KR20210132210A - 내연 기관용 유압 지연 요소를 갖춘 밸브 트레인 - Google Patents

내연 기관용 유압 지연 요소를 갖춘 밸브 트레인 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연 기관을 위한 밸브 트레인(1), 및 내연 기관에 관한 것이다. 밸브 트레인은 내연 기관의 유입구 밸브(24)의 주기적인 작동을 위한 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)을 갖는다. 또한, 밸브 트레인(1)은, 유압 매체에 의해서 유입구 밸브(24)의 폐쇄 이동을 지연시키기 위한, 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)과 접촉되고 유압 챔버(12)를 가지는, 지연 요소(8)를 갖는다. 밸브 트레인(1)은 유압 매체를 유압 챔버(12) 내로 공급하기 위한 유압 공급부를 가지고, 유압 공급부는 제어 샤프트(7)를 가지며, 제어 샤프트(7)는 내연 기관에 의해서 기계적으로 구동된다. 제어 샤프트(7)는 유압 매체를 위한 축방향 연장형 공동(10), 및 유압 매체를 공동(10)으로부터 유압 챔버(12)로 간헐적으로 공급하기 위한 적어도 하나의 개구부(5)를 갖는다. 본 발명은 또한 복수의 밸브 트레인을 가지는 내연 기관에 관한 것이다.

Description

내연 기관용 유압 지연 요소를 갖춘 밸브 트레인
본 발명은 내연 기관에서의 가스 교환을 위한 밸브 트레인, 및 내연 기관에 관한 것이다.
오늘날, 내연 기관, 특히 대형 엔진은, 중속 부분에서, "밀러 타이밍(Miller timing)" 및 고효율 고압 충전(highly efficient high-pressure charging)을 점점 더 많이 갖춰 가고 있다. 그러한 타이밍은, 유입구 폐쇄가 하사점 전에 발생된다는 사실을 특징으로 한다. 한편으로, 이러한 실시형태는, 소비를 줄이고, 내부 팽창으로 인해서, NOx 방출을 상당히 감소시키는 효과를 가지나; 다른 한편으로, 시동, 가속 및 부분-부하(part-load) 동작 거동에 부정적인 영향을 미친다.
극단적인 밀러 타이밍으로 인해서, 실린더에 진입하는 질량은, 예를 들어 공회전 중에, 너무 작고, 그에 따라 디젤 엔진의 경우에 압축 위상에서 필요 점화 온도에 도달하지 못하고, 그에 따라 엔진 시동이 불가능하다. 또한, 부분-부하 동작의 넓은 범위에서 충진(filling in)이 너무 적고, 그에 따라 수용 가능한 연소 가스 온도에서 무-연기(smoke-free combustion) 연소를 보장할 수 없다.
밀러 타이밍을 갖춘 가스 엔진의 경우에, 연소 위상의 종료에서의 낮은 온도는 연소성에 그리고 그에 따라 엔진의 작동 거동에 부정적인 영향을 미친다. 일반적으로, 가속 또는 응답 거동은 밀러 타이밍에 의해서 부정적으로 영향을 받을 수 있다. 공회전 및 저-부하 동작에서, 피스톤 위의 공간과 피스톤 아래의 공간 사이에서 원치 않는 음의 압력 구배가 존재하는 동작 상태가 또한 존재할 수 있다.
오늘날, 일부 경우에, 저부하에서 밀러 타이밍을 갖춘 내연 기관의 만족스럽지 못한 작동 거동에 대한 대책으로서 다양한 기술이 이용된다. 이러한 기술 중 일부는, 예를 들어, 부분-부하 동작에서 유입구 폐쇄를 수정하는 것을 목적으로 한다.
전술한 인자를 고려할 때, 추가적인 개선이 필요하다.
이러한 목적은 제1항에서 청구된 바와 같은 밸브 트레인에 의해서 적어도 부분적으로 달성된다. 그러한 목적은 제15항에서 청구된 바와 같은 내연 기관에 의해서 추가적으로 달성된다. 추가적인 실시형태, 수정예, 및 개선예가 이하의 설명 및 첨부된 청구항들로부터 명확해질 것이다.
