KR20170074776A - 엔진 배압 브레이크 및 압축 이완 엔진 브레이크를 구비하는 내연 기관 - Google Patents

엔진 배압 브레이크 및 압축 이완 엔진 브레이크를 구비하는 내연 기관 Download PDF

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크리스토프 에베르트
토비아스 헤르만
아드리안 핑크
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만 트럭 운트 버스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은, 캠 샤프트 및 전달 장치를 통해 구동될 수 있는, 실린더 당 적어도 하나의 배기 밸브로서, 유압식 밸브 간극 보상 요소가 전달 장치 내에서 캠 샤프트와 배기 밸브 사이에 배열되는 것인, 실린더 당 적어도 하나의 배기 밸브, 및 엔진 브레이크 장치로서, 배기 가스 배압을 형성하기 위한 엔진 배압 브레이크 및, 적어도 하나의 배기 밸브가 그에 의해 적어도 엔진 브레이킹 국면에서 개방 상태로 유지될 수 있는 것인, 상기 유압식 밸브 간극 보상 요소에 의해 형성되는 압축 이완 엔진 브레이크를 구비하는 것인, 엔진 브레이크 장치를 구비하는, 내연 기관에 관한 것이다. 내연 기관은, 사전 결정된 중단 엔진 속도 위에서 연료의 분사를 정지시키도록 구성되는, 엔진 속도 제한 장치(10)를 포함한다. 전달 장치(3, 4, 5), 엔진 배압 브레이크 및 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)는, 갭이 그 위에서 엔진 브레이킹 모드에서의 캠 기초원 페이즈 내에서 배기 밸브와 연관된 밸브 시트 링 사이에 생성되는, 엔진 속도 한계(n2)가, 거리 값(Δn) 만큼 중단 엔진 속도(n1) 위에 놓이는 방식으로, 설계된다.

Description

엔진 배압 브레이크 및 압축 이완 엔진 브레이크를 구비하는 내연 기관{INTERNAL COMBUSTION ENGINE HAVING AN ENGINE BACKPRESSURE BRAKE AND A COMPRESSION RELEASE ENGINE BRAKE}
본 발명은, 캠 샤프트 및 전달 장치를 통해 구동될 수 있는, 실린더 당 적어도 하나의 배기 밸브로서, 유압식 밸브 간극 보상 요소가 전달 장치 내에서 캠 샤프트와 배기 밸브 사이에 배열되는 것인, 실린더 당 적어도 하나의 배기 밸브, 및 엔진 브레이크 장치로서, 배기 가스 배압을 형성하기 위한 엔진 배압 브레이크 및, 적어도 하나의 배기 밸브가 그에 의해 적어도 엔진 브레이킹 국면에서 개방 상태로 유지될 수 있는 것인, 압축 이완 엔진 브레이크를 구비하는, 엔진 브레이크 장치를 구비하는, 내연 기관에 관한 것이다.
공개된 명세서들 EP 2 143 894 A1 및 EP 2 143 896 A1은, 엔진 브레이크 장치들 및 밸브 간극 보상 메커니즘들을 구비하는 내연 기관을 개시한 바 있다. 여기에서, 각각의 경우에, 하나의 유압식 밸브 간극 보상 메커니즘이, 밸브 크로스헤드(valve crosshead) 내에 배열된다. 여기에서, 밸브 간극 보상 메커니즘은, 압력 공간에 인접한 피스톤을 구비하고, 압력 공간은, 일정한 압력을 갖는 압력 라인에 체크 밸브를 통해 유동적으로 연결된다. 이완 라인(relief line)이 압력 공간으로부터 나오며, 그러한 이완 라인은, 제어 가능한 이완 밸브를 통해 오일 배기 개구 내로 개방된다. 나아가, 엔진 제어 장치의 유압식 부가적 밸브 제어 유닛이, 밸브 크로스헤드 내에 배열되며, 그러한 부가적 밸브 제어 유닛의 제어 압력 공간은, 제어 가능한 이완 밸브의 압력 공간에 유동적으로 연결된다. 제어 압력 공간은, 오일 덕트를 통해 카운터 홀더(counterholder) 상의 제어 압력 라인에 유동적으로 연결되고, 카운터 홀더는 정지 피스톤을 통해 배기 밸브들로부터 멀어지게 지향하는 측부 상에서 밸브 크로스헤드와 접촉한다. 밸브 크로스헤드 내에 배열되는 수많은 유압 피스톤들 및 압력 라인들의 결과로서, 밸브 크로스헤드의 높은 기계 가공 및 제조 복잡성이 요구되며, 밸브 크로스헤드는 구조적으로 약화되며 그리고 그에 따라 상응하게 견고한 설계(solid design)로 이루어져야만 한다.
인용된 문헌들에서 설명되는 엔진 브레이크 장치들은, 각각의 경우에, 엔진 배압 브레이크 및 압축 이완 엔진 브레이크의 혼합된 형태이며, 그러한 혼합된 형태는 또한, 특히 EVB("배기 밸브 브레이크(exhaust valve brake)")로 지칭된다. 여기에서, 유압식 부가적 밸브 제어 유닛은, 연결 메커니즘의 밸브 크로스헤드 내로 하나의 측부 상에서 설치되며, 그러한 밸브 크로스헤드는 동시에 2개의 배기 밸브를 구동한다. 유압식 부가적 밸브 제어 유닛은, 어떠한 경우에도 존재하는, 개별적인 내연 기관의 오일 회로에 의해 오일을 공급하게 된다. 이러한 유형의 엔진 브레이크 장치들에서, 유압식 밸브 간극 보상 장치들의 사용은, 심각한 엔진 손상으로 이어질 수 있는, 엔진 브레이킹 모드 도중의, 밸브 간극 보상 장치의 제어되지 않은 펌핑을 방지하기 위한, 부가적인 방안들을 요구한다. EP 2 143 894 A1 및 EP 2 143 896 A1에서, 이는, 유압식 밸브 간극 보상 장치의 압력 공간이, 엔진 브레이킹 모드 도중에, 제어 가능한 이완 밸브를 통해 압력 이완된다는 사실 덕택으로 일어난다. 밸브 크로스헤드 내에 수많은 오일 내공들 및 유압 피스톤들을 갖는 종래기술로부터 공지되는 배열은, 밸브 크로스헤드가 구조적으로 약화되며 그리고 그에 따라 더 큰 치수로 이루어져야만 한다는 단점을 갖는다.
