진 작동 조건, 부하, 회전 속도 범위 등에서 중첩이 바람직할 수 있다. 다른 엔진 작동 조건, 부하, 회전 속도 범위 등에서 중첩이 지나치게 길 수 있고 또는 전혀 바람직하지 않을 수 있다. 이에 따라, 제 시간에 배기 및/또는 흡기 밸브 헤드(30, 31)의 모션을 감소시켜 중첩이 감소되거나 중첩되지 않을 수 있다.
밸브 헤드(30, 31) 모션의 감소는 예를 들면 도 4 및 도 5와 관련하여 위에서 논의한 유압식 링크들(46) 중 하나에 의해 달성될 수 있다. 유압 실린더의 조기 비움 및/또는 지연 채움은 관련 밸브 헤드(30, 31)의 모션 지속을 감소시키게 된다. 유압식 링크(46)의 비움/채움 타이밍은 제어 유닛(54)에 의해 제어될 수 있다.
실시형태들에 따르면, 제어 유닛은(54),
- 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 한 행정 중에 배기 밸브 헤드(30) 모션의 진폭을 선택적으로 감소시키도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및/또는
- 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 한 행정 중에 흡기 밸브 헤드(31) 모션의 진폭을 선택적으로 감소시키도록 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 연소실 내로의 가스 유동 및/또는 연소실(23) 밖으로의 가스 유동 각각이, 배기 밸브 헤드(30) 및 흡기 밸브 헤드(31)의 완전 모션(full motion)에 비해 감소되거나 스로틀될 수 있다. 이는 적어도 하나의 캠샤프트(25)가 크랭크샤프트(20)와 동일한 회전 속도로 회전하는 ICE(2) 내에서 다양한 방식으로 활용될 수 있다. 이들 중 일부 실시예를 아래에서 설명한다.
실시형태들에 따르면, 제어 유닛(54)은,
- 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정 중에 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및/또는
- 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정 중에 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키도록 제2 링크 장치(41)를 제어하게, 구성될 수 있다. 이러한 방식으로 연소실 내로의 가스 유동 및/또는 연소실(23) 밖으로의 가스 유출이, 배기 밸브 헤드(30) 및 흡기 밸브 헤드(31) 각각의 풀 모션에 비해 감소되거나 스로틀링될 수 있다. 이는 적어도 하나의 캠샤프트(25)가 크랭크샤프트(20)와 동일한 회전 속도로 회전하는 ICE(2) 내에서 다양한 방식으로 활용될 수 있다. 이하에서 이들 중 일부 실시예에 대해 설명한다.
배기 밸브 헤드(30) 및/또는 흡기 밸브 헤드(31)의 감소된 모션은 진폭과 시간(in time) 모두의 감소일 수 있다.
도 7에, 링크 장치 제어에 의해 달성되는 밸브 헤드의 다양한 감소된 모션이 설명되어 있다. 밸브 헤드는 위에서 논의한 바와 같이 배기 밸브 헤드(30) 또는 흡기 밸브 헤드(31)일 수 있다. 링크 장치는 논의한 바와 같이 제1 또는 제2 링크 장치(40, 41)일 수 있다. 링크 장치는 제어 유닛(54)에 의해 제어된다. 도 7에서 수직선들은 BDC 및 TDC를 나타낸다.
도 7의 첫 번째 수평선 위에, 실선이 도시되어 있는데, 첫 번째는 피스톤이 행정하는 중에 밸브 헤드의 풀 모션을 나타내고, 이어서 피스톤의 행정 중에 밸브 헤드들의 감소된 모션의 두 예시가 도시되어 있다. 중앙의 실시예는 진폭이 감소된 모션을 나타내고, 마지막 실시예는 시간이 감소된 모션을 나타낸다. 마지막 실시예는 진폭도 감소되어 있다.
도 7의 두 번째 수평선 위에, 밸브 헤드의 감소된 모션의 다양한 실시예들이 점이 있는 파선으로 도시되어 있다. 첫 번째 실시예는 밸브 헤드의 풀 모션을 나타낸다.
행정 중에 배기 밸브 헤드(30)의 모션 시간이 감소되고 및/또는 행정 중에 흡기 밸브 헤드(31) 모션의 시간이 감소된 일부 실시형태들에 따르면, 제어 유닛(54)은,
- 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정의 제1 부분 중에 배기 밸브 헤드(30)가 개방된 상태를 유지하고, 그리고 행정의 제2 부분 중에 배기 밸브 헤드(30)가 폐쇄된 상태를 유지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및/또는
- 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정의 제1 부분 중에 흡기 밸브 헤드(31)가 개방된 상태를 유지하고, 그리고 행정의 제2 부분 중에 흡기 밸브 헤드(31)가 폐쇄된 상태를 유지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하도록 구성될 수 있다. 이에 따라 관련 행정의 초기 부분 중에 밸브 헤드들(30, 31)의 감소된 모션이 달성될 수 있다. 이것이 도 7의 파선-점 라인이 있는 두 번째 실시예로 도시되어 있다. 이들 실시형태에서, 행정은 제1 부분과 제2 부분 두 부분으로 분할되어 있다. 제1 부분에서는 관련 밸브 헤드들(30, 31)이 개방되어 있고, 제2 부분에서는 관련 밸브 헤드들(30, 31)이 폐쇄되어 있다.
행정 중에 배기 밸브 헤드(30)의 모션 시간이 감소되고 및/또는 행정 중에 흡기 밸브 헤드(31) 모션의 시간이 감소된 일부 실시형태들에 따르면, 제어 유닛(54)은,
- 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정의 제1 부분 중에 배기 밸브 헤드(30)가 폐쇄된 상태를 유지하고, 그리고 행정의 제2 부분 중에 배기 밸브 헤드(30)가 개방된 상태를 유지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및/또는
- 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정의 제1 부분 중에 흡기 밸브 헤드(31)가 폐쇄된 상태를 유지하고, 그리고 행정의 제2 부분 중에 흡기 밸브 헤드(31)가 개방된 상태를 유지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하도록 구성될 수 있다. 이에 따라 관련 행정의 마지막 부분 중에 밸브 헤드들(30, 31)의 감소된 모션이 달성될 수 있다. 이것이 도 7의 파선-점 라인이 있는 세 번째 실시예로 도시되어 있다. 이들 실시형태에서, 행정은 제1 부분과 제2 부분 두 부분으로 분할된다. 제1 부분에서는 관련 밸브 헤드들(30, 31)이 폐쇄되어 있고, 제2 부분에서는 관련 밸브 헤드들(30, 31)이 개방되어 있다.
행정 중에 배기 밸브 헤드(30)의 모션 시간이 감소되고 및/또는 행정 중에 흡기 밸브 헤드(31) 모션의 시간이 감소된 일부 실시형태들에 따르면, 제어 유닛(54)은,
- 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정의 제1 부분 중에 배기 밸브 헤드(30)가 폐쇄된 상태를 유지하고, 그리고 행정의 제2 부분 중에 배기 밸브 헤드(30)가 개방된 상태를 유지하며, 그리고 행정의 제3 부분 중에 배기 밸브 헤드(30)가 폐쇄된 상태를 유지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및/또는
- 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정의 제1 부분 중에 흡기 밸브 헤드(31)가 폐쇄된 상태를 유지하고, 그리고 행정의 제2 부분 중에 흡기 밸브 헤드(31)가 개방된 상태를 유지하며, 그리고 행정의 제3 부분 중에 흡기 밸브 헤드(31)가 폐쇄된 상태를 유지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하도록 구성될 수 있다. 이에 따라 관련 행정의 중간 부분 중에 밸브 헤드들(30, 31)의 감소된 모션이 달성될 수 있다. 이것이 도 7의 파선-점 라인이 있는 네 번째 실시예로 도시되어 있다. 이들 실시형태에서, 행정은 제1 부분, 제2 부분 및 제3 부분의 세 부분으로 분할되어 있다. 제1 부분에서는 관련 밸브 헤드들(30, 31)이 폐쇄되어 있고, 제2 부분에서는 관련 밸브 헤드들(30, 31)이 개방되어 있으며, 제3 부분에서는 관련 밸브 헤드들(30, 31)이 폐쇄되어 있다.