일 실시형태에 따라, 내연 기관용 밸브 트레인이 제공된다. 밸브 트레인은 내연 기관의 유입구 밸브의 주기적인 작동을 위한 유입구 밸브 작동 메커니즘을 갖는다. 또한, 밸브 트레인은 유압 매체에 의해서 유입구 밸브의 폐쇄 이동을 지연시키기 위한, 유입구 밸브 작동 메커니즘과 접촉되고 유압 챔버를 가지는, 지연 요소를 갖는다. 또한, 밸브 트레인은 유압 매체를 유압 챔버 내로 공급하기 위한 유압 공급부를 갖는다. 유압 공급부는 제어 샤프트를 가지며, 제어 샤프트는 내연 기관에 의해서 기계적으로 구동된다. 제어 샤프트는 바람직하게 유입구 밸브의 주기적인 작동과 동기화되어 구동된다. 또한, 제어 샤프트는 유압 매체를 위한 축방향 연장형 공동, 및 유압 매체를 공동으로부터 유압 챔버로 간헐적으로 공급하기 위한 적어도 하나의 개구부를 갖는다.
일 실시형태에 따라, 내연 기관이 제공된다. 내연 기관은, 본원에서 개시된 실시형태 중 하나에 따른 적어도 하나의 밸브 트레인을 갖는다.
특히, 본 발명의 실시형태는, 설계 및 제어와 관련하여, 작은 레이아웃(outlay)으로 지연 요소의 선택적인 제어를 가능하게 할 수 있다. 그에 의해서, 단순하고 저비용적인 방식으로 내연 기관의 부분-부하 거동의 개선을 달성할 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 실시형태는 특히 밀러 타이밍 및/또는 큰 동작 범위 요건을 갖는 내연 기관을 위해서 이용될 수 있다.
본 발명은 실시형태에 의해서 이하에서 더 구체적으로 설명되고, 이러한 것이 청구항에 의해서 규정되는 보호 범위를 제한하고자 하는 의도는 가지지 않는다.
첨부 도면은 실시형태를 도시하고, 상세한 설명과 함께, 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다. 도면의 요소들은 서로 상대적인 것이고 반드시 실제 축척인 것은 아니다. 동일한 참조 부호들은 상응하게 유사한 부분들을 나타낸다.
도면은 이하를 도시한다:
도 1a는 본 발명에 따른 제어 샤프트의 일 실시형태의 측면도를 도시한다.
도 1b는 선 B-B를 따른 도 1a의 제어 샤프트의 횡단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 밸브 트레인의 일 실시형태를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 밸브 트레인의 다른 실시형태를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 밸브 트레인의 다른 실시형태를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 밸브 트레인의 다른 실시형태를 도시한다.
도 2 내지 도 5는 밸브 트레인(1)의 여러 실시형태를 (개략도로서) 도시한다. 밸브 트레인(1)은 내연 기관 내에서 가스를 교환하는데 적합하다.
도 4 및 도 5는 캠샤프트 측의 밸브 트레인의 부분(예를 들어, 하단-장착형 캠샤프트의 경우에 밸브 트레인의 하단 부분)을 도시하고, 도 2 및 도 3은 밸브 스템 측의 밸브 트레인의 부분(예를 들어, 밸브 트레인의 상부 부분)을 도시한다. 밸브 트레인의 이러한 부분들은 모든 도면에서 부분적으로 도시된 푸시로드(21)를 통해서 (예를 들어, 도면에 도시된 지연 요소(8)가 없이 그리고 유압 공급부가 없이) 서로 또는 통상적인 밸브 트레인의 상응 부분에 연결될 수 있다.
밸브 트레인(1)은 내연 기관의 유입구 밸브(24)의 작동을 위한 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)을 갖는다. 내연 기관의 유입구 밸브(24)의 작동은 유입구 밸브(24)의 개방 이동 및 폐쇄 이동을 포함한다. 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)은 유입구 밸브의 밸브 스템을 주기적으로 프레스(press)하기 위한 주기적으로 이동하는 요소의 운동역학적 체인을 갖는다. 주기적인 프레싱은 개방 이동을 작동시키고, 압력의 주기적인 제거는 폐쇄 이동을 작동시킨다. 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)의 요소의 주기적인 이동은 예를 들어 캠샤프트(9)에 의해서 생성될 수 있고, 다른 요소가 주기적인 이동을 캠샤프트로부터 밸브 스템으로 전달한다.
유입구 밸브 작동 메커니즘(20)은 (전술한 운동역학적 체인의 이동 요소로서), 예를 들어, 핑거 종동부(finger follower)(22), 록커 아암(rocker arm)(23), 푸시로드(21), 및/또는 밸브 브릿지(valve bridge)를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2 및 도 3은 록커 아암(23)을 개략적으로 도시하고, 도 4 및 도 5는 핑거 종동부(22)를 도시하고, 도 1 내지 도 4는 푸시로드(21)를 도시한다.
밸브 트레인(1)은 지연 요소(8)를 더 갖는다. 지연 요소(8)는 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)과 접촉된다.