공개된 명세서 DE 10 2012 100 962 A1은, 이완 밸브를 갖는 유압식 밸브 간극 보상 수단을 결합할 그리고 그에 따라 동시에 단지 유압식 밸브 간극 보상 수단에 의해 엔진 브레이크 장치 및 유지보수 불요 밸브 트레인을 구현할 가능성을 설명한다. 압축 이완 엔진 브레이크는 따라서, 유압식 밸브 간극 보상 요소에 의해 형성된다. 엔진 브레이킹 모드가 종료된 이후에 유압식 밸브 간극 보상 수단에 의해, 배기 밸브가 원하지 않는 방식으로 개방 상태로 유지되는 것을 방지하기 위해, 뒤따르는 구성요소들, 즉 제어 라인을 포함하는 제어 가능한 이완 밸브를 갖는 이완 라인 및 설정 나사를 갖는 죔쇠(hold-down)가 또한, 유압식 밸브 간극 보상 수단의 통상적인 구성요소들에 부가하여 브레이킹 모드를 위해 요구된다.
이러한 실시예의 기능은, 공개된 명세서 EP 2 143 894 A1 및 EP 2 143 896 A1에 설명되며 그리고, 배기 가스 스로틀 밸브가 폐쇄되면, 배기 밸브가 인접한 실린더의 압력파에 의해 단순하게 개방되도록 가압되는 그러한 뚜렷한 정도까지의 압축(하사점) 이전에, 배기 가스 압력이 배기 덕트 내에서 올라가는 것으로, 설명될 수 있는, EVB 엔진 브레이크 장치와 유사하다. 엔진 오일 압력에 의해 영구적으로 부하를 받는 유압식 밸브 간극 보상 수단의 피스톤은, 밸브의 새로워진 폐쇄를 방지한다. 작은 행정이 유지되며, 그 결과, 압축된 공기의 일부가 엔진의 압축 행정 도중에 실린더 밖으로 미리 흘러 나갈 수 있다. 상사점에 도달된 이후에, 상기 개방은 유지된다. 하방으로 이동하는 피스톤 상의 압력은 실질적으로 감소하게 되며, 그리고 제동 성능은 개선된다. 배기 가스의 스로틀링(throttling)의 결과로서, 엔진 피스톤의 상향 및 하향 운동 모두가 제동을 위해 활용될 수 있다. 동시에, 이완 밸브는, 엔진 브레이킹 모드로 전환되며, 이러한 이완 밸브는, 유압식 밸브 간극 보상 수단의 고압 공간으로 이완 내공(relief bore)을 개방한다. 그러나, 상기 이완 내공은, 무엇보다도, 죔쇠에 의해 여전히 폐쇄된다. 분사 행정의 시작시에, 이완 내공은 로커 암 이동에 의해 개방되고, 오일은 피스톤을 탈출시키고 이완시킨다. 유압식 밸브 간극 보상 수단의 "신장된" 피스톤은 따라서, 다시 재설정될 수 있으며 그리고 배기 밸브를 다시 완전하게 폐쇄할 수 있다.
상기한 구성요소들은 따라서, 전통적인 유압식 밸브 간극 보상 수단에 더하여, 제어 라인을 포함하는 제어 가능한 이완 밸브를 갖는 이완 라인 및 설정 나사를 갖는 죔쇠 형태의 이러한 해법에서, 브레이킹 모드를 위해 여전히 또한 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 엔진 브레이크 및 자동 밸브 간극 보상 수단 양자 모두를 개선된 방식으로 제공하는 것이다. 본 발명은, 특히, 엔진 브레이크 및 자동 밸브 간극 보상 수단을, 더 간단하고 덜 비싸며 그리고 더 적은 설치 공간을 사용하는 방식으로, 제공하는 목적에 기초하게 된다.
상기 목적은, 독립 청구항의 특징들을 구비하는 장치에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예들 및 적용들이, 종속 청구항들의 대상이며 그리고 도면들에 대한 부분적인 참조를 동반하는 뒤따르는 설명에서 더욱 더 상세하게 설명될 것이다.
본 발명의 개괄적인 양태에 따르면, 캠 샤프트 및 기계적 전달 장치를 통해 구동될 수 있는, 실린더 당 적어도 하나의 배기 밸브를 구비하는, 장치, 특히 내연 기관이, 제공된다. 여기에서, 유압식 밸브 간극 보상 요소는, 전달 장치 내에서 캠 샤프트와 배기 밸브 사이에 배열된다. 유압식 밸브 간극 보상 요소는, 압력 공간에 인접한 피스톤 및, 스프링에 의해 부하를 받게 되는 체크 밸브를 통해 압력 공간 내로 개방되는, 오일 압력 라인을 포함할 수 있다.
내연 기관들 내의 유압식 밸브 간극 보상 요소들은 그 자체로 공지되며 그리고 가스 교환 밸브들의 길이 치수들에 대해 보상하는 역할을 하고, 이러한 길이 치수들은, 신뢰할 수 있는 밸브 폐쇄가 밸브를 구동하는 캠의 기초원 페이즈(base circle phase)에서 보장되는 방식으로, 수명에 걸쳐 변화한다. 여기에서, 둘째로, 캠 양정(cam lift)은, 밸브에 대해 손실 없이 전달되어야 하며, 그리고 그에 따라 밸브 행정 운동으로 변환되어야 한다. 특히 내연 기관의, 밸브 컨트롤러의 힘 흐름 내에 배열되는 이러한 유형의 유압식 밸브 간극 보상 요소들의 작동 방법은, 뒤따르는 설명에 공지되는 것으로 상정된다.
더불어, 내연 기관은, 사전 결정된 중단 엔진 속도(cut-off engine speed) 위에서 연료의 분사를 정지시키도록 구성되는, 엔진 속도 제한 장치를 포함한다.
나아가, 내연 기관은, 배기 가스 배압을 형성하기 위한 그 자체로 공지되는 엔진 배압 브레이크를 구비하는, 엔진 브레이크 장치를 포함한다. 엔진 배압 브레이크는, 예를 들어, 배기 가스 섹션 내에 배열되며 그리고 제어되거나 또는 조정될 수 있는, 압력 플랩(pressure flap)을 포함할 수 있다. 플랩이 폐쇄될 때, 배압은, 유동 방향에 반대로 놓이는 측부 상에서 증가하게 되며, 그리고 그에 따라 차량의 구동 엔진 상에 작용하는 제동 작용을 제공한다.
또한, 엔진 브레이크 장치는, 압축 이완 엔진 브레이크를 포함하며, 이에 의해 적어도 하나의 배기 밸브가, 적어도 엔진 브레이킹 국면에서, 개방 상태로 유지될 수 있다. 압축 이완 엔진 브레이크는, 배기 밸브들의 "밸브 점프"가 목표화된 방식으로 촉발되는, 브레이킹 플랩이 적어도 부분적으로 폐쇄되는 경우에, 증가된 배기 가스 배압을 통해 가스 제어 방식으로 개시된다.