도 6을 참고하여, 밸브 헤드의 감소된 모션의 예시적 용도를 설명한다. 실시형태들에 따르면, 제1 엔진 제동 모드에서 제어 유닛(54)은,
- 압축 행정 중에 및/또는 배기 행정 중에 배기 개구(28)가 폐쇄된 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시 또는 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 제1 링크 장치(40)가 방지하도록 제어하고, 또는
- 흡기 행정 및/또는 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 부분적으로 개방된 상태를 유지하도록, 모든 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 감소시키도록 제2 링크 장치(41)를 제어하고, 또는
- 흡기 행정 또는 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 폐쇄된 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록, 그리고 흡기 행정 및 동력 행정 외의 다른 행정 중에 흡기 개구(29)가 부분 개방된 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 감소시키도록, 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, ICE(2)는 크랭크샤프트(20)의 회전 속도를 제동하게 운전될 수 있다. 제1 엔진 제동 모드에서는 연소실(23) 내로 연료가 분사되지 않는다. 이에 따라 ICE(2)에 내부 부하가 가해질 수 있다. 예를 들면, 이러한 내부 부하는 크랭크샤프트(20)의 회전 속도를 감소시키는 데에 또는 관련 ICE(2)의 다른 실린더들로부터 고온의 배기가스를 생성시키는 데에 사용될 수 있으며, 이는 궁극적으로 ICE(2)의 배기가스에 사용되는 촉매 환원 시스템을 가열시킬 수 있다.
제1 엔진 제동 모드는 밸브 헤드들(30, 31)의 다양한 이동으로 구현될 수 있다. 제1 엔진 제동 모드의 일부 구현예가 도 6의 두 번째 내지 네 번째에 개략적으로 도시되어 있다. 일반적으로 밸브가 폐쇄되면, 실린더 보어(12) 내에서 피스톤이 BDC에서 TDC로 이동함에 따라 연소실(23) 내에 과압이 축적됨으로써 또는 실린더 보어(12) 내에서 피스톤이 TDC에서 BDC로 이동함에 따라 연소실(23) 내에 대기압보다 낮은 압력이 축적됨으로써, 피스톤(10) 및 이에 따라 크랭크샤프트(20)의 움직임이 제동된다.
도 6의 두 번째 그래프에 도시되어 있는 제1 엔진 제동 모드의 구현예에서, 배기 및 흡기 개구들(28, 29)은 압축 행정과 배기 행정 중에 폐쇄된 상태를 유지하는 반면, 흡기 행정 중에는 흡기 개구(29)가 부분 개방되어 있다. 이에 따라 흡기 개구(29)가 개방되면, 연소실(23) 내에 대기압보다 낮은 압력이 축적되지 않게 된다. 따라서, 크랭크샤프트(20)에 대한 제동 효과가 감소된다. 이러한 방식으로 크랭크샤프트(20)에 대한 제동이 제어될 수 있다. 흡기 행정 중에 흡기 개구(29)가 개방될 때, 흡기 개구(29)의 개방 정도는 대기압보다 낮은 압력 축적에 다르게 영향을 준다. 이에 따라 제동 효과가 제어될 수 있다.
도 6의 세 번째 그래프에 도시되어 있는 제1 엔진 제동 모드의 구현예에서, 배기 및 흡기 개구들(28, 29)은 압축 행정과 동력 행정 중에 폐쇄된 상태를 유지하는 반면, 흡기 행정 중에는 흡기 개구(29)가 부분 개방되어 있고, 배기 행정 중에는 배기 개구(28)가 완전히 개방되어 있다. 이에 따라 흡기 개구(29)가 개방되면, 연소실(23) 내에 대기압보다 낮은 압력이 축적되지 않게 되고, 배기 행정 중에 압력이 축적되지 않는다. 따라서, 크랭크샤프트(20)에 대한 제동 효과가 감소된다. 흡기 행정 중에 흡기 개구(29)가 개방될 때, 흡기 개구(29)의 개방 정도는 대기압보다 낮은 압력의 축적에 다르게 영향을 준다.
도 6의 네 번째 그래프에 도시되어 있는 제1 엔진 제동 모드의 구현예에서, 배기 개구(28)는 배기 행정 중에 폐쇄된 상태를 유지하는 반면, 흡기 행정과 동력 행정 중에는 흡기 개구(29)가 부분 개방되어 있고, 압축 행정 중에는 배기 개구(28)가 완전히 개방되어 있다. 이에 따라 흡기 및 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 개방되면, 연소실(23) 내에 대기압보다 낮은 압력이 축적되지 않게 되고, 압축 행정 중에 압력이 축적되지 않는다. 따라서, 크랭크샤프트(20)에 대한 제동 효과가 감소된다. 흡기 행정 및 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 개방될 때, 흡기 개구(29)의 개방 정도는 대기압보다 낮은 압력의 축적에 다르게 영향을 준다.
또한, 흡기 및/또는 동력 행정 중에 흡기 개구(29)의 부분 개방 및 이에 따른 연소실(23) 내에서의 대기압보다 낮은 압력 축적의 감소는 ICE(2)의 크랭크샤프트로부터 연소실(23) 내로 오입이 취입될 위험성을 낮추게 된다.
도 8은 ICE(2)의 적어도 하나의 실린더 장치(4)의 실시형태들을 개략적으로 도시하고 있다. 이들 실시형태들은 도 1 내지 도 3의 실시형태들과 상당히 유사하다. 이하에서 도 1 내지 도 3의 실시형태들과의 주된 차이에 대해 설명한다.
다시, ICE(2)는 적어도 하나의 실린더 장치(4), 적어도 하나의 캠샤프트(25) 및 크랭크샤프트(20)를 포함한다. 적어도 하나의 실린더 장치(4)는 피스톤(10), 실린더 보어(12), 배기 장치(14), 흡기 장치(16) 및 연료 분사 장치 및/또는 점화 장치(도시되어 있지 않음)를 포함한다. 피스톤(10)은 실린더 보어(12) 내에서 왕복 운동하게 배치되어 있다.
캠샤프트(25)는 제1 로브(34) 및 제2 로브(35)를 포함하며, 배기 밸브(26)의 동작과 배기 밸브(26)의 개폐를 제어하도록 그리고 흡기 밸브(42)의 동작과 흡기 밸브(42)의 개폐를 제어하기 위해 배치되어 있다. 이 제어는 위에서 논의했던 실시형태들과 동일한 방식으로 이루어질 수 있다. 다시, 배기 장치(14)는 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 변경시키도록 구성된 제1 링크 장치(40)를 포함하고 흡기 장치(16)는 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 변경시키도록 구성된 제2 링크 장치(41)를 포함한다.
다시, ICE(2)는 제1 링크 장치(40)가 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하기 위해 구성된 제어 유닛(54)을 포함하며, 제어 유닛(54)은 제2 링크 장치(41)가 흡기 밸브 헤드(31) 모션을 선택적으로 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하도록 구성되어 있다. 또한, 제어 유닛(54)은 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키게 제1 링크 장치(40)를 제어하고 및/또는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키게 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성된다.
캠샤프트(25)는 크랭크샤프트(20)와 동기화되어 크랭크샤프트(20)와 동일한 회전 속도로 회전한다. 즉 캠샤프트(25)의 각속도(ω)는 크랭크샤프트(20)와 동일하다.
이들 실시형태에서, 적어도 하나의 캠샤프트(25)는 배기 개구(28)를 개폐하기 위한 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 일으키도록 구성된 제3 로브(38)를 포함한다. 적어도 하나의 캠샤프트(25)는 흡기 개구(29)의 개폐를 위한 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 일으키도록 구성된 제4 로브(39)를 포함한다. 제3 로브(38)는 캠샤프트(25) 위에 배치되되 제1 로브(34)와 실질적으로 반대편에 배치될 수 있다. 제4 로브(39)는 캠샤프트(25) 위에 배치되되 제2 로브(35)와 실질적으로 반대편에 배치될 수 있다. 제어 유닛(54)은, 제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하도록 구성되어 있다. 또한, 제어 유닛(54)은 제3 로브(38)에 의해 야기된 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고 및/또는 제4 로브(39)에 의해 야기된 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키도록 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성된다.
