KR960007965B1 - 선박용 디이젤 엔진의 유압 작동 배기 밸브의 폐쇄 이동 제어방법 및 그 방법에 사용하는 배기 밸브 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

선박용 디이젤 엔진의 유압 작동 배기 밸브의 폐쇄 이동 제어방법 및 그 방법에 사용하는 배기 밸브

제1도는 결합된 작동 장치를 지니는 본 발명에 따른 엔진의 유압 작동 배기 밸브의 개략적 부분 관통 단면도.

제2도는 제1도의 배기 밸브의 상부 관통 확대 단면도.

제3도는 제2도에 도시된 배기 밸브의 개방 특성 도표.

제4도는 제2도와 같은 단면도이지만 본 발명에 따른 엔진의 제2실시예의 관통 단면도.

제5도는 제3도와 같은 선도이지만 제4도에 도시된 배기 밸브의 실시예에 적용되는 선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 배기 밸브 2 : 밸브 하우징

4 : 오일 실린더 5 : 밸브 부재

6 : 공압 스프링 10,50 : 작동기 플런저

15,56 : 스터드 16 : 주 드로틀링 부분

17 : 중간 부분 18 : 부 드로틀링 부분

20,55 : 삽입구 21,27,35,51,62 : 작동실

25 : 주 드로틀 연부 26 : 부 드로틀 연부

29 : 드로틀 밸브 32 : 체크 밸브

57 : 틀로틀 덕트

본 발명은 엔진의 부하조건에 의존하는 유니플로우(uniflow) 소기식 내부 연소 엔진에서 유압으로 조작되는 배기 밸브의 폐쇄 이동 제어방법에 관한 것인바, 상기 밸브의 이동은 밸브 부재와 상호 작용하는 작동기 피스톤을 가진 유압 실린더의 작동실 내부 또는 외부로 흐르는 유압 오일에 의해 조절된다.

본 발명은 또한, 오일 도관과 연결되어 있는 유압 오일용 작동실이 작동기 피스톤과 오일 실린더에 의해 형성되며, 오일 실린더내에 수용된 작동기 피스톤에 의해 개방되는 방향(opening direction)으로 유압으로 조작되는 배기 밸브를 지닌 유니플로우 소기식 내부 연소 엔진에 관한 것이다.

배기 밸브의 개방 또는 폐쇄 시간 조절 메카니즘을 가진 터보-충전 엔진이 기재되어 있는 JP 59-37222호를 통해 이러한 방법 및 엔진이 공개되었다. 대형의 디젤 엔진에 사용되는 종래의 연료인 중연료유로 엔진을 작동시킬때, 터보-충전기에 더 많은 배기 에너지를 공급하여 엔진 작동을 개선하기 위하여, 조기에 배기 밸브를 개방함으로써 엔진의 작동이 더 양호하게 달성된다.

JP 60-169614(A)호에는 캠에 의해 구동되는 플런저 피스톤을 포함하고, 배기 밸브 스템상에서 작동하는 작동기 피스톤으로 오일을 전달하는 다소 복잡한 제어 시스템에 의해 유압으로 조작되는 배기 밸브를 가진 디젤 엔지이 공지되어 있다. 플런저 피스톤의 캠 유도 행정(stroke)은 작동기 피스톤의 최대 행정보다 크고, 배기 밸브의 실제 양정(lift)은 플런저 피스톤의 실린더내 측관 드레인을 개방함으로서 제한된다. 상기 제어 시스템에는, 두개의 고정값 사이에서 배기 밸브의 개방 시간 조절을 스위칭하기 위한 솔레노이드 밸브와 두개의 고정값 사이에서 배기 밸브의 폐쇄 시간 조절을 스위칭하기 위한 제2솔레노이드 밸브가 포함된다. 상기 솔레노이드 밸브들은 작동기 피스톤용 오일 실린더로의 유속 및 오일 실린더로부터의 유속을 변화시킨다. 제2솔레노이드 밸브가 작동되었을때, 배기 밸브는 긴 캠 외형(profile)의 다운 스트림면에 해당하는 것보다 더 빨리 폐쇄된다. 복잡하다는 것은 별도로 하더라도, 상기 제어 시스템에는 솔레노이드 밸브의 전자제어 및 다수의 부가적 성분이 필요하다.

4행정 엔진으로부터, 당업자라면 하기에 기재된 바와같은 다수의 대안적인 밸브 시간 제어용 시스템을 알 수 있다.