이 경우에, 하나의 특별한 특징이, 압축 이완 엔진 브레이크가 여기에서 유압식 밸브 간극 보상 요소에 의해 형성된다는 사실에 놓인다. 달리 표현하면, 엔진 배압 브레이크 및 유압식 밸브 간극 보상 요소는, 배기 밸브 상에 작용하는 힘들의 합이 엔진 브레이킹 모드에서 배기 밸브의 개방 위치로 이어지는 방식으로, 설계된다. 배기 밸브 상에 작용하는 힘들은, 1차적으로, 배기 밸브의 밸브 스프링력, 연소 챔버 측부 상에서 생성되어 각각의 경우에 배기 밸브의 폐쇄 방향으로 작용하는 가스 압력, 전달 장치 내에서 작용하는 마찰력, 그리고, 2차적으로, 엔진 배압 브레이크에 의해 생성되는 배기 가스 압력의 가스 압력, 밸브 간극 보상 요소에 의해 생성되는 오일 압력, 및 각각의 경우에 폐쇄 방향에 대향하게 되는 방향으로 작용하는 유압식 밸브 간극 보상 요소의 복원 스프링의 스프링력을 포함한다. 엔진 브레이킹 모드에서, 유압식 밸브 간극 보상 요소에 의해 가해지는 힘은 따라서, 엔진 배압 브레이크에 의해 생성되며 그리고 배기 밸브가 개방 위치로 가압되도록 및/또는 개방 위치에 유지되도록 하는, 배기 가스 압력의 가스 압력과 함께 배기 밸브 상에 작용하게 된다. 유압식 밸브 간극 보상 수단은 따라서 이중 기능을 담당한다. 1차적으로, 유지보수 불요 밸브 트레인이, 통상적인 방식으로 구현되며, 그리고 2차적으로, 제동 성능을 증가시키기 위해 엔진 브레이킹 모드에서 사용되고, 이때 적어도 하나의 배기 밸브가, 엔진 브레이킹 국면에서 유압 밸브 트레인에 의해 개방 상태로 유지될 수 있으며, 그 결과 유압 밸브 트레인이 또한 압축 이완 엔진 브레이크의 기능을 담당한다. 이는 구성요소 및 비용을 절약한다.
본 발명의 하나의 특별한 이점은, 유압식 밸브 간극 보상 수단이 전통적인 또는 통상적인 유압식 밸브 간극 보상 수단으로서 구성될 수 있다는, 말하자면, 엔진 브레이킹 모드의 종료 이후에 배기 밸브의 더욱 빠른 폐쇄를 가능하게 만들기 위해, 유압식 밸브 간극 보상 수단의 압력 공간의 가속된 압력 이완을 가능하게 만들기 위한 임의의 부가적인 수단을 구비하지 않는, 유압식 밸브 간극 보상 수단의 형태로 제공될 수 있다는 사실에 놓인다.
배기 밸브들이 엔진 브레이킹 모드의 종료 이후에 그리고 연소 모드 이전에 다시 완전히 폐쇄되는 것을 보장하기 위해 그리고 그에 따라 엔진 브레이킹 모드로부터 연소 모드로의 신뢰할 수 있는 전이를 보장하기 위해, 전달 장치, 엔진 배압 브레이크 및 유압식 밸브 간극 보상 요소는, 갭이 그 위에서 엔진 브레이킹 모드에서의 캠 기초원 페이즈 내에서 배기 밸브와 연관된 밸브 시트 링 사이에 생성되는, 엔진 속도 한계가, 거리 값만큼 중단 엔진 속도 위에 놓이는 방식으로, 설계된다.
특히, 전달 장치, 엔진 배압 브레이크 및 유압식 밸브 간극 보상 요소는, 캠 기초원 페이즈 내의 배기 밸브 상에 폐쇄 방향으로 작용하는 힘들의 합이, 개방 방향으로 작용하는 힘들의 합보다, 사전 결정된 엔진 속도 한계 아래의 내연 기관의 엔진 속도의 경우에서만 더 큰 방식으로, 설계되며, 그 결과 배기 밸브가 엔진 속도 한계 아래의 내연 기관의 엔진 속도에서 캠 기초원 페이즈 내의 폐쇄 위치에 유지되며 그리고 엔진 속도 한계보다 더 크거나 또는 그와 동등한 내연 기관의 엔진 속도에서 개방 위치로 이동하게 된다. 개방 방향은, 배기 밸브가 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동하는 방향, 또는 배기 밸브가 자체의 연관된 밸브 시트 링으로부터 멀어지게 이동하는 방향, 또는 배기 밸브가 실린더의 피스톤 또는 실린더 베이스를 향해 이동하는 방향이다. 폐쇄 방향은 이와 반대이다.
달리 표현하면, 내연 기관의 구성요소들에 의해 생성되며 그리고 배기 밸브 상에 작용하는 힘들은, 밸브 점프 또는 밸브 동요(valve flutter)가 엔진 제동 작용을 증가시키기 위해 단지 중단 엔진 속도 위에서만 생길 수 있는 방식으로 고정된다.
이는, 각각의 경우에 연소 모드 및 밸브 점프가 일어날 수 있는 엔진 속도 범위들이 서로로부터 분리되는 것을 보장한다. 따라서, 엔진 브레이킹 국면의 종료 이후에, 연소 모드가, 압축 이완 제동 기능의 맥락에서 밸브 간극 보상 요소에 의해 개방 상태로 유지되는 배기 밸브가 개방 위치로부터 벗어나 다시 폐쇄 위치로 이동하는 경우에 만, 다시 시작될 수 있다.
여기에서, "캠 기초원 페이즈"는, 특히, 캠 유닛의 모든 부분 캠들의 캠 윤곽들이 공통적인 기초원 레벨을 취하는 것인, 캠 유닛의 각도 구역(angular region)을 의미하는 것으로 이해되도록 의도된다. 나아가, "캠 기초원 페이즈"는, 특히, 캠에 할당되는 가스 교환 밸브가, 압축 이완 엔진 브레이크가 존재하지 않는 경우에, 폐쇄되는 것인, 캠 유닛의 각도 구역을 의미하는 것으로 이해되도록 의도된다. 압축 이완 엔진 브레이크는, 제동 목적을 위해 실행되는 압축 일(compression work)을 활용할 수 있도록 만들기 위해, 목표화된 방식으로 캠 기초원 페이즈 내에서, 가스 교환 밸브들의, 특히 배기 밸브들의, 개방을 생성하도록 역할을 한다. 여기에서, 실린더 내의 압력은, 단지 감소된 양의 일만이 후속의 팽창 행정에서 크랭크 샤프트로 출력될 수 있는 방식으로, 가스 교환 밸브의 목표화된 개방에 의해 소산된다.
배기 밸브 상에 폐쇄 방향으로 작용하는 내연 기관의 힘들은 바람직하게, 배기 밸브의 밸브 스프링력 및 연소 챔버 측부에서 생성되는 가스 압력을 포함한다. 개방 방향으로 작용하는 힘들은 바람직하게, 엔진 배압 브레이크에 의해 생성되는 배기 가스 압력의 가스 압력, 밸브 간극 보상 요소에 의해 생성되는 오일 압력, 및 유압식 밸브 간극 보상 요소의 복원 스프링의 스프링력을 포함한다.
