(72) 발명자 퍼킨스, 안소니 영국 비엔43 5에이디 웨스트 서섹스 쇼어햄바이시 21 윈들즈햄 가든스 길버트, 이안 영국 비엔43 5와이이 웨스트 서섹스 쇼어햄바이시 67 비치 그린 - 2 -

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1 (19) 대한민국특허청(KR) (12) 등록특허공보(B1) (45) 공고일자 2013년05월27일 (11) 등록번호 (24) 등록일자 2013년05월21일 (51) 국제특허분류(Int. Cl.) F01L 1/20 ( ) F01L 1/18 ( ) (21) 출원번호 (22) 출원일자(국제) 2010년01월20일 심사청구일자 2011년08월18일 (85) 번역문제출일자 2011년08월18일 (65) 공개번호 (43) 공개일자 2011년10월26일 (86) 국제출원번호 PCT/US2010/ (87) 국제공개번호 WO 2010/ 국제공개일자 (30) 우선권주장 2010년07월29일 61/205, 년01월22일 미국(US) (56) 선행기술조사문헌 US B1 KR A KR A (73) 특허권자 스쿠데리 그룹 엘엘씨 미국 매사추세츠주 웨스트 스프링필드 스위 트 33 엘름 스트릿 1111 (72) 발명자 멜도레시, 리카르도 영국 비엔43 6알비 웨스트 서섹스 쇼어햄바이시 55 뉴 로드 레이시, 클라이브 영국 비엔12 4엑스지 웨스트 서섹스 워딩 고링바 이시 57 알즈워스 애비뉴 (뒷면에 계속) (74) 대리인 박영우 KR A 전체 청구항 수 : 총 34 항 심사관 : 류태영 (54) 발명의 명칭 스플릿-사이클 엔진을 위한 밸브 래시 조정 시스템 (57) 요 약 밸브 작동 시스템은 작동 구성요소들과 밸브 래시를 포함하며 밸브를 작동시키기 위한 밸브 트레인, 및 상기 밸 브 래시를 조정하기 위한 밸브 래시 조정 시스템을 포함한다. 상기 밸브 트레인과 상기 밸브 래시 조정 시스템은 어떠한 공통 작동 구성요소들을 공유하지 않는다. 대 표 도 - 도7-1 -

2 (72) 발명자 퍼킨스, 안소니 영국 비엔43 5에이디 웨스트 서섹스 쇼어햄바이시 21 윈들즈햄 가든스 길버트, 이안 영국 비엔43 5와이이 웨스트 서섹스 쇼어햄바이시 67 비치 그린 - 2 -

3 특허청구의 범위 청구항 1 청구항 2 청구항 3 청구항 4 청구항 5 청구항 6 청구항 7 청구항 8 청구항 9 청구항 10 청구항 11 밸브 래시 및 로커를 포함하고, 밸브를 작동시키기 위한 밸브 트레인; 및 상기 밸브 트레인의 래시를 조정하기 위한 밸브 래시 조정 장치를 포함하고, 상기 밸브 래시 조정 장치는 상기 로커를 회전가능하게 지지하도록 동작 가능한 로커 샤프트를 포함하는 로커 샤프트 어셈블리; 상기 로커 샤프트에 결합되어 상기 로커 샤프트의 회전 위치가 상기 로커 샤프트 레버의 회전 위치에 의해 결정 되도록 동작 가능한 로커 샤프트 레버; 및 상기 로커 샤프트 레버 상에 힘을 인가시키도록 동작하여 상기 로커 샤프트 레버의 회전 위치를 조정함으로써, 상기 로커 샤프트의 회전 위치를 제어하고 상기 로커를 변위시켜, 상기 래시를 조정하는 래시 조정기 어셈블리 를 포함하고, 상기 로커 샤프트는 고정된 축과 동일한 중심을 갖는 축받이 베어링 부분, 및 상기 로커가 회전하는 로커 베어 링 부분을 포함하고, 상기 로커 베어링 부분은 이동가능한 로커 축과 동일한 중심을 갖고, 상기 이동가능한 로 커 축은 상기 고정된 축으로부터 오프셋되고, - 3 -

4 (1) 상기 로커 샤프트 레버에 의해 상기 래시 조정기 어셈블리에 작용된 힘의 작용 라인과 상기 고정된 축 사이 의 최단 거리와 (2) 상기 로커에 의해 상기 로커 샤프트 어셈블리에 작용된 힘의 작용 라인과 상기 고정된 축 사이의 최단 거리의 비율로서 정의된 레버 비율이 10:1이 되어, 상기 로커로부터 상기 래시 조정기 어셈블리 상 에 작용되는 힘을 감소시키고 상기 래시 조정기 어셈블리의 유효한 강성을 증가시키는 것을 특징으로 하는 밸브 작동 장치. 청구항 12 로커를 회전가능하게 지지하도록 동작 가능한 로커 샤프트를 포함하는 로커 샤프트 어셈블리; 상기 로커 샤프트에 결합되어 상기 로커 샤프트의 회전 위치가 상기 로커 샤프트 레버의 회전 위치에 의해 결정 되도록 동작 가능한 로커 샤프트 레버; 및 상기 로커 샤프트 레버 상에 힘을 인가시키도록 동작하여 상기 로커 샤프트 레버의 회전 위치를 조정함으로써, 상기 로커 샤프트의 회전 위치를 제어하고 상기 로커를 변위시켜, 상기 로커를 포함하는 밸브 트레인의 래시를 조정하는 래시 조정기 어셈블리를 포함하고, 상기 로커 샤프트는 고정된 축과 동일한 중심을 갖는 축받이 베어링 부분, 및 상기 로커가 회전하는 로커 베어 링 부분을 포함하고, 상기 로커 베어링 부분은 이동가능한 로커 축과 동일한 중심을 갖고, 상기 이동가능한 로 커 축은 상기 고정된 축으로부터 오프셋되고, (1) 상기 로커 샤프트 레버에 의해 상기 래시 조정기 어셈블리에 작용된 힘의 작용 라인과 상기 고정된 축 사이 의 최단 거리와 (2) 상기 로커에 의해 상기 로커 샤프트 어셈블리에 작용된 힘의 작용 라인과 상기 고정된 축 사이의 최단 거리의 비율로서 정의된 레버 비율이 10:1이 되어, 상기 로커로부터 상기 래시 조정기 어셈블리 상 에 작용되는 힘을 감소시키고 상기 래시 조정기 어셈블리의 유효한 강성을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 로 커를 포함하는 밸브 트레인의 래시를 조정하기 위한 밸브 래시 조정 장치. 청구항 13 제 11 항에 있어서, 상기 래시 조정기 어셈블리에 의해 발생한 힘은 상기 로커에 의해 발생한 힘보다 작은 것을 특징으로 하는 밸브 작동 장치. 청구항 14 제 12 항에 있어서, 상기 래시 조정기 어셈블리에 의해 발생한 힘은 상기 로커에 의해 발생한 힘보다 작은 것을 특징으로 하는 밸브 래시 조정 장치. 청구항 15 청구항 16 청구항 17 제 11 항에 있어서, 상기 로커 샤프트가 삽입되는 축받이 프레임을 더 포함하고, 상기 축받이 프레임은 상기 축 받이 베어링 부분을 회전가능하도록 지지하는 전단 보어 및 상기 로커를 수용하는 슬롯을 포함하는 것을 특징으 로 하는 밸브 작동 장치. 청구항 18 제 12 항에 있어서, 상기 로커 샤프트가 삽입되는 축받이 프레임을 더 포함하고, 상기 축받이 프레임은 상기 축 받이 베어링 부분을 회전가능하도록 지지하는 전단 보어 및 상기 로커를 수용하는 슬롯을 포함하는 것을 특징으 로 하는 밸브 래시 조정 장치. 청구항 19 제 17 항에 있어서, 상기 밸브 트레인에 대하여 수직 방향으로 상기 축받이를 위치시키기 위한 축받이 쐐기를 - 4 -

5 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 작동 장치. 청구항 20 제 18 항에 있어서, 상기 밸브 트레인에 대하여 수직 방향으로 상기 축받이를 위치시키기 위한 축받이 쐐기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 래시 조정 장치. 청구항 21 청구항 22 청구항 23 제 17 항에 있어서, 편심 캡을 더 포함하고, 상기 편심 캡은 상기 축받이 프레임의 후단 벽의 후단 보어 내부로 미끄러져 끼워지는 크기를 가지며 상기 고정된 축과 동심인 외측 베어링 표면을 포함하고, 상기 편심 캡은 상기 로커 베어링 부분을 수용하는 편심 내측 베어링 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 작동 장치. 청구항 24 제 18 항에 있어서, 편심 캡을 더 포함하고, 상기 편심 캡은 상기 축받이 프레임의 후단 벽의 후단 보어 내부로 미끄러져 끼워지는 크기를 가지며 상기 고정된 축과 동심인 외측 베어링 표면을 포함하고, 상기 편심 캡은 상기 로커 베어링 부분을 수용하는 편심 내측 베어링 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 래시 조정 장치. 청구항 25 제 11 항에 있어서, 상기 래시 조정기 어셈블리의 상단 상에 배치되는 로커 샤프트 태핏을 더 포함하고, 상기 로커 샤프트 태핏은 상기 로커 샤프트 레버에 형성된 클리어런스 슬롯 내에 보유되고, 사이드 클리어런스는 상 기 로커 샤프트 태핏과 상기 슬롯의 가장자리들 사이의 상기 슬롯에 구비되어, 상기 래시 조정기 어셈블리가 수 직하게 유지되고 사이드 힘들을 최소화하는 것을 특징으로 하는 밸브 작동 장치. 청구항 26 제 12 항에 있어서, 상기 래시 조정기 어셈블리의 상단 상에 배치되는 로커 샤프트 태핏을 더 포함하고, 상기 로커 샤프트 태핏은 상기 로커 샤프트 레버에 형성된 클리어런스 슬롯 내에 보유되고, 사이드 클리어런스는 상 기 로커 샤프트 태핏과 상기 슬롯의 가장자리들 사이의 상기 슬롯에 구비되어, 상기 래시 조정기 어셈블리가 수 직하게 유지되고 사이드 힘들을 최소화하는 것을 특징으로 하는 밸브 래시 조정 장치. 청구항 27 제 11 항에 있어서, 상기 밸브 래시 조정 장치는 상기 로커에서만 상기 밸브 트레인과 결합하는 것을 특징으로 하는 밸브 작동 장치. 청구항 28 제 12 항에 있어서, 상기 밸브 래시 조정 장치는 상기 로커에서만 상기 밸브 트레인과 결합하는 것을 특징으로 하는 밸브 래시 조정 장치. 청구항 29 제 11 항에 있어서, 상기 로커의 질량은 상기 밸브 작동 장치가 상기 로커를 고주파수 작동 운동에 종속시킬 수 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는 밸브 작동 장치. 청구항 30 제 12 항에 있어서, 상기 로커의 질량은 상기 밸브 작동 장치가 상기 로커를 고주파수 작동 운동에 종속시킬 수 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는 밸브 래시 조정 장치