일 실시형태에서, 지연 요소(8)는 유압 실린더(13) 및 유압 피스톤(14)을 가질 수 있다. 유압 실린더(13) 및 유압 피스톤(14)의 실시형태가 예를 들어 도 2 내지 도 5에 도시되어 있다. 유압 챔버(12) 내로 공급된 유압 매체가 유압 피스톤(14)에 작용할 수 있다. 유압 피스톤(14)은 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)의 폐쇄에 반대로 작용할 수 있다. 또한, 지연 요소(8)는, 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)의 폐쇄 이동에 반대로 작용할 수 있는 스프링 장치(11)를 가질 수 있다.
지연 요소(8)와 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)의 요소 사이의 접촉은, 특히, 요소의 개방 이동이 피스톤을 유압 챔버(12)의 외측 방향으로 이동시키고(당기고) 요소의 폐쇄 이동이 피스톤을 유압 챔버(12)의 내측 방향으로 이동시키는(미는) 방식의, 요소와 유압 피스톤(14)의 커플링이다.
일 실시형태에서, 지연 요소(8)는 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)에 기계적으로 연결될 수 있다. 다른 실시형태에서, 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)은 유입구 밸브(24)의 작동 중에, 특히 폐쇄 중에 지연 요소(8)와 접촉될 수 있다.
이러한 경우에, 지연 요소(8)는, 유입구 밸브(24)의 작동 중에 이동하는 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)의 임의의 요소와 접촉될 수 있다. 일 실시형태에서, 지연 요소(8)는 핑거 종동부(22)와 접촉된다. 도 4 및 도 5는, 지연 요소(8)가 핑거 종동부(22)와 접촉되는 예를 도시한다. 다른 실시형태에서, 지연 요소(8)는 핑거 종동부(22)와 접촉된다. 도 2 및 도 3은, 지연 요소(8)가 록커 아암(22)과 접촉되는 예를 도시한다. 도 3은, 록커 아암이 부가적인 푸시로드(25)를 가지는 실시형태를 도시한다. 다른 실시형태에서, 지연 요소(8)는 밸브 브릿지(미도시)와 접촉된다. 다른 실시형태에서, 지연 요소(8)는 푸시로드(21)(미도시)와 접촉된다.
지연 요소(8)는, 유압 매체에 의해서 유입구 밸브(24)의 폐쇄 이동을 지연시키기 위한 유압 챔버(12)를 갖는다. 유압 매체는, 예를 들어, 엔진 오일 또는 별도의 서보 오일 회로일 수 있다.
지연 요소(8)는 유리하게, 유입구 밸브(24)의 조기 폐쇄를 방지하게 할 수 있다. 유압 챔버(12)가 어떠한 유압 매체도 가지지 않을 때, 유입구 밸브(24)의 폐쇄 이동의 지연이 없거나 실질적으로 지연이 없다. 이는 특히 전체-부하 동작(full-load operation)에서 바람직할 수 있다. 부분-부하 동작에서, 예를 들어, 유입구 밸브(24)의 폐쇄 이동의 지연이 바람직할 수 있다. 유압 챔버(12) 내의 유압 매체가 존재하는 경우에, 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)이 유압 챔버(12)의 외부로 유압 매체를 프레스하거나 민다는 사실에 의해서, 유입구 밸브(24)의 폐쇄 이동이 지연될 수 있다. 본 개시 내용의 실시형태 중 하나에 따른 밸브 트레인(1)의 이용을 통해서, 특히 공회전 및 부분-부하 동작에서, "밀러 효과" 또는 밀러 타이밍의 부정적인 결과가 제거될 수 있다.
유압 챔버(12)는 유압 매체를 유지하도록 형성된 유압 실린더로서 설계될 수 있다. 이동 가능한 유압 피스톤(14)이 유압 챔버(12) 내에 배열된다.
또한, 밸브 트레인(1)은 유압 매체를 유압 챔버(12) 내로 공급하기 위한 유압 공급부를 갖는다. 유압 공급부는 제어 샤프트(7)를 갖는다. 도 1a는 본 발명에 따른 제어 샤프트(7)의 일 실시형태의 측면도를 도시한다. 도 1b는 선 B-B를 따른 도 1a의 제어 샤프트(7)의 횡단면도를 도시한다. 제어 샤프트(7)는 유압 매체를 위한 공동(10), 특히 축방향 연장형 공동(10)을 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 공동은 제어 샤프트(7)의 전체 축방향 범위의 대부분(예를 들어, 제어 샤프트(7)의 축방향 범위의 적어도 60% 또는 적어도 80%)에 걸쳐 연장된다.
유압 공급부는, 유압 매체를 축방향 연장형 공동(10)에 공급하기 위해서 제어 샤프트(7)에 연결될 수 있는, 공급 라인(16)을 가질 수 있다. 특히, 공급 라인(16)은 엔진까지 이어지는 라인일 수 있고, 여기에서 엔진 오일이 유압 매체로서 이용될 수 있다.