갭이 그 위에서 배기 밸브(1)와 밸브 시트 링 사이에 생성되는, 엔진 속도 한계를 맞추기 위한 본 발명에 따른 내연 기관의 설계가, 상기 영향을 미치는 변수들 및/또는 힘들의 이러한 유형의 적절한 맞춤(expedient adaptation)을 의미하는 것으로 이해된다. 설계에 의존하여, 밸브 점프가 그 위에서 일어나는, 엔진 속도 한계는, 더 큰 또는 더 작은 값을 향해 이동하게 될 수 있다.
예를 들어, 더 큰 값을 향한 엔진 속도 한계의 이동이, 예를 들어 압력 플랩의 폐쇄 위치의 감소에 의해 배기 가스 압력을 감소시키는 것; 연소 챔버 측부 상의 가스 압력을 증가시키는 것; 유압식 밸브 간극 보상 수단에서 우세한 오일 압력을 감소시키는 것; 유압식 밸브 간극 보상 수단의 복원 스프링의 스프링력을 감소시키는 것; 밸브 스프링력을 증가시키는 것; 또는 밸브 트레인 내의 마찰을 증가시키는 것과 같은 방안들 중 적어도 하나에 의해 달성될 수 있다. 더 높은 엔진 속도를 향한 갭의 생성의 이동이, 상기 방안들 중 적어도 하나에 의해 달성될 수 있다.
이러한 방식으로, 배기 밸브의 밸브 점프가 그 위에서 엔진 브레이킹 모드에서의 캠 기초원 페이즈 내에서 생성되는, 엔진 속도 한계가, 요구되는 거리 값만큼 중단 엔진 속도 위에 놓이는 값으로 설정될 수 있다.
하나의 바람직한 실시예에 따르면, 밸브 간극 보상 요소의 압력 공간으로부터 나오며 그리고 제어 가능한 이완 밸브를 통해 압력 싱크(pressure sink)에 연결될 수 있는 이완 라인이, 제공되지 않는다. 나아가, 상기 실시예에 대한 하나의 특히 유리한 변형예가, 단지 배기 행정의 시작 시에만 이완 라인의 배기 개구를 개방하도록 구성되는 카운터 홀더가 제공되지 않는 것을 제공한다. 특히, 전달 장치가 그에 대해 종단 위치에서 지탱하는 카운터 홀더가, 제공되지 않는다. 결과적으로, 상기 부가적인 부품들에 대한 비용 및 이러한 목적을 위해 요구되는 설치 공간이 절약될 수 있다.
하나의 바람직한 예시적 실시예에서, 기계적 전달 장치는, 밸브 크로스헤드 및, 로커 암 또는 견인 레버(drag lever)로서 구성되고, 캠 샤프트에 의해 구동되며, 그리고 밸브 크로스헤드를 통해 배기 밸브들 상에 작용하는, 밸브 레버를 포함한다.
하나의 바람직한 예시적 실시예에 따르면, 유압식 밸브 간극 보상 요소의, 피스톤, 체크 밸브, 및 스프링은, 밸브 레버와 밸브 크로스헤드 사이에 배열될 수 있다. 그러나, 밸브 트레인 구조에 의존하여, 유압식 밸브 간극 보상 수단에 대한 다른 설치 장소들 또는 설계들이 또한 가능하다. 예를 들어, 유압식 밸브 간극 보상 수단은, 버켓 태핏(bucket tappet) 또는 밸브 테핏 내로 통합되도록, 푸시 로드와 로커 암 사이에 배열될 수 있다.
유압식 밸브 간극 보상 요소는 바람직하게, 폐쇄 시간의 지속시간이, 배기 밸브 상에 작용하는 배기 가스 압력의 가스 압력의 감소에 의해 엔진 브레이킹 모드의 종료 시에 촉발되는, 유압식 밸브 간극 보상 요소의 편향 피스톤의 누출 유도 복원 작동이 지속되는 지속시간에 실질적으로 대응하도록 하는 방식으로 구성된다. 이는, 예를 들어, 유압식 밸브 간극 보상 요소가 유압식 밸브 간극 보상 수단의 압력 공간의 가속된 압력 이완을 가능하게 만드는 임의의 부가적인 수단을 구비하지 않을 때의 경우이다. 이러한 유형의 밸브 간극 보상 요소의 경우에서, 배기 가스 압력의 가스 압력이 종료될 이후에, 밸브 스프링 및 연소 공간으로부터의 가스 압력은, 유압식 밸브 간극 보상 요소가 다시 출발 위치로 복귀하도록 가압되는 것을 보장한다. "복귀 가압" 도중에, 오일은 누출 갭을 통해 고압 챔버 밖으로 가압되며, 이는 유압 밸브 간극 보상 수단의 고압 공간 내의 오일 체적의 감소에 대응한다.
배기 밸브의 폐쇄 시간은, 엔진 브레이킹 모드의 종료에 대응하는 엔진 배압 브레이크의 개방과, 엔진 브레이킹 모드에서 유압식 밸브 간극 보상 요소에 의해 개방 상태로 유지되는 배기 밸브의 폐쇄 위치 사이에서의, 시간 기간을 의미하는 것으로 이해된다. 폐쇄 시간은, 예를 들어, 시험대 상에서 실험적으로 측정될 수 있다.
상기 실시예에 따르면, 밸브 간극 보상 요소에 의해 생성되는 오일 압력의 변화가 아닌, 엔진 배압 브레이크에 의해 생성되는 가스 압력의 감소가, 엔진 브레이킹 모드의 종료 이후의 배기 밸브의 폐쇄 위치로의 복귀를 위해 그리고 그에 따라 폐쇄 시간의 값을 위해 또한, 실질적으로 중요하다. 폐쇄 시간의 지속 시간이 따라서, 배기 밸브 상에 작용하는 배기 가스 압력의 가스 압력의 감소에 실질적으로 의존하며, 이러한 감소는 엔진 브레이킹 모드의 종료 시의 엔진 배압 브레이크의 개방 도중에 야기된다.
더불어, 다른 양태에 따르면, 본 발명은, 본 문헌에 설명되는 바와 같은, 내연 기관을 구비하는, 차량, 특히 상용 차량에 관한 것이다.
본 발명의 상기한 바람직한 실시예들 및 특징들은, 요구에 따라 서로 조합될 수 있다. 본 발명의 추가적인 세부 사항들 및 이점들은, 첨부 도면을 참조하여 뒤따르는 설명에서 설명될 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 밸브 간극 보상 수단을 갖는 밸브 트레인을 도시하며,
도 2는 도 1의 밸브 트레인의 배기 밸브들 상에 엔진 브레이킹 모드 도중에 작용하는 힘들의 예시를 도시하고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 브레이킹 모드로부터 연소 모드로의 전이에 대한 예시를 도시하며, 그리고
도 4는 밸브 점프가 일어날 수 있는 범위들에 대한 예시를 도시한다.