6 청구항 31 제 11 항에 있어서, 상기 로커는 스틸로 만들어지는 것을 특징으로 하는 밸브 작동 장치. 청구항 32 제 12 항에 있어서, 상기 로커는 스틸로 만들어지는 것을 특징으로 하는 밸브 래시 조정 장치. 청구항 33 제 11 항에 있어서, 상기 로커는 보강 리브들을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 작동 장치. 청구항 34 제 12 항에 있어서, 상기 로커는 보강 리브들을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸브 래시 조정 장치. 청구항 35 작동 구성요소들 및 밸브 래시를 포함하고, 밸브를 작동시키기 위한 밸브 트레인; 및 상기 밸브 래시를 조정하기 위한 밸브 래시 조정 장치를 포함하고, 상기 밸브 래시 조정 장치는 고정된 축에 대하여 회전 가능하며 상기 밸브 트레인에 동작 가능하도록 연결되고, 상기 고정된 축으로부터 오 프셋된 이동가능한 축을 제공하는 로커 베어링 부분을 포함하는 로커 샤프트 어셈블리; 상기 밸브 래시를 조정하도록 동작 가능하고, 중심라인 축을 따라 연장 가능한 래시 조정기 어셈블리; 및 상기 래시 조정기 어셈블리와 상기 로커 샤프트 어셈블리 사이에 동작 가능하게 연결되어 레버 비율을 제공하는 로커 샤프트 레버를 포함하고, 상기 밸브 트레인 및 상기 밸브 래시 조정 장치는 어떤 공통 작동 구성요소들을 공유하지 않고, 상기 로커 샤프트 어셈블리는 강성을 갖고, 상기 강성은 상기 로커 베어링 부분의 변형으로부터 발생한 변형에 의해 적어도 발생하는 굽힘 구성요소 및 상기 로커 샤프트 어셈블리의 회전으로부터 발생한 변형에 의해 적어도 발생하는 회전 구성요소를 포함하고, 상기 래시 조정기 어셈블리는 상기 레버 비율의 제곱이 곱해지는 상기 회전 구성요소의 강성의 25 퍼센트 이내 의 강성을 갖는 것을 특징으로 하는 밸브 작동 장치. 청구항 36 밸브를 작동시키기 위한 밸브 트레인의 밸브 래시를 조정하기 위한 밸브 래시 조정 장치에 있어서, 상기 밸브 래시 조정 장치는 상기 밸브 래시를 조정하기 위한 래시 조정기 어셈블리를 포함하고, 상기 밸브 래시 조정 장치는, 고정된 축에 대하여 회전 가능하며 상기 밸브 트레인에 동작 가능하도록 연결되고, 상기 고정된 축으로부터 오프셋된 이동가능한 축을 제공하는 로커 베어링 부분을 포함하는 로커 샤프 트 어셈블리; 상기 밸브 래시를 조정하도록 동작 가능하고, 중심라인 축을 따라 연장 가능한 상기 래시 조정기 어셈블리; 및 상기 래시 조정기 어셈블리와 상기 로커 샤프트 어셈블리 사이에 동작 가능하게 연결되어 레버 비 율을 제공하는 로커 샤프트 레버를 포함하고, 상기 밸브 트레인 및 상기 밸브 래시 조정 장치는 어떤 공통 작동 구성요소들을 공유하지 않고, 상기 로커 샤프트 어셈블리는 강성을 갖고, 상기 강성은 상기 로커 베어링 부분의 변형으로부터 발생한 변형에 의해 적어도 발생하는 굽힘 구성요소 및 상기 로커 샤프트 어셈블리의 회전으로부터 발생한 변형에 의해 적어도 발생하는 회전 구성요소를 포함하고, 상기 래시 조정기 어셈블리는 상기 레버 비율의 제곱이 곱해지는 상기 회전 구성요소의 강성의 25 퍼센트 이내 의 강성을 갖는 것을 특징으로 하는 밸브 래시 조정 장치

7 청구항 37 청구항 38 청구항 39 제 35 항에 있어서, 상기 레버 비율은 3 이상인 것을 특징으로 하는 밸브 작동 장치. 청구항 40 제 36 항에 있어서, 상기 레버 비율은 3 이상인 것을 특징으로 밸브 래시 조정 장치. 청구항 41 제 35 항에 있어서, 상기 레버 비율은 5 이상인 것을 특징으로 하는 밸브 작동 장치. 청구항 42 제 36 항에 있어서, 상기 레버 비율은 5 이상인 것을 특징으로 하는 밸브 래시 조정 장치. 청구항 43 제 35 항에 있어서, 상기 레버 비율은 7 이상인 것을 특징으로 하는 밸브 작동 장치. 청구항 44 제 36 항에 있어서, 상기 레버 비율은 7 이상인 것을 특징으로 하는 밸브 래시 조정 장치. 청구항 45 청구항 46 청구항 47 제 35 항에 있어서, 상기 회전 구성요소는 상기 굽힘 구성요소와 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는 밸브 작동 장치. 청구항 48 제 36 항에 있어서, 상기 회전 구성요소는 상기 굽힘 구성요소와 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는 밸브 래시 조정 장치. 청구항 49 청구항 50 청구항 51 작동 구성요소들 및 밸브 래시를 포함하고, 밸브를 작동시키기 위한 밸브 트레인; 및 상기 밸브 래시를 조정하기 위한 밸브 래시 조정 장치를 포함하고, - 7 -

8 상기 밸브 래시 조정 장치는 고정된 축에 대하여 회전 가능하며 상기 밸브 트레인에 동작 가능하도록 연결되고, 상기 고정된 축으로부터 오 프셋된 이동가능한 축을 제공하는 로커 베어링 부분을 포함하는 로커 샤프트 어셈블리; 상기 밸브 래시를 조정하도록 동작 가능하고, 중심라인 축을 따라 연장 가능한 래시 조정기 어셈블리; 및 상기 래시 조정기 어셈블리와 상기 로커 샤프트 어셈블리 사이에 동작 가능하게 연결되어 레버 비율을 제공하는 로커 샤프트 레버를 포함하고, 상기 밸브 트레인 및 상기 밸브 래시 조정 장치는 어떤 공통 작동 구성요소들을 공유하지 않고, 상기 로커 샤프트 어셈블리는 강성을 갖고, 상기 강성은 상기 로커 베어링 부분의 변형으로부터 발생한 변형에 의해 적어도 발생하는 굽힘 구성요소 및 상기 로커 샤프트 어셈블리의 회전으로부터 발생한 변형에 의해 적어도 발생하는 회전 구성요소를 포함하고, 상기 래시 조정기 어셈블리는 상기 레버 비율의 제곱이 곱해지는 상기 회전 구성요소의 강성의 10 퍼센트 이내 의 강성을 갖는 것을 특징으로 하는 밸브 작동 장치. 청구항 52 밸브를 작동시키기 위한 밸브 트레인의 밸브 래시를 조정하기 위한 밸브 래시 조정 장치에 있어서, 상기 밸브 래시 조정 장치는 상기 밸브 래시를 조정하기 위한 래시 조정기 어셈블리를 포함하고, 상기 밸브 래시 조정 장치는, 고정된 축에 대하여 회전 가능하며 상기 밸브 트레인에 동작 가능하도록 연결되고, 상기 고정된 축으로부터 오프셋된 이동가능한 축을 제공하는 로커 베어링 부분을 포함하는 로커 샤프 트 어셈블리; 상기 밸브 래시를 조정하도록 동작 가능하고, 중심라인 축을 따라 연장 가능한 상기 래시 조정기 어셈블리; 및 상기 래시 조정기 어셈블리와 상기 로커 샤프트 어셈블리 사이에 동작 가능하게 연결되어 레버 비 율을 제공하는 로커 샤프트 레버를 포함하고, 상기 밸브 트레인 및 상기 밸브 래시 조정 장치는 어떤 공통 작동 구성요소들을 공유하지 않고, 상기 로커 샤프트 어셈블리는 강성을 갖고, 상기 강성은 상기 로커 베어링 부분의 변형으로부터 발생한 변형에 의해 적어도 발생하는 굽힘 구성요소 및 상기 로커 샤프트 어셈블리의 회전으로부터 발생한 변형에 의해 적어도 발생하는 회전 구성요소를 포함하고, 상기 래시 조정기 어셈블리는 상기 레버 비율의 제곱이 곱해지는 상기 회전 구성요소의 강성의 10 퍼센트 이내 의 강성을 갖는 것을 특징으로 하는 밸브 래시 조정 장치. 청구항 53 제 35 항에 있어서, 상기 로커 샤프트 어셈블리는 상기 밸브 트레인의 지지 구성요소인 것을 특징으로 하는 밸 브 작동 장치. 청구항 54 제 36 항에 있어서, 상기 로커 샤프트 어셈블리는 상기 밸브 트레인의 지지 구성요소인 것을 특징으로 하는 밸 브 래시 조정 장치. 청구항 55 청구항 56 청구항