제어 샤프트(7)는 내연 기관에 의해서 기계적으로 구동될 수 있다. 제어 샤프트(7)는 바람직하게 유입구 밸브의 주기적인 작동과 동기화되어, 즉 내연 기관의 캠샤프트(9)와 동기화되어, 예를 들어 특히 캠샤프트(9)와 동일한 속도로 구동된다. 제어 샤프트(7)를 캠샤프트(9)와 동기적으로 구동하는 것은, 유리하게 캠샤프트(9)의 각각의 배향에 대한 제어 샤프트(7)의 규정된 배향을 가능하게 한다(여기에서, 제어 샤프트(7)의 상응 배향은 예를 들어 위상 조정기에 의해서 조정될 수 있다).
제어 샤프트(7)는 적어도 하나의 개구부(5)를 가질 수 있다. 개구부(5)는 바람직하게 제어 샤프트(7)의 외부 원주의 일부에 걸쳐서만 연장된다. 특히, 개구부(5)는 바람직하게 제어 샤프트(7)의 외부 원주의 전체에 걸쳐 연장되지 않는다.
축방향 연장형 공동(10) 내에 있는 유압 매체는 개구부(5)를 통해서 제어 샤프트(7)로부터 나올 수 있다. 특히, 개구부(5)는 제어 샤프트의 축방향 연장형 공동(10)으로부터 지연 요소(8)의 유압 챔버(12)로의 유압 매체의 간헐적인 공급을 가능하게 한다.
이러한 경우에, 제어 샤프트(7)의 공동(10)은 연결 라인(15)을 통해서 지연 요소(8)의 유압 챔버(12)와 유체 연통될 수 있다. 지연 요소(8)는, 지연 요소(8)의 유압 챔버(12)와 연결 라인(15) 사이의 유체 연통을 가능하게 하기 위해서, 개구부를 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 연결 라인(15)은 제어 샤프트(7)에 고정적으로(rigidly) 그리고 그에 따라 제어 샤프트(7) 상에서 회전될 수 없는 방식으로 장착 및/또는 연결될 수 있다. 제어 샤프트(7)의 개구부(5)가 제어 샤프트(7)의 외부 원주의 일부만에 걸쳐 연장되는 경우에, 유압 매체는, 제어 샤프트(7)가 특정 배향에 있는 때에만, 제어 샤프트(7)의 공동(10)으로부터 지연 요소(8)의 유압 챔버(12)에 공급된다. 개구부(5)와 연결 라인(15) 사이에 중첩이 있을 때, 공동(10)과 유압 챔버(12) 사이의 유체 연통이 존재할 수 있다. 제어 샤프트(7)의 추가적인 회전에 의해서 또는, 다시 말해서, 제어 샤프트(7)의 개구부(5)와 연결 라인(15) 사이에 중첩이 없는 경우에, 공동(10)으로부터 유압 챔버(12)로의 유체 연통이 간헐적으로 중단될 수 있다. 일 실시형태에 따라, 제어 샤프트(7)의 개구부(5), 특히 캠샤프트(9)에 대한 제어 샤프트(7)의 배향은, 유입구 밸브(24)의 최대 밸브 리프트(maximum valve lift)에 도달하기 전에 또는 도달할 때 공동(10)으로부터 유압 챔버(12)로의 유압 매체의 간헐적인 공급이 가능해지게 하는 방식으로, 배열된다.
하나의 일반적인 양태에 따라, 유압 공급부는 그에 따라 제어 샤프트(7)로부터 유압 챔버(12)까지 이어지는 연결 라인(15)을 갖는다. 이러한 경우에, 연결 라인(15)의 유입구는, 유압 매체를 공동(10)으로부터 간헐적으로 공급하기 위해서 제어 샤프트(7)의 개구부(5)가 연결 라인(15)의 유입구 위에서 주기적으로 이동하도록 하는 방식으로, 배열된다. 제어 샤프트(7)의 제1 회전 각도에서, 제어 샤프트(7)의 개구부(5)는, 예를 들어, 연결 라인(15)의 유입구와 중첩될 수 있고, 그에 따라 유압 매체가 연결 라인(15)을 통해서 공급될 수 있으며, 제어 샤프트(7)의 제2 회전 각도에서, 제어 샤프트(7)의 개구부(5)는 연결 라인(15)의 유입구와 중첩되지 않을 수 있고, 그에 따라 유압 매체의 공급이 방지될 수 있다.