GB-C-1 290 628호에는 일정한 크랭크 각 위치에서 개방되는 급기(admission) 밸브의 제어 및 급기 밸브의 폐쇄를 변환시킴으로써 조절되는 연소 공정에 급기되는 연료의 양이 공지되어 있다. 작동실을 급격히 비우는 드레인을 가진, 작동실에 연결된 스필 포트(spill port)를 개방함으로써 급기 밸브의 폐쇄 시간 조절이 실행된다.

GB-C-1 294 217호를 통해, 드레인 또는 고압 소스를 가진 작동 챔버에 연결된 솔레노이드 밸브를 사용하여 더 신속하게 급기 및 소기 밸브를 개방하고 폐쇄하는 유사한 방법에 공지되었다.

DE-A-1 926 323호에는, 솔레노이드 밸브대신에 경사진 컷-오프 연부를 갖는, 회전 및 길이가 변위가능한 복잡한 분배기를 사용한다는 것을 제외하고는, 더 신속한 이동을 달성하는 다소의 동일한 방법이 기재되어 있다.

US-A-2 602 434호에는, 연소 엔진내에서 밸브와 상호 작용하여 작동기 피스톤으로 유압 오일을 전달하는 캠 조작하는 플런저 피스톤이 기재되어 있다. 플런저 피스톤 및 작동기 피스톤의 단면은 피스톤의 증축에 대하여 경사지게 연장되어 있다. 두 피스톤은 모두 피스톤의 행정동안 더 빨리 또는 더 늦게 드레인 포트를 개방하기 위하여 피스톤을 회전시킬 수 있는 레버와 상호 작용한다.

DE-C-858 329호에는, 피스톤의 각 위치에(angular position)에 의존하며 피스톤 행정동안 더 빨리 또는 더 늦게 드레인 포트를 개방하는 경사진 연부를 가진 플런저 피스톤이 기재되어 있다.

프랑스 실용 신안 제2,287,583호에서, 드레인 포트의 개방 시점은, 종축방향으로 플런저 피스톤을 둘러싸고 있는 칼라를 이동시키고 이로 인해 압력실과 통하는 챈널을 드레인 포트의 저압에 노출시킴으로써 조절된다.

각 실린더에 급기 및 배기 밸브 모두가 장착되어 있는 중속 또는 고속 엔진과 같은 4행정 엔진에 있어서, 급기 밸브가 개방되어 있는 동안 배기 밸브가 폐쇄되는 것은 일반적인 특징이다. 이 엔진들의 압축비는 피스톤의 각각 가장 낮은 위치인 BDC(하사점) 및 가장 높은 위치인 TDC(상사점)에 있을때 피스톤 위의 실린더 부피 사이의 기하학적으로 고정된 비율이다.

2행정 유니플로우 소기 엔진에 있어서, 문제는 다소 다르다. 소기(scavenging air)는, 피스톤이 BDC 위치에 있을때 피스톤 상부보다 약간 위에 있는 실린더 선형 벽내에 위치한 소기구를 통해 실린더내로 급기된다. 유니플로우 소기식이란 소기구로부터 실린더를 통해 위쪽으로 및 실린더 상부에 위치한 배기 밸브를 통해 바깥쪽으로 흐르는 소기가 단 한 방향으로 흐르는 것을 의미한다.

압축이 시작되는 피스톤 위치는 전통적으로, 특히, 소기구의 높이에 의존한다.

유니플로우 소기 엔진의 경우에 효과적인 압축비란 피스톤이 압축 개시 위치 및 TDC 위치에 있을때 각각의 피스톤 위 부피 사이의 비를 나타낸다.

디이젤 엔진의 총 효율은 엔진의 기계 및 열 효율의 곱으로 규정된다. 기계적 효율은 엔진의 기계적 조건, 다시 말해 펌프, 발전기 등과 같은 여러가지 보조 설비를 작동시키고 캠 샤프트등으로 밸브를 조작하고 피스톤과 실린더 사이 및 베어링의 내부 마찰을 극복하기 위하여 엔진의 표시 용량중 얼마가 엔진에 의해 소비되는 것이 적합한가에 종속된다. 열 효율은 특히 얼마나 완전하게 실제 연소 공정이 진행되는가 하는 표현이며 그러한 공정이 진행하는 압력 및 온도 조건에 특히 종속된다.

상기 효율중 하나 또는 두가지 모두의 향상은 실질적으로 엔진의 전체 효율을 개선시키고 더 낮은 비(比)연료 오일 소비를 초래한다.

연소 공정은 엔진에서 유지되는 압력 및 온도의 실제적 조건에 종속된다. 그러한 조건들은 단위 엔진에서 압축비 및 연료 분사 주기의 시간 조절과 지속 시간에 밀접하게 관련된다. 압력 및 온도의 가능한 상승이 필수적으로 상응하는 구조 요건에 의해 충족되어야 한다는 사실을 고려하여, 상기 어느 정도 복잡한 항목의 균형점을 실제로 결정하는 것은-예컨대 최대 허용가능한 연소 압력으로 나타남-제조비 및 엔진의 무게에 대한 경제적 이유이다.

