KR20210068121A - 개선된 연소 엔진 - Google Patents

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Abstract

4 행정 내연 기관은 흡기 밸브를 개폐하도록 구성된 흡기 캠, 배기 밸브를 개폐하도록 구성된 제 1 배기 캠, 동일한 배기 밸브를 열고 닫도록 구성된 제 2 배기 캠을 포함하고, 제 2 배기 캠은 조작자의 입력에 응답하여 제 1 배기 캠에 대해 각도 조절이 가능하여 2 번 배기 캠이 선택적으로 결합될 수 있고, 제 1 배기 캠은 압축 행정 동안 배기 밸브를 열고 닫도록 구성되어, 흡기 행정 동안 흡입된 선택된 양의 공기가 압축 행정 동안 배출되고,제 2 배기 캠은 맞물릴 때 배기 밸브를 선택적으로 닫도록 구성된다.

Description

개선된 연소 엔진
본 발명은 개선된 내연 기관에 관한 것이다. 특히 4 행정 내연 기관의 개선된 캠 및 밸브 배열과 관련된다.
종래 유형의 4 행정 내연 기관은 연소실이 최대 체적인 제 1 위치와 연소실이 최소 체적인 제 2 위치 사이에서 상호 작용하도록 내부에 장착된 피스톤을 갖는 연소실을 포함한다. 피스톤은 연소실의 벽과 밀봉 식으로 맞물린다.
엔진 출력은 엔진에 들어가도록 허용된 공기를 "조절"함으로써 엔진에 들어가는 공기와 연료의 양을 제어하는 운전자에 의해 제어되며, 이는 다시 그 공기와 혼합되는 연료의 양을 조절한다. 작은 스로틀 개구는 낮은 출력을 제공하고 큰 스로틀 개구는 높은 출력을 제공한다.
본질적으로, 흡기 행정 중에 피스톤의 변위와 거의 동일한 부피의 공기가 연소실로 흡기된다. 그런 다음 공기는 후속 압축 행정 중에 압축되고, 측정된 양의 연료가 압축 행정 중 한 지점에 분사되어 가연성 혼합물의 충전물은 연소실의 압력에 포함된다.
가연성 물질의 충전물은 점화 플러그에 의해 점화된다. 이것은 피스톤의 두 번째 위치의 피스톤에서 또는 그에 인접하여 수행된다. 이것은 가연성 혼합물 충전물의 연소와 빠르게 팽창하여 피스톤에 힘을 가하는 뜨거운 연소 가스의 생성을 유발한다. 이 힘은 피스톤을 그 첫 번째 위치로 다시 밀어내고, 이 동작은 연소 행정으로 정의된다. 피스톤은 후속 배기 행정 동안 연소실에서 소모된 가연성 혼합물을 배출하는 데 사용된다.
연소실로 공기를 흡기하고 연소실에서 소모된 가연성 혼합물을 배출하기 위해 연소실에는 밸브가 포함된다. 일반적으로 4 행정 엔진의 경우 흡입 밸브와 배기 밸브 또는 각각의 배수를 포함하고, 엔진 사이클의 적절한 지점에서 밸브가 열리고 닫히도록 배치된 작동 메커니즘이 제공된다.
캠 배열은 전통적으로 밸브를 개방 또는 폐쇄 위치로 구동하기 위해 회전하는 캠축에 장착된 하나 이상의 캠을 포함하는 작동 메커니즘으로 사용되고, 캠의 각도 위치 (또는 타이밍)는 각 행정동안 밸브가 열리고 닫힐 수 있는 시간을 결정하는 데 사용된다.
가변 밸브 타이밍이 알려져 있는데, 여기서 캠축에 있는 캠의 각도 위치는 사이클 동안 캠이 밸브와 결합하는 지점을 결정하므로 밸브가 열리거나 닫힐 수 있는 지점을 결정한다.
밸브의 타이밍을 변경하기 위한 많은 메커니즘이 존재하는데, 여기서 타이밍은 엔진의 요구에 따라 조정될 수 있고, 따라서 동작은 출력 요구에 따라 변경된다.
밸브 개방 및 폐쇄 타이밍을 변경하는 일반적인 수단 중 하나는 캠과 관련된 밸브의 대체 개방 및 폐쇄 시간을 제공하기 위해 서로에 대해 각도 조절이 가능한 한 쌍의 캠을 사용하는 것이다.
엔진은 밸브를 여는 데 사용되는 캠을 선택적으로 선택하도록 구성되어 밸브의 타이밍을 변경하는 수단을 제공한다.
두 캠이 서로에 대해 배치되는 각도는 밸브가 열리거나 닫힐 수 있는 시간을 변경하는 효과가 있다.
대안적으로 밸브가 변경될 수 있는 기간(두 캠이 함께 작동하도록 조정됨)과 두 캠의 조합은 밸브가 열릴 수 있는 확장 부분을 제공한다.
예를 들어, 4 행정 엔진에서 흡입 밸브와 배기 밸브는 둘 다 동시에 열리는 사이클의 특정 지점이 있다. 이를 밸브 오버랩이라고 하며 소모된 가연성 혼합물을 높은 엔진 회전 속도로 배출하면서 가연성 혼합물을 연소실로 경제적으로 충전하는 데 필요하다. 그러나, 이러한 밸브 오버랩은 연료의 새로운 충전물의 일부가 배기 밸브 수단을 직접 빠져나가게 하는 것으로 밝혀졌다. 이로 인해 배기 가스에 필요한 것보다 더 많은 미사용 탄화수소가 포함된다.
밸브 오버랩 기간은 일반적으로 가변 밸브 타이밍의 기존 메커니즘의 초점이다. 오버랩이 적으면 저속 분야에 유리할 수 있는 반면 고출력 요구 사항에서는 오버랩이 많을수록 유리하다.
그러나 가변 밸브 타이밍 메커니즘은 이벤트의 타이밍에 대한 변동과 함께 특정 순서로 밸브를 열고 닫는 기존의 패턴을 여전히 따른다.
예를 들어, 흡기 행정 동안 더 차가운 주변 공기가 챔버로 흡기 될 수 있도록 흡입 밸브가 열려 있고 배기 밸브가 닫히는 것이 일반적이다.
압축 행정 동안 흡입 밸브와 배기 밸브는 일반적으로 닫혀 있어 흡입된 공기를 압축할 수 있다.
점화로 인해 연소 행정 중에 피스톤이 아래쪽으로 밀려 나고 대부분의 행정 동안 흡입 밸브와 배기 밸브가 모두 닫힌 상태로 유지된다.
마지막으로 흡입 밸브가 닫히고 배기 밸브가 열린 상태에서 배기 행정이 완료되어 연소된 가스가 배기 시스템을 통해 배출될 수 있다.
뜨거운 배기 가스가 배기 밸브 수단을 지나 통과하면 사용 중에 배기 밸브가 뜨거워진다. 이는 배기 가스의 질소 산화물 함량을 증가시킨다.
따라서 높은 작동 온도는 엔진에서 바람직하지 않은 배기 가스를 발생시킨다.
또한 더 높은 작동 온도는 특히 엔진 전체의 기능과 필요에 따라 수행할 수 있는 구성 요소의 능력과 다른 이유에서 바람직하지 않다. 예를 들어, 엔진 오일 및 씰과 같은 구성품은 고온으로 인해 더 빨리 저하될 수 있다.
연소 사이클은 최소한의 저항으로 공기가 연소실로 흡기되고 배출될 수 있는 곳에서 효율적으로 작동할 수 있다. 따라서 개방 위치에 있을 때 공기 흐름을 제한하는 밸브는 바람직하지 않다.
제한된 기류는 피스톤이 공기를 흡입하고 배기 공기를 배출하는 데 필요한 힘이 더 크고, 그 결과 구동축에 제공할 수 있는 출력이 적다는 것을 의미한다.
밸브는 일반적으로 스프링에 의해 연소실에서 멀어지게 편향된 포핏(poppet) 밸브로, 힘이 개방 위치로 구동하는 데 사용되지 않는 한 닫힘 위치에 안착된다.
포핏 밸브의 사용에는 많은 제한이 있다.
포핏 밸브의 고유한 문제점 중 하나는 공기가 통과하는 스로트 또는 구멍이 구멍의 중심과 일치하는 축을 따라 이동하는 밸브 자체에 의해 부분적으로 제한된다는 것이다.
또한, 효율을 높이기 위해 높은 압축비를 사용하고자 하는 경우, 고온 배기 밸브 수단은 점화 수단과는 독립적으로 충전물의 폭발을 일으킬 수 있다.
이것은 엔진 구성품에 극도로 손상을 입히고 드롭-인 효율로 이어지며, 점화 플러그에 의해 제공되는 점화없이 발생하는 폭발을 자동 점화라고 한다.
더 높은 총 연료 연소를 달성하기 위해 더 높은 압축비가 바람직할 수 있으며, 따라서 더 배기 가스를 줄이고 효율성을 높일 수 있으나, 높은 압축비로 인한 압력 증가는 자동 점화에 기여하는 요인이다.
또한, 비효율적인 연소가 일어나 그 결과 가연성 혼합물의 탄화수소와 같은 유기 화합물이 부분적으로만 연소되면 배기 가스의 일산화탄소 함량이 증가하는 것으로 알려져 있다. 이것은 일반적으로 바람직하지 않다.