밸브 트레인(1)은 공급 라인(16) 내에 배열된 스위칭 밸브(2), 특히 전자기적 스위칭 밸브(2)를 더 가질 수 있다. 스위칭 밸브(2)는 공급 라인(16)을 개방 및 폐쇄하도록 설계될 수 있다(그 실시형태가 도면에 도시되어 있다). 특히, 스위칭 밸브(2)는 부분-부하 동작으로 공급 라인(16)을 개방하도록 설계될 수 있다. 그에 의해서, 유입구 밸브(24)의 최대 밸브 리프트에 도달하기 전에, 공동(10)으로부터 유압 챔버(12)로의 유압 매체의 간헐적인 공급이 가능해질 수 있다. 일 실시형태에서, 스위칭 밸브(2)는, 내연 기관이 전체-부하 동작으로 작동될 때 및/또는 부분-부하 동작으로 작동되지 않을 때, 공급 라인(16)을 폐쇄하도록 설계될 수 있다.
밸브 트레인(1)은, 유압 챔버(12)로부터의 유압 매체의 간헐적인 방출을 허용하도록 추가적으로 설계될 수 있다. 일 실시형태에서, 유압 공급부, 바람직하게 제어 샤프트(7)는, 유압 챔버(12)로부터의 유압 매체의 간헐적인 방출을 허용하도록 설계될 수 있다. 특히, 제어 샤프트(7)는 지연 요소(8)의 유압 챔버(12)로부터 배액 슬롯(drain slot)(6)으로의 유압 매체의 간헐적인 방출을 위한 배액 슬롯(6)을 가질 수 있다. 특히, 제어 샤프트(7)가 회전될 때, 유압 챔버(12)로부터 배액 슬롯(6)으로의 유체 연결이 간헐적으로 개방되고 중단될 수 있다.
배액 슬롯(6)의 실시형태가 예를 들어 도 1b, 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5에 도시되어 있다. 일 실시형태에서, 배액 슬롯(6)은 제어 샤프트(7)의 외부 원주 상에 배열된다. 배액 슬롯(6)은, 제어 슬롯(7)의 외부 원주의 일부에 걸쳐 연장될 수 있다. 특히, 배액 슬롯(6)은 바람직하게 제어 샤프트(7)의 외부 원주의 전체에 걸쳐 연장되지 않는다.
제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6)은 제어 샤프트(7)의 일부에 걸쳐 반경방향으로 연장될 수 있다. 특히, 제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6)은 바람직하게 개구부와 상응하지 않고/않거나 바람직하게 제어 샤프트(7)의 축방향 연장형 공동(10)과 실질적으로 유체 연통되지 않는다. 제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6)은 제어 샤프트(7)의 일부에 걸쳐 축방향으로 연장될 수 있다. 특히, 배액 슬롯(6)은 바람직하게 제어 샤프트(7)의 일부에 걸쳐서만 축방향으로 연장된다.
일 실시형태에서, 제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6)은 제어 샤프트(7)의 개구부(5)로부터 축방향으로 오프셋되어 배열된다. 도 1a는 예를 들어 제어 샤프트(7)의 실시형태를 도시하고, 여기에서 제어 샤프트(7)의 개구부(5)는 선 A-A의 영역 내에서 축방향으로 배열되는 한편 제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6)은 선 B-B의 영역 내에서 축방향으로 배열된다.
제어 샤프트(7)의 축방향 연장형 공동(10) 및 제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6)은 바람직하게 서로 실질적으로 유체 연통되지 않는다. 일 실시형태에 따라, 제어 샤프트(7)는, 유압 매체가 제어 샤프트(7)의 개구부(5)의 영역 내에서 빠져 나가는 것을 방지하기 위해서, 개구부(5)의 영역 내에서 밀봉부를 가질 수 있다. 특히, 유압 매체가 제어 샤프트(7)의 개구부(5)의 영역 내에서 빠져 나가는 것을 방지하기 위해서, 제어 샤프트(7)는 밀봉 요소, 예를 들어 슬롯형 피스톤 링(4)(그 예시적인 실시형태가 도 1a에 도시되어 있다) 또는 O-링을 가질 수 있다. 그에 의해서, 특히, 개구부(5)와 배액 슬롯(6) 사이의 유체 연통을 실질적으로 방지할 수 있다.
