KR101248424B1 - 대형 2행정 디젤 엔진용 배기 밸브 작동 장치 - Google Patents

Abstract

압력 파이프(10)로부터의 제어된 복귀 유동을 제공하는 밸브 장치를 구비한 대형 2행정 디젤 엔진을 위한 배기 밸브 작동 장치가 제공되는바, 그 압력 파이프는 배기 밸브의 상부보다 많이 아래에서 실린더 하우징의 상부에 배치된 전자-유압 제어 밸브(5)에 배기 밸브 액츄에이터의 상부를 연결시킨다. 압력 파이프가 감압되는 때에는, 압력 파이프(10)와 전자-유압 제어 밸브(5) 간에 압력 부스터 또는 분리기를 사용할 필요없이, 에어 포켓과 그에 후속하는 캐비테이션의 형성이 방지될 수 있다.

Description

대형 2행정 디젤 엔진용 배기 밸브 작동 장치{Exhaust valve actuation arrangement for a large two stroke diesel engine}

본 발명은 대형 2행정 디젤 엔진에서의 사용을 위한 전자-유압식으로 제어되는 배기 밸브 작동 시스템에 관한 것이다.

대형 2행정 디젤 엔진은 발전 플랜트 또는 컨테이너 선박과 같이 대양을 운행하는 선박들에서 원동기로서 이용되는 것이 통상적이다.

EP 1 403 473 에는 몸체, 슬라이딩 가능한 피스톤, 피스톤과 몸체 사이에 형성된 제1, 제2, 및 제3 챔버들을 구비한 작동 조립체를 포함하는 엔진 밸브 작동 시스템이 기재되어 있다. 저압 및 고압의 유체 공급원들도 포함되어 있다. 제1 유체 통로는 저압 유체 공급원을 제2 챔버에 연결시킨다. 제2 유체 통로는 고압 유체 공급원을 제2 챔버에 연결시키고, 제3 유체 통로는 고압 유체 공급원을 제3 챔버에 연결시킨다. 제어 밸브는 저압 유체 공급원, 고압 유체 공급원, 및 제1 챔버에 연결된다. 제어 밸브는 고압 유체 공급원이 제1 챔버에 연결되는 제1 위치와 저압 유체 공급원이 제1 챔버에 연결되는 제2 위치 사이에서 움직이도록 구성된다.

대형 2행정 디젤 엔진에서의 전자-유압식으로 제어되는 밸브 작동 시스템은 배기 밸브의 유연한 작동 및 프로파일링(profiling)을 허용하여, 배기 제어 및 연료 효율성을 향상시키는 것을 가능하게 한다. 그러나, 배기 밸브를 폐쇄 방향으로 편향시키는 가스 스프링과 연소 챔버 내의 압력에 대해 400 kg까지 이르는 하중의 배기 밸브를 개방하는데에는 막대한 힘이 필요하다. 따라서, 대형 2행정 디젤 엔진의 배기 밸브의 개방을 위하여는 고압 및 고출력의 유압 시스템이 필요하다.

종래의 전자적으로 제어되는(전자-유압식의) 대형 2행정 디젤 엔진을 위한 배기 밸브 작동 시스템은 커먼 레일(common rail)을 거쳐서 실린더 하우징의 상측판에 또는 그 가까이에 배치된 밸브 블록에 유압 유체(유압 오일 또는 윤활 오일)을 전달하는 고압의 펌프를 포함한다. 밸브 블록은, 배기 밸브와 연료 주입기(fuel injector)를 작동시키기 위한 유압 유체(hydraulic fluid)의 유동을 제어하는 비례식 전자-유압식 제어 밸브(proportional electro-hydraulic control valve) 및 유압 축적기(hydraulic accumulator)를 보유한다.

압력 파이프(pressure pipe)는 밸브 블록들 각각을 그들 각각의 배기 밸브에 연결시킨다. 밸브 블록은 통상적으로 실린더 하우징의 상부에 배치되고, 따라서 압력 파이프는 배기 밸브 액츄에이터의 상부와 밸브 블록 사이의 높이 차이와 상당한 거리를 건너야 한다. 높이의 이와 같은 차이는 수 미터일 수도 있다.