도 8에 개략적으로 도시되어 있는 로브들(34, 35, 38, 39)의 위치에서, 제1 로브(34)는 배기 개구(28)가 개방하도록 하는 입력을 배기 밸브 헤드(30)에 제공하고, 제2 링크 장치(41)는 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록 제2 로브(35)에 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지한다.
ICE(2)의 제어 유닛(54)은 배기 밸브 개구(28) 및 흡기 밸브 개구(29)의 개폐를 위한 복수의 다양한 패턴들을 얻기 위해 그리고 배기 밸브 개구(28) 및/또는 흡기 밸브 개구(29)의 개방을 감소시킥 위한 복수의 다양한 패턴들을 얻기 위해 제1 및 제2 링크 장치들(40, 41)을 제어하도록 구성된다. 제1 및 제2 링크 장치들(40, 41)과 함께 배기 밸브(26)를 이동시키기 위한 두 개의 로브들, 제1 및 제3 로브들(34, 38) 및 흡기 밸브(42)의 이동을 위한 두 개의 로브들, 제2 및 제4 로브들(35, 39)의 제공은 배기 및 흡기 밸브 개구들(28, 29)의 개폐를 위한 다양한 패턴들을 생성하는 데에 유연성(flexibility)을 제공한다. 이에 따라 제어 유닛(54)은 예를 들면 엔진 구동 모드, 엔진 제동 모드와 같이 다양한 다른 패턴으로 ICE(2)을 작동시키게 구성될 수 있다.
예를 들면, 제1 링크 장치(40)가 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하지 않는다면, 제3 로브(38)는 흡기 행정 중에 및/또는 동력 행정 중에 배기 밸브 헤드(30)의 풀 모션 또는 배기 밸브 헤드(31)의 감소된 모션을 제공할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 링크 장치(41)가 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하지 않는다면, 제4 로브(39)는 압축 행정 중에 및/또는 배기 행정 중에 흡기 밸브 헤드(31)의 풀 모션 또는 흡기 밸브 헤드(31)의 감소된 모션을 제공할 수 있다.
엔진 구동 모드에서, 예를 들면 ICE(2)가 장착된 차량을 추진하기 위해, 동력 행정 중에 연료를 완전히 연소시키는 4 행정들을 통해 적어도 하나의 실린더 장치(4)가 구동된다. 엔진 제동 모드에서, 크랭크샤프트(20)를 제동하기 위해, 실린더 장치(4) 내로 연료가 공급되지 않고 실린더 보어 내에서 피스톤(10)의 왕복에 대한 저항이 증가된다.
다른 실시형태들에 따르면, ICE(2)는 도 3과 관련하여 설명한 바와 같이, 제1 캠샤프트(25) 및 제2 캠샤프트(44)를 포함할 수 있다. 이러한 실시형태들에서, 제1 캠샤프트(25)는 제3 로브(38)를 포함할 수 있고, 제2 캠샤프트(44)는 제4 로브(39)를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 측면들 및/또는 실시형태들에서 사용될 수 있는 제어 유닛(54)을 도시하고 있다. 제어 유닛(54)은 실질적으로 프로세서 회로 또는 마이크로컴퓨터 예컨대 DSP(Digital Signal Processor), CPU(Central Processing Unit), 프로세싱 유닛, 프로세싱 회로, 프로세서, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), 마이크로프로세서 또는 지령을 해석하고 실행할 수 있는 다른 프로세싱 로직인 임의의 적당한 유형의 형태일 수 있는 계산 유닛(73)을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 표현인 "계산 유닛"(calculation unit)은 예컨대 전술한 것들 중 하나, 전술한 것들 중 일부 또는 전술한 것들 모두와 같은 복수의 프로세싱 회로들을 포함하는 프로세싱 회로를 나타낼 수 있다. 제어 유닛(54)은 메모리 유닛(75)을 포함한다. 계산 유닛(73)은 메모리 유닛(75)에 연결되어 있다. 메모리 유닛(75)은 예를 들면 계산 유닛이 계산을 하는 데에 필요한 저장된 프로그램 코드 및/또는 저장된 데이터를 계산 유닛(73)에 제공한다. 계산 유닛(73)은 메모리 유닛(75) 내에 중간 계산 결과 또는 최종 계산 결과를 저장하기에 적합하다. 메모리 유닛(75)은 데이터 또는 프로그램 즉 지령 시퀀스를 일시적이거나 영구적으로 저장하는 데에 사용되는 물리적 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 메모리 유닛(75)은 실리콘-계열 트랜지스터를 포함하는 집적 회로를 포함할 수 있다. 다른 실시형태들에서, 메모리 유닛(75)은 예를 들면 메모리 카드, 플래시 메모리, USB 메모리, 하드 디스크 또는 데이터를 정하기 위한 휘발성 또는 비-휘발성 저장 유닛 예컨대 ROM(Read-Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable PROM), EEPROM(Electrically Erasable PROM) 등을 포함할 수 있다.
또한, 제어 유닛(54)에는 입력 및 출력 신호들을 수신 및/또는 송신하기 위한 개별 장치들(74, 76, 78, 80)이 제공된다. 이들 입력 및 출력 신호들은 파형, 펄스 또는 다른 어트리뷰트들을 포함할 수 있으며, 입력 신호-수신 장치들(74, 76)은 이들을 정보로 검출할 수 있고, 신호들은 계산 유닛(73)에 의해 처리될 수 있는 신호들로 변환될 수 있다. 그런 다음, 이들 신호들은 계산 유닛(73)으로 공급된다. 출력 신호 송신 장치들(78, 80)은 계산 유닛(73)에서 얻어진 계산 결과를 출력 신호들로 변환하도록 배치되어 있으며, 출력 신호들은 예를 들어 제1 및 제2 링크 장치들(40, 41) 같이 신호들이 사용되기 위한 컴포넌트 또는 컴포넌트들 및/또는 엔진 제어 시스템의 다른 파트들로 전달된다. 입력 및 출력 신호들을 수신하고 송신하기 위한 각 장치들에 대한 각각의 접속은 케이블, 예컨대 CAN(Controller Area Network) 버스, MOST(Media Orientated Systems Transport) 버스 또는 일부 다른 버스 장치 같은 데이터 버스 또는 무선 접속 중 하나 또는 그 이상의 형태를 취할 수 있다. 도시되어 있는 실시형태에서, 본 발명이 도시되어 있는 하나의 제어 유닛(54)을 포함하지만, 이와는 다르게 하나 또는 그 이상의 추가의 제어 유닛들을 사용하여 전체적으로 또는 부분적으로 구현될 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 참고하여, 다양하게 상정 가능한 배기 및 흡기 밸브 개구들(28, 29)의 개폐 패턴들 중 일부를 설명한다. 패턴들(patterns)은 모드(modes)로 호칭될 수도 있다. 도 10a 및 도 10b에 예를 들어 도 8에 도시되어 있는 바와 같은 ICE(2)의 다양한 동작이 시각화되어 있다. 이에 따라, 이하에서 도 8과 도 10이 참고로 된다. 다시, 도 4 및 도 5와 연관되어 논의되었던 링크 장치들(40, 41)이 사용될 수 있다.
도 10a 및 도 10b의 맨 윗줄에, 피스톤(10)의 BDC와 TDC 그리고 피스톤(10)의 4 행정들이 도시되어 있다. 도 10a 및 도 10b의 두 번째 줄에, 제1 및 제3 로브들(34, 38)의 위치가 개략적으로 도시되어 있고, 숫자 1과 3으로 표기되어 있다. 세 번째 줄에, 제2 및 제4 로브들(35, 39)의 위치가 개략적으로 도시되어 있고, 숫자 2와 4로 표기되어 있다. 도 10a 및 도 10b의 아래 줄들에, ICE(2)의 다양한 작동 모드들을 위한 배기 및 흡기 밸브 개구들(28, 29)의 개방이 개략적으로 그래프로 도시되어 있다. 즉, 그래프들은 제1 내지 제4 로브들(34, 35, 38, 39) 중 하나가 관련 밸브 헤드(30, 31)의 모션을 일으킬 때를 나타낸다. 다시, 배기 밸브 헤드(30)의 모션은 실선으로, 흡기 밸브 헤드(31)의 모션은 점이 있는 파선으로 나타내어져 있다.