9 청구항 58 청구항 59 청구항 60 청구항 61 청구항 62 명 세 서 [0001] 기 술 분 야 본 발명은 내연 엔진을 위한 밸브 래시 조정 시스템 및 밸브 작동 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 스플릿-사이클 엔진의 밸브를 위한 밸브 래시 조정 시스템에 관한 것이다. [0002] [0003] [0004] [0005] [0006] [0007] [0008] [0009] [0010] [0011] 배 경 기 술 본 출원은 2009년 1월 22일자로 미국특허청에 출원된 미국 가특허출원(U.S. Provisional Application) 제 61/205,777호를 우선권으로 하며, 이는 참조에 의해 전체적으로 본 출원에 병합된다. 명확한 이해를 위하여, 본 출원에서 사용되는 "종래 엔진"이란 용어는 잘 알려진 오토 사이클(Otto cycle)의 4 행정들(흡입, 압축, 팽창 및 배기 행정들)이 상기 엔진의 피스톤/실린더 조합 각각에서 포함되어 있는 내연 엔 진을 나타낸다. 각각의 행정은 크랭크샤프트의 절반의 회전(180도 크랭크 각도(CA))을 필요로 하고, 상기 크랭 크샤프트의 2회전들(720도 CA)은 종래의 실린더 각각에서 전체 오토 사이클을 완료하는데 요구된다. 또한, 명확한 이해를 위해, 선행 기술에 개시되고 본 출원에서 참조되는 엔진들에 적용될 수 있도록 다음과 같 은 정의가 "스플릿-사이클 엔진"이라는 용어를 위해 제공된다. 스플릿-사이클 엔진은, 크랭크샤프트 축에 대해 회전 가능한 크랭크샤프트; 압축 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 수용되며 상기 크랭크샤프트에 작동 가능하게 연결되어 상기 크랭크샤프트 의 일회전 동안 흡입 행정 및 압축 행정을 통해 왕복 운동하는 압축 피스톤; 팽창 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 수용되며 상기 크랭크샤프트에 작동 가능하게 연결되어 상기 크랭크샤프트 의 일회전 동안 팽창 행정 및 배기 행정을 통해 왕복 운동하는 팽창(파워) 피스톤; 그리고 상기 압축 및 팽창 실린더들을 상호 연결시키고, 상기 실린더들 사이에서 압력 챔버를 정의하는 교차 압축 (crossover compression, XovrC) 밸브와 교차 팽창(crossover expansion, XovrE) 밸브를 포함하는 교차 통로를 포함한다. 2003년 4월 8에 Carmelo J. Scuderi에게 허여된 미국 특허 제6,543,225호(스쿠데리 특허) 및 2005년 10월 11일 에 David P. Branyon et al.에 허여된 미국 특허 제6,952,923호(브래니언 특허) 각각은 스플릿-사이클 그리고 유사한 타입의 엔진들의 광범위한 논의를 포함한다. 또한 상기 스쿠데리 및 브래니언 특허들은 본 발명이 추가 적인 개선을 포함하는 상기 엔진들의 이전 형태들에 관한 상세한 설명들을 개시하고 있다. 상기 스쿠데리 특허 와 상기 브래니언 특허 모두는 본 출원에 참조에 의해 전체적으로 병합된다. 도 1을 참조하면, 상기 브래니언 및 스쿠데리 특허들에 개시된 유사한 형태의 선행 기술인 스플릿-사이클 엔진 - 9 -

10 이 참조부호 10에 의해 도시되어 있다. 스플릿-사이클 엔진(10)은 종래 엔진의 두 개의 인접한 실린더들을 하나 의 압축 실린더(12)와 하나의 팽창 실린더(14)의 조합으로 대체하고 있다. 상기 오토 사이클의 4개의 행정들은 상기 두 개의 실린더들(12, 14)에 "스플릿(split)"되어 압축 실린더(12)는 상기 흡입 및 팽창 행정들을 포함하 고 팽창 실린더(14)는 상기 팽창 및 배기 행정들을 포함한다. 그러므로 상기 오토 사이클은 크랭크샤프트(16)의 일회전(360도 CA)당 하나의 사이클이 완료된다. [0012] [0013] [0014] [0015] [0016] [0017] [0018] [0019] [0020] 상기 흡입 행정 동안, 흡입 공기는 내부 개방(실린더 내부로 개방되는) 포펫 흡입 밸브(poppet intake valve, 18)를 통해 압축 실린더(12) 내부로 흡입된다. 상기 압축 행정 동안, 압축 피스톤(20)은 상기 공기 차지(air charge)를 압축시키고 상기 공기를 팽창 실린더(14)를 위한 흡입 통로로서 작용하는 교차 통로(22)를 통해 주입 시킨다. 압축 실린더(12) 내에서의 매우 높은 압축 비율들(예를 들어, 20 to 1, 30 to 1, 40 to 1, 또는 그 이상)에 의 해서, 상기 교차 통로 입구에서 외부 개방(상기 실린더로부터 외부로 개방되는) 포펫 교차 압축(XovrC) 밸브 (24)는 교차 실린더(12)로부터 교차 통로(22)로의 흐름을 제어하는 데 사용된다. 팽창 실린더(14) 내에서의 매 우 높은 팽창 비율들(예를 들어, 20 to 1, 30 to 1, 40 to 1, 또는 그 이상)에 의해서, 교차 통로(22)의 출구 에서 외부 개방 포펫 교차 팽창(XovrE) 밸브(26)는 교차 통로(22)로부터 팽창 실린더(14)로의 흐름을 제어한다. XovrC 및 XovrE 밸브들(24, 26)의 작동 속도들과 위상들은 상기 오토 사이클의 모든 4행정들 동안에 교차 통로 (22)에서 높은 최소 압력(일반적으로 20 bar 또는 그 이상)으로 압력을 유지하도록 타이밍된다. 연료 주입기(28)는 XovrE 밸브(26)의 개방에 대응하여 교차 통로(22)의 출구 단부에서 가압된 공기 내로 연료를 주입한다. 상기 연료-공기 차지는 팽창 피스톤(30)이 자신의 상사점에 도달한 후에 곧바로 팽창 실린더(14)로 들어온다. 피스톤(30)이 자신의 상사점으로부터 하강을 시작할 때, 그리고 XovrE 밸브(26)가 여전히 개방되어 있는 동안, 스파크 플러그(32)는 (일반적으로 팽창 피스톤(30)의 상사점 이후에 10 내지 20도 CA 사이에서) 점 화되어 연소를 개시한다. 이어서 XovrE 밸브(26)는 최종적인 연소가 교차 통로(22) 내로 들어갈 수 있기 전에 개방된다. 상기 연소는 파워 행정에서 팽창 피스톤(30)을 하방으로 이동시킨다. 배기가스들은 상기 배기 행정 동안 내부 개방 포펫 배기 밸브(34)를 통해 팽창 실린더(14)로부터 외부로 펌핑된다. 상기 스플릿-사이클 엔진 개념과 함께, 상기 압축 및 팽창 실린더들의 상기 기하학적 엔진 파라미터들(예를 들 면, 보어(bore), 스트로크(stroke), 커넥팅 로드 길이, 압축 비율, 등)은 일반적으로 서로 독립적이다. 예를 들 면, 압축 실린더(12) 및 팽창 실린더(14)를 위한 크랭크 쓰로우들(36, 38) 각각은 서로 다른 반경들을 가질 수 있고 팽창 피스톤(20)의 상사점(TDC) 이전에 일어나는 팽창 피스톤(30)의 상사점(TDC)과 서로 다른 위상을 가질 수 있다. 이러한 독립성은 상기 스플릿-사이클 엔진이 전형적인 4행정 엔진들보다 더 높은 효율 레벨들과 더 큰 토크들을 달성할 수 있게 한다. 교차 밸브들(24, 26)을 위한 작동 메커니즘들(도시되지 않음)은 캠 구동 또는 캠 구동이 아닐 수 있다. 일반적 으로, 캠 구동 메커니즘은 상기 크랭크샤프트에 기계적으로 연결된 캠샤프트를 포함한다. 캠은 상기 캠샤프트에 설치되고, 밸브 개방(즉, 밸브 작동 동안 발생하는 동작)에 관한 밸브 리프트 프로파일을 제어하는 윤곽화된 표 면을 갖는다. 캠 구동 작동 메커니즘은 효율적이고, 빠르며 가변적인 밸브 작동 시스템의 일부일 수 있지만 일 반적으로 제한된 유연성(limited flexibility)을 갖는다. 여기서 밸브 개방 동작은 상기 크랭크샤프트의 회전에 대하여 상기 밸브가 자신의 밸브 시트로부터 초기 개방으 로부터 다시 자신의 밸브 시트 상으로 폐쇄할 때까지 리프트됨으로써 정의된다. 또한 상기 밸브 개방 동작 속도 (즉, 밸브 작동 속도)는 주어진 엔진 사이클 내에서 상기 밸브 개방 동작이 발생하는 데 필요한 시간이다. 밸브 개방 동작은 일반적으로 엔진 작동 사이클의 전체 시간, 예를 들면, 종래의 엔진 사이클에서는 720 CA 각도 그 리고 스플릿-사이클 엔진에서는 360 CA 각도, 중에서 단지 일부분이라는 점을 인식하는 게 중요하다. 또한 일반적으로, 캠이 없는 작동 시스템들이 알려져 있고, 기계적, 수력적, 공압적 및/또는 전기적 구성요소들 또는 이와 유사한 요소들의 하나 이상의 조합들을 포함한다. 캠이 없는 시스템들은 동작 동안에, 상기 밸브 리 프트 높이를 변화시키고 선택된 시간들에서 상기 밸브를 중지시키는 능력을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 더 큰 유연성을 허용한다. 도 2를 참조하면, 스플릿-사이클 엔진에서 교차 밸브를 위한 예시적인 선행 기술인 밸브 리프트 프로파일(40)이 도시되어 있다. 밸브 리프트 프로파일(40)은 도 1에서 교차 밸브들(24, 26) 중 어느 하나 또는 모두에 적용될 수 있다. 밸브들(24, 26)은 단순히 같은 밸브 리프트 프로파일(40)을 갖는 것으로 아래와 같이 설명될 수 있다. 밸브들(24, 26)이 캠 구동 또는 캠이 없는 시스템으로 작동되는 지 여부에 관계없이, 밸브 리프트 프로파일