밸브 블록의 상부에는 (기본적으로 양 단부에 소형 및 대형의 작용 표면(active surface)을 구비한 피스톤인) 압력 부스터(pressure booster)가 장착된다. 압력 파이프의 일 단부는 압력 부스터에 연결되는 한편, 압력 파이프의 다른 단부는 배기 밸브의 상부에 연결된다. 따라서, 압력 파이프는 밸브 블록으로부터 배기 밸브의 상부까지 연장된다.

이 엔진의 크기 때문에, 밸브 블록(valve block)과 배기 밸브의 상부 사이의 높이 차이는 클 수 있는바, 예를 들어 수 미터에 달할 수 있다.

배기 밸브가 폐쇄 위치에 있는 때에, 압력 파이프에서의 압력은 0에 가까워야 한다.

압력 파이프의 하측 단부와 밸브 블록 사이의 압력 부스터는 압력 파이프 내의 유압 유체가 배수되는 것을 방지하고 압력 파이프가 유압 유체와 반대되는 공기로 채워지는 것을 막는다.

배기 밸브를 폐쇄할 시간이 되면, 전자-유압식 제어 밸브는 압력 파이프를 탱크(tank)에 연결시킨다. 배기 밸브의 관성으로 인하여, 압력 파이프 내에 에어 포켓(air pocket)이 형성될 수 있다. 이 에어 포켓은 압력이 다시 증가하는 때에 캐비테이션(cavitation)을 유발할 수 있고, 그러므로 압력 파이프와 전자-유압식 제어 밸브 사이에는 압력 부스터 또는 압력 분리기(pressure separator)를 배치시키는 것이 필요하다.

위와 같은 배경에서, 본 발명은 전술된 단점을 적어도 저감시키거나 방지하는 배기 밸브 작동 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은, 배기 밸브를 개방 방향으로 움직이기 위하여 배기 밸브의 상부에 있는 유압 액츄에이터(hydraulic actuator); 및 배기 밸브의 상부 아래에서 배기 밸브로부터 실질적인 거리를 두고 배치된 유압 제어 밸브(hydraulic control valve)에 유압 액츄에이터를 연결시키는 압력 파이프(pressure pipe);를 포함하는, 크로스헤드 유형(crosshead type)의 대형 2행정 디젤 엔진용 배기 밸브 작동 시스템을 제공함으로써 달성되는바, 상기 유압 제어 밸브는, 상기 배기 밸브를 개방 위치로 움직이기 위하여 압력 파이프를 고압 유체의 공급원과 직접 유체 소통되게 하는 위치를 가지며, 상기 유압 제어 밸브는, 상기 배기 밸브가 폐쇄되고 그 안착부에 남아있는 것을 가능하게 하기 위하여 압력 파이프를 밸브 장치를 거쳐서 탱크와 연결시키는 다른 위치를 가지며, 상기 밸브 장치는, 탱크로 되돌아 가는 유동을 쓰로틀링(throttling)시키고, 또한 밸브 장치의 상류에 최소 압력을 유지한다.

탱크로 되돌아가는 유동을 제어하는 밸브 장치를 제공함으로써, 에어 포켓(air pocket)의 형성과 캐비테이션(cavitation)의 발생이 실질적으로 저감된다.

일 실시예에 따르면, 상기 밸브 장치는 고정식 유동 제한부(fixed flow restriction)를 포함한다.

바람직하게는, 상기 밸브 장치는 고정식 유동 제한부의 하류에서 관통 연장 보어(through going bore) 내에 가동성 밸브 부재(movable valve member)를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 가동성 밸브 부재에는 일 측에 제1 유효 압력 표면이 제공되고 또한 타 측에 제2 유효 압력 표면이 제공되며, 제1 유효 압력 표면은 제2 유효 압력 표면보다 크고, 제1 유효 압력 표면은 유동 제한부와 제1 유효 압력 표면 사이에 배치된 제1 압력 챔버를 향하며, 제2 유효 압력 표면은 제2 압력 챔버를 향한다.