위에서 설명했던 제1 엔진 구동 모드에 있어서, ICE(2)가 제3 및 제4 로브들(38, 39)을 포함하는 실시형태들에서, 제어 유닛(54)은,
- 흡기 행정 및 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25)의 모든 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및
- 압축 행정 및 배기 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25)의 모든 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, ICE(2)는 4-행정 내연기관의 통상적인 작동 모드로 작동하게 된다. 제1 및 제2 로브들(34, 35)과 관련된 밸브 헤드들(30, 31)의 동작은 도 6과 제1 엔진 구동 모드를 참고하여 위에서 논의했던 바와 같이 제어된다. 연소실(23) 내로 분사되거나 신선한 가스와 함께 연소실(23)로 혼입된 연료는 예를 들면 동력 행정이 시작할 때 연소하여 크랭크샤프트(20)를 구동시킨다. 제1 엔진 구동 모드 중에 밸브 헤드들(30, 31)의 동작이 도 10a의 첫 번째 그래프에 개략적으로 도시되어 있다.
실시형태들에 따르면, 제2 엔진 구동 모드에서 제어 유닛(54)은,
- 압축 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고,
- 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고,
- 흡기 행정 중에 배기 개구(28)가 부분 개방되도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 감소시키도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고,
- 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 폐쇄 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하고, 및
- 압축 행정 및 배기 행정 중에 흡기 개구(29)가 폐쇄 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, ICE(2)는 ICE(2)가 동력을 발생하지만 흡기 행정 중에 배기 도관(6)에서 나오는 배기가스 중 일부가 연소실(23) 내로 재취입되게 할 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 부분 개방으로 인해 ICE(2)를 통한 가스 유동이 감소될 수 있는 작동 모드로 구동될 수 있다. 다시, 연소실(23) 내로 분사되거나 연소실(23) 내로 유입되는 신선 가스에 혼입된 연료가 예를 들어 동력 행정이 시작할 때에 연소하여 크랭크샤프트(20)를 구동하게 된다. 제2 엔진 구동 모드에서의 밸브 헤드들(30, 31)의 이동이 도 10a의 두 번째 그래프에 개략적으로 도시되어 있다.
제2 엔진 구동 모드에서 ICE(2)를 통한 감소된 가스 유동은 예컨대 촉매 환원 시스템 같은 후-처리 시스템(9)이 냉각되는 것을 방지할 수 있다. 이는 배기 밸브와 흡기 밸브 사이에 중첩이 일어나지 않으면서 즉, TDC 근방에서 배기 밸브와 흡기 밸브가 동시에 개방되지 않으면서 이루어질 수 있다. 배기 밸브와 흡기 밸브가 동시에 개방되기 위해서는 피스톤이 밸브 피팅을 위한 리세스에 적합하게 될 것을 요구하는데, 리세스를 구비하는 이러한 피스톤은 연소실 내에서의 연소에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 따라서, ICE(2)의 제2 엔진 구동 모드의 제공으로 인해, 피스톤(10)의 형상은 연소실(23) 내에서 연소가 효율적으로 이루어지게 하는 형상으로 될 수 있다.
실시형태들에 따르면, 제3 엔진 구동 모드에서 제어 유닛(54)은,
- 압축 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고,
- 흡기 행정 및 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고,
- 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하고,
- 배기 행정 중에 흡기 개구(29)가 부분 개방되도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 감소시키도록 제2 링크 장치(41)를 제어하고, 및
- 압축 행정 중에 흡기 개구(29)가 폐쇄 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, ICE(2)는 ICE(2)가 동력을 발생하고, 배기 행정 중에 흡기 가스 중 일부가 연소실(23)로부터 배기 도관(6)으로 직접 분출되게 할 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 부분 개방으로 인해 ICE(2)를 통한 가스 유동이 증가될 수 있는 작동 모드로 구동될 수 있다. 다시, 연소실(23) 내로 분사되거나 연소실(23) 내로 유입되는 신선 가스에 혼입된 연료가 예를 들어 동력 행정이 시작할 때에 연소하여 크랭크샤프트(20)를 구동하게 된다. 제3 엔진 구동 모드에서의 밸브 헤드들(30, 31)의 이동이 도 10a의 세 번째 그래프에 개략적으로 도시되어 있다. 흡기 가스가 배기 개구(28)를 통해 분출되기 위해서는 배기 도관(6) 내에서보다 흡기 도간(5)에서의 가스 압력이 더 커야 하기 때문에, 배기 행정의 마지막 부분에서 흡기 밸브 헤드(31)의 부분 개방이 수행될 수 있다. 또한, 흡기 가스 압력은 예를 들어 터보차저에 의해 생성될 수 있다.
제3 엔진 구동 모드 중에 ICE(2)를 통한 가스 유동의 증가는 터보차저의 터빈(8)을 통한 가스 유동을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 배기가스만이 터빈(8)을 구동하는 경우에 비해, 터보차저가 흡기 가스 압력을 증가시키는 높은 회전 속도로 구동될 수 있다.
제2 및 제3 엔진 구동 모드을 참고하면, 제1 및 제3 엔진 구동 모드 모두에서 ICE(2)를 통한 가스 유동이 증가되거나 감소될 수 있다. 일반적으로 밸브 헤드들(30, 31) 모두가 개방되어 있을 때, 흡기 도관(5)과 배기 도관(6) 사이의 양의 압력 차이는 ICE(2)를 통한 가스 유동을 증가시킨다. 반대로, 밸브 헤드들(30, 31) 모두가 개방되어 있을 때, 흡기 도관(5)과 배기 도관(6) 사이의 음의 압력 차이는 ICE(2)를 통한 가스 유동을 감소시킨다. 양의 압력 차이는 배기 도관(6) 내에서보다 흡기 도관(5) 내에서 더 높은 압력을 수반한다. 음의 압력 차이는 배기 도관(6) 내에서보다 흡기 도관(5) 내에서 더 낮은 압력을 수반한다.
제3 및 제4 로브들(38, 39)을 포함하는 ICE(2)의 실시형태들에서, 제2 엔진 제동 모드에서 제어 유닛(54)은,
- 압축 행정 중에 및/또는 배기 행정 중에 배기 개구(28)가 폐쇄된 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시 또는 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고,
- 흡기 행정 및/또는 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 부분 개방되도록, 모든 회전 시에 또는 모든 교번 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 감소시키도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및
- 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중에 흡기 개구(29)가 폐쇄된 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록, 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성될 수 있다.
제2 엔진 제동 모드는 밸브 헤드들(30, 31)의 다양한 이동으로 구현될 수 있다. 제2 엔진 제동 모드의 두 구현예가 도 10b의 첫 번째 그리고 두 번째에 개략적으로 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 일반적으로 밸브가 폐쇄되면, 실린더 보어(12) 내에서 피스톤이 BDC에서 TDC로 이동함에 따라 연소실(23) 내에 과압이 축적됨으로써 또는 실린더 보어(12) 내에서 피스톤이 TDC에서 BDC로 이동함에 따라 연소실(23) 내에 대기압보다 낮은 압력이 축적됨으로써, 피스톤(10) 및 이에 따라 크랭크샤프트(20)의 움직임이 제동된다.
도 10b의 첫 번째 그래프에 도시되어 있는 제2 엔진 제동 모드의 구현예에서, 흡기, 압축 및 배기 행정 중에 배기 개구(28)가 폐쇄된 상태를 유지하는 반면, 모든 행정 중에 흡기 개구(29)가 폐쇄되어 있고, 동력 행정 중에 배기 개구(28)는 부분 개방되어 있다. 이에 따라 배기 개구(28)가 개방되면, 연소실(23) 내에 대기압보다 낮은 압력이 축적되지 않게 된다. 따라서, 크랭크샤프트(20)에 대한 제동 효과가 감소된다. 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 개방되어 있을 때, 배기 개구(28)의 개방 정도는 대기압보다 낮은 압력 축적에 다르게 영향을 준다. 이에 따라 이러한 방식으로 제동 효과가 제어될 수 있다.