11 (40)은 밸브들(24, 26)이 그들의 밸브 시트들에 대하여 폐쇄된 위치들로 접근하고 있을 때의 충격들을 회피하도 록 제어될 필요가 있다. 따라서, 프로파일(40)의 일부분 - 여기서 "랜딩(landing)" 램프(ramp) - 은 상기 밸브 들이 그들의 밸브 시트들로 접근할 때 밸브들(24, 26)의 속도를 빠르게 감속시키도록 제어될 수 있다. (프로파 일(40)의 하강 측면 상에서) 최대 감속이 시작하는 부분에서 상기 밸브 리프트는 랜딩 램프 높이(44)로 정의된 다. 랜딩 램프 구간(46)은 상기 이동하는 밸브의 상기 최대 감속의 시작으로부터 상기 밸브 시트 상에서 랜딩하 는 지점까지의 시간 구간으로 정의된다. 상기 밸브가 상기 밸브 시트에 접촉할 때의 밸브(24 또는 26)의 속도는 안착 속도(seating velocity)로 정의된다. 여기서, "테이크오프(takeoff)" 램프(46)는 랜딩 램프(42)만큼 임계 적이지 않고, 최대 리프트(48)를 충분히 달성할 수 있는 어떤 값으로 설정될 수 있다. [0021] [0022] [0023] [0024] [0025] [0026] [0027] [0028] [0029] [0030] 캠-구동 작동 시스템들에 있어서, 상기 랜딩 램프는 상기 캠의 프로파일에 의해 발생된다. 따라서, 상기 랜딩 램프의 작동 시간은 상기 엔진 속도에 비례하는 한편, 크랭크샤프트 회전(예를 들면, CA 각도들)에 관련된 시간 은 일반적으로 고정된다. 캠이 없는 작동 시스템들에 있어서, 일반적으로, 상기 랜딩 램프는 밸브 안착 제어 장 치 또는 시스템에 의해 능동적으로 제어된다. (상기 스쿠데리 및 브래니언 특허들에서와 같이) 상기 팽창 피스톤이 자신의 상사점에 도달한 이후에 그들의 차 지를 점화시키는 스플릿-사이클 엔진에 있어서, 교차 밸브들(24, 26)의 동역학적 작동이 매우 요구된다. 이는 엔진(10)의 교차 밸브들(24, 26)이 충분한 리프트를 달성하여, 적어도 180도 CA 기간 동안 상기 밸브들을 작동 시키는 종래 엔진에 비하여 크랭크샤프트 회전의 매우 짧은 기간(일반적으로 약 30 내지 60도 CA 범위에서)에서 상기 연료-공기 차지를 충분히 이동시켜야 하기 때문이다. 이것은 교차 밸브들(24, 26)이 종래 엔진의 밸브들보 다 약 4배 내지 6배 빠르게 작동하여야 한다는 것을 의미한다. 더 빠른 작동 요구조건들에 따라, 스플릿-사이클 엔진(10)의 XovrC 및 XovrE 밸브들(24, 26)은 종래의 엔진 밸 브들에 비하여 상당히 제한되는 최대 리프트(48, 도 2 참조)를 갖는다. 전형적으로 이러한 교차 밸브들(24, 2 6)의 최대 리프트(48)는 종래 엔진의 밸브들의 경우에 약 10-12mm인 것에 비하여 약 2 내지 3 밀리미터의 크기 (order)를 갖는다. 결과적으로, XovrC 및 XovrE 밸브들(24, 26)을 위한 랜딩 램프(42)의 높이(44) 및 구간(4 6)은 짧아진 최대 리프트 및 더 빠른 작동 속도들을 위해 최소화될 필요가 있다. 문제가 되는 것은, 교차 밸브들(24, 26)의 랜딩 램프들(42)의 높이들(44)이 너무 제한적이서 종래 엔진들의 더 큰 리프트 프로파일들에 대하여 일반적으로 크게 영향을 주지 않는 램프 높이를 제어하는 파라미터들에서의 회 피할 수 없는 변환들이 이제는 중요하게 되었다. 이러한 파라미터 변환들은, 이에 제한되지는 않지만, 다음을 포함할 수 있다. 1) 엔진 동작 온도들이 변화함에 따라 밸브의 작동 메커니즘에서의 금속 밸브 스템 및 따른 금속 구성요소들의 열팽창에 따른 치수 변화들(dimensional changes); 2) 밸브의 동작 수명 동안 밸브와 밸브 시트의 정규적인 마모(normal wear); 3) 제조 및 조립 허용 오차들(tolerances); 및 4) 밸브트레인(valvetrain)의 구성요소들에 있어서 유압 유체들(예를 들면, 오일)의 압축률(compressibility) 및 이에 따른 변형(deflection)에서의 변환들(variations). 도 3을 참조하면, 종래 엔진의 캠-구동 밸브 트레인(50)의 일 실시예가 도시되어 있다. 여기서, 내연 엔진의 밸 브 트레인은 밸브들의 작동을 제어하는 데 사용되는 밸브 트레인 구성요소들의 시스템으로서 정의된다. 상기 밸 브 트레인 구성요소들은 일반적으로 작동 구성요소들과 이들과 관련된 지지 구성요소들의 조합을 포함한다. 또 한, 밸브 트레인 구성요소의 주된 운동은 상기 밸브 트레인의 구성요소들이 무한대의 강성을 가진다고 가정할 때 상기 구성요소가 실질적으로 경험할 수 있는 운동으로 정의된다. 상기 작동 구성요소들(예를 들면, 캠들, 태 핏들(tappets), 스프링들, 로커 암들(rocker arms), 밸브들 및 이와 유사한 요소들)은 상기 밸브들의 각각의 밸 브 개방 동작 동안 상기 엔진의 밸브들의 주된 작동 운동(예를 들면, 상기 밸브들을 작동시킴)을 직접적으로 하 도록 사용된다. 따라서, 밸브 트레인에 있어서 상기 개별적인 작동 구성요소들의 주된 운동은 상기 작동 구성요 소들이 작동하는 상기 밸브들의 밸브 개방 동작들과 실질적으로 동일한 작동 속도들로 동작하여야 한다. 상기 지지 구성요소들(예를 들면, 샤프트들, 축받이들(pedestals) 또는 이와 유사한 요소들)은 상기 밸브 트레인 시 스템의 전체 강성에 영향을 미치더라도, 상기 작동 구성요소들을 상기 엔진에 견고하게 설치 및 가이드하도록 사용되고 일반적으로 어떠한 주된 운동을 갖지 않는다. 그러나, 밸브 트레인에 있어서 상기 지지 구성요소들의 주된 운동이 있더라도 상기 밸브들의 밸브 개방 동작보아 더 느린 속도들로 작동한다. 지지 구성요소들은 밸브 트레인의 작동 구성요소들의 고주파수 운동들에 의해 주로 발생하여 동작 동안에 상기