예정된 최대 연소 압력은 연료 분사 시점의 시간을 조절함으로써 부하 엔진의 어떤 한계내에서 일정하게 유지되는 것이 유리할 수 있다. 선행 기술에서는, 유니플로우 소기식 엔진의 유효한 압축비가 고정되어 있고 특히 그 엔진의 압축 압력으로부터 연소 압력까지의 압력 도약에 관해서 거의 100%의 부하 범위로 최적 가동하도록 설계되어 있다는 사실을 고려할때 부분 부하 및 저부하에서 상당한 압력 도약이 발생하게 된다. 위와 같은 일이 발생하는 원인은 공지된 문제인 바, 유효한 압축 행정의 개시단계에서 실린더 압력은 유효한 소기 압력에 해당하기 때문에, 소기 압력이 엔진 부하의 감소에 따라 감소된 결과적인 압축 압력까지 이르면서 감소되는 것이다. 압력 도약이 상승할수록 그에 따라 실린더의 비정상적인 마모, 피스톤 링의 파열, 블로우바이식(blowby)의 단속 피스톤 링의 파열의 위험이 증대된다는 사실때문에 그러한 압력 도약은 바람직하지 않다.

본 발명은, 유압식 작동기 피스톤에 의해 개방되는 배기 밸브를 가진 유니플로우 소기 연소 엔진의 높은 총 효율을 달성하는 것과 부분 부하 작동시에 개선된 작동 상태를 달성하는 것을 목적으로 한다.

도입부에서 언급된 방법은, 2행정 엔진내 배기 밸브가 압축 행정 동안에 보기구 보다 더 늦게 폐쇄되도록 조절되고, 엔진의 부분 로드동안 배기 밸브 폐쇄 시간이, 완전한 엔진 부하에서의 유효한 압축비와 비교하여 엔진의 압축비가 증가하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 발명에 따른 것이다.

도입부에서 언급된 엔진은, 압축 행정 동안에 2행정 엔진의 배기 밸브가 소기구보다 늦게 폐쇄되고, 오일도관이 엔진의 부분 부하 상태에서 압축 압력을 높게 유지하는 엔진 부하 조건에 의존하는 방식으로 오일의 체적 유속이 변화되도록 조절가능한 드로를 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 발명에 따른다.

이러한 방법으로 유효한 압축비를 조절함으로써, 엔진의 부하 조건에 의존하는 연소 공정이 최적화되고 특히 부분 부하 작동시에 엔진의 개선된 총 효율이 얻어진다. 엔진이 작동하는 동안 유효한 압축비와 변화는, 한편으로는 효율 및 실린더에 대하여 최적 레벨인 어떤 부하 조건에서 압력 도약을 유지하는 가능성을 제시하면서, 또 다른 한편으로는 저부하 또는 부분 부하에서 유효한 압축비를 증가시켜 이러한 부하 조건하에서 개선된 작동 조건 및 더 높은 총 효율을 달성한다는 점에서 유용하다.

배기 밸브의 폐쇄 시간을 조절하는 것은 드로틀 부재를 조절하고 작동기 피스톤의 오일 실린더내 오일량을 조절함으로써 대단히 간단한 방법으로 실행될 수 있다. 조절가능한 드로틀 부재를 사용하는 것은, 플런저 피스톤 및 작동기 피스톤과 같은 유압 시스템의 잔여품들이 오일 유속을 조절하기 위해 수정될 필요가 없다는 이점을 갖는다.

바람직하게는, 드로틀 부재는 엔진의 충전된 공기 수용기내 유효 압력에 의존하여 조절된다. 이 압력은 엔진의 부하를 나타내고 종래의 압력 센서로 간단한 방법으로 탐지되며 드로틀 밸브를 조절하는 기계적 이동으로 변경될 수 있다.

작동실밖으로 흐르는 오일의 체적 유속이 작동기 플런저와 실린더 사이의 하나 이상의 기계적으로 결정된, 정지된 드로틀 스템의 수단에 의해 변화되어 유속이 또한 조절될 수 있다.

본 발명에 따라는 바람직한 방법에서 배기 밸브의 개방 시간 조절은 고정된다. 원칙적으로 100% 부하(MCR Maximum Continuous Rating)에서 엔진의 유효한 압축비가 고정된 유효 압축비를 가진 종래의 엔진과 관련하여 변화되지 않기 때문에 TDC 위치에서 피스톤위의 압축 부피는 감소된다. 배기 밸브의 개방 시간 조절을 변화없이 유지시킴으로써 어떤 부하 상태에서 엔진의 팽창비는 증가하고 이로 인해 오일 소모에 있어서 추가적인 개선이 얻어진다.