본 발명은 특정 조건에서 더 차가운 작동 환경을 제공할 수 있는 캠 장치를 갖는 엔진 및 자동 점화 가능성이 감소된 증가된 압축비로 작동할 수 있는 밸브를 제공함으로써 이전 내연 기관의 전술한 단점을 적어도 부분적으로 극복하려고 시도하고 및/또는 연소실 안팎으로 증가된 기류를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면,
연소실;
연소실 내부에 장착되고 연소실의 벽과 밀봉 식으로 맞물리도록 구성되고, 연소실이 최대 부피인 제 1 위치와 연소실이 최소 부피인 제 2 위치 사이에서 축을 따라 왕복 운동하도록 배열되고, 사이클 동안 흡기 행정, 압축 행정, 연소 행정 및 배기 행정으로 정의되는 4 개의 행정을 완료하는, 피스톤;
제 2 위치에서 피스톤에 의해 정의된 최소 체적 내의 연소실 영역의 연료 분사 수단; 및
실린더 헤드; 를 포함하고,
실린더 헤드는,
점화 수단;
흡기 밸브를 개폐하도록 구성된 흡기 캠;
배기 밸브를 개폐하도록 구성된 제 1 배기 캠; 및
동일한 배기 밸브를 열고 닫도록 구성된 제 2 배기 캠; 을 포함하고,
제 2 배기 캠은 조작자의 입력에 응답하여 제 1 배기 캠에 대해 각도 조절이 가능하여 제 2 배기 캠이 선택적으로 맞물릴 수 있으며,
제 1 배기 캠은 압축 행정 동안 배기 밸브를 열고 닫도록 구성되어, 흡입 행정 동안 흡입된 선택된 양의 공기가 압축 행정 동안 배출되고;
제 2 배기 캠은 맞물릴 때 배기 밸브를 선택적으로 닫도록 구성되고; 과
연료 분사 수단은 압축 행정 동안 유지되는 공기의 양에 따라 분사되는 연료의 양을 조정하도록 구성되는, 4 행정 내연 기관이 제공된다.
바람직하게는, 흡기 캠은 흡기 캠 샤프트에 연결된다.
바람직하게는, 제 1 배기 캠은 배기 캠 샤프트에 연결된다.
바람직하게는, 제 2 배기 캠은 배기 캠 샤프트의 축을 중심으로 회전 가능하다.
바람직하게는, 흡기 밸브 및 배기 밸브는 피스톤 밸브이다.
바람직하게는, 엔진은 제어 샤프트에 연결되는 제 2 배기 캠 구동 기어를 포함하고, 제 2 배기 캠 구동 기어는 제 2 배기 캠에 연결되는 제 2 배기 캠 피동 기어와 맞물린다.
바람직하게는, 엔진은 배기 캠 샤프트와 평행하고 일치하는 축을 갖고, 제어 샤프트에 연결되는 출력 제어 피동 기어와 맞물리도록 구성된 출력 제어 구동 기어를 더 포함하고, 출력 제어 구동 기어는 조작자로부터의 입력에 응답하여 축을 따라 이동할 수 있다.
바람직하게는, 제 1 배기 캠에 대한 제 2 배기 캠의 각도 조정은 각도 조정 메커니즘을 사용하여 달성되며, 각도 조정 메커니즘은 출력 제어 구동 기어의 축 방향 이동시 메인 배기 캠 샤프트에 대한 출력 제어 구동 기어의 각도 조정을 가능하게 하도록 구성되고; 출력 제어 구동 기어의 축 방향 이동은 제 2 배기 캠에 대한 제 1 배기 캠의 각도 조정을 가져오므로 배기 피스톤 밸브가 열려 있거나 닫힌 상태로 유지되는 기간이 작업자의 입력에 따라 조정될 수 있다.
바람직하게는, 상기 각도 조정 메커니즘은 케이지(caged) 볼 베어링과 결합하는 나선형 홈을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 흡기 밸브는 흡기 밸브 슬리브와 밀봉식으로 결합하도록 구성되고 배기 밸브는 배기 밸브 슬리브와 밀봉식으로 결합하도록 구성된다.
바람직하게는, 흡기 밸브 및 배기 밸브는 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 왕복 운동하도록 배열된다.
바람직하게는, 흡기 밸브는 개방 위치에 있을 때 흡기 포트로부터 연소 챔버로 유체 유동 경로를 제공하도록 배열되고, 폐쇄 위치에 있을 때 흡기 포트를 덮도록 배열되어 흐름을 방지하고, 배기 밸브는 개방 위치에 있을 때 배기 포트로부터 연소 챔버로 유체 유동 경로를 제공하도록 배열되고, 폐쇄 위치에 있을 때 배기 포트를 덮도록 배치되어 흐름을 방지한다.
바람직하게는, 흡기 밸브 및 배기 밸브는 각각의 개방 위치를 향해 편향된다.
바람직하게는, 흡기 밸브 및 배기 밸브는 각각 밸브 스프링을 사용하여 편향된다.
바람직하게는, 밸브 스프링은 밸브 내부에 위치한다.
바람직하게는, 밸브 스프링은 밸브 스프링 앵커를 사용하여 유지된다.
바람직하게는, 밸브 스프링 앵커는 Y 또는 위시본 형상이어서, 밸브 스프링의 앵커링이 캠 및 캠 샤프트를 방해하지 않는다.
바람직하게는, 흡기 포트는 개방 위치에 있을 때 배기 밸브를 향하여 공기 흐름을 유도하도록 배열되어, 배기 밸브가 흡기 포트에 들어가는 공기에 의해 냉각된다.
바람직하게는, 흡기 밸브 슬리브는 연소실과 흡기 포트 사이의 유체 흐름을 허용하기 위해 흡기 밸브 슬리브의 벽에 개구를 포함한다.
바람직하게는, 흡기 밸브 슬리브의 벽에 있는 개구는 흡기 포트로부터 배기 피스톤 밸브를 향해 유체 흐름을 지향하도록 형성된다.
바람직하게는, 배기 밸브 슬리브는 연소실과 배기 포트 사이에서 유체 흐름을 허용하기 위해 배기 밸브 슬리브의 벽에 개구를 포함한다.
바람직하게는, 배기 밸브 슬리브의 벽에 있는 개구는 연소실로부터 배기 포트를 향해 유체 흐름을 지향하도록 형성된다.
바람직하게는, 흡기 밸브 슬리브 및 배기 밸브 슬리브는 모두 결합 특징부를 포함하고, 결합 특징부는 실린더 헤드 내부에서 오직 흡기 밸브 슬리브 및 배기 밸브 슬리브의 최소한의 축 방향 이동을 제어하도록 구성된다.
바람직하게는, 결합 특징부는 흡기 밸브 슬리브 및 배기 밸브 슬리브의 벽에 있는 리세스 내에 장착된 댐퍼를 포함한다.
바람직하게는, 댐퍼는 흡입 밸브 슬리브 및 배기 밸브 슬리브를 실린더 헤드에 설치할 수 있도록 압축되고, 일단 설치되면 실린더 헤드에 반경 방향 힘을 가하여 실린더 헤드 내의 흡기 밸브 슬리브 및 배기 밸브 슬리브의 움직임을 제어하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 흡기 밸브와 배기 밸브는 서로 반대편에 배치되고 피스톤의 축에 대해 반경 방향 이동을 갖는다.
바람직하게는, 흡기 밸브 및 배기 밸브는 중공이고, 편향 수단은 중공 내에 위치한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 예로서 설명될 것이다.
도 1 은 당 업계에 공지된 종래의 타이밍 배열을 보여주는 밸브 타이밍 다이어그램으로서, 흡기 밸브 및 배기 밸브의 개폐 이벤트의 대략적인 타이밍이 피스톤의 4 개의 스트로크 각각에 대해 도시된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 타이밍 다이어그램으로, 피스톤의 4 개 스트로크 각각에 대해 흡기 밸브 및 배기 밸브의 개폐 이벤트의 대략적인 타이밍이 도시된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단면도로서, 실린더 블록 및 피스톤 배열을 도시하며, 헤드는 폐쇄 구성의 흡기 밸브와 폐쇄 구성의 배기 밸브를 포함한다. 제 1 배기 캠과 제 2 배기 캠은 명확성을 위해 나란히 표시되어 있지만 실제로는 공통 중심선을 따라 중첩된다.
도 4는 개방 위치에 있는 흡기 밸브와 폐쇄 위치에 있는 배기 밸브를 보여주는 실린더 헤드의 단면도이다.
도 5는 실린더 헤드의 단면으로서, 폐쇄 위치에 있는 흡기 밸브와 개방 위치에 있는 배기 밸브를 도시한다.
도 6은 흡기 행정의 시작시 밸브 및 캠 배열을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도이다. 제 1 배기 캠과 제 2 배기 캠은 명확성을 위해 나란히 표시되어 있지만 실제로는 공통 중심선을 따라 중첩된다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도로서, 압축 행정 초기의 밸브 및 캠 배열을 도시하며, 크랭크 샤프트는 하사점 이후 약 45도를 나타낸다. 이 관점에서 제 2 배기 캠은 중간 출력 상태에서 부분적으로 결합되어 대부분의 압축 행정 동안 배기 밸브가 닫힌 상태로 유지되지만 잠시 열리게 된다. 제 1 배기 캠과 제 2 배기 캠은 명확성을 위해 나란히 표시되어 있지만 실제로는 공통 중심선을 따라 중첩된다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도로서, 압축 행정 초기의 밸브 및 캠 배열을 도시하며, 크랭크 샤프트는 하사점 이후 약 45도를 나타낸다. 이 관점에서 제 2 배기 캠은 저출력 상태에서 맞물리지 않으므로 배기 밸브가 압축 행정의 상당 부분에서 열도록 허용될 수 있다. 제 1 배기 캠과 제 2 배기 캠은 명확성을 위해 나란히 표시되어 있지만 실제로는 공통 중심선을 따라 중첩된다.