도 10b의 두 번째 그래프에 도시되어 있는 제2 엔진 제동 모드의 구현예에서, 압축 행정 중에 배기 및 흡기 개구(28, 29)가 폐쇄된 상태를 유지하는 반면, 흡기, 동력 및 배기 행정 중에 흡기 개구(29)도 폐쇄되어 있고, 배기 행정 중에 배기 개구(28)는 부분 개방되어 있으며, 흡기 및 동력 행정 중에 배기 개구(28)는 부분 개방되어 있다. 이에 따라 흡기 및 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 부분적으로 개방되면, 연소실(23) 내에 대기압보다 낮은 압력이 축적되지 않게 된다. 따라서, 크랭크샤프트(20)에 대한 제동 효과가 감소된다. 이러한 방식으로 크랭크샤프트에 대한 제동 효과가 제어될 수 있다. 흡기 및 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 개방되어 있을 때, 배기 개구(28)의 개방 정도는 대기압보다 낮은 압력 축적에 다르게 영향을 준다.
다시, 흡기 및/또는 동력 행정 중에 배기 개구(28)의 부분 개방 및 이에 따른 연소실(23) 내에서의 대기압보다 낮은 압력 축적의 감소는 ICE(2)의 크랭크샤프트로부터 연소실(23) 내로 오일이 취입될 위험성을 감소시킨다.
실시형태들에 따르면, 제3 엔진 제동 모드에서 제어 유닛(54)은,
- 압축 행정 중에 또는 배기 행정 중에 배기 개구(28)가 폐쇄된 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제4 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하고,
- 흡기 행정 및/또는 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 부분 개방되도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 또는 모든 교번 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 감소시키도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및
- 흡기 행정 및 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 폐쇄된 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록, 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성될 수 있다.
제3 엔진 제동 모드는 밸브 헤드들(30, 31)의 다양한 이동으로 구현될 수 있다. 제3 엔진 제동 모드의 두 구현예가 도 10b의 세 번째 그리고 네 번째에 개략적으로 도시되어 있다.
도 10b의 세 번째 그래프에 도시되어 있는 제3 엔진 제동 모드의 구현예에서, 압축 및 배기 행정 중에 배기 개구(28)가 폐쇄된 상태를 유지하고, 흡기, 동력 및 배기 행정 중에 흡기 개구(29)가 폐쇄되어 있고, 압축 행정 중에 흡기 개구(29)는 부분 개방되어 있으며, 흡기 및 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 부분 개방되어 있다. 이에 따라 배기 개구(28)가 개방되면, 연소실(23) 내에 대기압보다 낮은 압력이 축적되지 않게 된다. 따라서, 크랭크샤프트(20)에 대한 제동 효과가 감소된다. 흡기 및 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 개방되어 있을 때, 배기 개구(28)의 개방 정도는 대기압보다 낮은 압력 축적에 다르게 영향을 준다. 이에 따라 이러한 방식으로 제동 효과가 제어될 수 있다.
도 10b의 네 번째 그래프에 도시되어 있는 제3 엔진 제동 모드의 구현예에서, 압축 행정 중에 배기 및 흡기 개구(28, 29)가 폐쇄된 상태를 유지하고, 흡기 및 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 폐쇄되어 있고, 배기 행정 중에 배기 개구(28)는 폐쇄되어 있고, 배기 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 완전 개방되어 있으며, 흡기 및 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 부분 개방되어 있다. 이에 따라 흡기 및 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 부분적으로 개방되면, 연소실(23) 내에 대기압보다 낮은 압력이 축적되지 않게 된다. 따라서, 크랭크샤프트(20)에 대한 제동 효과가 감소된다. 이러한 방식으로 크랭크샤프트에 대한 제동 효과가 제어될 수 있다. 흡기 및 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 개방되어 있을 때, 배기 개구(28)의 개방 정도는 대기압보다 낮은 압력 축적에 다르게 영향을 준다.
제3 엔진 제동 모드의 일부 구현예는 제2 엔진 제동 모드의 구현예에 대응한다는 점에 주목할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 명세서에서 논의되어 있는 측면들 및/또는 실시형태들에 따른 4-행정 ICE 제어를 방법(100)의 실시형태들을 설명한다. 따라서, 이하에서는 도 1 내지 도 10b이 참고가 된다.
먼저 도 11a를 참고하여 방법(100)을 설명한다.
적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)가 제1 로브(34) 및 제2 로브(35)를 포함하는 실시형태들에 따르면, 방법(100)은,
- 크랭크샤프트(20)와 동일한 회전 속도로 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)를 회전시키는 단계(102),
- 배기 장치(14) 내에 포함되어 있는 제1 링크 장치(40)를 사용하여 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 변경시키는 단계(104),
- 흡기 장치(16) 내에 포함되어 있는 제2 링크 장치(41)를 사용하여 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 변경시키는 단계(106)를 포함하며,
제1 로브(34)에 의해 야기된 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 변경시키는 단계(104)는,
- 제1 로브(34)에 의해 야기된 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(108) 및
- 제1 로브(34)에 의해 야기된 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(109)를 포함하고,
- 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 변경시키는 단계(106)는,
- 제2 로브(35)에 의해 야기된 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(110) 및
- 제2 로브(35)에 의해 야기된 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(111)를 포함한다. 이 방식으로, 도 6을 참고하여 위에서 설명한 바와 같이 ICE(2)가 제1 엔진 구동 모드 및 제1 엔진 제동 모드로 작동되게 제어될 수 있다.
적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)가 제1 로브(34) 및 제2 로브(35)를 포함하는 실시형태들에 따르면, 방법(100)의 제1 엔진 구동 모드에서, 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(108)는,
- 압축 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하는 단계(112)를 포함하고,
흡기 밸브 헤드의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(110)는,
- 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계(114)를 포함한다. 이 방식으로 ICE(2)는, 도 10a를 참고하여 위에 설명한 바와 같이 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)가 크랭크샤프트(20)와 동일한 회전 속도로 회전함에도 불구하고, 피스톤(10)이 어느 하나의 캠샤프트(25, 44)를 구동하는 통상적인 엔진 구동 모드로 작동할 수 있다. 흡기 행정 중에 흡기 개구(29)가 개방되어 있고 배기 행정 중에 배기 개구(28)가 개방되어 있다. 연소실(23) 내로 분사되거나 연소실(23) 내로 들어오는 신선 가스에 혼입되는 연료가 예를 들면 동력 행정이 시작할 때에 연소하여 피스톤(10)과 크랭크샤프트(20)를 구동한다.
적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)가 제3 로브(38) 및 제4 로브(39)를 포함하는 실시형태들에 따르면, 방법(100)은,
- 제1 링크 장치(40)를 사용하여 제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 변경시키는 단계(116),
- 제2 링크 장치(41)를 사용하여 제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 변경시키는 단계(118)를 포함하고,
제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 변경시키는 단계(116)는,
- 제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(120), 및
- 제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(121)를 포함하고,
제4 로브(39)에 의해 야기된 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 변경시키는 단계(118)는,
- 제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(122), 및
- 제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(123)를 포함한다. 이 방식으로, ICE(2)가, 위의 도 10a 및 도 10b를 참고하여 아래에서 논의하는 바와 같이, 예컨대 추가적인 엔진 구동 모드 및 엔진 제동 모드로 작동하게 제어될 수 있다.
적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)가 제3 로브(38) 및 제4 로브(39)를 포함하는 실시형태들에 따르면, 방법(100)의 엔진 제동 모드에서, 제1 로브(34)에 의해 야기된 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(108)는,
- 압축 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 아기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하는 단계(112)를 포함하고,
제2 로브(35)에 의해 야기된 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(110)는,
- 동력 행정 중에 흡기 개구가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 아기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계(114)를 포함하고,
제3 로브(38)에 의해 야기된 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(120)는,
- 흡기 행정 및 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 아기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하는 단계(132)를 포함하고,
제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(122)는,
- 압축 행정 및 배기 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계(134)를 포함한다. 이 방식으로, ICE(2)는, 도 10a를 참고하여 위에 설명한 바와 같이 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)가 크랭크샤프트(20)와 동일한 회전 속도로 회전함에도 불구하고, 피스톤(10)이 어느 하나의 캠샤프트(25, 44)를 구동하는 통상적인 엔진 구동 모드로 작동할 수 있다. 흡기 행정 중에 흡기 개구(29)가 개방되어 있고 배기 행정 중에 배기 개구(28)가 개방되어 있다. 연소실(23) 내로 분사되거나 연소실(23) 내로 들어오는 신선 가스에 혼입되는 연료가 예를 들면 동력 행정이 시작할 때에 연소하여 피스톤(10)과 크랭크샤프트(20)를 구동한다.