동일한 또는 기능적으로 균등한 요소들은, 모든 도면에서 동일한 참조 부호들에 의해 지시된다.
일반적으로, 엔진 속도 제한 장치의 설치에 의해 허용 불가능하게 높은 엔진 속도에 대해 내연 기관을 보호하는 것이 공지된다. 엔진 속도 제한은, 사전 결정된 최대 엔진 속도 위에서 연료의 분사를 차단함에 의해 달성된다. 이를 위해, 개별적인 분사 컨트롤러 내에 상응하는 제어 기능이 존재한다. 이 경우에, 내연 기관은 따라서, 사전 결정된 중단 엔진 속도(n1) 위에서 연료의 분사를 정지시키도록 구성되는, 엔진 속도 제한 장치(10)를 포함한다.
또한, 도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 내연 기관의 유압식 밸브 간극 보상 수단(6)을 갖는 밸브 트레인(11)을 도시한다. 내연 기관은, 실린더 당 적어도 하나의 흡기 밸브(미도시) 및 2개의 배기 밸브(1)를 구비하는, 4-행정 왕복 피스톤 내연 기관(미도시)을 포함한다.
흡기 밸브 및 배기 밸브들(1)은, 캠 샤프트(미도시)에 의해 제어될 수 있다. 캠 샤프트는, 로커 암(3)에 관해 하부 또는 상부에 놓일 수 있다. 도 1은, 실린더의 2개의 배기 밸브(1)의 컨트롤러의 구역에 오버헤드 캠 샤프트(미도시)를 갖는 버전에 대응한다. 로커 암(3)은, 실린더 헤드(7) 상의 베어링 블록(9) 상의, 평면 베어링을 갖는 베어링 액슬 상에 회전 가능하게 장착된다.
로커 암(3)은 결과적으로 밸브 크로스헤드(4) 상에 작용한다. 상기 밸브 크로스헤드(4)는, 내연 기관(미도시)의 실린더(미도시)의 2개의 배기 밸브(1)를 제어하는 역할을 하며, 그러한 배기 밸브들(1)은 서로 축 방향으로 평행하게 배열된다. 각각의 배기 밸브(1)는, (대단히 도식적인 방식으로 도시되는) 실린더 헤드(7) 내에서 자체의 스템(1a)에 의해 축 방향으로 이동 가능하게 장착되며 그리고, 일단부가 실린더 헤드 표면(7a) 상에 그리고 다른 단부가 배기 밸브 스템(1a)에 고정되는 스프링 칼라(1b) 상에 지지되는, 폐쇄 스프링(복원 스프링)(5)에 의한 한정된 예비 응력 힘(prestressing force)에 의해 폐쇄 방향(C)으로 부하를 받는다. 여기서 2개의 폐쇄 스프링(5)은 각각, 단지 하나의 헬리컬 스프링 또는 서로에 대해 동축으로 놓이는 2개의 헬리컬 스프링에 의해, 구현될 수 있다.
유압식 밸브 간극 보상 요소(6)가, 로커 암(3)과 밸브 크로스헤드(4) 사이에 배열되며, 그 결과 로커 암이, 유압식 밸브 간극 보상 요소(6) 및 볼 조인트의 방식으로 관절식으로 연결되는 지지 캡(8)을 통해, 밸브 크로스헤드(4) 상에 그리고 그에 따라 배기 밸브들(1) 상에 작용한다.
그 자체로 공지된 방식으로 구성되는 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)는, 압력 공간에 인접한 피스톤 및, 스프링(각각의 경우에 미도시)에 의해 부하를 받게 되는 체크 밸브를 통해 압력 공간 내로 개방되는, 오일 압력 라인을 구비한다. 유압식 밸브 간극 보상 요소의, 피스톤, 체크 밸브, 및 스프링은, 밸브 레버(3)와 밸브 크로스헤드(4) 사이에 배열될 수 있다.
유압식 밸브 간극 보상 요소(6)는, 특히, 엔진 수명에 걸쳐 (밸브가 자체의 방식으로 밸브 시트 내에 작용시키는) 마모에 대해 보상하도록 역할을 하며, 그 결과 신뢰할 수 있는 밸브 폐쇄가 배기 밸브(1)를 구동하는 캠의 기초원 페이즈 내에서 보장된다.
실린더들의 배기 덕트들(2)은, 내연 기관의 배기 가스 섹션으로 개방되고, 배기 가스 섹션 내부에 배기 가스 배압을 형성하기 위한 엔진 배압 브레이크가 그 자체로 공지된 방식으로 가능한 한 엔진에 가깝게 설치된다. 상기 엔진 배압 브레이크는, 스로틀 밸브 또는 디스크 밸브 또는 슬라이드에 의해 형성될 수 있다. 스로틀 밸브가 대부분의 경우에 사용된다. 자체의 제어 및/또는 조정 부재들을 포함함에 의해, 엔진 배압 브레이크는, 엔진 브레이크 장치의 일부를 형성하며, 그리고 엔진 제동 작동 도중에 배기 가스 섹션을 적어도 부분적으로 차단하도록 그리고 결과로서 상류에 야기되는 방식으로 배기 가스를 백업하도록 역할을 한다. 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)에 의해 이러한 방식으로 형성되는, 엔진 제동 성능을 증가시키기 위한 압축 이완 엔진 브레이크가, 엔진 브레이크 장치의 다른 일부이다.
엔진 제동 성능을 증가시키기 위한 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)의 기능은 다음과 같이 설명될 수 있다:
배기 가스 스로틀 밸브가 엔진 브레이킹 모드를 위해 폐쇄되는 경우, 배기 밸브(1) 상에 작용하는 배기 가스 압력의 가스 압력(F5)이 형성된다. 여기에서, 배기 덕트 내의 배기 가스 압력은, 압축 이전에, 특히 하사점 이전 및 하사점에서의 흡입 사이클 도중에, 배기 밸브(1)가 인접한 실린더의 압력파에 의해 간단하게 개방 상태로 가압되어, 그 결과 갭이 배기 밸브(1)와 밸브 시트 링 사이에 형성되며, 및/또는 배기 덕트(2)에 대한 개방이 생성되는, 그러한 정도까지 올라간다. 밸브의 가압 개방은 또한, 오일 압력의 결과로서 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)로부터 나오는 제1 힘 성분(F1)에 의해 그리고 복원 스프링의 결과로서 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)로부터 나오는 제2 힘 성분(F2)에 의해, 도움 받게 된다.
설명되는 2개의 영향에 의한 배기 밸브(1)의 가압 개방은, 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)의 이완으로 이어지며 그리고, 일정한 지배적인 오일 압력 및 유압식 밸브 간극 보상 요소의 복원 스프링의 스프링력으로 인해, 결과적으로, 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)의 조절로 이어진다. 유압식 밸브 간극 보상 요소의 피스톤은 따라서 신장된다. 밸브의 새로워진 폐쇄가, 결과적으로 방지된다.