12 지지 구성요소들에 대해 힘들을 작용시키는 어떤 고주파수 진동에 구속될 수 있음에 주의하여야 한다. 상기 고 주파수 진동들은 유한 강성을 갖는 상기 밸브 트레인의 작동 및 지지 구성요소들의 결과이며 상기 주된 운동의 일부는 아니다. 그러나, 이러한 진동만으로 유도되는 변위는 상기 밸브 트레인에서의 상기 작동 구성요소들의 주된 운동의 크기보다, 일반적으로 크기 차수 또는 그 이하만큼, 실질적으로 작은 크기를 가질 것이다. [0031] [0032] [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] 밸브 트레인(50)은 밸브 헤드(54)와 밸브 스템(56)을 갖는 내부 개방 포펫 밸브(52)를 작동시킨다. 태핏(60)과 인접하는 밸브 팁(58)은 밸브 스템(56)의 말단에 위치한다. 스프링(62)은 밸브(52)가 자신의 폐쇄 위치에 있을 때 밸브 시트(64)에 대하여 밸브 헤드(54)를 밀착시킨다. 캠(66)은 회전하여 태핏(60)에 대하여 작용하여 스프 링(62)을 내리누른다. 본 실시예에 있어서, 밸브(52), 스프링(62), 태핏(60) 및 캠(66)은 작동하는 구성요소들 이다. 관련된 지지 구성요소들이 도시되어 있지 않지만, 당업자는 그들이 필요함을 이해할 수 있을 것이다. 캠 (66)은 밸브(52)에 어떠한 선형 운동을 부여하지 않는, 베이스 서클(68)이라 불리는 실린더 부분을 포함한다. 캠(66)은 또한 밸브(52)에 선형 운동을 부여하는 리트프(또는 편심형) 부분)(70)을 포함한다. 상기 캠의 편심형 부분(70)의 윤곽은 밸브(52)의 리프트 프로파일을 제어한다. 열팽창에 의한 상술한 치수 변환들의 영향들은 프 리셋 클리어런스 공간(preset clearance space)(또는 틈)(72)에 의해 보상된다. 여기서, 용어 "밸브 래시" 또는 "래시"는 상기 밸브가 완전히 안착될 때 밸브 트레인 내부에 존재하는 전체 클 리어런스(total clearance)로 정의된다. 상기 밸브 래시는 모든 개별적인 밸브 트레인 구성요소들(예를 들면, 작동 구성요소들 및 지지 구성요소들) 사이의 모든 개별적인 클리어런스들의 전체 기여와 동일하다. 본 실시예에 있어서, 클리어런스(72)는 캠(66)의 베이스 서클(68)과 태핏(60) 사이의 거리이다. 또한, 본 실시 예에 있어서, 클리어런스(72)는 상기 밸브 트레인의 밸브 래시, 즉, 밸브(52)가 밸브 시트(64) 상에 완전히 안 착될 때, 상기 밸브의 말단 팁(58)과 캠(66) 사이에 존재하는 모든 클리어런스들의 전체 기여와 실질적으로 동 일하다는 점에 주목하자. 내부 개방 밸브(52) 상의 열적 영향들을 보상하기 위하여, 클리어런스(72)는 상기 엔진이 차가울 때 최대 허용 오차로 설정된다. 상기 엔진이 가열될 때, 상기 밸브의 스템(56)은 길이 방향으로 팽창하고 클리어런스(72)를 감소시킬 것이지만, 상기 캠의 베이스 서클(68)에 대하여 접하지는 않을 것이다(즉, 클리어런스(72)를 영으로 감소시키지는 않을 것이다). 따라서, 상기 클리어런스(72)가 감소됨에 따라, 밸브(52)가 개방될 때 밸브(52)는 상기 실린더(도시되지 않음) 내부로 더욱 연장된다. 그러나, 클리어런스(72)가 감소되어도, 밸브(52)가 폐쇄될 때 밸브(52)는 자신의 밸브 시트에 대하여 안착되도록 유지된다는 점에 주목하자. 그러나, 상술한 바와 같이, 스플릿-사이클 엔진(10)에서의 밸브들(24, 26)과 같은, 교차 밸브들은 종래 엔진에 비하여 훨씬 더 작은 랜딩 램프 높이들을 포함하는 리프트 프로파일들을 갖는다. 밸브 작동(즉, 밸브 개방 동작)의 구간이 종래 엔진 상의 밸브의 구간, 예를 들면, 약 3ms 및 180도 크랭크 각도 또는 그 이하의 작동 구 간을 갖는 밸브의 구간에 비하여 더 짧은 한, 상기 밸브들이 내부 개방 또는 외부 개방인지 여부가 진실일 수 있다. 이렇게 빠르게 작동하고, 캠 구동되고, 내부 개방의 밸브들의 경우에 있어서, 제어된 랜딩 및 안정적인 안착 속도를 갖기 위하여 상기 밸브의 말단 팁은 상기 캠의 랜딩 램프들과 결합되어야 하고, 이러한 내부 개방 교차 밸브들을 위한 고정된 밸브 래시는 비례적으로 작게 설정되어야 한다. 문제가 되는 점은, 열팽창 영향들에 의한 설정된 밸브 래시에서의 변환들이 실제로 이러한 밸브들을 위해 요구되는 상기 램프 높이들보다 더 클 수 있다는 점이다. 이것은, 상기 밸브 래시가 열팽창을 위해 충분히 크게 설정된다면, 이러한 내부 개방 교차 밸브 들의 팁들은 상기 랜딩 램프와 함께 빗맞히게 되어, 상기 밸브들이 그들의 밸브 시트들에 대하여 반복적으로 충 돌하고 상기 밸브들을 빠르게 손상시키게 된다는 것을 의미한다. 또한, 상기 밸브 래시가 모든 동작 온도들에서 상기 랜딩 램프와의 결합(engagement)을 보장하기에 충분하도록 작게 설정되면, 상기 밸브들의 팁들은 상기 캠 의 베이스 서클에 대하여 접하도록 충분히 팽창하게 되어, 상기 밸브들이 그들의 폐쇄 위치에 있어야 할 때에도 상기 내부 개방 교차 밸브들을 개방시키게 되는 문제가 있다. 더욱이, 상기 큰 래시 설정은 더 짧은 밸브 리프트 구간을 발생시키고 상기 작은 래시 설정은 길어진 밸브 리프 트 구간을 발생시킬 수 있다. 각 경우에 있어서, 상기 밸브 개방 동작의 변환 범위는 원하는 것보다 더 커질 수 있다. 상기 밸브 개방 동작의 범위가 운영가능한 레벨로 유지시키는 것이 바람직하다. 도 4를 참조하면, 자동적으로 조정가능한 밸브 래시를 갖는 종래의 엔진 캠 구동 밸브 트레인(73)이 개시되어 있다. 밸브 트레인(73)은 내부 개방 포펫 밸브(74)를 작동시킨다. 밸브 트레인(73)은 각 사이클 동안 밸브(74) 를 작동시키는 밸브 트레인 작동 구성요소들로서 캠(76), 회전하는 레버 암(pivoting lever arm)(78) 및 스프링 (80)을 포함한다. 상술한 열팽창 및 다른 파라미터들의 영향들은 래시 조정기 어셈블리를 추가함으로써 조정된 다. 상기 래시 조정기 어셈블리에 있어서, 유압 래시 조정기(hydraulic lash adjuster, HLA)(82)와 같은 능동

13 적 래시 제어 장치가 사용되었다. 유압 래시 조정기(HLA)(82)는 또한 레버 암(78)과 관련된 지지 구성요소의 역 할을 수행한다. 당해 기술분야에서 알려진 바와 같이, 상기 밸브 트레인의 밸브 래시가 변화함에 따라, HLA(8 2)는 유압식으로 레버 암(78)의 위치를 조정하여 상기 밸브 래시를 영으로 보상한다(본 실시예에 있어서, 상기 밸브 래시는, 레버 암(78)과 밸브(74)의 스템 말단 팁 사이의 클리어런스뿐만 아니라 캠(76)과 레버 암(78) 사 이의 클리어런스일 수 있다). [0038] [0039] [0040] [0041] [0042] 레버 암(78)은 밸브 트레인(73) 작동 구성요소들 중 하나(예를 들면, 각 사이클 동안 내부 개방 밸브(74)를 직 접적으로 작동시키고 상기 주된 작동 운동을 밸브(74)에 직접적으로 부여하는 데 사용하는 구성요소)이기 때문 에, 충분한 강성(상기 레버 암 상에 작용하는 힘과 이러한 힘에 의해 발생되는 변형의 비율)을 위하여 요구되는 상기 레버 암의 최소 질량 및 고속 동작을 위해 허용 가능한 최대 질량 사이에 회피할 수 없는 타협(tradeoff) 이 존재한다. 즉, 레버 암(78)의 질량이 너무 작으면, 과도한 굽힘 및/또는 변형 없이 밸브(74)를 작동시킬 수 없을 것이다. 또한, 레버 암(78)의 질량이 너무 크다면, 너무 무거워서 최대 작동 속도로 밸브(74)를 작동시킬 수 없을 것이다. 특정한 밸브 트레인 작동 구성요소에 있어서, 충분한 강성을 위해 요구되는 최대 질량이 최대 동작 속도를 위해 허용 가능한 최대 질량을 초과한다면, 상기 구성요소는 상기 밸브 트레인에 사용될 수 있다. 일반적으로, 종래 엔진에 있어서, 강성 및 속도에 대한 요구사항들은 밸브 트레인(73)의 레버 암(78)의 사용을 배제시키기 위하여 요구되지는 않는다. 그러나, 상술한 바와 같이, 교차 밸브들(24, 26)은 종래 엔진의 밸브들보다 약 4배 내지 6배 빠르게 작동하여야 하고, 이는 상기 밸브 트레인 시스템의 작동 구성요소들은 종래 엔진에 비하여 극도로 높고 빠르게 변화하는 가 속 레벨들로 동작하여야 함을 의미한다. 이러한 동작 조건들은 밸브 트레인(73)의 레버 암(78)의 최대 질량을 심하게 제한시킨다. 또한, 교차 밸브들(24, 26)은 종래 엔진의 압력(예를 들면, 20 bar 또는 그 이상)에 비하여 교차 통로(22) 내의 매우 높은 압력들을 개방시켜야 하므로, 상기 밸브 트레인 시스템 상의 강성 요구 사항들을 더욱 악화시킨다. 또한, 굽힘은 레버 암(78)과 같은 구성요소들 상에서 문제가 되는 데, 이는 일 방향으로의 작동 힘이 상기 구성 요소의 중앙 부분(예를 들면, 캠(76)이 레버 암(78)과 결합하는 부분)에 집중되고 모든 반작용 힘들은 상기 레 버 암의 단부들(예를 들면, HLA(82)와 밸브(74)의 팁이 레버 암(78)의 마주보는 단부들과 결합하는 부분들)에 집중되기 때문이다. 더욱이, 이러한 굽힘 문제는 레버 암(78)의 길이가 증가함에 따라 이에 비례하여 증가한다. 따라서, 도 4에 도시된 엔진은 스플릿-사이클 엔진(10)에서 더 높은 압력들과 심한 작동 속도들에 종속된다면, 밸브 트레인(73)의 레버 암(78)의 강성 및 질량은 실질적으로 증가하게 되어 밸브 트레인(73)의 전체 작동 속도 를 제한시키게 된다. 일반적으로, 여기서 포함된 오일의 압축률에 의해, 선행기술 HLAs(HLA(82)와 같은)는 상기 밸브 트레인이 안정 적으로 동작할 수 있는 최대 엔진 동작 속도를 제한시키는 밸브 트레인 강성을 감소시키는 데 주로 기여하는 요 인들 중 하나이다. 그러므로, 밸브 트레인(73)에서 도시된 바와 같이, 레버 암(78)에 연결된 선행기술 HLA(82) 는, 상기 밸브들이 훨씬 빠르게 작동할 필요가 있는 스플릿 사이클 엔진(78)에서 사용될 수 없고, HLA(82)는 종 래 엔진보다 훨씬 더 강성이 있어야 한다. 그러므로, 스플릿-사이클 엔진의 갬 구동 밸브들을 위한 밸브 래시 조정 시스템은 (a) 상기 밸브들을 안전하게 작동시키는 데 필요한 고속 및 강성 요구조건들을 만족시킬 수 있고, (b) 상기 래시에서의 변환들을 초래하는 작동 구성요소들의 열팽창, 밸브 마모 및 제조 허용 공차들과 같은 회피할 수 없는 요인들을 자동적으로 보상할 수 있어야 한다. 발명의 내용 [0043] 과제의 해결 수단 밸브 작동 시스템(150)은 작동 구성요소들(161, 162, 132/134)과 밸브 래시(178, 180)를 포함하며 밸브 (132/134)를 작동시키기 위한 밸브 트레인(152), 및 밸브 래시(178, 180)를 조정하기 위한 밸브 래시 조정 시스 템(160)을 포함한다. 밸브 트레인(152)과 밸브 래시 조정 시스템(160)은 어떠한 공통 작동 구성요소들을 공유하 지 않는다. [0044] 도면의 간단한 설명 본 발명의 상기의 측면들 및 다른 측면들과 이점들은 수반하는 도면들과 함께 하기의 본 발명의 상세한 설명으