바람직하게는, 배기 밸브 폐쇄 시간을 조절함으로써 엔진의 상부 부하 영역에서 압축비가 일정하게 유지된다. 상기 부하 영역에서 연소 압력이 마찬가지로 일정하기 때문에 또한 상기 언급한 압력 도약이 상부 부하 영역내 최적값에서 일정할 것이다.

배기 밸브의 폐쇄 시간 조절은, 엔진의 충전 공기 수용기내 유효한 압력이 엔진 부하를 나타내므로 이 압력에 의존하여 간단한 방법으로 조절된다.

상기 언급한 선행 기술은, 당업자라면 밸브 시간 조절을 제공하기 위한 다수의 설계 가능성을 알고 있음을 나타낸다. 위에 언급된 이점들은 또한 오일 펌프를 구동시키는 캠 샤프트의 캠 외형의 적절히 설계된 길이 또는 크기와 위에 언급된 유압식 조절을 결합시킴으로써 얻어진다. JP 60-169614호로부터 공지된 선행 기술의 설계에서는, 배기 밸브가 긴 캠 외형의 다운스트림면의 외형에 해당하는 것보다 더 빠르게 폐쇄된다. 이 설계는 복잡하여 바람직하지 않은 것으로 보인다. 캠의 외형이 설제 엔진의 의도된 최대 압축비에 해당하도록 짧게 또는 작게 캠을 설계함으로써 더 간단한 설계가 얻어질 수 있다. 배기 밸브의 폐쇄 이동이 더 이상 캠 외형을 따르지 않도록 조절함으로써 밸브의 폐쇄가 지연되고 이로 인해 엔진 부하의 증가에 따라 유효한 압축비가 감소된다.

본 발명에 따르는 엔진의 실시예는, 작동실을 형성하는 실린더 부분이 2개의 축 방향으로 분리된 드로틀 연부를 포함하고, 작동실을 형성하는 작동기 피스톤의 축부는, 종방향으로 변하는 직경을 지니고 실린더의 드로틀 연부와 상호 작용하는 3개의 축 방향으로 분리된 드로틀링(throttling) 부분을 지니는 것이 바람직하고 축 방향으로 연장하는 스터드(stud)의 형태이며, 실린더의 드로틀 연부와 작동기 피스톤의 드로틀 부분들은 작동기 피스톤이 배기 밸비를 완전 개방 위치에 있을때는 작동기 피스톤으로부터 원격하게 위치한 주드로틀링 부분이 실린더의 주 드로틀 연부와 상호 작용하고 작동기 플런지가 폐쇄된 배기 밸브에 상응하는 위치에 있을때는 작동기 피스톤에 가장 인접한 부 드로틀링 부분이 실린더의 부 드로틀 연부와 상호 작용하도록 되어 있고, 작동기 피스톤으로부터 원격하고 즈 드로틀링 부분과 주 드로틀 연부 사이의 상호 작용에 의해 형성된 작동실의 부분이 오일 출구와 직접 연결되어 있고, 실린더의 주 드로틀 연부 및 드로틀 연부 사이에 위치한 작동실의 부분은 조정가능한 드로틀 밸브를 포함하는 덕트를 경유하여 오일 출구와 연결되어 있다는 점을 더 특징으로 한다.

또다른 실시예에 따라서, 배기 밸브는 작동기 플런저에는 작동실을 형성하는 측부에 작동실의 일부를 구성하는 축방향 구멍이 제공되어 있고, 실린더에는 그 구멍에 맞고 작동기 플런저의 예정된 일부의 이동중에 그 구멍과 밀접하게 계합하는 원통형 스터드가 설치되어 있으며, 그 스터드는 조절가능한 드로틀 밸브를 포함하는 드로틀 덕트를 지니며, 그 트로틀 덕트는 드로틀 밸브의 한 측부에서 작동기 플런저 반대측의 스터드 단부면으로 방출하며, 그 트러틀 덕트는 드로틀 밸브의 타측부에서 스터드의 단부면으로부터 예정된 축방향 거리에 있는 스터드의 원통형 표면에 도달하며, 상기 축방향 거리는 스터드의 원통형 표면내의 트로틀 덕트의 개구부가 폐쇄된 배기 밸브에 상응하는 위치에 있는 플런저에 의해 봉쇄되도록 작동기 플런저의 운동에 적합하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

이제 첨부 도면을 참고로 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.