바람직하게는, 상기 제2 유효 압력 챔버는 상대적으로 낮은 압력으로 유지된다. 압력 파이프 내의 압력은 이 압력을 향하여 움직일 것이다.

일 실시예에서, 상기 제1 압력 챔버는 상기 가동성 밸브 부재 내에서 오리피스를 거쳐서 상기 제2 압력 챔버에 연결된다.

다른 일 실시예에서, 제1 압력 챔버 내의 압력은 가동성 밸브 부재를, 탱크에 연결된 밸브 장치의 유출 포트에 제1 압력 챔버가 연결되는 위치를 향하여 편향시킨다.

바람직하게는, 가동성 밸브 부재는 가동성 밸브 부재가 내부에 수용되는 보어의 가장자리와 함께 제어 가장자리(control edge)를 형성한다.

본 발명에 따른 배기 밸브 작동 시스템의 다른 목적, 특징, 장점, 및 특성들은 하기의 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다.

본 발명에 의하여, 전술된 단점을 적어도 저감시키거나 방지하는 배기 밸브 작동 시스템이 제공된다.

하기의 상세한 설명에서, 본 발명은 아래와 같은 도면들에 도시된 예시적인 실시예들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
도 1 은 예시적인 실시예에 따른 배기 밸브 작동 시스템의 개략적인 부분 단면도이고,
도 2 는 도 1 에 도시된 밸브 작동 시스템의 유압 구성(hydraulic scheme)을 도시하는 도면이고,
도 3 은 도 1 에 도시된 배기 밸브 작동 시스템에 있는 밸브 장치의 상세 단면도이다.

도 1 은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 배기 밸브 작동 시스템의 부분 단면도이다. 배기 밸브 작동 시스템은 크로스헤드(cross-head type) 유형의 대형 터보차지식 유니플로우 디젤 엔진(large turbocharged uniflow diesel engine)과 같은 대형 2행정 디젤 엔진의 일부분이다. 대형 2행정 디젤 엔진의 구성 및 작동은 잘 알려져 있으므로 여기에서 상세히 설명하지는 않는다.

밸브 블록(3)은 대형 2행정 디젤 엔진의 실린더 하우징의 상부판(top plate)에 장착된다. 밸브 블록은 전자적으로 제어되는 비례식 유압 제어 밸브(electronically controlled proportional hydraulic control valve; 5)를 구비한다. 전자적으로 제어되는 비례식 유압 제어 밸브(5)는 엔진의 전자 제어 유닛(미도시)에 연결된다. 또한 밸브 블록(3)은 하나 이상의 축적기(8)와 밸브 장치(20)를 구비한다. 압력 파이프(10)의 일 단부는 밸브 블록(3)에 있는 포트에 연결된다. 압력 파이프(10)가 연장된 높이 차이는 수 미터(several meter)에 달할 수 있으며, 반대조치수단(countermeasures)이 없다면, 압력 파이프(10)가 배기 밸브로 하여금 그 안착부로 복귀하는 것을 가능하게 하기 위하여 감압되는 때에, 중력으로 인하여 압력 파이프(10)에 누수가 유발되고 압력 파이프가 공기로 채워지게 될 수 있다.

밸브 블록(3)에 있는 보어(7)는 압력 파이프(10)를 비례식 유압 제어 밸브(5)의 포트에 연결시키고, 도관(11)은 밸브 장치(20)를 비례식 유압 제어 밸브(5)의 다른 포트에 연결시키며, 다른 도관(9)은 비례식 유압 제어 밸브(5)를 본 경우에 있어서는 커먼 레일인 고압 공급원(source of high pressure)에 연결시킨다.