도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도로서, 압축 행정 초기에 밸브 및 캠 배열을 도시하며, 크랭크 샤프트는 하사 점 후 대략 45도를 나타낸다. 이 관점에서 제 2 배기 캠은 고출력 상태에서 완전히 체결되어 전체 압축 행정 동안 배기 밸브가 닫힌 상태로 유지된다. 제 1 배기 캠과 제 2 배기 캠은 명확성을 위해 나란히 표시되어 있지만 실제로는 공통 중심선을 따라 중첩된다.
도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도로서, 크랭크 샤프트가 하사점 후 거의 90도를 나타내는 압축 행정을 통해 대략 절반 정도의 밸브 및 캠 배열을 도시한다. 이 관점에서 제 2 배기 캠은 저출력 상태에서 맞물리지 않으므로 배기 밸브가 압축 행정의 상당 부분에서 열도록 허용될 수 있다. 제 1 배기 캠과 제 2 배기 캠은 명확성을 위해 나란히 표시되어 있지만 실제로는 공통 중심선을 따라 중첩된다.
도 8a는 압축 행정의 시작에서 밸브 및 캠 배열을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도이다. 이 관점에서 제 2 배기 캠은 고출력 상태에서 완전히 체결되어 전체 압축 행정 동안 배기 밸브가 닫힌 상태로 유지된다. 제 1 배기 캠과 제 2 배기 캠은 이것이 어떻게 달성되는지 설명하기 위해 공통 중심선을 따라 겹쳐서 표시된다.
도 8b는 크랭크 샤프트가 하사 점 후 대략 45도를 나타내는 압축 행정 초기에 밸브 및 캠 배열을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도이다. 이 관점에서 제 2 배기 캠은 출력 상태의 약 75 %에서 부분적으로 체결되어 압축 행정 중에 배기 밸브가 잠깐 열린다. 제 1 배기 캠과 제 2 배기 캠은 이것이 어떻게 달성되는지 설명하기 위해 공통 중심선을 따라 겹쳐서 표시된다.
도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도로서, 압축 행정 초기에 밸브 및 캠 배열을 도시하며, 크랭크 샤프트는 하사점 이후 약 62도를 나타낸다. 이 관점에서 제 2 배기 캠은 출력 상태의 약 50 %에서 부분적으로 결합되어 압축 행정 중에 배기 밸브가 약간 더 오래 열린다. 제 1 배기 캠과 제 2 배기 캠은 이것이 어떻게 달성되는지 설명하기 위해 공통 중심선을 따라 겹쳐서 표시된다.
도 8d는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도로서, 압축 행정 초기에 밸브 및 캠 배열을 도시하며, 크랭크 샤프트는 하사점 이후 90도에 접근하는 것으로 도시된다. 이 관점에서 제 2 배기 캠은 출력 상태의 약 25 %에서 약간만 맞물려 압축 행정 중에 배기 밸브가 더 오래 열려 있다. 제 1 배기 캠과 제 2 배기 캠은 이것이 어떻게 달성되는지 설명하기 위해 공통 중심선을 따라 겹쳐서 표시된다.
도 8e는 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도로서, 압축 행정 후반부의 밸브 및 캠 배열을 도시하며, 크랭크 샤프트는 하사점 이후 120도에 접근하는 것으로 도시된다. 이 관점에서 제 2 배기 캠은 저출력 상태 (예 : 엔진 공회전 중)에서 결합되지 않으므로 압축 행정의 최대 지속 시간 동안 배기 밸브가 열린다. 제 1 배기 캠과 제 2 배기 캠은 이것이 어떻게 달성되는지 설명하기 위해 공통 중심선을 따라 겹쳐서 표시된다.
도 9는 실린더가 상사점에 접근하는 상태에서 압축 행정의 끝과 출력행정의 시작에서 밸브 및 캠 배열을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도이다. 제 1 배기 캠과 제 2 배기 캠은 명확성을 위해 나란히 표시되어 있지만 실제로는 공통 중심선을 따라 중첩된다.
도 10은 연소 행정을 통해 부분적으로 밸브 및 캠 배열을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도이다. 제 1 배기 캠과 제 2 배기 캠은 명확성을 위해 나란히 표시되어 있지만 실제로는 공통 중심선을 따라 중첩된다.
도 11은 연소 행정의 끝에서 밸브 및 캠 배열을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 블록 및 실린더 헤드의 단면도이다. 제 1 배기 캠과 제 2 배기 캠은 명확성을 위해 나란히 표시되어 있지만 실제로는 공통 중심선을 따라 중첩된다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료 분사기 및 점화 수단의 배열을 도시하는 흡입 밸브 및 배기 밸브의 축을 따라 본 단면도이며, 나타나는 바와 같이 연료는 점화 지점으로 향할 수 있다.
도 13은 흡기 밸브 및 배기 밸브가 각각의 밸브 슬리브, 캠 및 추종핀(follower pins)과 함께 도시된 본 발명의 실시예를 도시한 등각도이다.
도 14는 실린더 헤드를 도시하는 등각 투상도이고, 반대되는 배기 밸브의 단부를 향해 공기 흐름을 지향하도록 구성된 흡기 포트의 유체 흐름 경로를 추가로 도시한다.
도 15 및 16은 각각의 댐퍼를 포함하는 흡기 밸브 슬리브 및 배기 밸브 슬리브를 도시한다.
도 17은 배기 밸브 슬리브, 배기 밸브, 밸브 스프링, 추종 핀, 제 1 배기 캠 및 밸브 스프링 앵커를 보여주는 본 발명의 실시예에 따른 배기 밸브 분해 배열을 도시한다.
도 18 및 19는 배기 밸브 슬리브, 배기 밸브, 밸브 스프링, 추종 핀, 제 1 배기 캠 및 밸브 스프링 앵커를 보여주는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 밸브 배열을 도시한다. 그림은 폐쇄된 (그림 18) 및 개방된 (그림 19) 구성의 배기 밸브를 보여준다.
명세서에서는 제 2 배기 캠 (12)이 맞물리거나 맞물리지 않거나 부분적으로 맞물리는 것을 언급하고 있으며, 여기서 맞물리는 경우는 압축 행정 동안 배기 밸브 (16)가 개방되는 것을 방지하는 방식으로 제 2 배기 캠 (12)이 제 1 배기 캠 (13)에 대해 위치됨을 나타내기 위해 사용된다.
결합되지 않는 경우는 제 2 배기 캠 (12)이 배기 밸브 (16)에 작용하지 않는 방식으로 제 1 배기 캠 (13)에 대해 위치되어 있음을 나타내기 위해 사용되며, 제 1 배기 캠 (13)은 압축 행정 동안 일정 기간 동안 배기 밸브 (16)가 개방되도록 한다.
부분적으로 맞물리는 것은 제 2 배기 캠 (12)이 제 1 배기 캠 (13)에 상대적으로 위치하여 제 2 배기 캠 (12)이 맞물리지 않는 압축 행정 동안 배기 밸브 (16)가 더 짧은 시간 동안 열리도록 하는 것을 나타내기 위해 사용된다.
명세서 전체에 걸쳐, 모든 숫자가 설명되는 것은 아니고 다음과 같은 숫자가 사용된다.
1) 내연 기관
4) 배기 캠 샤프트
5) 흡기 캠 샤프트
6) 출력 제어 구동 기어
7) 출력 제어 피동 기어
8) 제어 샤프트
9) 제 2 배기 캠 구동 기어
10) 실린더 헤드
11) 제 2 배기 캠 피동 기어
12) 제 2 배기 캠
13) 제 1 배기 캠
14) 밸브 스프링 앵커
15) 추종핀
16) 배기 밸브
18) 배기 밸브 슬리브
19) 흡기 밸브 슬리브
20) 흡기 밸브
21) 밸브 스프링
24) 흡기 캠
25) 연소실
26) 흡기 포트
27) 배기 포트
29) 피스톤
30) 커넥팅로드
31) 크랭크 핀
32) 실린더 블록
33) 출력 컨트롤 레버 (스로틀)
34) 연료 분사기
35) 점화 수단
40) 배기 밸브 슬리브 댐퍼
41) 흡기 밸브 슬리브 댐퍼
42) 밸브 서클립
43) 밸브 콜릿
도면을 참조하면, 다음을 포함하는 4 행정 내연 기관 (1)이 도시되어 있다:
연소실 (25);
연소실(25) 내부에 장착되고 연소실(25)의 벽과 밀봉 식으로 맞물리도록 구성되고, 연소실이 최대 부피인 제 1 위치와 연소실(25)이 최소 부피인 제 2 위치 사이에서 축을 따라 왕복 운동하도록 배열되고, 사이클 동안 흡기 행정, 압축 행정, 연소 행정 및 배기 행정으로 정의되는 4 개의 행정을 완료하는, 피스톤(29);
제 2 위치에서 피스톤 (29)에 의해 한정된 최소 체적 내의 연소실 (25)의 영역에 있는 연료 분사기 (34); 및
실린더 헤드 (10); 를 포함하고,
실린더 헤드(10)는,
점화 수단 (35);
흡기 밸브 (20)를 개폐하도록 구성된 흡기 캠 (24);
배기 밸브 (16)를 개폐하도록 구성된 제 1 배기 캠 (13); 및
동일한 배기 밸브 (16)를 개폐하도록 구성된 제 2 배기 캠 (12); 을 포함하고,
제 2 배기 캠 (12)은 조작자로부터의 입력에 응답하여 제 1 배기 캠 (13)에 대해 각도 조절 가능하여, 제 2 배기 캠 (12)이 선택적으로 결합될 수 있고,
제 1 배기 캠 (13)은 압축 사이클 동안 배기 밸브 (16)를 개폐하도록 구성되어, 흡입 행정 동안 흡입된 선택된 양의 공기가 압축 행정 동안 배출되고,
제 2 배기 캠 (12)은 맞물릴 때 배기 밸브 (16)를 선택적으로 폐쇄하도록 구성되고,
연료 분사기 (34)는 압축 행정 동안 배출되는 공기의 양에 따라 분사되는 연료의 양을 조정하도록 구성된다.