제1도에 도시된 유압 배기 밸브(1)는 저부(3)와 오일 실린더(4)를 지니는 밸브 하우징(2)을 수용한다. 배기 밸브는 저부(3)와 함께 선박용의 유니플로우 소기식 디이젤 엔진에서 실린더의 상부의 실린더 커버내에 장착된다. 배기 밸브의 중앙에는 디스크 밸브 형태의 축방향으로 변위가능한 밸브체(5)가 배기 밸브에 통상적인 방법으로 저어널되어 있다. 밸브 부재는, 밸브가 폐쇄된 상태에서 디스크 밸브의 2개의 환형 밀폐면과 저부(3)가 상호 계합하여 실린더의 내부를 배기 덕트(7)와 차단하도록 오일 실린더(4)에 배치된 공압스프링(6)에 의해 상방으로 가압된다.

밸브 부재(5)의 상부는 오일 실린더(4)의 구멍(8)에 수용된 작동기 플런저(10)와 상호 작용하며, 밸브 부재(5)로부터 먼쪽을 향하는 플러전의 측부는 도관(11)을 경우하여 종래의 캠 샤프트 구멍 펌프 형태의 유압 작동 장치(12)와 연통한다.

제2도로부터 더욱 명확히 알 수 있는 바와같이, 작동기 플런저(10)에는 밸브 부재(5)로부터 연장하는 축방향 스터드(15)가 설치되어 있다. 상기 스터드는 3개의 분리된 부분, 즉, 주 트로틀링 부분(16), 중간 부분(17) 및 부 드로틀링 부분(18)을 포함한다.

부분적으로 속이 빈 작동기 플런저(10)가 밸브 부재(5)의 상부를 에워싸 오일 실린더(4)의 구멍(8)에 밀접하게 개합한다.

오일 실린더(4)의 상부에 장착되어 있는 삽입구(20)는 어느 정도 하방으로 구멍(8)내로 연장한다.

그 삽입구는 내부에 빈 공간을 형성하는바, 그 삽입구를 통과하는 2개의 구멍(22,23) 및 오일 실린더(4)가 각기 제1도에 도시된 유압 작동 장치(12)에 연결되어 있다. 삽입구(20)의 작동기 플런저(10)를 향한 단부에는 2개의 반경 방향 내측으로 돌출하는 드로틀 연부, 즉, 부 드로틀 연부(25) 및 주 드로틀 연부(26)가 각기 제공되어 있다. 상기 연부들에 의해 형성된 비교적 좁은 공간(27)은 조정가능한 드로틀 밸브(29)를 수용하는 덕트(28)를 통해서 빈 공간(21)에 연통된다. 빈 공간(21)을 하향 방향으로 봉쇄하는 체크 밸브(32)는 밸브 부재(5)를 향한 삽입구(20)의 단부면에 도달하여 빈 공간(21)을 작동기 플런저(10)와 삽입구(20) 사이의 공간(35)에 연결시키는 덕트(31)내에 위치되어 있다.

이제 제3도를 참고로 제2도에 도시되어 있는 배기 밸브의 작동방법을 설명하겠다.

캠 샤프트상의 배기 캠의 캠 외형에 의해 제어되는 캠 샤프트 펌프(12)가 도관(11)을 통해서 오일 실린더(4)의 흡입구에 가압된 오일을 공급하기 시작하면 공간(21)내의 오일 압력이 상승한다. 이로써 플런저(10)는 밸브 부재로부터 축방향으로 먼쪽을 향하는 작동기 플런저의 표면상에 오일에 의해 직접 가해진 압력의 결과로 밸브 부재(5)를 향하여 축방향으로 영향을 받는다.

오일은 스터드(15)의 부 드로틀링 부분(18)과 중간 부분(17) 사이에 천이부를 구성하는 좁은 환형 부분(37)과 스터드의 상단부면(36)에 직접 영향을 주게 된다.

도시된 폐쇄 상태의 밸브에서 부 드로틀링 부분(18)과 부 드로틀 연부(26) 사이의 좁은 틈새 때문에, 오일은 단지 약간만 작동기 플런저의 환형 견부(38)에 영향을 미친다. 대신에, 강력한 압력 상승이 체크 밸브(32)를 개방시키게 되고 이어서 오일이 덕트(31)를 통해서 작동기 플런저의 상기 견부에 작용하게 된다. 배기 밸브(5)의 특정 개방량에 상응하는 작동기 플런저(10)의 짧은 하향 변위후에, 부 드로틀링 부분(18)과 부 드로틀 연부(26)는 서로 분리되고 이어서 오일이 주로 중간 부분(17)을 따라서 드로틀 연부(25,26)를 지나쳐 견부(38)상으로 흐른다. 그러나, 특정 드로틀링 효과가 여전히 우세하므로 특정량과 오일의 체크 밸브(32) 및 덕트(31)를 통해서 계속 흐르게 된다. 이는 특히 주 드로틀링 부분(16)이 주 드로틀 연부(26)와 계합하는 변위 말기에 적용된다.