크기(V1)의 작은 갭(뒤따르는 설명에서 짧게 갭으로 지칭됨)이 배기 밸브(1)와 밸브 시트 링 사이에 남게 되며, 그 결과 압축 공기의 일부가 엔진의 압축 사이클 도중에 실린더 밖으로 미리 유동할 수 있다. 후속적으로 하향으로 다시 이동(출력 행정)하는 피스톤 상의 압력은 실질적으로 감소하게 된다. 그 결과 엔진 제동 성능이 개선된다. 엔진 피스톤의 상향 및 하향 운동 양자 모두는, 배기 가스의 스로틀링의 결과로서 제동 목적을 위해 사용될 수 있다.
갭이 그 위에서 배기 밸브(1)와 밸브 시트 링 사이에 생성되는, 엔진 속도, 및 엔진 브레이킹 모드에서 배기 밸브(1)와 밸브 시트 링 사이에 설정되는 캡의 크기는, 뒤따르는 영향을 미치는 변수들에 의존한다:
(a) 배기 밸브(1) 상에 작용하는 가스 압력(F5)을 생성하는 배기 가스 압력,
(b) 폐쇄 방향(C)으로 작용하는 가스 압력(F6)에 의해 생성되는, 연소 챔버 측부로부터의 가스 압력,
(c) 오일 압력(F1)을 생성하는 유압식 밸브 간극 보상 수단에서 우세한 오일 압력,
(d) 유압식 밸브 간극 보상 수단의 복원 스프링의 스프링력(F2),
(e) 폐쇄 스프링들(5)의 밸브 스프링력(F3),
(f) 마찰력(F4)을 생성하는 밸브 트레인 내의 마찰.
배기 밸브(1) 상에 작용하는 힘들(F1 내지 F6)이 도 2에 도시된다. 엔진 배압 브레이크에 의해 생성되는 힘(F5)은 및 밸브 간극 보상 요소에 의해 생성되는 힘들(F1 및 F2)은 모두, 동일한 방향(O)(개방 방향)으로, 말하자면 배기 밸브(1)의 개방 위치를 향해 작용하는 방향으로, 작용한다. 배기 밸브의 폐쇄 스프링(5)(복원 스프링)의 스프링력(F3) 및 실린더 내의 연소 챔버 압력에 의해 생성되는 가스 압력(F6)은, 대조적으로 배기 밸브의 폐쇄 방향(C)으로 작용한다.
최대 갭 크기 및, 각각의 경우에 갭이 그 위에서 배기 밸브들(1)과 연관된 밸브 시트 링 사이에 생성되는, 엔진 속도는, 상기 영향을 미치는 변수들 및/또는 힘들의 맞춤에 의해 영향을 받게 될 수 있다. 2개의 배기 밸브(1)는 따라서 양자 모두, 점프하게 되며 그리고 밸브 크로스헤드(4)를 통해 2개의 배기 밸브(1)에 연결되는 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)에 의해 개방 상태로 유지된다.
갭이 그로부터 배기 밸브(1)와 밸브 시트 링 사이에 생성되는, 엔진 속도 한계를 맞추기 위한 본 발명에 따른 내연 기관의 설계가, 상기 영향을 미치는 변수들 및/또는 힘들의 이러한 유형의 적절한 맞춤을 의미하는 것으로 이해된다. 설계에 의존하여, 밸브 점프가 그로부터 일어나는, 엔진 속도 한계는 따라서, 더 큰 또는 더 작은 값을 향해 이동하게 될 수 있다.
배기 밸브(1)와 밸브 시트 링 사이의 갭의 증가 및 더 낮은 엔진 속도를 향한 엔진 속도 한계의 이동은, 배기 가스 압력을 증가시키는 것; 연소 챔버 측부로부터의 가스 압력을 감소시키는 것; 유압식 밸브 간극 보상 수단에서 우세한 오일 압력을 증가시키는 것; 유압식 밸브 간극 보상 수단의 복원 스프링의 스프링력을 증가시키는 것; 밸브 스프링력을 감소시키는 것; 또는 밸브 트레인 내의 마찰을 감소시키는 것과 같은 방안들 중 적어도 하나에 의해 달성될 수 있다.
그러나, 갭이 엔진 브레이킹 모드에서의 캠 기초원 페이즈 내에서 중단 엔진 속도 아래에서 이미 생성되는 것으로, 말하자면 엔진 속도 한계가 너무 낮은 것으로, 시험대 상에서 내연 기관의 전개 국면 도중에 결정되는 경우, 뒤따르는 방안들 중 하나가 설계의 맥락 이내에서 적어도 유사한 방식으로 실행될 수 있다:
예를 들어 압력 플랩의 폐쇄 위치의 감소에 의해 배기 가스 압력을 감소시키는 것; 연소 챔버 측부로부터의 가스 압력을 증가시키는 것; 유압식 밸브 간극 보상 수단에서 우세한 오일 압력을 감소시키는 것; 유압식 밸브 간극 보상 수단의 복원 스프링의 스프링력을 감소시키는 것; 밸브 스프링력을 증가시키는 것; 또는 밸브 트레인 내의 마찰을 증가시키는 것. 더 높은 엔진 속도를 향한 갭의 생성의 이전 및/또는 갭의 감소가, 상기 방안들 중 적어도 하나에 의해 달성될 수 있으며, 그 결과 엔진 속도 한계가 중단 엔진 속도 위의 적당한 값으로 설정될 수 있다.
이러한 방식으로, 배기 밸브의 밸브 점프가 그 위에서 엔진 브레이킹 모드에서의 캠 기초원 페이즈 내에서 생성되는, 엔진 속도 한계가, 요구되는 거리 값만큼 중단 엔진 속도 위에 놓이는 값으로 설정될 수 있다.
이러한 방식으로, 밸브 간극 보상 요소(6)를 통해 설정되는 갭 크기 및 그에 따른 엔진 제동 성능의 요구되는 증가가, 설정될 수 있다. 갭은 항상, 한정된 엔진 속도에서 최대 값에 접근한다. 갭의 최대 값은, 이상에 열거된 영향을 미치는 변수들의 힘들의 평형 상태에서 설정된다. 상기 최대 값은, 엔진 속도가 올라감에 따라, 증가한다.
엔진 브레이크 장치의 작동 방법이 도 3을 사용하여 설명될 것이며, 그리고 특히 엔진 브레이킹 모드로부터 후속 연소 모드로의 전이가 설명될 것이다.