흡기 캠 (24)은 흡기 캠 샤프트 (5)에 연결될 수 있다.
제 1 배기 캠 (13)은 배기 캠 샤프트 (4)에 연결될 수 있다.
제 2 배기 캠 (12)은 배기 캠 샤프트 (4)의 축을 중심으로 회전 가능할 수 있다.
흡기 밸브 (20) 및 배기 밸브 (16)는 모두 피스톤 밸브 일 수 있다.
엔진 (1)은 제어 샤프트 (8)에 고정된 제 2 배기 캠 구동 기어 (9)를 포함할 수 있고, 제 2 배기 캠 구동 기어 (9)는 제 2 배기 캠 (12)에 연결된 제 2 배기 캠 피동 기어 (11)와 맞물린다.
엔진 (1)은 배기 캠 샤프트 (4)와 평행하고 일치하는 축을 가지며, 제어 샤프트 (8)에 연결되는 출력 제어 피동 기어 (7)와 맞물리도록 구성된 출력 제어 구동 기어 (6)를 더 포함할 수 있다. 출력 제어 구동 기어 (6)는 작업자로부터의 입력에 응답하여 그 축을 따라 이동할 수 있다.
제 1 배기 캠 (13)에 대한 제 2 배기 캠 (12)의 각도 조정은, 출력 제어 구동 기어 (6)의 축 방향 이동시 배기 캠 샤프트 (4)에 대한 출력 제어 구동 기어 (6)의 각도 조정을 가능하게 하도록 구성되는 각도 조정기구를 사용하여 달성될 수 있다. 출력 제어 구동 기어 (6)의 축 방향 이동은 출력 제어 구동 기어 (7) 및 따라서 출력 제어 샤프트 (8)의 각도 조정을 초래하고, 배기 피스톤 밸브 (16)가 개방 또는 폐쇄된 상태로 유지되는 기간은 작업자의 입력에 따라 조정될 수 있다.
각도 조절기구는 케이지형 볼 베어링과 결합하는 나선형 홈을 포함할 수 있다.
나선형 홈은 배기 캠 샤프트 (4)에 가공될 수 있고 볼 베어링은 출력 제어 구동 기어 (6) 내에 포함될 수 있다.
배기 밸브 (16)는 개방 위치를 향해 편향될 수 있어서, 배기 밸브 (16)는 폐쇄 위치를 향해 강제될 때까지 개방 상태를 유지한다.
흡기 밸브 (20)는 개방 위치를 향해 편향될 수 있어서, 흡기 밸브 (20)는 폐쇄 위치를 향해 강제될 때까지 개방 상태를 유지한다.
편향 수단은 밸브 스프링 (21)을 포함할 수 있다.
밸브 스프링 (21)은 밸브 (16, 20) 내부에 위치할 수 있다.
밸브 스프링 (21)은 밸브 스프링 앵커 (14)에 의해 유지될 수 있다.
밸브 스프링 앵커 (14)는 밸브 스프링 (21)의 앵커링이 캠 (12, 13 24) 및 캠 샤프트 (4, 5)를 방해하지 않도록 Y 형상 또는 위시 본 형상일 수 있다.
도 1을 참조하면, 당 업계에 공지된 종래의 타이밍 장치를 나타내는 밸브 타이밍 다이어그램이 도시되어 있으며, 여기서 흡기 밸브 및 배기 밸브의 개방 및 폐쇄 타이밍이 각각의 피스톤의 4 개의 행정에 대해 도시되어 있다.
흡입 행정을 시작하기 전에 피스톤이 상사점 (TDC)에 도달하기 직전에 흡입 밸브가 열리는 것을 볼 수 있다. 그러면 흡입 행정을 완료하고 압축 행정을 시작한 후 피스톤이 하사점(BDC)을 통과한 직후 흡입 밸브가 닫히는 것으로 표시된다.
배기 밸브는 흡기 행정이 시작될 때 개방된 것으로 보일 수 있지만, 그 후 곧 닫히고 흡입 및 압축 행정 기간과 대부분의 연소 행정 동안 폐쇄된 상태로 유지되며 연소 행정의 끝에서 개방되어 연소된 가스를 배출하기 시작한다.
배기 밸브는 전체 배기 행정을 통해 열린 상태로 유지되며, 피스톤이 상사점(TDC)을 통과한 직후 후속 흡입 행정이 시작될 때 닫힌다.
도 1 및 명세서에서 알 수 있는 바와 같이, 흡기 밸브의 폐쇄와 배기 밸브의 개방 사이에 약간의 겹침이 있다.
가변 밸브 타이밍을 위한 기존의 메커니즘은 흡기 / 배기 밸브 오버랩의 지속 시간을 조정하도록 설계되어, 피스톤이 더 긴 밸브 오버랩의 지속 시간으로 인해 더 높은 회전에서 더 많은 공기를 흡입 및 배출하거나 더 나은 호흡을 할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 타이밍 다이어그램이 도시되어 있으며, 여기서 흡기 밸브 (20) 및 배기 밸브 (16)의 개방 및 폐쇄 시간은 피스톤 (29)의 4 개의 행정 각각에 대해 도시된다.
다이어그램은 서로 다른 트랙으로 표시되는 서로 다른 캠에 의해 제어되는 이벤트의 타이밍을 나타낸다. 흡입 캠 (24)은 외부 트랙으로, 제 1 배기 캠 (13)은 중간 트랙으로, 제 2 배기 캠 (12)은 내부 트랙으로 표시된다.
범례는 4 행정 사이클 동안 다양한 지점에서 출력 요구 사항에 따라 각 밸브가 열리거나 닫혀 있는지 또는 선택적으로 열리거나 닫히는지를 나타낸다.
이벤트는 원으로 식별되며, 4 개의 행정 사이클에 걸쳐 다양한 이벤트가 다음과 같이 설명된다.
종래의 배열에서와 같이, 흡기 밸브 (20)는 피스톤 (29)이 흡기 행정을 시작하기 전에 상사점(TDC)에 도달하기 직전에 개방되는 것을 볼 수 있다. 그 다음, 흡입 행정이 완료되고 압축 행정이 시작됨에 따라, 피스톤 (29)이 하사점(BDC)를 통과할 때 흡입 밸브 (20)가 닫히는 것으로 도시된다.
배기 밸브 (16)는 종래의 메커니즘의 경우와 같이 흡기 행정이 시작될 때 닫히는 것으로 묘사된다.
그러나, 배기 밸브 (16)는 압축 행정 동안 선택적으로 개방 및 폐쇄되는 것으로 도시되어 있는데, 이는 통상적이지 않다. 배기 밸브 (16)는 통상적으로 전체 압축 행정 동안 폐쇄된 상태로 유지되기 때문이다.
그 다음, 배기 밸브 (16)가 종래의 방식으로 수행되는 것으로 도시되어 있다. 대부분의 연소 행정을 통해 닫힌 상태로 유지되고, 연소 행정의 끝쪽에서 열리고, 전체 배기 행정을 통해 열린 상태로 유지되고, 피스톤 (29)이 TDC에 도달함에 따라 후속 흡기 행정의 시작에서 폐쇄되는 단계를 포함한다.
상이한 캠에 대한 상이한 트랙은 중간 트랙인 제 1 배기 캠 (13)이 어떻게 압축 행정 동안 배기 밸브 (16)가 열리도록 허용하는지 설명하고, 제 2 배기 캠 (12)이 더 높은 출력 요구 조건 하에서 어떻게 배기 밸브 (16)를 선택적으로 닫힌 상태로 유지하도록 구성되는지를 설명한다.
크로스 해칭된 아크는 본 발명의 실시예가 향하는 영역을 식별하며, 압축 행정 동안 배기 밸브 (16)의 선택적 가변 개방 및 폐쇄이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내연 기관 (1)의 실린더 블록 (32)이 도시되어 있다.
실린더 블록 (32)은 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동할 수 있고 크랭크 핀 (31)에 연결된 커넥팅로드 (30)를 구동하도록 구성된 피스톤 (29)을 수용하여 크랭크 샤프트 (번호 없음)의 회전 운동을 일으키고 엔진 1에 출력을 전달한다.
피스톤 (29) 위에는 흡기 밸브 슬리브 (19) 내에 위치한 흡기 밸브 (20) 및 배기 밸브 슬리브 (18) 내에 위치한 배기 밸브 (16)를 수용하는 실린더 헤드 (10)가 도시되어 있다.