14 로부터 더욱 완전히 이해될 수 있을 것이다. 도 1은 본 발명의 엔진과 관련된 종래의 스플릿-사이클 엔진의 단면도이다. 도 2는 스플릿-사이클 엔진에서의 교차 밸브에 대한 예시적인 종래의 밸브 리스트 프로파일을 나타낸다. 도 3은 종래 엔진의 캠-구동 밸브 트레인을 나타낸다. 도 4는 핑거 레버 피펏 구성요소(finger lever pivot element)를 사용하는 종래의 유압 밸브 래시 조정 시스템 의 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스플릿-사이클 엔진 상에 설치된 밸브 래시 조정 시스템을 나타낸다. 도 6, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 래시 조정 시스템 및 밸브 트레인을 각각 나타내는 측 면도, 사시도 및 분해 사시도이다. 도 9는 밸브 래시 조정 시스템의 주요한 구성요소들의 일부를 나타내는 분해도이다. 도 10은 밸브 래시 조정 시스템 및 밸브 트레인에서 밸브 트레인의 로커 및 로커 샤프트를 나타내는 사시도이다. 도 11은 밸브 래시 조정 시스템의 로커 샤프트 및 로커 샤프트 레버를 나타내는 평면도이다. 도 12 및 도 13은 밸브 래시 조정 시스템의 로커 암의 운동을 나타낸다. 도 14는 도 13의 중심 섹션 14-14의 확대도이다. [0045] [0046] [0047] [0048] [0049] 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 도 5를 참조하면, 참조부호 100은 일반적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 스플릿-사이클 엔진의 일 실시예를 나타낸다. 엔진(100)은 도면에 도시된 바와 같이 시계 방향으로 크랭크샤프트 축(104)에 대하여 회전 가능한 크 랭크샤프트(102)를 포함한다. 크랭크샤프트(104)는 서로 인접하고 각도 변위가 앞서고 뒤서는, 커넥팅 로드들 (110, 112)에 각각 연결된 크랭크 쓰로우들(106, 108)을 포함한다. 엔진(100)은 한 쌍의 실린더들을 정의하는 실린더 블록(114)을 더 포함하고, 구체적으로, 압축 실린더(116) 및 팽창 실린더(118)는 크랭크샤프트(102)에 반대하여 위치하는 실린더들의 일단부에서 실린더 헤드(120)에 의해 폐쇄된다. 압축 피스톤(122)은 압축 실린더(116)에 수용되고 상사점(TDC)과 하사점(BDC) 위치들 사이에서 피스 톤(122)의 왕복을 위해 커넥팅 로드(112)에 연결된다. 팽창 피스톤(124)은 팽창 실린더(118) 내에 수용되고 유 사한 TDC/BDC 왕복을 위해 커넥팅 로드(110)에 연결된다. 실린더들(116, 118)과 피스톤들(122, 124)의 직경들, 피스톤들(122, 124)의 스트로크들 그리고 그들의 변위들은 동일할 필요가 없다. 실린더 헤드(120)는 실린더들(116, 118) 내부로, 외부로 그리고 이들 사이에서의 가스 흐름을 위한 수단을 제공 한다. 실린더 헤드(120)는 흡입 공기가 흡입 행정 동안에 내부 개방 포펫 흡입 밸브(128)를 통해 압축 실린더 (116) 내부로 흡입되는 흡입 포트(126)를 포함한다. 상기 압축 행정 동안에, 압축 피스톤(122)은 상기 공기 차 지를 압축시키고 상기 공기를 교차(Xovr) 통로(130)로 이동시키고, 상기 교차 통로는 팽창 실린더(118)를 위한 흡입 통로로서의 역할을 한다. 압축 실린더(116) 내부에서의 매우 높은 압축 비율들(예를 들면, 20 to 1, 30 to 1, 40 to 1, 또는 그 이상) 때문에, 상기 교차 통로 입구에서 외부 개방 포펫 교차통로 압축(XovrC) 밸브(132)는 압축 실린더(116)로부터 교차 통로(130)로의 흐름을 제어하기 위해 사용된다. 팽창 실린더(118) 내부에서의 매우 높은 압축 비율들(예를 들면, 20 to 1, 30 to 1, 40 to 1, 또는 그 이상) 때문에, 상기 교차 통로 출구에서의 외부 개방 포펫 교차 팽 창(XovrE) 밸브(134)는 교차 통로(132)로부터 팽창 실린더(118)로의 흐름을 제어한다. 교차 압축 밸브(132), 교 차 팽창 밸브(134) 및 교차 통로(130)는 압력 챔버(136)를 정의하고 상기 압력 챔버에서는 가압된 가스(일반적 으로 20 bar 또는 그 이상)가 엔진(100)의 하나의 사이클 (크랭크 회전) 상에서 팽창 피스톤(124)의 팽창 행정 동안에 교차 팽창(XovrE) 밸브(134)의 폐쇄 및 상기 엔진의 다음 사이클 (크랭크 회전) 상에서 압축 피스톤 (122)의 압축 행정 동안 교차 압축(XovrC) 밸브(132)의 개방 사이에서 저장된다. 연료 주입기(138)는 연료를 XovrE 밸브(134) 개방에 대응하여 교차 통로(130)의 출구 단부에서 상기 가압된 공 기 내부로 연료를 주입시킨다. 상기 연료-공기 차지는 팽창 피스톤(124)이 자신의 상사점 위치에 도달한 이후 곧바로 팽창 실린더(118) 내부로 들어간다. 피스톤(124)은 자신의 상사점 위치로부터 아래로 하강하기 시작함에

15 따라, XovrE 밸브(134)는 여전히 개방되어 있고, 스파크 플러그(140)는 (일반적으로 팽창 피스톤(124)의 상사점 이후에 10 내지 20 각도 CA 사이에서) 점화되어 연소를 개시한다. XovrE 밸브(134)는 상기 연소가 상기 교차 통 로로 들어갈 수 있기 전에 폐쇄된다. [0050] [0051] [0052] [0053] [0054] [0055] [0056] [0057] 흡입 밸브(128) 및 배기 밸브(142)를 위한 작동 메커니즘들(도시되지 않음)은 적당한 캠 구동 또는 캠이 없는 시스템일 수 있다. 교차 압축 및 교차 팽창 밸브들(132, 134)은 또한 적당한 방법으로 작동될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 교차 밸브들(132, 134)은 캠-구동 작동 시스템(150)에 의해 구동된다. 작동 시스템(150)은 밸브 트레인(152) 및 분리된 밸브 래시 조정 시스템(160)을 포함하고, 상기 밸브 트레인은 상기 주된 작동 운동 을 밸브들(132, 134)에 직접적으로 부여하기 위해 사용되는 데 필요한 작동 구성요소들을 포함하고, 상기 밸브 래시 조정 시스템은 밸브 트레인(152)으로부터 멀리 떨어져 설치된다. 더욱 상세하게는, 밸브 래시 조정 시스템 (160)은 밸브 트레인(152)과 공유되는 어떠한 작동 구성요소들도 포함하지 않으며, 래시 조정 시스템(160)의 어 떠한 구성요소도 밸브들(132, 134)의 주된 작동 운동을 직접적으로 부여하기 위해 사용되지 않는다. 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하면, 교차 밸브들(132, 134)을 위한 캠 구동 작동 시스템(150)의 일 실시예를 나타 내는 측면도, 사시도 및 분해 사시도가 각각 도시되어 있다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 각각의 교차 밸브(132, 134)를 위한 밸브 트레인(152)은 작동 구성요소들로서 캠 (161), 로커(162) 및 교차 밸브들(132/134)을 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 각각의 밸브들(132/134)은 밸브 헤드(164) 및 상기 밸브 헤드로부터 수직적으로 연장하는 밸브 스템(166)을 포함한다. 콜릿 리테너(collet retainer)(168)는 스템(166)의 말단 팁(169)에 배치되고 그 위치에서 콜릿(170)과 클립(172)과 함께 견고히 고 정된다. 도 8을 참조하면, 로커(162)는 일단부에서 포크 로커 패드(forked rocker pad)(174)를 포함하고, 상기 포크 로 커 패드는 밸브 스템(166)에 양다리를 걸치듯 서있고 콜릿 리테너(168)의 아래측면과 결합한다. 또한, 로커 (162)는 또한 타단부에서 솔리드 로커 패드(solid rocker pad)(176)를 포함하고, 상기 솔리드 로커 패드는 밸브 트레인(152)의 캠(161)과 미끄럼 접촉한다. 또한, 로커(162)는 관통하여 연장하는 로커 샤프트 보어(177)(후술 하여 설명함)를 포함한다. 로커(162)의 포크 로커 패드(174)는 외부 개방 포펫 밸브들(132/134)의 콜릿 리테너(168)와 접촉하여 캠(161)의 작동에 의해 발생한 로커 패드(176)의 하 방향(도 6, 도 12 및 도 13의 A 방향)은 로커 패드(174)의 상 방향(도 6, 도 12 및 도 13)으로 변화되어, 밸브들(132/134)을 개방시킨다. 가스 스프링(도시되지 않음)은 밸브들 (132/134) 상에 작용하여 밸브들(132/124)이 로커(162)에 의해 구동되지 않을 때 닫혀지도록 한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 밸브 트레인(152)의 밸브 래시는, 이에 제한되지는 않지만, 로커(162)와 캠(161) 사 이 그리고 로커(162)와 밸브들(132/134)의 콜릿 리테너(168) 사이의 클리어런스들을 포함한다. 특히, 클리어런 스(178)는 콜릿 리테너(168) 및 로커 패드(174) 사이의 클리어런스이다. 또한, 클리어런스(180)는 캠(161) 및 로커 패드(176) 사이의 클리어런스이다. 본 실시예에 있어서, 구성요소 클리어런스들(178, 180)은 실질적으로 밸브 트레인(152)의 밸브 래시를 포함한다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 밸브 래시 조정 시스템(160)은 클리 어런스들(178, 180)을 실질적으로 제로 클리어런스로 조절하여, 밸브 트레인(152)의 밸브 래시를 실질적으로 영 으로 조절한다. 본 발명에 있어서, 밸브 래시 조정 시스템(160)의 구성요소들은 밸브 트레인(152)에 대하여 멀리 떨어져 설치되 어, 후술하는 바와 같이, 상기 밸스 래시 조정 시스템의 강성을 증가시킨다. 더욱 상세하게는, 밸브 래시 조정 시스템(160)의 어떤 구성요소도 밸브 트레인(152)의 작동 구성요소가 아니고, 밸브 래시 조정 시스템(160)의 어 떤 구성요소도 주된 작동 운동을 밸브들(132, 134)에 직접적으로 부여하도록 구성되어 있지 않다. 그 결과, 밸 브 래시 조정 시스템(160)의 개별적인 구성요소들의 주된 운동은 밸브들(132, 134)의 작동 속도들보다 더 느린 속도로 작동한다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 밸브 래시 조정 시스템(160)은 로커 샤프트 어셈블리(20 0)를 포함하고, 상기 로커 샤프트 어셈블리는 밸브 트레인(152)의 로커(162), 로커 샤프트 레버(300), 축받이 어셈블리(pedestal assembly)(400)를 회전가능하도록 지지하고, 상기 축받이 어셈블리는 로커 샤프트 어셈블리 (200), 및 래시 조정기 어셈블리(600)를 회전가능하도록 보유한다. 본 실시예에 있어서, 유압식 래시 조정기 (HLA) 어셈블리는 래시 조정기 어셈블리(600)로 사용된다. 본 실시예에 있어서 상기 HLA 어셈블 리가 사용된다. 당업자는 다른 래시 조정기 어셈블리들로 공압식, 기계적 또는 전기적 래시 조정 어셈블리들, 또는 이와 유사한 것을 사용할 수 있다. 밸브 래시 조정 시스템(160)의 로커 샤프트 어셈블리(200) 및 축받이 어셈블리(400) 모두는 또한 밸브 트레인