압력 파이프(10)의 다른 단부는 배기 밸브 하우징(12)의 상부(top)에 연결된다. 도면들에는 배기 밸브의 스핀들(spindle; 14) 만이 보여져 있다. 배기 밸브의 개방을 위한 유압 액츄에이터는 스핀들(14)의 상부에 배치된다. 유압 액츄에이터는 적어도 하나의 압력 챔버(16) 및 하나의 피스톤(18)을 포함하고, 유압 액츄에이터가 가압되는 때에는 배기 밸브를 개방 방향으로 편향시킨다. 잘 알려진 방식과 같이, 배기 밸브를 폐쇄 방향으로 편향시키기 위하여, 피스톤(18)에 대해서 유압 액츄에이터의 압력 챔버(16) 반대측에 위치된 공기 스프링(17)이 이용된다.

도 2 는 도 1 에 도시된 밸브 작동 시스템의 유압 구성을 도시하는 도면이다. 그 시스템은 엔진의 하나 이상의 고압 펌프 스테이션(high pressure pumping station)에 의하여 공급되는 고압 커먼 레일(32)을 포함한다. 고압 커먼 레일(32)은 수백 바아(a couple of hundred bar)의 압력으로 유지된다. 대략 2.2바아로 유지되는 저압 커먼 레일(34)도 있다. 커먼 레일(36)은 실질적으로 대기압인 탱크에 연결된다.

(밸브 블록(3) 내의 보어에 의하여 형성되는) 도관(9)은 비례식 전자-유압 제어 밸브(5)를 고압 커먼 레일(32)에 연결시킨다. 비례식 전자-유압 제어 밸브(5)는 비례식 전자-유압 제어 밸브(5)의 스풀(spool)을 원하는 위치로 이동시키기 위하여 도관(9)으로부터의 압력을 이용하는 파일럿 스테이지(pilot stage)를 포함한다. 도관(9)은, 유량이 급격히 증가하는 때에 압력을 유지/안정화시키는 역할을 하는 수 개의 유압 축적기(8)들에 연결되는 가지부(branch)로서의 역할을 한다.

도관(13)은 연료 주입 시스템과 관련된 비례식 전자-유압 제어 밸브(5)의 유출 포트를 저압 커먼 레일(34)에 연결시킨다. 도관(11)은 배기 밸브 작동 시스템과 관련된 비례식 전자-유압 제어 밸브(5)의 유출 포트를 밸브 장치(20)를 거쳐서 저압 커먼 레일(34)에 연결시킨다. 밸브 장치(20)는 유동 제한부 및 비-복귀 기능부(non-return function)를 포함하고, 도관(11) 내의 최소 압력을 유지시킨다.

비례식 전자-유압 제어 밸브(5)는 압력 부스터와 주입기(37)를 구비한 연료 주입 시스템(30)에 연결되고, 또한 비례식 전자-유압 제어 밸브(5)는 배기 밸브 액츄에이터에 연결된다. 연료 주입 시스템은 잘 알려져 있으며, 여기에서는 상세히 설명되지 않는다.

유압 구성의 도면에는, 피스톤(18), 공기 스프링, 및 배기 밸브 스핀들(14)을 구비한 배기 밸브 액츄에이터 하우징(12)에 연결된 압력 파이프(10)가 도시되어 있다. 가압된 공기(19)의 공급원은 배기 밸브를 폐쇄 방향으로 편향시키는 공기 스프링을 위하여 가압된 공기를 공급하기 위한 배기 밸브 하우징(12)에 연결된다. 또한, 배기 밸브의 위치를 판별하는 위치 센서가 배기 밸브 액츄에이터에 연계된다.