곡선(12)은, 기간에 대해 작도되는 예시적인 엔진 속도 윤곽을 지시한다. 시점(t1) 이전에, 차량은, 엔진 배압 브레이크의 압력 플랩이 폐쇄되는, 엔진 브레이킹 모드에 놓인다. 배기 밸브(1) 상에 작용하는 배기 가스 압력의 가스 압력(F5)이 상기 상태에서 형성된다. 제1 엔진 제동 작용이 그에 따라 설정된다. 압축 이완 엔진 브레이크 및/또는 밸브 점프에 의한 엔진 제동 작용의 증가는, 그러나, 단지 엔진 속도 한계(n2) 위에서만 일어난다. 이상에 설명된 바와 같이, 내연 기관의 구성요소들은, 밸브 점프가 단지 엔진 속도 한계(n2) 위에서만 생성되는 방식으로 설계된다. 엔진 속도 한계는, 거리 값(Δn) 만큼 중단 엔진 속도(n1) 위에 놓이는 방식으로 설정된다. 밸브 점프 및/또는 압축 이완 엔진 브레이크의 작용은 따라서, 단지 연소 모드가 이미 정지되었을 때에만 생성될 수 있다.
시점(t1) 이전의 엔진 브레이킹 모드에서, 갭이 그에 따라 배기 밸브(1)와 밸브 시트 링 사이에 설정된다. 갭은 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)에 의해 개방 상태로 유지된다. 후속적으로 하향으로 다시 이동(출력 행정)하는 피스톤 상의 압력은 실질적으로 감소하게 된다. 그 결과 엔진 제동 성능이 개선된다.
엔진 피스톤의 상향 및 하향 운동 양자 모두는, 배기 가스의 스로틀링의 결과로서 제동 목적을 위해 활용될 수 있다.
이러한 상태에서, 오일 압력(F1), 유압식 밸브 간극 보상 수단의 복원 스프링력(F2), 배기 가스 압력의 가스 압력(F5), 밸브 스프링력(F3), 마찰력(F4), 및 실린더 챔버 압력에 의해 생성되는 가스 압력(F6)의 힘들은, 평형 상태에 놓인다.
엔진 브레이킹 모드로부터 연소 엔진 모드로의 전이는 특히 모험적이다. 배기 밸브들(1)이, 배기 밸브들(1)이 연소 모드에서 개방 상태에 놓이는 결과로서의, 증가된 밸브/시트 링 마모 및/또는 밸브 트레인의 과부하를 방지하기 위해, 연소 엔진 모드 이전에 다시 완전히 폐쇄되는 것이 보장되어야만 한다.
이 경우에, 이는, 적절히 선택된 크기의, 엔진 속도 한계의 중단 엔진 속도로부터의 거리에 상응하는, 거리 값(Δn = n2 ? n1)에 의해 달성된다.
엔진 브레이킹 모드가, 엔진 배압 브레이크의 배기 가스 플랩이 개방되는, 시점(t1)에서 종료된 직후에, 배기 밸브(1)는, 우선 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)의 편향된 피스톤에 따라 여전히 개방 상태에 놓인다.
그러나, 시점(t1)에서의 배기 가스 플랩의 개방의 결과로서, 배기 가스 압력의 가스 압력(F5)이 급작스럽게 크게 감소하게 되며 그리고 그에 따라 힘들에 대한 설명된 평형 상태가 중단된다. 실린더 공간으로부터의 가스 압력(F6) 및 중요하게 밸브 스프링력(F3)은 이때, 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)의 피스톤이 출발 지점의 방향으로 다시 복귀하도록 그리고 배기 밸브들(1)이 다시 완전히 폐쇄될 수 있도록 유도한다. 압축 이완 엔진 브레이크의 설계 및 배기 밸브 상에 작용하는 힘들로 인해, 배기 밸브는, 늦어도 내연 기관의 엔진 속도(12)가 엔진 속도 한계(n2)(시점(t2))까지 다시 떨어졌을 때, 다시 폐쇄된다. 연소 모드는, 이러한 시점에 여전히 정지된다. 연소 모드는 단지, 엔진 속도가 다시 중단 엔진 속도(n1)에 도달하는, 시점(t3)에 시작된다.
거리 값(Δn = n2 ? n1)은 따라서, 엔진 브레이킹 모드의 종료 이후에 다시 폐쇄 위치로 이동하는데 대해, 배기 밸브(1)를 위해 충분한 시간이 존재하는 방식으로, 적절하게 선택될 수 있다. 더 큰 거리 값(Δn)이 선택되면, 폐쇄 위치의 도달과 연소 모드의 시작 사이의 더 큰 안전한 시간 기간이 존재한다. 더 큰 거리 값(Δn)이 선택되면, 엔진 브레이킹 모드 종료 이후의 비-연소 모드에서 엔진 속도 한계(n2)로부터 중단 엔진 속도(n1)로의 엔진 속도 감소의 더 긴 시간 기간이 존재한다. 상기 시간 기간은, 엔진 브레이킹 모드의 종료 이후에, 배기 밸브의 폐쇄 시간보다 더 커야 한다. 적당한 거리 값(Δn)이, 예를 들어, 시험대 테스트들에 의해 실험적으로 결정될 수 있다.
도 4는 밸브 점프가 생성될 수 있는, 범위들을 예시한다. 이 경우에 단지 개방 위치 및 폐쇄 위치로 설정될 수 있는 배기 가스 플랩의 가능한 위치들이, 세로 좌표 축 상에 작도된다. 배기 가스 플랩은, 엔진 브레이킹 모드에서 폐쇄 위치에 놓이며, 그리고 다른 경우에 개방 위치에 놓인다.
가로 좌표 축은 엔진 속도 축이다. n0은, 낮은 아이들링 엔진 속도를 지시하고, 순서대로, n1은 중단 엔진 속도(또한 높은 아이들링 엔진 속도로도 지칭됨)를 지시하며, 그리고 n2는 엔진 속도 한계를 지시한다. 연소 엔진 모드가 그에 따라, 엔진 속도 제한 장치(10)로 인해, 단지 n0과 n1 사이의 엔진 속도 범위에서만 가능하다. 비-연소 엔진 모드는 단지, n1 보다 더 큰 엔진 속도 범위에서 가능하다.
밸브 점프는, 엔진 속도와 무관하게 배기 가스 플랩이 개방되는, 차량의 작동 상태를 지시하는 범위(13)에서, 배기 가스 배압 및 그에 따른 힘 성분(F5)이 밸브 점프를 생성하기에는 너무 낮기 때문에, 일어날 수 없다.
밸브 점프는, 유사하게, 배기 가스 플랩이 폐쇄되지만 엔진 속도가 중단 엔진 속도(n1) 아래에 놓이는, 차량의 작동 상태를 지시하는 범위(14)에서, 생성될 수 있는 배기 가스 배압 및 그에 따른 힘 성분(F5)이 밸브 점프를 생성하기에는 상기 영역에서 너무 낮기 때문에, 불가능하다.
밸브 점프는, 따라서, 배기 가스 플랩이 폐쇄되며 엔진 속도가 엔진 속도 한계(n2) 위에 놓이는, 차량의 작동 상태를 지시하는 범위(16)에서, 생성될 수 있는 배기 가스 배압 및 그에 따른 힘 성분(F5)이 밸브 점프를 생성하기에 상기 영역에서 충분히 높기 때문에, 생성된다. 연소 모드는, 상기 영역에서, 엔진 속도가 중단 엔진 속도(n1) 위에 놓이기 때문에, 일어날 수 없다.