방법(100)의 제2 엔진 구동 모드에서 실시형태들에 따르면, 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(108)는,
- 압축 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하는 단계(140)를 포함하고,
제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(120)는,
동력 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하는 단계(142)를 포함하고,
제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(121)는,
- 흡기 행정 중에 배기 개구(28)가 부분 개방되도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 감소시키는 단계(144)를 포함하고,
제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(110)는,
- 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계(146)를 포함하고,
제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(122)는,
- 압축 행정 및 배기 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계(148)를 포함한다. 이 방식으로, ICE(2)는, 피스톤(10)이 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)를 구동하고, 도 10a를 참고하여 위에서 설명한 바와 같이 ICE(2)를 통한 가스 유동이 감소되는 엔진 구동 모드에서 작동될 수 있다. 흡기 행정 중에 흡기 개구(29)가 개방되어 있고, 배기 행정 중에 배기 개구(28)가 개방되어 있다. 연소실(23) 내로 분사되거나 연소실(23) 내로 유입되는 신선 가스에 혼입된 연료는 예를 들면 동력 행정 초기에 연소하여 피스톤(10)과 크랭크샤프트(20)를 구동한다.
방법(100)의 제3 엔진 구동 모드에서 실시형태들에 따르면, 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(108)는,
- 압축 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하는 단계(150)를 포함하고,
제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(120)는,
- 흡기 행정 및 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하는 단계(152)를 포함하고,
제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(110)는,
- 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 부분 개방되도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계(154)를 포함하고,
제4 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(122)는,
- 압축 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계(156)를 포함하고,
제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(123)는,
- 배기 행정 중에 흡기 개구(29)가 부분 개방되도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 감소시키는 단계(158)를 포함한다. 이 방식으로, ICE(2)는, 피스톤(10)이 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)를 구동하고, 도 10a를 참고하여 위에서 설명한 바와 같이 ICE(2)를 통한 가스 유동이 증가되는 엔진 구동 모드에서 작동될 수 있다. 흡기 행정 중에 흡기 개구(29)가 개방되어 있고, 배기 행정 중에 배기 개구(28)가 개방되어 있다. 연소실(23) 내로 분사되거나 연소실(23) 내로 유입되는 신선 가스에 혼입된 연료는 예를 들면 동력 행정 초기에 연소하여 피스톤(10)과 크랭크샤프트(20)를 구동한다.
이제 도 11b를 참고하여 방법(100)을 설명한다. 도 11b에는 도 11a의 단계들(102, 104, 106, 108, 109, 110, 111, 116, 118, 121 및 122)도 도시되어 있다.
ICE(2)가 제1 및 제2 로브(34, 35)만을 포함하는 실시형태들에 따르면, 방법(100)의 제1 엔진 제동 모드에서, 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(108)는,
- 압축 행정 중에 및/또는 배기 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 또는 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하는 단계(160)를 포함하고, 및
- 흡기 행정 및 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 부분적으로 개방되도록 매 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 감소시키는 단계(162)를 포함하는, 제2 로브(35)에 의해 야기된 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(111)를 수행하거나, 또는
각각이,
- 흡기 행정 또는 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기된 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계(164), 및
- 흡기 행정 및 동력 행정 중 다른 행정 중에 흡기 개구(29)가 부분 개방되도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 감소시키는 단계(166)를 포함하는,
제2 로브(35)에 의해 야기된 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(110) 및 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(111)를 수행한다. 이 방식으로, ICE(2)가 크랭크샤프트(20)의 회전 속도가 제동되는 엔진 제동 모드로 작동할 수 있다. 제1 엔진 제동 모드에서는 연소실(23) 내로 연료가 분사되지 않는다.
제1 엔진 제동 모드는 밸브 헤드들(30, 31)의 다양한 이동으로 구현될 수 있다. 제1 엔진 제동 모드 중 일부 구현예가 도 6의 두 번째-네 번째 그래프에 개략적으로 도시되어 있다.
제3 및 제4 로브(38, 39)를 포함하는 ICE(2)의 실시형태들에 따르면, 방법(100)의 제2 엔진 제동 모드에서, 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(108)는,
- 압축 행정 중에 및/또는 배기 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 또는 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하는 단계(168)를 포함하고,
제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(121)는,
- 흡기 행정 및/또는 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 부분 개방되도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 또는 모든 교번 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기된 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 감소시키는 단계(170)를 포함하고,
제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(110)는,
- 압축 행정 및 배기 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계(172)를 포함하고,
제4 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(122)는,
흡기 행정 및 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계(174)를 포함한다. 이 방식으로, ICE(2)는 크랭크샤프트(20)의 회전 속도가 제동되는 엔진 제동 모드로 작동할 수 있다. 제2 엔진 제동 모드에서는 연소실(23) 내로 연료가 분사되지 않는다.
제2 엔진 제동 모드는 밸브 헤드들(30, 31)의 다양한 이동으로 구현될 수 있다. 제2 엔진 제동 모드 중 두 구현예가 도 10b의 제1 및 제2 그래프에 개략적으로 도시되어 있다.
실시형태들에 따르면, 방법(100)의 제3 엔진 제동 모드에서, 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(108) 및 제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(122) 각각은,
- 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하는 단계(176), 및
- 압축 행정 중에 또는 배기 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계(178)를 포함하고,
제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(121)는,
- 흡기 행정 및/또는 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 부분 개방되도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 또는 모든 교번 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기된 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 감소시키는 단계(180)를 포함하고,
제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(110)는,
- 흡기 행정 및 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계(182)를 포함한다. 이 방식으로, ICE(2)는 크랭크샤프트(20)의 회전 속도가 제동되는 엔진 제동 모드로 작동할 수 있다. 제3 엔진 제동 모드에서는 연소실(23) 내로 연료가 분사되지 않는다.
제3 엔진 제동 모드는 밸브 헤드들(30, 31)의 다양한 이동으로 구현될 수 있다. 제3 엔진 제동 모드 중 두 구현예가 도 10b의 세 번째 및 네 번째 그래프에 개략적으로 도시되어 있다.
통상의 기술자라면 4-행정 내연기관을 제어하는 방법(100)이 프로그램된 지령들에 의해 실시될 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 이들 프로그램된 지령들은 일반적으로 컴퓨터 프로그램으로 구성되며, 이 컴퓨터 프로그램이 제어 유닛의 컴퓨터에서 실행될 때 컴퓨터 또는 컴퓨터 유닛이 일부 실시형태들에 따른 방법 단계들(102-182) 중 적어도 일부 단계와 같은 소망하는 제어를 수행할 수 있다. 컴퓨터 프로그램은, 그 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 적당한 디지털 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품의 일부인 것이 일반적이다.
따라서, 4-행정 내연기관을 제어하기 위한 방법(100)을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 제공되어 있는 본 발명의 다른 측면에 따르면, 컴퓨터 프로그램은 하나 또는 그 이상의 제어 유닛들의 하나 또는 그 이상의 계산 유닛들이 본 명세서에서 논의되어 있는 측면들 및/또는 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법(100)을 수행하게 하도록 구성된 컴퓨터로 판독 가능한 코드를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 4-행정 내연기관을 제어하는 방법(100)을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품(90)이 제공되되, 컴퓨터 프로그램 제품(90)은 하나 또는 그 이상의 제어 유닛들의 하나 또는 그 이상의 계산 유닛들이 본 명세서에서 논의되어 있는 측면들 및/또는 실시형태들에 따른 방법(100)을 수행하게 하도록 구성된 컴퓨터로 판독 가능한 코드를 포함한다. 도 12는 CD ROM 디스크(90)를 포함하는 실시형태에 따른 컴퓨터 프로그램 제품(90)을 도시한다.