이 사이클 중에, 밸브 부재는 예를들어 실제로 배기 캠의 외형에 상응하는 제3도의 양정 곡선(40)을 따른다. 시간 t₂에서 밸브가 완전히 개방되면, 밸브는 작동기 플런저(10)의 스터드(15)상의 주 드로틀링 부분(16)이 삽입구(20)의 주 드로틀 연부(25)와 마주하는 위치에 상응하는 거리 h₂-h₁만큼 개방된다.

시간 t₃에서 밸브가 폐쇄하기 시작하면, 드로틀 밸브(29)의 조정에 따라 캠 외형의 하부에 해당하고 실선으로 도시된 곡선(40) 또는 예컨대 주로 그에 평행하게 연장하는 곡선(40a 또는 40b)같은 다른 한 하강 곡선을 따라간다.

밸브(29)가 충분히 개방하면-최소한 드로틀링에 상응함-밸브 부재(5)상에 공압 스프링에 의해 상방으로 가해진 작용력의 결과로 작동실(35)로부터 압축되는 오일은 덕트(28)를 통해서 밸브(29)를 지나 자유로이 흘러 오일 실린더(4)의 입출구(23)를 통해 배출된다.

심각한 드로틀링이 전혀 발생하지 않으며 밸브 부재(5)는 곡선(40)에 상응하게 전술된 바와같이 폐쇄한다.

캠 샤프트(12)의 롤러가 캠 외형의 하부를 따르기 때문에, 실질적으로 최적의 동력 회수가 성취된다.

밸브가 충분히 폐쇄되기 바로전에, 부 드로틀링 부분(18)이 부 드로틀 연부(26)와 계합한다. 이는 작동실(35)에 있는 잔류 오일이 이제 단지 상기 드로틀 지역들 사이의 좁은 틈새를 지난후에 출구(23)에 도달할 수 있기 때문에 타격을 어느 정도까지 완충시킨다. 이는 밸브의 타격 속도를 늦춘다. 상기 효과는 드로틀밸브(29)와 관련이 없으므로 그 밸브의 조정에도 불구하고 항상 발생함을 이해할 것이다. 이는 제3도에 짧은 곡선 부분(41a,41b,41c)으로 도시되어 있다.

드로틀 밸브(29)가 충분히 폐쇄되면-최대 드로틀링에 상응함-작동실(35,28)에 담긴 오일은 단지 주 드로틀링 부분(16)과 주 드로틀 연부(25) 사이의 틈새를 통해서만 출구(23)에 도달할 수 있다. 상기 드로틀링은 밸브가 캠 외형의 하부에 일치하여 폐쇄하는 것을 방지하며, 밸브는 상기 틈새를 통한 오일의 역류와 동기로만 폐쇄하도록 캠으로부터 분리된다. 그러므로, 밸브의 성취된 적절한 폐쇄 이동의 지연은 제3도에서 시간 t₅-t₄의 주기에 해당한다. 주드로틀 지역들이 서로 분리되는 경우에 벨브는 제3도의 곡선(40b)에 접근한다. 상기와 같이, 폐쇄 속도는 스터드(15)의 중간 부분(17)과 2개의 드로틀 연부(25,26) 사이의 틈새에 의해 결정된다.

상기와 같이, 타격 작용은 마지막에 완충된다.

드로틀 밸브의 조정에 따라, 개론적으로 설명한 바와같이 배기 밸브의 폐쇄의 더 길거나 더 짧은 지연을 성취할 수 있으며 따라서 엔진의 효율적인 압축비의 제어를 성취할 수 있다.

드로틀 밸브는, 예컨대, 각각의 드로틀 밸브의 조정 레버를 통상적인 압력 감지기로 탐지하는 급기 용기내의 압력에 따라 전기 또는 공압적으로 변위되는 공통 연결 로드와 연결시키는 등의 어떤 적절한 수단으로 수행될 수 있는 엔진의 실제 부하 조건에 따라 조정된다.

제4도는 본 발명에 따른 배기 밸브의 제2실시예를 도시하고 있다. 작동기 플런저(50)에는 중앙 공동(51)이 형성되어 있는바, 그 공동의 오리피스에는 반경 방향 내향의 환형 칼라(52)가 설치되어 있고 상기 오리피스는 밸브 부재(5)로부터 먼쪽으로 연장한다. 삽입구(55)는 작동기 플런저(50)의 방향으로 돌출하고 조정가능한 드로틀 밸브(58)를 수용하는 중앙 구멍(57)을 포함하는 중앙 스터드(56)를 지닌다.