16 (152)을 지지하고 있다는 점을 주목하는 게 중요하다. 즉, 축받이 어셈블리(400) 및 로커 샤프트 어셈블리(200) 모두는 로커(162)를 위한 지지를 제공하고 밸브 트레인(152)의 전체 강성에 영향을 미친다. 그러나, 축받이 어 셈블리(400) 및 로커 샤프트 어셈블리(200)는 밸브 트레인(152)의 작동 구성요소들과 동일한 작동 속도들 또는 관련 크기들로 순환하는 것이 요구되지는 않는다. [0058] [0059] [0060] [0061] [0062] [0063] [0064] 도 10에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 밸브 래시 조정 시스템(160)은 로커(162)에서만 밸브 트레인(152)과 결합한다. 즉, 로커(162)는 상대적으로 정지하고 있는 로커 샤프트 어셈블리(200) 상에서 회전한다. 로커(162) 는 밸브 트레인(152)의 구성요소이고 밸브 래시 조정 시스템(160)의 구성요소가 아닌 반면, 로커 샤프트 어셈블 리(200)는 밸브 래시 조정 시스템(160)의 구성요소이자 밸브 트레인(152)의 지지 구성요소이다. 따라서, 로터 샤프트 어셈블리(200)는 작동 구성요소로서 밸브들(132, 134)에 주된 작동 운동을 직접적으로 부과하지 않지만, 로커(152)가 회전하여 밸브들(132, 134)을 작동시키도록 하는 상대적으로 정지하고 있는 샤프트로서의 역할을 수행한다. 도 8 및 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이, 축받이 어셈블리(400)는 엔진 블록(도시되지 않음)에, 예를 들면, 볼트들(404) 또는 다른 이와 유사한 잠금 수단들로 단단히 고정되는 축받이(402)를 포함한다. 축받이 어셈블리 (400)는 또한 밸브 트레인(152)에 대하여 수직 방향(밸브들(132, 134)의 이동 방향)으로 축받이(402)를 정확하 게 위치시키기 위한 기 설정된 두께를 갖는 축받이 쐐기(pedestal shim)(406)를 포함한다. 솔리드 못(solid dowel)(408) 및 할로우 못(hollow dowel)(410)이 이용되어 상기 수평 방향으로 밸브 트레인(152)에 대하여 축 받이(402)를 정확하게 정렬시킨다. 축받이(402)는 가공된 전단 벽(412)과 후단 벽(414)을 갖고 상기 벽들은 이들 사이에서 슬롯(416)을 정의한다. 전단 벽(412)과 후단 벽(414)은 각각에 형성된 전단 보어(front bore)(418) 및 후단 보어(rear bore)(420)를 포함한다. 전단 및 후단 보어들(418, 420)은, 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이, 고정된 축(422)을 동심으로 한 다. 전단 및 후단 보어들(418, 420)은, 후술하는 바와 같이, 로커 샤프트 어셈블리(200)를 수용할 수 있는 크기 를 갖는다. 로커 샤프트 어셈블리(200)는 로커 샤프트(202) 및 편심 로커 샤프트 캡(204)을 포함하고 상기 편심 로커 샤프 트 캡은 핀들(207)과 볼트(320)를 통해 로커 샤프트(202)에 고정되어 결합된다. 로커 샤프트(202)는 전단 보어 (418) 내부로 미끄러져 끼워지는 크기를 갖는 축받이 베어링 부분(206)을 포함하고 상기 축받이 베어링 부분 (206)은 고정된 축(422)과 동심이다. 로커 샤프트(202)는 또한 로커 보어(177) 내에 수용되는 크기를 갖는 로커 베어링 부분(208)을 포함하고 로커(162)는 로커 베어링 부분(208) 상에서 회전하고 피벗한다. 로커(162)가 축받 이(402)에 형성된 슬롯(416) 내부로 삽입되어 로커(162)가 로커 베어링 부분(208) 상에 설치되고 로커 샤프트 (202)의 축받이 베어링 부분(206)이 전단 보어(418)에 의해 둘러싸여질 때, 로커(162)는 슬롯(416) 내부에서 로 커 베어링 부분(208)에 대하여 회전한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 로커 베어링 부분(208)은 축받이 베어링 부 분(206)과 편심되어 로커 베어링 부분(208)의 중심 라인(이동 가능한 로커 축(210))은 약 2mm 정도 고정된 축 (422)으로부터 오프셋된다. 로커(162)는 로커 베어링 부분(208) 상에서 회전하기 때문에, 로커(162)가 밸브들 (132, 134)을 작동시킴에 따라 로커(162)는 이동가능한 로커 축(210)에 대하여 회전하게 된다. 편심 캡(204)은 외측 베어링 표면(212)을 포함하고 상기 외측 베어링 표면은 축받이(402)의 후단 벽(414)의 후 단 보어(420) 내부로 미끄러져 끼워지는 크기를 갖고 외측 베어링 표면(212)은 고정된 축(422)과 동심이다. 편 심 캠(204)은 추가적으로 로커 베어링 부분(208)을 수용하고 둘러싸는 편심 내측 베어링 표면(214)을 포함한다. 내부 베어링 표면(214)은 이동가능한 로커 축(210)과 동심이다. 로커 베어링 부분(208)은 축받이 베어링 부분(206)과 외측 베어링 표면(212)과 편심이므로, 고정된 축(422)에 대한 축받이 베어링 부분(206)의 회전은 로커 베어링 부분(208)을 축받이 베어링 부분(206)과 외측 베어링 표면 (212)에 대하여 중심을 달리하도록 이동시킨다. 즉, 도 12, 도 13 및 도 14와 관련하여 상세히 후술하는 바와 같이, 고정된 축(422)에 대한 축받이 베어링 부분(206)의 회전(도 14에서 가장 잘 보임)은 로커 베어링 부분 (208)의 중심(이동가능한 로커 축(210))을 고정된 축(422)에 대하여 정확하게 이동시킨다. 로커(162)는 로커 베 어링 부분(208) 상에서 회전하기 때문에, 로커 베어링 부분(208)의 중심(210)의 이동은 캠(161)에 대한 로커 패 드(176)의 위치, 및 콜릿 리테너(168)에 대한 로커 패드(174)의 위치를 조절함으로써, 클리어런스들(180, 178) 을 제어하고 밸브 트레인(152)의 밸브 래시를 제어할 수 있다. 로커 샤프트 어셈블리(200)의 회전 각도는, 스크류(32) 또는 다른 유사한 잠금 수단에 의해 단단히 결합되는 로 커 샤프트 레버(300)에 의해 제어된다. 도 11에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 스크류(320)는 이동가능한 로커 축(210)과 정렬된다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 로커 샤프트 레버(300)는 유압식 래시 조정기(HLA) 어