제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6)은 지연 요소(8)의 유압 챔버(12)와 유체 연통될 수 있다. 일 실시형태에서, 제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6)은 연결 라인(15)을 통해서 지연 요소(8)의 유압 챔버(12)와 유체 연통될 수 있다. 연결 라인(15)은 예를 들어 분기될(fork) 수 있고, 그에 따라 제어 샤프트(7)의 공동(10)에, 제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6)에, 그리고 지연 요소(8)의 유압 챔버(12)에 연결될 수 있다. 다른 실시형태에서, 지연 요소(8)는, 지연 요소(8)의 유압 챔버(12)와 제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6) 사이의 유체 연통을 가능하게 하기 위해서, 제2 개구부를 가질 수 있다. 밸브 트레인(1)은, 지연 요소(8)의 유압 챔버(12)와 제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6)을 연결하는 제2 연결 라인을 가질 수 있다.
일 실시형태에서, 연결 라인(15) 및/또는 제2 연결 라인은 제어 샤프트에 고정적으로 그에 따라 제어 샤프트 상에서 회전될 수 없는 방식으로 장착 및/또는 연결될 수 있다. 제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6)이 제어 샤프트(7)의 외부 원주의 일부만에 걸쳐 연장되는 경우에, 유압 매체는, 제어 샤프트(7)가 특정 배향에 있는 때에만, 지연 요소(8)의 유압 챔버(12)로부터 제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6)으로 배액된다. 배액 슬롯(6)과 연결 라인(15) 또는 제2 연결 라인 사이에 중첩이 있을 때, 공동(10)과 유압 챔버(12) 사이의 유체 연통이 존재할 수 있다. 제어 샤프트(7)의 추가적인 회전에 의해서 또는, 다시 말해서, 배액 슬롯(6)과 연결 라인(15) 또는 제2 연결 라인 사이에 중첩이 없는 경우에, 유압 챔버(12)로부터 배액 슬롯(6)으로의 유체 연통이 간헐적으로 중단될 수 있다. 일 실시형태에 따라, 제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6), 특히 캠샤프트(9)에 대한 제어 샤프트(7)의 배향은, 유입구 밸브(24)의 최대 개방에 도달한 후에 유압 챔버(12)로부터 배액 슬롯(6)으로의 유압 매체의 간헐적인 배액이 가능해지게 하는 방식으로, 배열된다.
본 개시 내용의 실시형태에 따른 밸브 트레인(1)은 기계적 해결책을 기초로 유입구 밸브의 폐쇄 이동을 지연시킬 수 있다. 특히, 본 개시 내용의 실시형태에 따른 밸브 트레인(1)은, 유입구 밸브의 폐쇄 이동을 지연시키기 위해서 어떠한 전기적 및/또는 전자기적 구성요소도 필요로 하지 않는다. 전기적 및/또는 전자기적 구성요소는, 특히 유입구 밸브의 폐쇄 이동의 제어 및 가능한 교정과 관련하여, 상당한 부가적인 지출을 초래할 수 있다.
도 2 및 도 3은 일 실시형태에 따른 밸브 트레인(1)을 각각 도시한다. 여기에서, 지연 요소(8)는 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)의 록커 아암(23)과 접촉된다. 푸시로드(21)는 도 2 및 도 3에서 부분적으로만 도시되어 있다. 파선의 화살표는 제어 샤프트(7)의 회전 방향을 나타내고, 이는 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다. 대안적으로, 제어 샤프트(7)가 반시계방향으로 회전될 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 실시형태의 모두에서, 유입구 밸브(24)의 폐쇄 이동의 지연은, 록커 아암(23)의 이동을 지연시킬 수 있는 그리고 결과적으로 유입구 밸브(24)의 폐쇄 이동을 또한 지연시킬 수 있는, 유압 매체로 충진된 지연 요소(8)의 능력을 통해서 달성될 수 있다.
도 4 및 도 5는 일 실시형태에 따른 밸브 트레인(1)을 각각 도시한다. 여기에서, 지연 요소(8)는 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)의 핑거 종동부(22)와 접촉된다. 푸시로드(21)는 부분적으로만 도시되어 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 실시형태의 모두에서, 유입구 밸브(24)의 폐쇄 이동의 지연은, 핑거 종동부(22)의 이동을 지연시킬 수 있는 그리고 결과적으로 유입구 밸브(24)의 폐쇄 이동을 또한 지연시킬 수 있는, 유압 매체로 충진된 지연 요소(8)의 능력을 통해서 달성될 수 있다.
일 실시형태에 따라, 밸브 트레인(1)은 스위칭 밸브(2)를 위한 구동트레인을 가질 수 있다. 구동트레인은 공급 라인(16)의 폐쇄 시간을 변경하기 위한 위상 조정기를 가질 수 있고, 그러한 변동은 바람직하게 속력 및/또는 부하에 따라 달라진다. 다른 실시형태에서, 위상 조정기는 캠샤프트(9)에 대한 제어 샤프트(7)의 배향을 수정할 수 있다. 그에 따라, 위상 조정기는 유압 챔버(12)로의 유압 매체의 간헐적인 공급 시간을 수정할 수 있게 한다.