컴퓨터 프로그램 제품(90)은 예를 들면 제어 유닛(54)의 하나 또는 그 이상의 계산 유닛들(73) 내에 로딩될 때 일부 실시형태들에 따라 단계들(102-182) 중 적어도 일부 단계를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드를 보유하는 데이터 캐리어 형태로 제공될 수 있다(도 9 참조). 데이터 캐리어는 예컨대 ROM(Read-Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable PROM), 플래시 메모리, EEPROM(Electrically EPROM), 하드 디스크, CD ROM 디스크, 메모리 스틱, 광학 저장 장치, 자기 저장 장치 또는 비-일시적 방식으로 기계 판독 가능 데이터를 보유할 수 있는 디스크 또는 테이프 같은 다른 임의의 적당한 매체일 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 서버 상의 컴퓨터 프로그램 코드로 제공될 수도 있으며, 인터넷 또는 인트라넷 접속을 통해 원격으로 또는 유선 또는 무선 통신 시스템을 통해 제어 유닛(54)으로 다운로드될 수 있다.
다양한 예시적 실시형태들은 설명을 위한 것이고, 본 발명은 첨부된 청구항들에 의해서만 규정된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 통상의 기술자라면 예시적 실시형태들이 수정될 수 있으며, 예시적 실시형태들의 다양한 특징들이 조합되어 첨부된 청구항들에 의해 규정되는 본 발명의 범위를 일탈하지 않으면서도 본 명세서에 기재되어 있는 발명과는 다른 실시형태들을 창출할 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 4-행정 내연기관은 예를 들면 둘 이상의 실린더 장치를 포함할 수 있다. 4-행정 내연기관은 예를 들면 둘 이상의 배기 밸브를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 캠샤프트는 각 배기 밸브에 대해 하나의 제1 로브를 포함할 수 있다. 각 배기 장치는 각 배기 밸브에 대해 제1 링크 장치를 포함할 수 있다. 이에 따라, 각 링크 장치는 각각의 제1 로브에 의해 야기되는 각 배기 밸브 헤드의 모션을 변경시키게 구성될 수 있다. ICE의 제어 유닛은 한번에 하나의 배기 밸브 헤드에 대해 또는 모든 배기 밸브 헤드에 대해 총체적으로, 배기 밸브 헤드들 각각의 모션을 선택적으로 방지하게 각 제1 링크 장치를 제어하도록 구성될 수 있다. 4-행정 내연기관은 둘 이상의 흡기 밸브를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 캠샤프트는 각 흡기 밸브에 대해 하나의 제2 로브를 포함할 수 있다. 각 흡기 장치는 각 흡기 밸브에 의해 하나의 제2 링크 장치를 포함할 수 있다. 따라서, 각 제2 링크 장치는 각 제2 로드에 의해 야기되는 각 흡기 밸브 헤드의 모션을 변경시키게 구성될 수 있다. ICE의 제어 유닛은 한번에 하나의 흡기 밸브 헤드에 대해 또는 모든 흡기 밸브 헤드에 대해 총체적으로, 흡기 밸브 헤드들 각각의 모션을 선택적으로 방지하게 각 제2 링크 장치를 제어하도록 구성될 수 있다. 이와 유사하게, 적어도 하나의 캠샤프트는 각 배기 밸브에 대한 하나의 제3 로브 및 각 흡기 밸브에 대한 하나의 제4 로브를 포함할 수 있다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 실린더 장치(4), 크랭크샤프트(20) 및 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)를 포함하는 4-행정 내연기관(2)으로,
    적어도 하나의 실린더 장치(4)는 연소실(23)을 형성하고, 실린더 보어(12), 실린더 보어(12) 내에서 왕복 운동하게 배치되는 피스톤(10), 피스톤(10)을 크랭크샤프트(20)에 연결하는 커넥팅 로드(22), 실린더 보어(12)로부터 배기가스를 배출하기 위한 배기 장치(14) 및 실린더 보어(12) 내로 신선한 가스를 흡입하기 위한 흡기 장치(16)를 포함하고, 피스톤(10)은 실린더 보어(12) 내에서 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정에 상당하는 4-행정을 수행하고,
    배기 장치(14)는 배기 밸브(26) 및 배기 개구(28)를 포함하되, 배기 밸브(26)는 배기 개구(28)의 배기 밸브 시트(32)에 대해 밀봉하게 구성되는 배기 밸브 헤드(30)를 포함하고,
    흡기 장치(16)는 흡기 밸브(42) 및 흡기 개구(29)를 포함하되, 흡기 밸브(42)는 흡기 개구(29)의 흡기 밸브 시트(33)에 대해 밀봉하게 구성되는 흡기 밸브 헤드(31)를 포함하고,
    적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)는 배기 개구(28)의 개폐를 위한 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 야기하게 구성된 제1 로브(34)를 포함하고,
    적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)는 흡기 개구(29)의 개폐를 위한 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 야기하게 구성된 제2 로브(35)를 포함하는, 4-행정 내연기관에 있어서,
    적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)는 크랭크샤프트(20)와 동기화 되어 크랭크샤프트(20)와 동일한 회전 속도로 회전하고,
    배기 장치(14)는 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 변경시키도록 구성된 제1 링크 장치(40)를 포함하고, 흡기 장치(16)는 제2 로브(35)에 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 변경시키도록 구성된 제2 링크 장치(41)를 포함하며,
    4-행정 내연기관(2)은 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하게 구성되고 흡기 밸브 헤드(29)의 모션을 선택적으로　 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성된 제어 유닛(54)을 포함하며,
    제어 유닛(54)은 추가적으로 제1 링크 장치(40)가 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고 및/또는 제2 링크 장치(41)가 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키도록 제2 링크 장치(41)를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관.
  2. 제1항에 있어서,
    제어 유닛(54)은,
    흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정 중에 제1 링크 장치(40)가 배기 밸브 헤드(30) 모션의 진폭을 선택적으로 감소시키도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및/또는
    흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정 중에 제2 링크 장치(41)가 흡기 밸브 헤드(31) 모션의 진폭을 선택적으로 감소시키도록 제2 링크 장치(41)를 제어하도록, 구성되는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제어 유닛(54)은,
    흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정 중에 제1 링크 장치(40)가 배기 밸브 헤드(30) 모션의 시간(in time)을 선택적으로 감소시키도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및/또는
    흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정 중에 제2 링크 장치(41)가 흡기 밸브 헤드(31) 모션의 시간을 선택적으로 감소시키도록 제2 링크 장치(41)를 제어하도록, 구성되는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관.
  4. 제3항에 있어서,
    제어 유닛(54)은,
    흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정 중 제1 부분 동안에 배기 밸브 헤드(30)가 개방된 상태를 유지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 상기 행정 중 제2 부분 동안에 배기 밸브 헤드가 닫힘 상태를 유지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및/또는
    흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정 중 제1 부분 동안에 흡기 밸브 헤드(31)가 개방된 상태를 유지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하고, 상기 행정 중 제2 부분 동안에 흡기 밸브 헤드(31)가 닫힘 상태를 유지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하도록, 구성되는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관.
  5. 제3항에 있어서,
    제어 유닛(54)은,
    흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정 중 제1 부분 동안에 배기 밸브 헤드(30)가 닫힘 상태를 유지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 상기 행정 중 제2 부분 동안에 배기 밸브 헤드가 개방 상태를 유지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및/또는
    흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정 중 제1 부분 동안에 흡기 밸브 헤드(31)가 닫힘 상태를 유지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하고, 상기 행정 중 제2 부분 동안에 흡기 밸브 헤드(31)가 개방된 상태를 유지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하도록, 구성되는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관.
  6. 제3항에 있어서,
    제어 유닛(54)은,
    흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정 중 제1 부분 동안에 배기 밸브 헤드(30)가 닫힘 상태를 유지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 상기 행정 중 제2 부분 동안에 배기 밸브 헤드(30)가 개방 상태를 유지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하며, 상기 행정 중 제3 부분 동안에 배기 밸브 헤드(30)가 닫힘 상태를 유지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및/또는
    흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중 적어도 하나의 행정 중 제1 부분 동안에 흡기 밸브 헤드(31)가 닫힘 상태를 유지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하고, 상기 행정 중 제2 부분 동안에 흡기 밸브 헤드(31)가 개방된 상태를 유지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하며, 상기 행정 중 제2 부분 동안에 흡기 밸브 헤드(31)가 닫힘 상태를 유지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성되는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관.