흡기 포트 (26)는 흡기 밸브 슬리브 (19)의 구멍을 통해 실린더 헤드 (10)의 외부로부터 연소 챔버 (25) 로의 채널을 형성한다.
배기 포트 (27)는 배기 밸브 슬리브 (18)의 구멍을 통해 실린더 헤드 (10)의 외부로부터 연소실 (25) 로의 채널을 형성한다.
명확성을 위해, 제 1 배기 캠 (13)과 제 2 배기 캠 (12)은 서로 인접하게 그리고 각각의 하위 그림으로 도시되어 있다. 그러나, 두 캠 (12, 13)은 실제로 묘사된 중심선 (동심으로 간주됨)을 따라 중첩된다.
도 4를 참조하면, 배기 밸브 (16)는 개방형 구성과 폐쇄형 구성 사이에서 이동할 수 있으며, 배기 밸브 (16)는 폐쇄형 구성으로 도시되어 있으며, 여기서 배기 밸브 슬리브 (18)의 구멍이 덮여있어 연소실 (25)로부터 배기 포트 (27)로의 기류를 방지한다.
도 5를 참조하면, 흡기 밸브 (20)는 개방형 구성과 폐쇄형 구성 사이에서 이동 가능하며, 흡기 밸브 (20)는 폐쇄형 구성으로 도시되어 있으며, 여기서 흡기 밸브 슬리브 (19)의 구멍이 덮여있어 흡기 포트 (26)를 통해 연소실 (25)로의 기류를 방지한다.
흡기 행정의 시작시 배치를 나타내는 도 6을 참조하면, 흡기 밸브 (20)가 개방되기 시작하고 배기 밸브 (16)가 막 폐쇄된 것을 보여준다.
중간 출력 상태에서 제 2 배기 캠 (12)이 부분적으로 결합될 때 압축 행정의 시작을 향한 배열을 나타내는 도 7a를 참조하면, 이것은 흡기 행정의 상당 부분 동안 개방된 후, 흡기 밸브 (20)가 폐쇄되는 것을 보여준다. 배기 밸브 (16)는 흡기 행정을 위해 폐쇄되고 후속 압축 행정의 대부분 동안 폐쇄된 상태로 유지되지만 잠시 개방된다.
제 2 배기 캠 (12)이 맞물리지 않고 배기 밸브 (16)가 제 1 배기 캠 (13)에 의해서만 작용할 때 압축 행정의 시작을 향한 배열을 나타내는 도 7b를 참조하면. 이것은 흡입 행정의 상당 부분 동안 개방된 후 폐쇄된 흡입 밸브 (20)를 보여준다. 배기 밸브 (16)는 도시된 바와 같이 흡입 행정을 위해 폐쇄되었고, 제 1 배기 캠에 의해 개방될 때 후속 압축 행정 동안 개방된다.
최대 출력 조건에서 제 1 배기 캠 (13) 및 제 2 배기 캠 (12)이 결합될 때 압축 행정의 시작을 향한 배열을 나타내는 도 7c를 참조하면, 흡입 밸브 (20) 및 배기 밸브 (16)는 압축 행정 동안 폐쇄된 상태로 유지된다.
최소 출력 조건에서, 제 2 배기 캠 (12)이 맞물리지 않고 배기 밸브 (16)가 제 1 배기 캠 (13)에 의해서만 작동될 때 압축 행정의 중간 주변의 배열을 나타내는 도 7d를 참조하면, 흡입 밸브 (20)가 나머지 압축 행정 동안 폐쇄되고, 배기 밸브 (16)가 압축 행정 기간의 일부 동안 개방되도록 허용되어 많은 양의 공기가 배출되는 것을 보여준다.
도 8a 내지 8e는 제 1 배기 캠 (13)과 제 2 배기 캠 (12) 사이의 각도 조정이 어떻게 압축 행정 동안 배기 밸브가 선택적으로 개방되도록 하는지 설명하기 위해, 캠이 사용 중일 때 배열된 중첩된 모습을 도시한다.
도 9를 참조하면, 흡기 밸브 (20) 및 배기 밸브 (16)가 모두 닫힌 상태에서 연료 분사 지점에서의 배열을 도시한다.
도 10을 참조하면, 흡입 밸브 (20)와 배기 밸브 (16)가 모두 닫힌 상태에서 연소 행정의 절반 정도를 나타내는 배열이 도시한다.
도 11을 참조하면, 흡입 밸브 (20)가 폐쇄되고 배기 밸브 (16)가 개방된 상태에서 연소 행정의 끝에서의 배열을 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료 분사기와 점화 수단의 배치를 도시한 도 12를 참조하면, 연료는 점화 수단 (35)의 점화 지점을 향할 수 있다.
도 13을 참조하면, 흡기 밸브 (20) 및 배기 밸브 (16)가 각각의 밸브 슬리브 (19, 18), 캠, 24, 12, 13 및 추종핀 (15)과 함께 도시되어 있다.
도 14를 참조하면, 이는 실린더 헤드 (10)를 도시하는 등각 투상도를 나타내고, 대향하는 배기 밸브 (16)의 단부를 향해 공기 흐름을 지향하도록 구성된 흡기 포트 (26)의 유체 흐름 경로를 추가로 도시한다.
도 15 및 16을 참조하면, 각각의 댐퍼 (41, 40)를 포함하는 흡기 밸브 슬리브 (19) 및 배기 밸브 슬리브 (18)를 도시한다.
도 17을 참조하면, 본 도면은 배기 밸브 슬리브 (18), 배기 밸브 (16), 밸브 스프링 (21), 추종핀 (15), 배기 캠 (13) 및 밸브 스프링 앵커 (14)를 보여주는 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 밸브 배열을 도시한다.
이 도면은 또한 밸브 스프링 (21)이 서클립 (42)에 의해 배기 밸브 (16) 내의 외측 단부에서 구속되고, 밸브 스프링 앵커 (14)에 의해 다른 단부에서 구속되는 것을 도시한다.
밸브 스프링 (21) 단부는 또한 콜렛 (43)을 사용하여 구속될 수 있다.
도 18 및 19를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 밸브 (16) 배열을 도시하며, 배기 밸브 슬리브 (18), 배기 밸브 (16), 밸브 스프링 (21), 추종핀 (15), 배기 캠 (13) 및 밸브 스프링 앵커 14를 도시한다. 도면은 폐쇄 (도 18) 및 개방 (도 19) 구성 모두에서 배기 밸브 (16)를 보여준다.
도 17, 18 및 19에 도시 된 실시예에서, 편향 수단은 밸브 스프링 (21)을 포함하는데, 한 단부는 피스톤 밸브의 내부 표면에 유지되고 다른 단부는 밸브 스프링 앵커 (14)에 의해 유지된다. 하나의 배기 캠 (13) 쌍만이 이들 도면에 도시되어 있으며, 그 프로파일은 밸브가 폐쇄 및 개방 구동 될 수 있는 수단을 나타내기 위한 예시이며, 반드시 본 발명의 캠 (13)의 프로파일을 대표하는 것은 아니다.
도 17, 18 및 19에 도시 된 밸브 배열은 또한 흡기 피스톤 밸브 (20)에 적용될 수 있다.
도면 전체에 걸쳐, 밸브 (16, 20)가 개방 및 폐쇄될 수 있는 수단을 예시하기 위해 캠 (12, 13 및 24)의 프로파일이 지시적인 방식으로 도시된다. 캠 (12, 13, 24)의 프로파일은 본 발명의 기능을 수행하는 데 필요한 캠의 명확한 묘사로 간주되어서는 안된다.
사용시, 연소실 (25) 및 피스톤 (29)은 통상적인 방식으로 기능한다.
흡기 캠 (24)은 통상적인 방식으로 기능하고, 흡입 행정 동안 공기가 흡기 될 수 있도록 흡기 밸브 (20)가 개방되게 한다. 흡기 밸브 (20)는 피스톤 (29)이 TDC에 도달하기 직전에 개방될 수 있다.
흡기 밸브 (20)는 그 다음 연소실 (25) 내의 공기의 압축을 가능하게 하기 위해 폐쇄된다. 흡입 밸브 (20)는 피스톤 (29)이 하사점을 통과한 후에 폐쇄되어 압축 행정 동안 압축을 허용할 수 있다.
그 후, 흡기 밸브 (20)는 연소 행정 및 배기 행정 동안 폐쇄된 상태로 유지되고, 다음 흡기 행정 동안 공기가 흡기될 수 있도록 다시 개방된다.
제 1 배기 캠 (13)은 비통상적으로 기능하며, 배기 행정에 더해 압축 행정 동안 개방되는 배기 밸브 (16)의 추가 개방을 특징으로 한다.
종래의 메커니즘은 점화 전 공기의 최대 압축을 가능하게 하기 위해 압축 행정 동안 흡기 밸브 (20)와 배기 밸브 (16) 모두를 닫힌 상태로 유지한다.
압축 행정 동안 배기되는 공기는 일반적으로 압축 손실로 인해 발명에 해로운 것으로 간주될 것이다.
임의의 연료 분사 또는 점화 전에, 압축 행정 동안 배기 밸브 (16)를 통해 배출되는 공기의 한 가지 이점은 배기 밸브 (16) 및 점화 수단 (35)이 배출되는 잉여 공기에 의해 냉각된다는 것이다.
또한, 배기 밸브 (16)의 하류에 있는 임의의 요소도 냉각되며, 특히 이것은 배기 시스템 자체를 포함한다. 더 차가운 배기 가스는 그 안에 포함된 촉매 변환기의 수명을 연장하는 것 외에도 성능 및 효율성 이점을 제공한다.