엔진 작동 중에, 비례식 전자-유압 제어 밸브(5)는 엔진의 전자 제어 유닛에 의한 명령을 받아서 배기 밸브 작동 시스템 또는 연료 주입 시스템을 엔진 사이클에서의 적당한 시점에 고압 커먼 레일에 연결시킨다. 따라서, 배기 밸브를 개방할 시점이 되면, 엔진의 전자 제어 유닛은 비례식 전자-유압 제어 밸브(5)에게 고압 커먼 레일(32)과 압력 파이프(10) 간에 연결을 수립하라는 명령을 내릴 것이다. 이 때, 배기 밸브는 공기 스프링의 힘에 반하여 그리고 연소 챔버 내의 압력에 반하여 개방될 것이다. 배기 밸브를 다시 폐쇄할 시점이 되는 때에, 전자 제어 유닛은 비례식 전자-유압 제어 밸브(5)에게 압력 파이프(10)를 밸브 장치(20)를 거쳐서 저압 커먼 레일(34)에 연결시키라는 명령을 내릴 것이다. 배기 밸브 및 그와 연계된 배기 밸브 액츄에이터는 상당한 관성을 가지고, 비례식 전자-유압 제어 밸브(5)가 그 연결을 수립한 때에 압력 파이프(10)가 탱크에 직접 연결되었다면 배기 밸브의 폐쇄는 압력 파이프(10) 내의 압력 강하보다 훨씬 더 늦을 것이다. 밸브 장치(20)는 압력 강하가 과도하게 신속하게 되지 않는 것을 보장하는 유동 제한부를 포함하고, 밸브 장치(20)는 그 상류 측에 최소 압력을 유지할 것이다. 따라서, 압력 파이프(10) 내의 압력이 과도하게 신속히 그리고 과도하게 늦게 강하되는 것이 방지된다. 이것은 압력 파이프(10) 내에서 에어 포켓이 형성되는 것을 방지하고, 그에 뒤따른 캐비테이션을 방지한다.

도 3 에는 밸브 장치(20)가 상세히 도시되어 있다. 이 예시적인 실시예에서 밸브 장치는 관통 연장 보어(through going bore; 22a)를 구비한 하우징을 포함한다. 밸브 장치(20)는 관통 연장 보어(22a)의 일 단부에서 밸브 장치(20)의 유입 포트에 또는 그 가까이에 배치된 고정식 유동 제한부(21)를 포함한다. 밸브 장치(20)의 유입 포트는 도관(11)을 거쳐서 비례식 전자-유압 제어 밸브(5)에 연결될 수 있다.

실질적으로 원통형인 몸체를 구비한 가동성 밸브 부재(22)는 관통 연장 보어 내에 슬라이딩가능하게(slidably) 수용된다. 가동성 밸브 부재(22)의 각 단부에는 압력 표면이 제공된다. 제1 압력 표면(101)은 유동 제한부(21)와 유압 포트를 향하는 가동성 밸브 부재(22) 측에 배치된다. 제1 압력 챔버(23)는 제1 압력 표면과 유동 제한부(21) 사이에서 관통 연장 보어(22a) 내에 형성된다.

제2 압력 표면(102)은 가동성 밸브 부재(22)의 반대측에 배치된다. 제2 압력 표면은 제2 압력 챔버(25)를 향하고, 또한 관통 연장 보어 내에 배치된다. 제2 압력 챔버는 저압 커먼 레일(34)과 같은 상대적으로 낮은 압력의 공급원에 연결된다.

관통 연장 보어의 직경은, 제2 압력 챔버를 형성하는 곳에서의 단면보다 제1 압력 챔버를 형성하는 곳에서의 단면이 더 크다. 따라서, 제1 압력 표면(101)의 유효 표면은 제2 압력 표면(102)의 유효 표면보다 더 크다. 가동성 밸브 부재(22)에는 오리피스(26)가 제공되는데, 이 오리피스는 제1 압력 챔버와 제2 압력 챔버를 연결시킨다. 오리피스(26)의 직경은 상대적으로 작아서, 두 개의 압력 챔버들 사이에의 유동을 쓰로틀링(throttling)시킨다.

유출 포트(27)는 탱크(36)에 연결된다. 유출 포트(27)는 가동성 밸브 부재(22)의 위치 범위에서 가동성 밸브 부재(22)에 의하여 폐쇄되고, 가동성 밸브 부재(22)의 다른 위치 범위에서 개방되어, 제1 압력 챔버를 상기 유출 포트(27)에 연결시킨다. 가동성 밸브 부재(22)의 개방 위치 범위에서, 제1 압력 챔버(23)는 유출 포트(27)에 연결된다.