  7. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 엔진 구동 모드에서 제어 유닛(54)은,
    압축 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하게 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및
    동력 행정 중에 흡기 개구(31)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하게 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성되는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관.
  8. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 엔진 제동 모드에서 제어 유닛(54)은,
    압축 행정 중에 및/또는 배기 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 또는 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및
    - 흡기 행정 및 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 부분 개방되도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 감소시키게 제2 링크 장치(41)를 제어하거나, 또는
    - 흡기 행정 또는 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하게 제2 링크 장치(41)를 제어하고, 흡기 행정 및 동력 행정 중 위와 다른 행정 중에 흡기 개구(29)가 부분 개방되도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 감소시키게 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성되는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관.
  9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)가 배기 개구(28)의 개폐를 위한 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 야기하게 구성된 제3 로브(38)를 포함하고,
    적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)는 흡기 개구(29)의 개폐를 위한 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 야기하게 구성된 제4 로브(39)를 포함하며,
    제어 유닛(54)은,
    제3 로브(38)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고,
    제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하고,
    제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고,
    제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키도록 제2 링크 장치(41)를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관.
  10. 제7항 및 제9항에 있어서,
    제1 엔진 구동 모드에서 제어 유닛(54)은,
    흡기 행정 및 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및
    - 압축 행정 및 배기 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성되는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관.
  11. 제9항에 있어서,
    제2 엔진 구동 모드에서 제어 유닛(54)은,
    압축 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고,
    - 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고,
    - 흡기 행정 중에 배기 개구(28)가 부분 개방되도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 감소시키도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고,
    - 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하고,
    - 압축 행정 및 배기 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성되는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관.
  12. 제9항에 있어서,
    제3 엔진 구동 모드에서 제어 유닛(54)은,
    압축 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고,
    - 흡기 행정 및 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고,
    - 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하고,
    - 배기 행정 중에 흡기 개구(29)가 부분 개방되도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 감소시키도록 제2 링크 장치(41)를 제어하고, 및
    - 압축 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성되는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관.
  13. 제9항에 있어서,
    제2 엔진 제동 모드에서 제어 유닛(54)은,
    압축 행정 중에 및/또는 배기 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 또는 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고,
    - 흡기 행정 및/또는 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 부분 개방되도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 또는 모든 교번 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및
    - 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제2 로브(35) 및 제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성되는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관.
  14. 제9항에 있어서,
    제3 엔진 제동 모드에서 제어 유닛(54)은,
    압축 행정 중에 또는 배기 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하고
    - 흡기 행정 및/또는 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 부분 개방되도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 또는 모든 교번 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 감소시키도록 제1 링크 장치(40)를 제어하고, 및
    - 흡기 행정 및 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하도록 제2 링크 장치(41)를 제어하게 구성되는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관.
  15. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 따른 4-행정 내연기관(2)을 포함하는 차량(1).
  16. 적어도 하나의 실린더 장치(4), 크랭크샤프트(20) 및 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)를 포함하는 4-행정 내연기관(2)을 제어하는 방법(100)으로,
    적어도 하나의 실린더 장치(4)는 연소실(23)을 형성하고, 실린더 보어(12), 실린더 보어(12) 내에서 왕복 운동하게 배치되는 피스톤(10), 피스톤(10)을 크랭크샤프트(20)에 연결하는 커넥팅 로드(22), 실린더 보어(12)로부터 배기가스를 배출하기 위한 배기 장치(14) 및 실린더 보어(12) 내로 신선한 가스를 흡입하기 위한 흡기 장치(16)를 포함하고, 피스톤(10)은 실린더 보어(12) 내에서 흡기 행정, 압축 행정, 동력 행정 및 배기 행정에 상당하는 4-행정을 수행하고,
    배기 장치(14)는 배기 밸브(26) 및 배기 개구(28)를 포함하되, 배기 밸브(26)는 배기 개구(28)의 배기 밸브 시트(32)에 대해 밀봉하게 구성되는 배기 밸브 헤드(30)를 포함하고,
    흡기 장치(16)는 흡기 밸브(42) 및 흡기 개구(29)를 포함하되, 흡기 밸브(42)는 흡기 개구(29)의 흡기 밸브 시트(33)에 대해 밀봉하게 구성되는 흡기 밸브 헤드(31)를 포함하고,
    적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)는 배기 개구(28)의 개폐를 위한 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 야기하게 구성된 제1 로브(34)를 포함하고,
    적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)는 흡기 개구(29)의 개폐를 위한 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 야기하게 구성된 제2 로브(35)를 포함하며,
    상기 방법(100)은,
    - 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)를 크랭크샤프트(20)와 동일한 회전 속도로 회전시키는 단계(102),
    - 배기 장치(14) 내에 포함되는 제1 링크 장치(40)를 사용하여 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 변경시키는 단계(104),
    - 흡기 장치(16) 내에 포함되는 제2 링크 장치(41)를 사용하여 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 변경시키는 단계(106)를 포함하고,
    제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 변경시키는 단계(104)는,
    - 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(108), 및
    - 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(109)를 포함하고,
    제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 변경시키는 단계(106)는,
    - 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(108), 및
    - 제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(109)를 포함하는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)가 제3 로브(38) 및 제4 로브(39)를 포함하고, 방법(100)은,
    - 제1 링크 장치(40)를 사용하여 제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 변경시키는 단계(116),
    - 제2 링크 장치(41)를 사용하여 제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 변경시키는 단계(118)를 포함하고,
    제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 변경시키는 단계(116)는,
    - 제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(120), 및
    - 제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(120)를 포함하고,
    제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 변경시키는 단계(118)는,
    - 제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(122), 및
    - 제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(123)를 포함하는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    방법(100)의 제1 엔진 구동 모드에서, 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(108)는,
    - 압축 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하는 단계(112)를 포함하고,
    제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(110)는,
    - 동력 행정 중에 흡기 개구가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계(114)를 포함하고,
    제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(120)는,
    - 흡기 행정 및 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하는 단계를 포함하고,
    제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(122)는,
    - 압축 행정 및 배기 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관 제어 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    방법(100)의 제2 엔진 구동 모드에서, 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(108)는,
    - 압축 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하는 단계(140)를 포함하고,
    제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(120)는,
    - 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하는 단계(142)를 포함하고,
    제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(121)는,
    - 흡기 행정 중에 배기 개구(28)가 부분 개방되도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 감소시키는 단계(144)를 포함하고,
    제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(110)는,
    - 동력 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계를 포함하고,
    제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(122)는,
    - 압축 행정 및 배기 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계(148)를 포함하는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관 제어 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    방법(100)의 제3 엔진 구동 모드에서, 제1 로브(34)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(108)는,
    - 압축 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제1 로브(34)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하는 단계(150)를 포함하고,
    제3 로브(38)에 의해 야기되는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(120)는,
    - 흡기 행정 및 동력 행정 중에 배기 개구(28)가 닫힘 상태를 유지하도록, 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 회전 시에 제3 로브(38)에 의해 야기될 수 있는 배기 밸브 헤드(30)의 모션을 방지하는 단계(152)를 포함하고,
    제2 로브(35)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(110)는,
    - 동력 행정 중에 흡기 개구(31)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제2 로브(35)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계(154)를 포함하고,
    제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 방지하는 단계(122)는,
    - 압축 행정 중에 흡기 개구(29)가 닫힘 상태를 유지하도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기될 수 있는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 방지하는 단계(156)를 포함하고,
    제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 선택적으로 감소시키는 단계(123)는,
    - 배기 행정 중에 흡기 개구(29)가 부분 개방되도록 적어도 하나의 캠샤프트(25, 44)의 모든 교번 회전 시에 제4 로브(39)에 의해 야기되는 흡기 밸브 헤드(31)의 모션을 감소시키는 단계(158)를 포함하는 것을 특징으로 하는 4-행정 내연기관 제어 방법.
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