배기 가스 플랩이 폐쇄되며 그리고 엔진 속도가 중단 엔진 속도(n1)와 엔진 속도 한계(n2) 사이에 놓이는, 차량의 작동 상태를 지시하는
범위(15)는, 엔진 브레이킹 모드에서 캠 기초원 페이즈 내에서 개방 상태인 배기 밸브(1)가, 연소 모드가 다시 시작되기 이전에, 다시 폐쇄될 수 있는 것을 보장하는 전이 영역을 나타낸다. 전이 영역(15)은 따라서, 밸브가 연소 모드에서 캠 기초원 페이즈 내에서 개방 상태에 놓이지 않는 것을 보장한다.
비록 본 발명은 한정된 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 당업자는, 본 발명의 범위를 벗어남 없이, 다양한 보정이 실행될 수 있으며 균등물들이 대체물로서 사용될 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 부가적으로, 다수의 수정들이, 연관된 범위로부터 벗어남 없이 수행될 수 있다. 결과적으로, 본 발명은, 개시된 예시적인 실시예들로 제한되어서는 안 되며, 대신 첨부 특허 청구범위의 범위 이내에 속하는 모든 예시적인 실시예들을 포함해야 한다. 특히, 본 발명은 또한, 대상 및 참조되는 청구항들과 무관하게 종속 청구항들의 특징들에 대한 보호를 청구한다.
1: 배기 밸브 1a: 스템
1b: 스프링 칼라 2: 배기 덕트
3: 로커 암 4: 밸브 크로스헤드
5: 폐쇄 스프링 6: 밸브 간극 보상 요소
7: 실린더 헤드 7a: 실린더 헤드 표면
8: 지지 캡 9: 베어링 블록
10: 엔진 속도 제한 장치 11: 밸브 트레인
12: 엔진 속도 특성 13, 14: 밸브 점프 없는 범위
15: 전이 구역 16: 밸브 점프를 동반하는 범위
t1: 엔진 브레이킹 모드의 종료 t2: 엔진 속도 한계의 도달
t3: 연소 모드의 시작
F1: 유압식 밸브 간극 보상 요소의 오일 압력
F2: 유압식 밸브 간극 보상 요소의 스프링력
F3: 폐쇄 스프링의 스프링력 F4: 마찰력
F5: 엔진 배압 브레이크에 의한 가스 압력
F6: 실린더 내의 연소 챔버 압력에 의한 가스 압력
V1: 배기 밸브와 밸브 시트 링 사이의 갭 크기

Claims (9)

  1. 캠 샤프트 및 전달 장치(3, 4, 5)를 통해 구동될 수 있는, 실린더 당 적어도 하나의 배기 밸브(1)로서, 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)가 전달 장치(3, 4, 5) 내에서 캠 샤프트와 배기 밸브(1) 사이에 배열되는 것인, 실린더 당 적어도 하나의 배기 밸브, 및 엔진 브레이크 장치로서, 배기 가스 배압을 형성하기 위한 엔진 배압 브레이크 및, 적어도 하나의 배기 밸브가 그에 의해 적어도 엔진 브레이킹 국면에서 개방 상태로 유지될 수 있는 것인, 상기 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)에 의해 형성되는 압축 이완 엔진 브레이크를 구비하는, 엔진 브레이크 장치를 구비하는, 내연 기관으로서,
    내연 기관은, 사전 결정된 중단 엔진 속도(n1) 위에서 연료의 분사를 정지시키도록 구성되는, 엔진 속도 제한 장치(10)를 구비하며; 그리고
    전달 장치(3, 4, 5), 엔진 배압 브레이크 및 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)는, 갭이 그 위에서 엔진 브레이킹 모드에서의 캠 기초원 페이즈 내에서 배기 밸브와 연관된 밸브 시트 링 사이에 생성되는, 엔진 속도 한계(n2)가, 거리 값(Δn) 만큼 중단 엔진 속도(n1) 위에 놓이는 방식으로, 설계되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  2. 제 1항에 있어서,
    전달 장치(3, 4, 5), 엔진 배압 브레이크 및 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)는, 캠 기초원 페이즈 내의 배기 밸브 상에 폐쇄 방향(C)으로 작용하는 힘들(F3, F4, F6)의 합이, 개방 방향으로 작용하는 힘들(F1, F2, F5)의 합보다, 사전 결정된 엔진 속도 한계(n2) 아래의 내연 기관의 엔진 속도의 경우에서만 더 큰 방식으로, 설계되며, 그 결과 배기 밸브가 엔진 속도 한계(n2) 아래의 내연 기관의 엔진 속도에서 캠 기초원 페이즈 내의 폐쇄 위치에 유지되며 그리고 엔진 속도 한계(n2)보다 더 크거나 또는 그와 동등한 내연 기관의 엔진 속도에서 개방 위치로 이동하게 되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  3. 제 2항에 있어서,
    (a) 폐쇄 방향(C)으로 작용하는 힘들은, 배기 밸브(1)의 밸브 스프링력(F3) 및 연소 챔버 측부에서 생성되는 가스 압력(F6)을 포함하며; 그리고
    (b) 개방 방향(O)으로 작용하는 힘들은, 엔진 배압 브레이크에 의해 생성되는 배기 가스 압력의 가스 압력(F5), 밸브 간극 보상 요소에 의해 생성되는 오일 압력(F1), 및 유압식 밸브 간극 보상 요소(6)의 복원 스프링의 스프링력(F2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    유압식 밸브 간극 보상 요소(6)는, 압력 공간에 인접한 피스톤 및, 스프링에 의해 부하를 받게 되는 체크 밸브를 통해 압력 공간 내로 개방되는, 오일 압력 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  5. 제 4항에 있어서,
    밸브 간극 보상 요소(6)의 압력 공간으로부터 나오며 그리고 제어 가능한 이완 밸브를 통해 압력 싱크에 연결될 수 있는 이완 라인이, 제공되지 않는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  6. 제 5항에 있어서,
    단지 배기 행정의 시작 시에만 이완 라인의 배기 개구를 개방하도록 구성되는 카운터 홀더가, 제공되지 않는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    전달 장치는:
    (a) 밸브 크로스헤드(4); 및
    (b) 로커 암(3) 또는 견인 레버로서 구성되고, 캠 샤프트에 의해 구동되며, 그리고 밸브 크로스헤드(4)를 통해 배기 밸브들(1) 상에 작용하는, 밸브 레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  8. 제 4항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    유압식 밸브 간극 보상 요소(6)의, 피스톤, 체크 밸브, 및 스프링은, 밸브 레버와 밸브 크로스헤드(4) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 내연 기관을 구비하는, 차량, 특히 상용 차량.
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