도 3 의 밸브 장치의 방위(orientation)를 참조하면, 가동성 밸브 부재(22)가 낮은 위치 범위에 있는 때에 가동성 밸브 부재(22)가 유출 포트(27)와 제1 압력 챔버(23) 간의 연결을 폐쇄하고, 가동성 밸브 부재(22)가 상측 위치 범위에 있는 때에 유출 포트(27)와 제1 압력 챔버(23) 간의 연결을 개방한다.

더 큰 제1 유효 압력 면적은 가동성 밸브 부재(22)를 유출 포트(27)가 제1 압력 챔버(23)에 연결되는 위치 범위를 향하여 편향시키고, 더 작은 제2 유효 압력 면적은 가동성 밸브 부재를 제1 압력 챔버(23)와 유출 포트(27) 간의 연결이 폐쇄되는 위치 범위를 향하여 편향시킨다.

상기 가동성 밸브 부재(22) 내에는 상기 오리피스(26)와 소통된 내부 보어(22b)가 형성되는바, 상기 내부 보어에는 측부 보어(28)가 제공되는데, 이 측부 보어(28)는 가동성 밸브 부재(22)가 제1 압력 챔버(23)를 유출 포트(27)에 연결시키는 위치 범위 안으로 많이 움직여지는 때에 제2 압력 챔버(25)를 오버플로우 포트(29)에 연결시킨다. 즉, 상기 측부 보어(28)는 상기 가동성 밸브 부재(22)가 (도 3 의 밸브 장치의 방위를 기준으로) 상향으로 많이 움직여진 때에 밸브 장치(20)의 하우징에 있는 오버플로우 포트(29)에 연결되어서, 측부 보어(28)가 오버플로우 포트(29)와 겹쳐지게 된다. 따라서, 제2 압력 챔버(25)는 탱크(34)에 연결되어, 가동성 밸브 부재(22)가 유출 포트(27)를 완전히 개방시키는 것을 가능하게 하여, 제1 압력 챔버(23) 내에서의 압력 피크(pressure peak) 중에 제1 압력 챔버(23) 내의 압력을 완화시킨다.

제한부(21)를 통한 제1 압력 챔버 안으로의 유동이 없는 때에는, 제1 압력 챔버 내의 압력이 유표 압력 표면들의 크기 간의 비율과 같은 인자(factor) 만큼 제2 압력 챔버 내의 압력보다 낮다. 따라서, 제2 압력 챔버 내에서 압력이 예를 들어 2.2 바아인 때에 제1 압력 챔버 내에서는 압력이 1.5 바아일 수 있다. 비례식 전자-유압 제어 밸브(5)가 압력 파이프(10)를 밸브 장치(20)에 연결하는 때에는, 제한부(21)를 통한 실질적인 유동이 있을 것이며, 제1 압력 챔버 내의 압력은 충분히 높아서 가동성 밸브 부재(22)를 제1 압력 챔버(21)와 유출 포트(27) 간의 연결이 수립되는 위치를 향하여 편향시켜서, 유압 유체가 탱크로 빠질 수 있게 된다. 가동성 밸브 부재(22)의 위치는 압력 챔버들 내의 압력 사이에서 균형을 잡게 될 것이다.
상기 가동성 밸브 부재(22)에는 제1 제어 가장자리가 제공되고, 내부에 가동성 밸브 부재(22)가 수용되는 관통 연장 보어(22a)는 제2 제어 가장자리를 형성한다. 상기 가동성 밸브 부재(22)의 위치는 제1 제어 가장자리와 제2 제어 가장자리 사이의 간격(gap)을 결정한다.