구멍(57)은 드로틀 밸브의 밸브 시이트(59) 하부에서 횡방향 덕트(60)에 의해 스터드 둘레에 배치된 작동실(62)과 연통하여, 상기 작동실(62)은 오일 실린더(4)의 입출구(63)와 직접 통한다.

이 경우에 가압 상태의 오일이 입구(63)로 공급되면, 작동기 플런저(50)-따라서 밸브 부재(5)로-작동기 플런저상의 오일의 영향 때문에 폐쇄된 밸브에 상응하는 제4도의 위치로부터 상기와 같이 변위된다.

이 경우에, 오일이 작동기 플런저의 유효 지역의 주요 부분에 직접 영향을 준다는 사실 때문에, 이제는 상기와 같이 체크 밸브로 제어되는 오일 덕트가 필요없는바, 그 오일 덕트는 초기 개방 이동중에 오일 압력을 상승시킴으로서 직접 영향을 받지않는 플런저의 지역 일부에 오일을 흘러 보낸다. 그러나, 실제로 압력 조건에 따라서, 공동(51)내에서의 캐비테이션을 방지하기 위하여 그러한 덕트를 삽입하는 것이 유리할 수 있는바, 그 덕트는 스터드(56)의 하향 단부에 도달하여 그것을 챔버(62)와 연결시킨다.

전술된, 바와같이, 밸브의 개방은 실제로 캠 외형의 하부를 따른다. 이는 제5도에 곡선(70)으로 도시되어 있다. 공동(51)은 어떤 개방후에 스터드(56)와 분리된다.

오일 압력이 하강하고 밸브가 폐쇄하기 시작하면, 작동기 플런저(50)는 우선 오일 펌프의 롤러가 캠 외형의 하부를 따라가는 조건에 상응하는 속도로 스터드(56)를 향하여 상방으로 이동한다. 일단 스터드(56)가 공동(51)에 계합하고 이어서 더욱 밸브를 폐쇄 이동시키는 것은 드로틀 밸브(58)의 조정에 종속되는데 공동(51)에 담긴 오일이 드로틀 밸브(58)와 관련된 덕트(57) 또는 환형 칼라(52)와 스터드(56)의 외표면 사이의 좁은 틈새를 통해서만 떠날 수 있기 때문이다. 드로틀 밸브(58)가 완전히 폐쇄되면 전체양의 오일이 상기 틈새를 통과해야 하고 이로써 배기 밸브 폐쇄의 최대 지연을 성취한다. 상기 사이클은 제5도에 곡선 부분(70)으로 도시되어 있다. 드로틀 밸브가 부분적으로 개방되면 그 밸브는 곡선(70b) 후에 폐쇄하는 반면에 밸브가 충분히 개방된 경우에 그 밸브는 실선으로 도시된 곡선(70)을 따라가게 된다. 제5도로부터 알 수 있는 바와같이, 이 경우에도 밸브가 완전히 폐쇄되기 바로전에 드로틀 밸브의 조정에 관계없이 타격의 어떤 완충이 성취된다. 상기 완충은, 작동기 플런저(50)가 환형 칼라(52)에 의해 작동실(62)로의 횡방향 덕트(60)의 출구가 폐쇄되는 스터드(56)를 따라 어떤 거리만큼 변위됐을때 발생하는데, 이는 이때의 공동(51)에 남아있는 오일이 그후에 환형 칼라(52)와 스터드(56)의 외표면 사이의 틈새를 통해서 공동을 떠나야 하기 때문이다.

스터드(56)의 길이를 변경시킴으로써 밸브의 폐쇄중의 드로틀링의 개시 시점을 결정할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (12)