중요하게는, 연료 분사기 (34)는 제 2 배기 캠 (12)이 압축 행정 동안 배기 밸브 (16)를 개방하도록 구성된 경우 더 적은 양의 연료를 분사할 수 있다.
제 1 배기 캠 (13)은 압축 행정 동안 원하는 지점에서 배기 밸브 (16)를 폐쇄하도록 구성될 수 있다.
제 1 배기 캠 (13)이 배기 밸브 (16)를 폐쇄하도록 구성되는 지점은 엔진 (1)이 실속없이 공회전 할 수 있도록 최소 공기량을 유지하도록 선택될 수 있다.
압축 행정 동안의 배기 밸브 (16)가 폐쇄되는 지점은 압축 행정의 나머지 부분에 걸쳐 압축을 위해 연소실 (25)에 원하는 부피의 공기를 유지하도록 선택될 수 있다.
분사되는 연료의 체적은 연소실 (25)의 공기 체적에 적합하도록 전자적으로 선택될 수 있다.
대안적으로, 압축 행정 동안 배기 밸브 (16)가 개방되는 기간은 엔진 (1)이 예를 들어 정지하지 않고 고속도로 속도에서 순항하기에 충분한 출력을 제공하도록 선택될 수 있다.
감소된 공기량과 분사된 연료의 감소된 양의 조합 결과는 연소실 (25) 내의 가연성 충전물의 부피가 더 작다는 것이다.
결과는 배기 밸브 (16)가 압축 행정 동안 개방될 때 훨씬 더 작은 체적의 연소실 (25)의 특성을 나타내는 연소실 (25)을 갖는 엔진 (1)이다.
제 2 배기 캠 (12)은 작업자의 입력에 응답하여 선택적으로 결합되도록 구성된다.
압축 행정 동안 배기 밸브 (16)의 개방은 종래의 연소 엔진과는 크게 다르다.
조작자로부터의 입력은 가속 페달을 밟는 형태의 추가 출력에 대한 요구 사항일 수 있다.
제 2 배기 캠 (12)은 압축 사이클 동안 배기 밸브 (16)를 닫힌 상태로 유지하도록 구성될 수 있으며, 따라서 피스톤 (29)이 비교적 통상적인 방식으로 4 개의 행정을 완료할 수 있게 한다.
제 1 배기 캠 (13)의 비정상적인 프로파일과 선택적으로 맞물리는 제 2 배기 캠 (12)은 엔진이 통상적으로 수행할 수 있도록 하거나, 또는 더 경제적인 훨씬 더 작은 엔진의 특성을 나타내는 방식으로 수행할 수 있다.
이것은 압축 행정 동안 일부 공기의 배출 및 이에 상응하는 감소된 분사 연료량에 의해 달성된다.
제 1 배기 캠 (13)과 제 2 배기 캠 (12) 사이의 각도가 변경될 수 있으므로, 압축 행정 동안 배기 밸브 (16)가 개방될 수 있는 기간이 변경될 수 있다.
각도 변화의 결과는 엔진의 출력이 수요에 따라 조정될 수 있다는 것이다.
추가 출력이 필요하지 않은 경우, 제 2 배기 캠 (12)이 맞물리지 않고 피스톤 (29)이 최소 작동 조건 하에서 작동하며 공기의 부피가 압축되고, 그리고 공기와 함께 연소하기 위해 분사되는 연료의 양은 제 2 배기 캠 (12)이 결합된 상태에서 작동할 때 보다 적다.
종래의 엔진은 압축되는 많은 양의 공기와 함께 연소하기 위해 충분한 연료를 분사해야 하나, 피스톤 (29)이 최소 작동 조건 하에서 기능하는 경우, 연료 절약은 효율의 증가에 기여한다.
또한, 연소실 (25)로 흡입된 공기의 일부가 압축 행정 동안 배출됨에 따라, 이 공기는 엔진 (1), 특히 배기 밸브 (16) 및 점화 수단 (35) 및 하류 배기 시스템을 더 냉각시킨다.
피스톤 밸브의 사용은 개선된 밸브 냉각을 가능하게 함으로써 효율성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 이는 결과적으로 자동 점화 가능성을 낮추어 더 높은 압축비를 가능하게 한다.
본 발명의 엔진 (1)에 의해 달성되는 압축비는 15 : 1을 초과할 수 있다.
본 발명의 엔진 (1)에 의해 달성되는 압축비는 18 : 1을 초과할 수 있다.
흡기 밸브 (20)는 흡기 캠 (24)에 의해 편향에 대항하여 폐쇄 위치를 향해 내측으로 강제된다.
흡기 밸브 (20)가 흡기 포트 (26)를 형성하는 구멍을 지나 안쪽으로 이동되는 폐쇄 위치에 도달하고, 따라서 이는 흡기 밸브 (20)에 의해 덮여 있다. 가스 밀봉은 가장 안쪽으로 기울어 진 밸브 시트에 의해 영향을 받을 수 있으며, 밸브 시트는 45도 각도로 기울어 질 수 있다.
흡기 캠 (24)이 개방 구성으로 변함에 따라, 흡기 캠 (24)은 바이어스가 흡기 밸브 (20)를 외부로 이동시켜 흡기 포트 (26)를 형성하는 구멍을 지나 개방되고 제한되지 않게 하고, 공기가 연소실 (25)로 유입될 수 있도록 흡기 포트 (26)의 크기에 따라 스로트(throat)를 제공한다.
공기를 연소실 (25)로 끌어 들이기 위해 흡기 포트 (26)의 전체 영역을 사용하는 것은 버터 플라이 또는 포핏 밸브가 사용되는 종래의 엔진에서 크게 벗어난 것이다. 버터 플라이 밸브와 포핏 밸브는 구조에 따라 열린 위치에서도 공기 흐름을 억제한다.
슬리브 (18,19) 및 헤드 (10)의 벽에 포트를 갖는 피스톤 밸브의 사용은 제한되지 않은 포트를 통한 더 큰 공기 흐름을 가능하게 한다.
배기 밸브 (16), 배기 캠 (12, 13) 및 배기 포트 (27)와 관련하여 대응하는 배열이 제공된다.
흡기 밸브 (20) 및 배기 밸브 (16)는 흡기 포트 (26)를 통해 연소실 (25)로 흡입된 공기가 배기 밸브 (16)를 향하도록 위치될 수 있고, 이는 유리하게 배기 밸브 (16)에 냉각을 제공한다.
흡기 포트 (26) 및 배기 포트 (27)의 구성은 연소실 (25)로 들어가는 기류가 배기 밸브 (16)의 단부를 향하고 그 위로 향하게 하여 유리한 냉각을 더 제공할 수 있게 한다.
흡기 밸브 슬리브 (19)는 흡기 포트 (26)와 연소 챔버 (25) 사이의 유체 흐름을 허용하기 위해 흡기 밸브 슬리브 (19)의 벽에 구멍을 포함할 수 있다.
흡기 밸브 슬리브 (19)의 벽에 있는 구멍은 흡기 포트 (26)로부터 배기 밸브 (16)를 향해 유체 흐름을 지향하도록 형성될 수 있다.
배기 밸브 슬리브 (18)는 연소실과 배기 포트 (27) 사이에서 유체 흐름을 허용하기 위해 배기 밸브 슬리브 (18)의 벽에 구멍을 포함할 수 있다.
배기 밸브 슬리브 (18)의 벽에 있는 구멍은 연소실로부터 배기 포트 (27)를 향해 유체 흐름을 유도하도록 형성될 수 있다.
흡기 밸브 슬리브 (19) 및 배기 밸브 슬리브 (18)는 모두 댐퍼 (40, 41)를 포함할 수 있으며, 댐퍼 (40, 41)는 실린더 헤드 (10) 내의 흡기 밸브 슬리브 (19) 및 배기 밸브 슬리브 (18)의 축 방향 이동을 제한하고 감속하도록 구성된다.
댐퍼 (40, 41)는 흡기 밸브 슬리브 (19) 및 배기 밸브 슬리브 (18)의 벽에 있는 리세스 내에 장착된 유지 클립일 수 있다.
댐퍼 (40, 41)는 실린더 헤드 (10)에 흡기 밸브 슬리브 (19) 및 배기 밸브 슬리브 (18)를 설치할 수 있도록 압축되고, 일단 설치되면 실린더 헤드 (10)에 반경 방향 힘을 가하여 실린더 헤드 (10) 내의 흡기 밸브 슬리브 (19) 및 배기 밸브 슬리브 (18)의 움직임을 제한하고 늦추도록 구성될 수 있다.
댐퍼 (40, 41)는 실린더 헤드 (10), 흡기 밸브 슬리브 (19) 및 배기 밸브 슬리브 (18)의 상이한 열 팽창으로 인한 이동을 제한하는 것을 보조할 수 있다.
댐퍼 (40, 41)는 꼭 맞는 슬리브 (18, 19)와 함께 설치될 수 있으며, 이는 연소실 내에서 힘이 가해질 때 댐퍼 (40, 41)와 슬리브 (18, 19) 사이의 상대적인 이동이 가능하도록 한다.
슬리브 (18, 19)는 밸브 (16, 20)의 단부와의 밀봉에 더 나은 효과를 주기 위해 축 방향으로 이동하도록 허용될 수 있다.