상기 가동성 밸브 부재(22)의 위치는 하기의 힘들에 의하여 결정된다. 제1 압력 챔버(23)에서의 제1 유효 압력 면적 x 제2 압력 챔버(25)에서의 제2 유효 밸브 면적에 대한 제1 압력 챔버(23)에서의 압력 x 제2 압력 챔버(25)에서의 압력. 배기 밸브가 폐쇄된 때에는 제2 압력 챔버(25) 내의 압력이 대략 2 바아이다. 제1 압력 챔버 내의 힘을 균형잡는 압력은 1.5 바아일 수 있다. 제1 압력 챔버(23)와 제2 압력 챔버(25) 간의 압력 차이는 오리피스(26)를 통한 제1 압력 챔버(23) 안으로의 유체 유동으로 귀결될 것이다.

제1 챔버(23) 내의 압력 증가는 밸브 부재(22)를 상향으로 이동시킬 것이고, 유출 포트(27)에의 증가된 개방은 압력을 가동성 밸브 부재(22)에 작용하는 힘들을 균형잡는 값으로 다시 제한할 것이다.

따라서, 오리피스(26)를 통한 유동은 챔버(23)으로부터 유출 포트(27)로의 유동과 동일할 것이다. 제1 압력 챔버(23)로부터 유출 포트(27)로의 개방 영역에는 제1 압력 챔버(23)와 제2 압력 챔버(25) 사이의 dP(압력 차이)에서 오리피스(26)를 통한 유동이 있을 것이다. 따라서 가동성 밸브 부재(22)는 "부유"할 것이고, 작동 상태에 따라 그 위치를 적합하게 할 것이다.

이 균형은 유동 제한기(21)와 조합되어 밸브 장치의 상류 측에서(예를 들어, 그 밸브 장치가 배기 밸브 작동 시스템에서 사용된다면, 압력 파이프에서) 과압(overpressure)을 유지할 것이고 또한 적합한 유량을 제공할 것이다. 이로 인하여 유량이 제어되고 또한 공기의 침입이 없게 됨을 보장하는 효과가 있다.

배기 밸브 작동 시스템은 대형 2행정 디젤 엔진의 단일 실린더를 참조로 하여 설명되었다. 다중 실린더의 엔진에서는, 복수의 실린더들을 위하여 이용될 수 있는 커먼 레일의 경우를 제외하고는, 그러한 배기 밸브 작동 시스템이 각 실린더마다(또는 적어도 각 배기 밸브마다) 제공되어야 한다.

본 발명은 많은 장점들을 갖는다. 상이한 실시예들 또는 구현예들은 하기의 장점들 중 하나 이상을 가질 것이다. 그것은 제한된 목록이 아니며 여기에서 설명디지 않은 다른 장점들이 있을 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 본 발명의 일 장점은 압력 파이프의 저부에 압력 부스터 또는 분리기가 없는 채로 운용될 수 있는 배기 밸브 작동 시스템을 제공한다는 것이다. 본 발명의 다른 장점은, 제어되는 상태에서 탱크로의 복귀를 가능하여 에어 포켓과 캐비테이션의 생성을 방지하는 밸브 장치를 제공한다는 것이다.

본 발명의 다른 장점은, 유압 배기 밸브 액츄에이터를 위한 압력 부스터가 배기 밸브의 상부에 배치되는 것을 가능하게 하는 배기 밸브 작동 시스템을 제공한다는 점이다. 본 발명의 다른 장점은, 안착부와 맞닿는 밸브 부재에 의하여 작동하는 종래의 체크 밸브가 이용될 수 없는 가혹한 환경에서 체크 밸브의 기능을 할 수 있는 밸브 장치를 제공한다는 것이다.

본 출원의 취지는 예시의 목적을 위하여 상세히 설명되었지만, 그러한 상세 사항은 그 목적을 위한 것일 뿐, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 출원의 취지의 범위에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형을 이룰 수 있다는 것이 이해될 것이다.