일 실시형태에 따라, 밸브 트레인(1)은 스위칭 밸브(2)의 우회를 위한 우회 밸브(3)를 가질 수 있고, 제어 샤프트(7)의 축방향 연장형 공동(10) 내로의 유압 매체의 공급은, 우회 밸브(3)의 작동, 바람직하게 기계적 또는 전기적 작동에 의해서 가능해진다. 우회 밸브(3)는 고장 안전 동작(failsafe operation)을 가능하게 한다.
일 실시형태에 따라, 내연 기관이 제공된다. 내연 기관은, 본원에서 개시된 실시형태 중 하나에 따른 다수의 밸브 트레인(1)을 갖는다. 특히, 제어 샤프트(7)로부터 모든 지연 요소(8)의 유압 챔버(12)로의 유체 연결은, 제어 샤프트가 회전될 때, 간헐적으로 개방되고 중단될 수 있다.
이러한 경우에, 제어 샤프트(7)는 다수의 개구부(5) 및/또는 다수의 배액 슬롯(6)을 가질 수 있다. 본원에서 개시된 밸브 트레인(1) 및 내연 기관은 유리하게 유압 매체를 유압 공급부, 바람직하게 제어 샤프트(7)로부터 모든 지연 요소(8)의 유압 챔버(12)로 공급할 수 있게 하고, 유압 매체를 모든 지연 요소(8)의 유압 챔버(12)로부터 유압 공급부로, 바람직하게 제어 샤프트(7)로 방출할 수 있게 한다. 제어 샤프트(7)에 의한 모든 밸브 트레인(1)의 유입구 밸브의 폐쇄 이동에 대한 지연이 그에 따라 가능해진다. 유리하게, 유입구 밸브(24)의 폐쇄 이동을 지연시키기 위한, 각각의 밸브 트레인(1)을 위한 개별적인 전기적 또는 전자기적 제어부 또는 별도의 장치, 예를 들어 내연 기관의 각각의 밸브 트레인을 위한 유압 매체 서보 회로는 필요치 않다. 그 대신, 본 발명에 따라, 유압 매체를 분배하기 위한 전기적 및/또는 전자기적 구성요소를 필요로 하지 않고, 제어 샤프트(7)가 내연 기관의 모든 유압 챔버(12)에 유압 매체를 공급할 수 있다. 따라서, 단순하고 저비용의 설계가 유리하게 제공되고, 동시에, 지연 요소(8)의 신뢰 가능하고 정확한 제어가 보장되며 동력 요건(power requirement)이 감소된다.
특히, 공급 라인(16) 내에 배열된 스위칭 밸브(2)는, 유압 매체가 제어 샤프트(7)의 공동(10)으로부터 모든 지연 요소(8)의 유압 챔버(12) 내로 공급될 수 있게 한다.
비록 특정 실시형태가 본원에서 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 보호 범위를 벗어나지 않고도, 본 발명의 범위 내에서 적합한 방식으로 도시된 실시형태를 수정할 수 있다.

Claims (15)

  1. 내연 기관용 밸브 트레인(1)이며, 밸브 트레인은:
    내연 기관의 유입구 밸브(24)의 주기적인 작동을 위한 유입구 밸브 작동 메커니즘(20);
    유압 매체에 의해서 유입구 밸브(24)의 폐쇄 이동을 지연시키기 위한, 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)과 접촉되고 유압 챔버(12)를 가지는, 지연 요소(8);
    유압 매체를 유압 챔버(12) 내로 공급하기 위한 유압 공급부를 포함하고,
    유압 공급부는 제어 샤프트(7)를 가지며, 제어 샤프트(7)는 내연 기관에 의해서 기계적으로 구동되고, 바람직하게 유입구 밸브(24)의 주기적인 작동과 동기화되어 구동되며; 그리고
    제어 샤프트(7)는 유압 매체를 위한 축방향 연장형 공동(10), 및 유압 매체를 공동(10)으로부터 유압 챔버(12)로 간헐적으로 공급하기 위한 적어도 하나의 개구부(5)를 가지는, 밸브 트레인.
  2. 제1항에 있어서,
    유입구 밸브 작동 메커니즘(20)이
    a. 록커 아암(23)을 가지고, 지연 요소(8)는 록커 아암(23)과 접촉되고; 및/또는
    b. 핑거 종동부(22)를 가지고, 지연 요소(8)는 핑거 종동부(22)와 접촉되고; 및/또는
    c. 푸시로드(21)를 가지고, 지연 요소(8)는 푸시로드(21)와 접촉되고; 및/또는
    d. 밸브 브릿지를 가지고, 지연 요소(8)는 밸브 브릿지와 접촉되는, 밸브 트레인.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    유압 공급부는, 유압 매체를 축방향 연장형 공동(10) 내로 공급하기 위한, 제어 샤프트(7)에 연결된 공급 라인(16)을 가지고, 유압 매체는 바람직하게 엔진 오일인, 밸브 트레인.