슬리브 (18, 19)가 연소실 (25)의 바깥쪽으로 이동하는 경우, 캠 (24, 12, 13)의 작용은 슬리브 (18, 19)를 제자리로 밀어 넣을 것이다. 댐퍼 (40, 41)는 슬리브 (18, 19)가 바람직한 위치를 향해 균일하게 구동되도록 캠 (24, 12, 13)에 의해 부여된 하중을 분산시키는 역할을 한다.
슬리브 (18, 19) 및 댐퍼 (40, 41)의 배열은 슬리브 (18, 19)를 실린더 헤드 (10)의 제 위치에 유지하는 자체 조절 메커니즘으로 작용하며, 밸브가 항상 해당 위치에 도달하도록 하여 적절한 밀봉을 보장한다.
흡기 밸브 (20) 및 배기 밸브 (16)는 연소실 (25)의 상부에 위치될 수 있고, 피스톤 (29)의 축에 대해 방사상으로 배향된 축을 가질 수 있다.
종래의 내부 개방 포핏 밸브는 바깥쪽으로 이동하는 범위에서 안착되거나 폐쇄되며, 이는 연소력이 외향 힘을 부여하고 따라서 밸브의 안착이 연소에 의해 보조되기 때문에 유리하다.
연소실을 향한 이동 축을 갖는 밸브를 바깥쪽으로 개방하는 문제는 연소의 힘이 밸브를 개방 위치로 강제하는 작용을 하므로 효율적인 성능을 위해 적절한 반대 힘에 의해 폐쇄되어야 한다는 것이다.
본 발명은 연소의 힘이 밸브 시트에 대해 슬리브 시트를 강제로 작용하여 기밀 밀봉을 형성하기 때문에 이 문제를 해결한다.
밸브 (16, 20)의 반경 방향 배향은 밸브 (16, 20)의 축이 각각의 포트 (27, 26)와 정렬되지 않기 때문에 밸브가 사이클의 원하는 지점에 도달할 때까지 포트로의 유체 흐름 경로가 반드시 열리지는 않기 때문에 유리하다.
결과적으로, 밸브 (16, 20)가 연소력으로 인해 부분적으로 안착되면, 포트 (27, 26)가 노출되지 않은 곳에서 압력이 손실될 필요가 없다.
흡기 밸브 (20)의 단부와 배기 밸브 (16)의 단부 사이의 거리는 비교적 작을 수 있다.
흡기 밸브 (20)의 단부와 배기 밸브 (16)의 단부 사이의 거리는 50mm 미만일 수 있다.
흡기 밸브 (20)의 단부와 배기 밸브 (16)의 단부 사이의 거리는 20mm 미만일 수 있다.
흡기 밸브 (20)의 단부와 배기 밸브 (16)의 단부 사이의 거리는 10mm 내지 15mm 일 수 있다.
밸브 (16, 20)의 대향 단부의 근접성은 배기 피스톤 밸브 (16)의 단부를 지나는 흡기 공기의 기류를 고려할 때 유리하다.
밸브 (16, 20)가 외측으로 편향됨에 따라, 흡기 포트 (26) 및 배기 포트 (27)의 스로트(throat)는 디폴트 위치에서 최대이고, 연소 에너지는 밸브 스프링 (21)의 편향을 극복하기 위해 손실되지 않는다.
밸브는 밸브 (16, 20) 내에 수용된 밸브 스프링 (21)을 사용하여 편향될 수 있다.
밸브 스프링 (21)을 외측 단부의 위치에 유지하기 위해, 밸브 스프링 앵커 (14)가 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 밸브 스프링 앵커 (14)는 Y 또는 위시 본 형태를 취하며, 캠의 작동을 방해하지 않으면서 밸브 스프링 앵커 (14)의 외측 단부가 실린더 헤드 (10)에 부착될 수 있도록 한다.
작동을 위해, 밸브 (16, 20)의 개폐 타이밍은 캠 (24, 12, 13)의 배열에 의해 제어된다.
타이밍은 4 개의 행정, 흡기, 압축, 연소 및 배기 행정으로 구성된 연소 사이클 동안 다양한 지점에서 밸브 (16, 20)를 열고 닫는다.
타이밍은 흡기 밸브 (20)가 엔진의 흡기 행정을 위해 개방되고 압축, 연소 및 배기 행정 동안 폐쇄된 상태로 유지되도록 할 수 있다.
배기 피스톤 밸브 (16)는 흡기 및 연소 행정을 위해 폐쇄될 수 있고 압축 및 배기 행정을 위해 개방될 수 있다.
배기 피스톤 밸브 (16)는 압축 행정의 일부 또는 전부를 위해 폐쇄될 수 있다.
흡기 행정 동안 공기는 흡기 포트 (26)의 전체 스로트를 통해 연소실 (25)로 흡입되고 배기 밸브 (16)를 통과하여 배기 밸브 (16) 및 하류 배기 시스템의 온도를 감소시킨다.
압축 행정이 시작될 때, 흡기 밸브 (20)는 폐쇄될 수 있고, 배기 밸브 (16)는 출력 수요에 따라 개방될 수 있다.
대안적으로, 배기 밸브 (16)는 압축 행정 동안 일부 단계에서 개방될 수 있으며, 저출력(power) 출력(output)이 필요한 경우 흡기 행정의 종료된 후 그리고 압축 행정의 첫 번째 부분 동안 냉각 흡기 공기의 일부가 배기 포트 (27)를 통과하도록 허용한다. 이것은 배기 포트 (27)와 배기 밸브 (16) 모두를 냉각시키기 위해 행해질 수 있다.
배기 밸브 (16)가 개방되는 지점은 출력 요건에 따라 달라질 수 있다. 짧은 시간 동안 밸브 (16)를 열거나 또는 전체 압축 행정 동안 밸브 (16)를 닫힌 상태로 유지하여 연소를 위해 더 많은 양의 충전물을 사용할 수 있지만 배기 포트 (27)를 통과하는 냉각 공기의 양은 감소한다.
엔진 (1)이 공회전 중일 때 유일한 부하는 엔진 자체의 내부 마찰이다. 흡기 행정 중에 유도된 총 공기의 대부분은 흡기 밸브 (20)가 닫힌 후, 배기 포트 (27)를 통해 연소실 (25)로부터 배출될 수 있고, 소량의 연료가 최적의 시간에 분사기 (34)를 통해 분사될 수 있다. 이를 통해, 연료 소비 감소와 온도 감소로 인해 효율성이 향상된다.
더 큰 출력 값이 필요할 때 (즉, 차량을 정지 상태에서 가속하기 위해), 배기 밸브 (16)는 더 오랫동안 닫힌 위치에 유지될 수 있으며, 이는 초기 흡입된 공기의 일부가 상사점 전후로 빠져나가는 것을 방지하고, 필요한 양의 출력을 생산하기 위해 연소를 위한 최대 가연성 충전물이 유지된다.
배기 밸브 (16)가 개방될 수 있는 시간의 이러한 변화는 2 개의 배기 캠 (12, 13)을 사용함으로써 달성된다. 제 1 배기 캠 13 및 제 2 배기 캠 12로 정의된다.
제 1 배기 캠 (13)은 연속적으로 작동하고, 압축 행정의 상당 부분 동안 배기 밸브 (16)를 개방하도록 시간이 설정되어 더 많은 양의 냉각 공기가 통과할 수 있고 최소한의 연료 분사를 필요로 한다.
제 2 배기 캠 (12)은 압축 사이클의 더 많은 부분 동안 배기 밸브 (16)를 닫힌 상태로 유지하도록 구성되어, 더 많은 양의 가연성 충전물을 허용하고 따라서 더 많은 출력을 허용한다.
제 2 배기 캠 (12)은 배기 밸브 (16)와 배기 포트 (27)를 전체 수명 동안 훨씬 더 차갑게 유지하는 엔진의 매 사이클마다 한번씩 비교적 차가운 공기가 배기 포트 (27)를 통해 배출되도록 제어될 수 있다. 배기 포트 (27)는 나머지 배기 시스템을 통해 공기를 공급하며, 이는 또한 시원하게 유지되는 이점이 있다.
제 2 배기 캠 (12)의 제어는 메인 배기 캠 샤프트 (4)에 평행하게 실행되는 제 2 제어 샤프트 (8)에 의해 달성될 수 있다. 이 실시예에서, 출력 제어 구동 기어 (6)는 제어 샤프트 (8)에 연결되고 주 배기 캠 샤프트 (4)에 장착된 제 2 배기 캠 (12)에 고정된 상응하는 출력 제어 피동 기어 (7)와 맞물린다. 제 2 배기 캠 (12)은 메인 배기 캠축 (4)에서 자유롭게 회전할 수 있다.
제어 샤프트 (8)는 한 쌍의 맞물림 제어 기어, 제어 샤프트 (8)의 전단에 연결되는 출력 제어 피동 기어 (7) 및 메인 배기 캠 샤프트의 전단에서 자유롭게 작동하는 출력 제어 구동 기어 (6)를 통해 메인 배기 캠 샤프트 (4)와 엄격한 연속 관계로 회전할 수 있다. 출력 제어 구동 기어 (6)는 자유롭게 작동하지만 내부의 볼 베어링과 배기 캠축 (4)의 나선형 홈에 의해 제어된다.
메인 배기 캠 샤프트 (4)의 전단에 장착된 출력 제어 구동 기어 (6)는 메인 배기 캠 샤프트 (4)를 따라 축 방향으로 제어 레버 (33)를 이동시킴으로써 공칭 거리만큼 작동될 수 있다.