청구범위에서 사용된 "포함"이라는 용어는 다른 요소 또는 단계를 배제하는 것이 아니다. 청구범위에서 단수형으로 기재된 사항은 그 사항이 복수일 경우를 배제하는 것이 아니다. 단일의 프로세서 또는 다른 유닛이 청구범위에 기재된 수 개의 수단들의 기능을 수행할 수 있다.

3: 밸브 블록 5: 비례식 유압 제어 밸브
7: 보어 8: 축적기
10: 압력 파이프 11: 보어
12: 배기 밸브 하우징 14: 스핀들
16: 압력 챔버 18: 피스톤
20: 밸브 장치

Claims (9)

1. 배기 밸브를 개방 방향으로 움직이기 위하여 배기 밸브의 상부에 있는 유압 액츄에이터(hydraulic actuator); 및
   배기 밸브의 상부 아래에서 배기 밸브의 상부로부터 거리를 두고 배치된 유압 제어 밸브(hydraulic control valve; 5)에 유압 액츄에이터를 연결시키는 압력 파이프(pressure pipe; 10);를 포함하는, 크로스헤드 유형(crosshead type)의 대형 2행정 디젤 엔진용 배기 밸브 작동 장치로서,
   상기 유압 제어 밸브(5)는, 상기 배기 밸브를 개방 위치로 움직이기 위하여 압력 파이프(10)를 고압 유체의 공급원(32)과 직접 유체 소통되게 하는 위치를 가지며,
   상기 유압 제어 밸브(5)는, 상기 배기 밸브가 폐쇄되고 그 안착부에 남아있는 것을 가능하게 하기 위하여 압력 파이프(10)를 밸브 장치(20)를 거쳐서 탱크(36)와 연결시키는 다른 위치를 가지며,
   상기 밸브 장치는, 고정식 유동 제한부(fixed flow restriction; 21), 및 상기 고정식 유동 제한부(21)의 하류에서 관통 연장 보어(22a) 내에 있는 가동성 밸브 부재(movable valve member; 22)를 포함하고,
   상기 가동성 밸브 부재(22)는 일 측에 제1 유효 압력 표면(101)을 구비하고 또한 상기 제1 유효 압력 표면의 반대측에 제2 유효 압력 표면(102)을 구비하며, 상기 제1 유효 압력 표면(101)은 유동 제한부(21)와 제1 유효 압력 표면 사이에 배치된 제1 압력 챔버(23)를 향하고, 제2 유효 압력 표면(102)은 제2 압력 챔버(25)를 향하며,
   상기 밸브 장치(20)는, 탱크(36)로 되돌아 가는 유동을 쓰로틀링(throttling)시키고, 또한 밸브 장치(20)의 상류에서 압력 파이프(10) 내의 압력을 유지하는 것을 특징으로 하는, 배기 밸브 작동 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   제1 유효 압력 표면은 제2 유효 압력 표면보다 큰, 배기 밸브 작동 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제2 유효 압력 챔버는 상기 고압 유체의 공급원(32)의 압력보다 낮은 압력으로 유지되는, 배기 밸브 작동 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1 압력 챔버(23)는 상기 가동성 밸브 부재(22) 내에서 오리피스(26)를 거쳐서 상기 제2 압력 챔버(25)에 연결되는, 배기 밸브 작동 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   제1 압력 챔버(23) 내의 압력은 가동성 밸브 부재(22)를, 탱크에 연결된 밸브 장치의 유출 포트(27)에 제1 압력 챔버(23)가 연결되는 위치를 향하여 편향시키는, 배기 밸브 작동 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   가동성 밸브 부재(22)에는 제1 제어 가장자리가 제공되고, 가동성 밸브 부재(22)가 내부에 수용되는 관통 연장 보어(22a)는 제2 제어 가장자리를 형성하며, 상기 가동성 밸브 부재의 위치는 제1 제어 가장자리와 제2 제어 가장자리 사이의 간격(gap)을 결정하는, 배기 밸브 작동 장치.
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 배기 밸브는 공기 스프링(17)에 의하여 폐쇄 방향으로 편향되는, 배기 밸브 작동 장치.
8. 삭제
9. 삭제

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