  4. 제3항에 있어서,
    공급 라인(16) 내에 배열된 스위칭 밸브(2), 바람직하게 전자기적 스위칭 밸브(2)를 더 가지는, 밸브 트레인.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어 샤프트(7)의 공동(10)은 연결 라인(15)을 통해서 지연 요소(8)의 유압 챔버(12)와 유체 연통될 수 있는, 밸브 트레인.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어 샤프트(7)의 개구부(5), 특히 캠샤프트(9)에 대한 제어 샤프트(7)의 개구부의 배향은, 유입구 밸브(24)의 최대 밸브 리프트에 도달하기 전에 또는 도달할 때 공동(10)으로부터 유압 챔버(12)로의 유압 매체의 간헐적인 공급이 가능해지게 하는 방식으로, 배열되는, 밸브 트레인.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    유압 챔버(12)는 유압 실린더로서 설계되고, 지연 요소(8)는 유압 피스톤(14)을 더 가지며, 유압 챔버(12) 내로 공급된 유압 매체에 의해서, 유압 매체가 작용하는 유압 피스톤(14)이 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)의 폐쇄 이동에 반대로 작용하는 방식으로 작용될 수 있도록, 유압 피스톤(14)이 유압 챔버(12) 내에 이동 가능하게 배열되는, 밸브 트레인.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어 샤프트(7)는, 유압 챔버(12)로부터 배액 슬롯(6)으로 그리고 배액 슬롯(6)을 통해서 유압 매체를 간헐적으로 방출하기 위한 배액 슬롯(6)을 가지고,
    배액 슬롯(6)은 바람직하게 제어 샤프트(7)의 외부 원주 상에 배열되는, 밸브 트레인.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6), 특히 캠샤프트(9)에 대한 제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6)의 배향은, 유입구 밸브(24)의 최대 개방에 도달한 후에 공동(12)으로부터 배액 슬롯(6)으로의 유압 매체의 간헐적인 방출이 가능해지게 하는 방식으로, 배열되는, 밸브 트레인.
  10. 제8항에 있어서,
    제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6)은 제어 샤프트(7)의 일부에 걸쳐서 반경방향으로 연장되고/되거나, 제어 샤프트(7)의 축방향 연장형 공동(10) 및 제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6)이 직접적으로 유체 연통되지 않는, 밸브 트레인.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    지연 요소(8)는 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)의 폐쇄 이동에 반대로 작용하는 스프링 장치(11)를 가지는, 밸브 트레인.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    스위칭 밸브(2)의 우회를 위한 우회 밸브(3)를 더 가지고, 제어 샤프트(7)의 축방향 연장형 공동(10) 내로의 유압 매체의 공급은, 작동, 바람직하게 기계적 또는 전기적 작동에 의해서 가능해지는, 밸브 트레인.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어 샤프트(7)의 배액 슬롯(6)은 제어 샤프트(7)의 개구부(5)로부터 축방향으로 오프셋되어 배열되는, 밸브 트레인.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    밸브 트레인은:
    내연 기관의 상응하는 수의 유입구 밸브(24)의 주기적인 작동을 위한 다수의 유입구 밸브 작동 메커니즘(20);
    유압 매체에 의해서 각각의 유입구 밸브(24)의 폐쇄 이동을 지연시키기 위한, 각각의 유입구 밸브 작동 메커니즘(20)과 접촉되고 각각의 유압 챔버(12)를 가지는, 다수의 지연 요소(8)를 가지고,
    유압 공급부는 제어 샤프트(7)를 가지며, 제어 샤프트(7)는 내연 기관에 의해서 기계적으로 구동되고, 바람직하게 유입구 밸브(24)의 주기적인 작동과 동기화되어 구동되며; 그리고
    제어 샤프트(7)는 유압 매체를 위한 축방향 연장형 공동(10), 및 유압 매체를 공동(10)으로부터 각각의 유압 챔버(12)로 간헐적으로 공급하기 위한 각각의 개구부(5)를 가지며, 그에 따라, 제어 샤프트(7)가 회전될 때, 제어 샤프트(7)로부터 각각의 지연 요소(8)의 유압 챔버(12)로의 유체 연결이 간헐적으로 개방 및 중단되는, 밸브 트레인.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 적어도 하나의 밸브 트레인을 가지는 내연 기관.
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