메인 배기 캠 샤프트 (4)의 단부는 3 개의 나선형 홈을 가질 수 있으며, 각각의 홈은 적절한 크기의 볼 베어링을 포함한다. 볼 베어링은 출력 제어 구동 기어 (6)의 보어 내부에 갖히고 메인 배기 캠축 (4)의 끝에 있는 나선형 홈과 맞물릴 수 있다.
메인 배기 캠 샤프트 (4)의 축을 따라 출력 제어 구동 기어 (6)를 이동시킴으로써, 출력 제어 구동 기어 (6)는 메인 배기 캠축 (4)의 설정 타이밍보다 앞서 또는 늦게 원하는 양만큼 메인 배기 캠축 (4)에 대해 기어를 회전시킨다. 공칭 선택기 암 (기존 기어 박스에서 사용)은 출력 제어 (구동 기어 6)를 축 방향으로 원활하게 이동하는 데 사용된다.
크랭크 샤프트에 의해 가해지는 출력의 양은 제 2 배기 캠 (12)에 의해 제어된다. 이는 흡기 행정 동안 이미 흡입된 과잉 공기가 흡기 행정 종료 후 및 저출력(power) 출력(output)을 위해 필요한 경우 압축 행정의 첫 번째 부분 동안 배기 포트 (27)를 통해 내뿜도록 허용한다.
흡기 밸브 (20) 및 배기 밸브 (16)를 위한 피스톤 형 밸브의 사용은 연소실 (25)의 내부 및 외부 모두에서 증가된 공기 흐름을 허용하며, 밸브의 설계 및 구성과 결합되어 더 높은 압축비를 허용한다.
더 높은 압축비가 사용되는 경우 자동 점화의 위험이 증가하고 구성 요소가 고온인 경우 이러한 위험은 더욱 악화된다.
배기 밸브 (16)는 높은 작동 온도를 갖는 것으로 간주될 수 있으며, 이는 배기 밸브 (16)의 단부로 향하는 상대적으로 차가운 흡기 공기의 흐름에 의해 완화된다. 이는 온도로 인한 자동 점화 위험을 줄여 높은 압축률을 가능하게 한다.
2 개의 배기 캠 (12, 13)의 구성은 아이들링시 추가 냉각 공기가 시스템에 공급되도록 허용하지만, 필요할 때 추가 출력을 사용할 수 있도록 한다.
당업자에게 명백한 수정 및 변경은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.

Claims (20)

  1. 4 행정 내연 기관으로서,
    연소실;
    연소실 내부에 장착되고 연소실의 벽과 밀봉식으로 맞물리도록 구성되고, 연소실이 최대 부피인 제 1 위치와 연소실이 최소 부피인 제 2 위치 사이에서 축을 따라 왕복 운동하도록 배열되고, 사이클 동안 흡기 행정, 압축 행정, 연소 행정 및 배기 행정으로 정의되는 4 개의 행정을 완료하는, 피스톤;
    피스톤의 제 2 위치에서 정의된 최소 부피의 연소실 영역의 연료 분사 수단; 및
    실린더 헤드; 를 포함하고,
    상기 실린더 헤드는,
    점화 수단;
    흡기 밸브를 개폐하도록 구성된 흡기 캠;
    배기 밸브를 개폐하도록 구성된 제 1 배기 캠; 및
    동일한 배기 밸브를 열고 닫도록 구성된 제 2 배기 캠; 을 포함하고,
    제 2 배기 캠은 조작자의 입력에 응답하여 제 1 배기 캠에 대해 각도 조절이 가능하여 제 2 배기 캠이 선택적으로 맞물릴 수 있으며,
    제 1 배기 캠은 압축 행정 동안 배기 밸브를 열고 닫도록 구성되어, 흡입 행정 동안 흡입된 선택된 양의 공기가 압축 행정 동안 배출되고,
    제 2 배기 캠은 맞물릴 때 배기 밸브를 선택적으로 닫도록 구성되고,
    연료 분사 수단은 압축 행정 동안 유지되는 공기의 양에 따라 분사되는 연료의 양을 조정하도록 구성되는, 4 행정 내연 기관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    흡기 캠은 흡기 캠 샤프트에 연결되고,
    제 1 배기 캠은 배기 캠 샤프트에 연결되고,
    제 2 배기 캠은 배기 캠 샤프트의 축을 중심으로 회전할 수 있는, 4 행정 내연 기관.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    흡기 밸브 및 배기 밸브가 피스톤 밸브인, 4 행정 내연 기관.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    엔진은 제어 샤프트에 연결되는 제 2 배기 캠 구동 기어를 포함하고,
    제 2 배기 캠 구동 기어는 제 2 배기 캠에 연결되는 제 2 배기 캠 피동 기어와 맞물리는, 4 행정 내연 기관.
  5. 제 4 항에 있어서,
    엔진은 배기 캠 샤프트와 평행하고 일치하는 축을 갖고, 제어 샤프트에 연결되는 출력 제어 피동 기어 휠과 맞물리도록 구성된 출력 제어 구동 기어를 더 포함하고,
    출력 제어 구동 기어는 조작자로부터의 입력에 응답하여 축을 따라 이동할 수 있는, 4 행정 내연 기관.
  6. 제 5 항에 있어서,
    제 1 배기 캠에 대한 제 2 배기 캠의 각도 조정은 각도 조정 메커니즘을 사용하여 달성되며, 각도 조정 메커니즘은 출력 제어 구동 기어의 축 방향 이동시 메인 배기 캠 샤프트에 대한 출력 제어 구동 기어의 각도 조정을 가능하게 하도록 구성되고;
    출력 제어 구동 기어의 축 방향 이동은 제 2 배기 캠에 대한 제 1 배기 캠의 각도 조정을 가져오므로 배기 피스톤 밸브가 열려 있거나 닫힌 상태로 유지되는 기간이 작업자의 입력에 따라 조정될 수 있는, 4 행정 내연 기관.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 각도 조정 메커니즘은 케이지 볼 베어링과 결합하는 나선형 홈을 포함하는, 4 행정 내연 기관.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡기 밸브는 흡기 밸브 슬리브와 밀봉식으로 결합하도록 구성되고 배기 밸브는 배기 밸브 슬리브와 밀봉식으로 결합하도록 구성되는, 4 행정 내연 기관.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡기 밸브는 개방 위치에 있을 때 흡기 포트로부터 연소 챔버로 유체 유동 경로를 제공하도록 배열되고, 폐쇄 위치에 있을 때 흡기 포트를 덮도록 배열되어 흐름을 방지하고,
    배기 밸브는 개방 위치에 있을 때 배기 포트로부터 연소 챔버로 유체 유동 경로를 제공하도록 배열되고, 폐쇄 위치에 있을 때 배기 포트를 덮도록 배치되어 흐름을 방지하는, 4 행정 내연 기관.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡기 밸브 및 배기 밸브는 각각의 개방 위치를 향해 편향되는, 4 행정 내연 기관.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡기 밸브 및 배기 밸브는 각각 밸브 스프링을 사용하여 편향되는, 4 행정 내연 기관.
  12. 제 11 항에 있어서,
    밸브 스프링은 밸브 내부에 위치하는, 4 행정 내연 기관.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    밸브 스프링은 밸브 스프링 앵커를 사용하여 유지되는, 4 행정 내연 기관.
  14. 제 13 항에 있어서,
    밸브 스프링 앵커는 Y 또는 위시본 형상이어서, 밸브 스프링의 앵커링이 캠 및 캠 샤프트를 방해하지 않는, 4 행정 내연 기관.
  15. 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡기 포트는 개방 위치에 있을 때 배기 밸브를 향하여 공기 흐름을 유도하도록 배열되어, 배기 밸브가 흡기 포트에 들어가는 공기에 의해 냉각되는, 4 행정 내연 기관.
  16. 제 15 항에 있어서,
    흡기 밸브 슬리브는 연소실과 흡기 포트 사이의 유체 흐름을 허용하기 위해 흡기 밸브 슬리브의 벽에 개구를 포함하는, 4 행정 내연 기관.
  17. 제 16 항에 있어서,
    흡기 밸브 슬리브의 벽에 있는 개구는 흡기 포트로부터 배기 피스톤 밸브를 향해 유체 유동을 지향하도록 형성되는, 4 행정 내연 기관.
  18. 제 8 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡기 밸브 슬리브 및 배기 밸브 슬리브는 모두 결합 특징부를 포함하고,
    결합 특징부는 실린더 헤드 내부에서 흡기 밸브 슬리브 및 배기 밸브 슬리브의 축 방향 이동을 제어하도록 구성된 것인, 4 행정 내연 기관.
  19. 제 18 항에 있어서,
    결합 특징부는 흡기 밸브 슬리브 및 배기 밸브 슬리브의 벽에 있는 리세스 내에 장착된 댐퍼를 포함하고,
    댐퍼는, 흡입 밸브 슬리브 및 배기 밸브 슬리브를 실린더 헤드에 설치할 수 있도록 압축되고, 일단 설치되면 실린더 헤드에 반경 방향 힘을 전달하여 실린더 헤드 내의 흡기 밸브 슬리브 및 배기 밸브 슬리브의 움직임을 제어하도록 구성되는, 4 행정 내연 기관.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡기 밸브와 배기 밸브는 서로 반대편에 배치되고 피스톤의 축에 대해 반경 방향 이동을 갖는, 4 행정 내연 기관.

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