1. 엔진의 부하 조건에 의존하는 유니플로우 소기식 내부 연소 엔진에서 밸브의 이동이 밸브 부재와 상호 작용하는 작동기 피스톤을 가진 유압 실린더의 작동실 내부 또는 외부로 흐르는 유압 오일에 의해 조절되는, 유압으로 조작되는 배기 밸브의 폐쇄 이동 제어 방법에 있어서, 압축 행정 동안 2행정 엔지내의 배기밸브가 소기구보다 더 늦게 폐쇄되도록 조절되고, 엔진의 부분 부하 동안 엔진의 유효 압축비가 엔진의 완전 부하시의 유효 압축비와 비교하여 증가되도록 배기 밸브의 폐쇄 시간이 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 배기 밸브의 개방 시간 조절이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 엔진의 상부 부하 영역에서 압축 압력이 배기 밸브 폐쇄 시간을 조절함으로써 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 배기 밸브의 폐쇄 시간이 엔진의 충전 공기 수용기내 유효 압력에 의존하여 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 배기 밸브의 폐쇄 시간이 작동실의 오일과 연결된 오일흐름내의 조절가능한 드로틀 부재에 의해 조절되는 방법.
6. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 밸브의 폐쇄 이동 동안 작동실 외부로 흐르는 오일의 체적 유속이, 작동기 피스톤과 그 실린더 사이에서 하나 이상의 기계적으로 예정된 고정 드로틀단에 의해 변화되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 오일 도관과 연결되어 있는 유압 오일용 작동실이 작동기 피스톤과 오일 실린더에 의해 형성되며, 오일 실린더내에 수용된 작동기 피스톤에 의해 개방되는 방향으로 유압으로 조작되는 배기 밸브를 지닌 유니플로우 소기식 내부 연소 엔진에 있어서, 압축 행정 동안 2행정 엔진의 배기 밸브가 소기구보다 늦게 폐쇄되고, 오일 도관이 엔진의 부분 부하시에 압축 압력을 높게 유지시키는 엔진의 부하 조건에 의존하는 방식으로 오일의 체적 유속을 변화시키도록 조절가능한 드로틀 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유니플로우 소기식 내부 연소 엔진.
8. 제7항에 있어서, 상부 부하 영역에서 압축 압력이 일정하게 유지되도록 부하를 증가시킬때, 엔진의 상부 부하 영역내에서 배기 밸브가 더 늦게 폐쇄되도록 드로틀 부재가 조정가능한 것을 특징으로 하는 연소엔진.
9. 제7항에 있어서, 작동실을 형성하는 실린더의 부분이 2개의 축방향으로 분리된 드로틀 연부를 포함하고, 작동실을 형성하는 작동기 피스톤의 측부는 실린더의 드로틀 연부와 상호 작용하는 세 축방향으로 분리된 드로틀링 부분으로 종방향으로 직경이 변하는 축방향 연장 스터드의 형태이며, 실린더의 드로틀 연부 및 작동기 피스톤의 드로틀 부분은 작동기 피스톤이 충분히 개방된 배기 밸브와 상응하는 위치를 점유하고 있는 경우에는 작동기 피스톤으로부터 원격한 주 드로틀링 부분이 실린더의 주 드로틀 연부와 상호 작용하고, 작동기 피스톤에 가장 근접 배치된 부 드로틀링 연부는, 작동기 플런저가 폐쇄된 배기 밸브와 상응하는 위치를 점유하고 있을때 실린더의 부 드로틀링 연부와 상호 작용하도록 되어 있으며, 작동기 피스톤으로부터 원격하고 주 드로틀링 부분과 주 드로틀 연부 사이의 상호 작용에 의해 형성된 작동실의 부분이 오일 출구와 직접 연결되고, 조정 가능한 드로틀 밸브가, 실린더의 주 드로틀 연부와 부 드로틀 연부 사이에 위치한 작동실 부분이 오일 출구와 연결된 덕트내에 포함되는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
10. 제7항에 있어서, 작동기 피스톤은 작동실을 형성하는 측부에 작동실의 일부를 구성하는 축방향 구멍이 제공되어 있고, 실린더에는 작동기 피스톤의 예정된 부분적 이동중에 구멍과 밀접하게 계합하는 원통형 스터드가 설치되어 있고, 드로틀 부재는 스터드내에 수용된 드로틀 덕트내 포함되어 있고, 드로틀 덕트는 드로틀 부재의 한측부에서 작동기 피스톤을 향하는 스터드의 단부면에 도달하고, 상기 트로틀 덕트는 밸브의 타측부에서 스터드의 단부면으로부터 예정된 거리에 있는 스터드의 원통형 표면내의 개구부에 도달하며, 상기 축방향 거리는 스터드의 원통형 표면내의 드로틀 덕트의 개구부가 폐쇄된 배기 밸브에 상응하는 위치를 점유하는 피스톤에 의해 봉쇄되도록 작동기 피스톤의 이동에 적합하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 연소엔진.
11. 제10항에 있어서, 스터드의 원통형 표면의 드로틀 덕트의 개구부와 스터드의 단부면 사이의 거리는 상기 개구부가 작동기 피스톤의 이동중에는 언제든지 작동기 피스톤에 의해 봉쇄되지 않도록 작동기 피스톤의 이동에 적합하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 피스톤은 구멍의 오리피스에 인접하게 위치하고 구멍 자체보다 더 작은 직경을 지니는 환형 부분에만 스터드를 밀접하게 계합시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 연소 엔진.

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