17 셈블리(600)에 연결되어 로커 샤프트 레버(300)의 회전 위치는 유압식 래시 조정기 어셈블리(600)의 수직 방향 변형에 의해 제어된다. HLA 어셈블리(600)는 유압식 래시 조정기(620)(HLA 620)의 상부 단부 상에 배치된 연결 캡(610)을 포함한다. 연결 캡(610)은 베이스(606)로부터 수직하게 연장하는 핀(608)을 포함한다. 베이스(606)는 상부면(607)과 구형상의 하부 소켓(609)을 더 포함한다. 핀(608)은 로커 샤프트 레버(300)의 클리어런스 슬롯 (310) 내에 보유된다. 하부 소켓(609)은 구형의 플런저(630) 상에 끼워져 캡(610)은 플런저(630) 상에서 자유롭 게 회전한다. 캡(610)의 상부면(607)은 로커 샤프트 레버(300)의 하부면과 접하고 캡(610)은 레버(300)와 HLA 플런저(630) 사이에서 보유된다. 핀(608)은 주로 어셈블리의 편의를 위해 사용되고 캡(610)을 보유하기 위해서 요구되지는 않는다. 클립(611)은 선택적으로 결합되어 어셈블리를 더욱 도와준다. 가압된 유압 유체(도시되지 않음)는 HLA(620)로 공급되어 플런저(630)를 연장시켜 연결 캡(610)을 상승시킴으로써, 로커 샤프트 레버(300) 를 회전시킨다. 유압식 래시 조정기(HLA) 어셈블리(600)의 단부(640)는 잘 알려진 바와 같이 실린더 헤드(도시 되지 않음)에 설치된다. 유압식 래시 조정기(620)에 있어서, Schaeffler F 핑거 레버 피벗 구성요소, 또는 다른 유사한 피벗 구성요소가 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 실시예에 있어서 유압식 래시 조정기 (HLA) 어셈블리는 래시 조정기 어셈블리(600)로서 사용된다. 상기 HLA 어셈블리는 본 실시예에 있어서 특정적이 다. 당업자는 공압식, 기계적 또는 전기적 래시 조정 어셈블리들, 또는 이와 유사한 어셈블리들이 사용될 수 있 음을 이해할 수 있을 것이다. [0065] [0066] [0067] [0068] [0069] [0070] [0071] [0072] 로커(162)는 밸브 트레인(152)의 일부이기 때문에, 매우 단단하게 만들어져야 한다. 또한, 로커(162)는 상기 드 라이브 트레인의 고주파수 작동 운동에 종속되기 때문에 질량이 최소화되어야 한다. 따라서, 로커(162)는 강정 또는 단단한 물질로부터 가공되고, 도 10에 도시된 바와 같이 보강 리브들을 포함한다. 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이, 로커 샤프트 어셈블리(200)는 축받이 베어링 부분(206)에 부착되며, 로커 샤 프트 레버(300)에 형성된 암 연결 부분(female connecting portion)과 결합하는 수 연결 부분(male connecting portion)(216)을 포함하고 로커 샤프트 레버(300)와 로커 샤프트 어셈블리(200)는 고정된 축(422)에 대하여 함 께 회전한다. 그러므로, 축(612)을 따른 플런저(630)의 병진 이동은 로커 샤프트 어셈블리(200)의 회전을 발생 시킨다. 로커 샤프트 어셈블리(200)의 회전은, 상술한 바와 같이, 로커 샤프트 어셈블리(200)의 로커 베어링 부 분(208)에 연결된 로커(162)의 이동을 발생시킨다. 로커 샤프트 어셈블리(200)의 수 연결 부분(216)의 형상과 위치(orientation) 및 로커 샤프트 레버(300)의 대응 하는 형상과 위치는 로커 샤프트 어셈블리(200)에 대한 로커 샤프트 레버(300)의 위치를 결정한다. 도 12, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, HLA(620) 내부로 공급되는 가압된 유압 유체는 플런저(630)가 HLA(620)에 관련된 완전히 후퇴한 위치로부터 완전히 연장된 위치를 향해 외부로 연장시킨다. 이는 로커 샤프트 레버(300)의 회전을 발생시켜, 아치형 이동(도 13 및 도 14에서 화살표(220)에 의해 나타난)을 유발시킨다. 도 14에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 이러한 아치형 이동(220)은 수직과 수평 구성요소 방향 모두를 갖는다. 이는 캠(161)을 향하여 로커(162)의 로커 패드(176)의 이동, 그리고 콜릿 리테너(168)를 향하여 로커 패드(174)의 이 동을 발생시켜, 도 13에 도시된 바와 같이, 클리어런스들(180, 178)을 실질적으로 영으로 감소시킨다. 따라서, 클리어런스들(180, 178)이 실질적으로 포함하고 있는 밸브 래시는 또한 실질적으로 영으로 감소된다. 상술한 실시예들은, 마찰 드래그를 발생시키는 로커(162)의 캠(161)과 패드(176) 사이에 접촉이 있고, 상기 래 시를 실질적으로 영으로 감소시키는 밸브 래시 조정 시스템(160)을 설명한다. 캠(161)과 패드(176) 사이의 이러 한 접촉은 상기 엔진으로부터 에너지를 소모시킬 것이다. 그러므로, 캠(161)과 로커(162)의 패드(176) 사이의 접촉을 방지하기 위하여 마찰 드래그를 감소시키거나 상기 래시를 영이 아닌 최소값으로 제한시키는 마찰 감소 메커니즘(도시되지 않음)을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 메커니즘은 캠(161)의 베이스 서클의 로커 패드(176)를 수용하는 베어링에 의해 캠샤프트에 설치된 비회 전 디스크일 수 있다. 이와 다르게 로커(162)를 위한 고정된 정지 또는 중지는 실린더 헤드(12)에 견고하게 설 치되어 캠(161)의 상기 베이스 서클로부터 로커 패드(176)를 분리시킬 수 있다. 비회전 디스크와 고정된 정지의 경우에 있어서, 열팽창 영향들을 고려하여 캠(161)의 팽창 계수와 동일한 팽창 계수를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 이와 다르게, 롤러가 로커 패드(176)에 부가되어 로커(162)와 캠(161) 사이의 마찰 드래그를 감소시킬 수 있다. 여기서, 다음과 같은 정의들이 참조되고 적용될 수 있다. 1) HLA 어셈블리(600)의 강성(K600): (로커 샤프트 레버(300)에 의해) HLA 플런저(630)에 적용된 힘(F600)과 이러한 힘의 적용에 의해 (적용된 힘의 방향으로) 직접 발생한 플런저(630)의 변형(D600)의 비; 및

18 [0073] [0074] [0075] [0076] [0077] [0078] [0079] [0080] [0081] [0082] [0083] [0084] [0085] [0086] [0087] [0088] [0089] [0090] [0091] [0092] [0093] [0094] 2) 로커 샤프트 어셈블리(200)의 강성(K200): 로커(162)에 의한 로커 샤프트 어셈블리(200)에 적용된 힘(F200) 과 이러한 힘의 작용에 의해 (적용된 힘의 방향으로) 직접 발생한 로커 샤프트 어셈블리(200)의 변형(D200)의 비. 로커 샤프트 어셈블리(200)의 강성, 즉, K200은 다음과 같은 두 개의 메인 구성요소들로 세분화될 수 있다. (A) 로커 샤프트 어셈블리(200)의 다양한 구성요소들의 변형으로부터 발생한 변형(D200B)에 의해 주로 발생하지 만, 주로 로커 베어링 부분(208)의 굽힘(bending)에 기인한 굽힘 구성요소(K200B); 및 (B) HLA 어셈블리(600)의 변형에 의해 생성된 로커 샤프트 어셈블리(200)의 회전으로부터 발생한 변형(D200R)에 의해 주로 발생하는 회전 구성요소(K200R). 또한, K200R과 K200B 사이의 대략적인 관계는 다음과 같다: 1/K200 = 1/K200R + 1/K200B 굽힘 구성요소(K200B)는 주로 로커 베어링 부분(208)의 직경, 그리고 전단 및 후단 보어들(418, 420) 사이의 거 리에 의해 주로 제어된다. 회전 구성요소(K200R)는 로커 샤프트 레버(300)의 길이 및 이동가능한 축(210)과 고 정된 축(422) 사이의 거리에 의해 주로 제어된다. 회전 구성요소(K200R)는 굽힘 구성요소(K200B)보다 크거나 같 도록 설계하는 것이 바람직하다. 로커 샤프트 레버(300)의 길이 및 중심 라인(612), 이동가능한 축(210) 및 고정된 축(422) 사이의 관련된 거리 들은 바람직한 레버 비율(예를 들면, 1보다 크고, 바람직하게는 3보다 크고 더욱 바람직하게는 5보다 큰)을 생 성한다. 특히, 본 실시예에 있어서, 이러한 레버 비율(lever ratio)(lr)은 (1) 로커 샤프트 레버(300)에 의해 HLA(600)에 작용된 힘(F600)의 작용 라인과 고정된 축(422) 사이의 최단 거리와 (2) 로커(162)에 의해 로커 샤 프트 어셈블리(200)에 작용된 힘(F200)의 작용 라인과 고정된 축(422) 사이의 최단 거리의 비율로서 정의된다. 상기 레버 비율이 1보다 증가하게 되면, 로커(162)로부터 (로커 샤프트 레버(300)를 통해 작용된) HLA 어셈블리 (600) 상에 작용된 힘을 감소시켜, 다음과 같은 수학식들에 따라 대략적으로 상기 레버 비율의 제곱만큼 HLA 어 셈블리 강성(K600)에 대한 회전 구성요소 강성(K200R)을 증가시킨다. 1) K600 = F600/D600 2) K200 = F200/D200 3) K200R = F200/D200R 4) K200B = F200/D200B 5) 1/K200 = 1/K200R + 1/K200B 6) D200 = D200R + D200B 7) D600 = F600/K600 8) F600 = F200/LR 9) D600 = F200/(K600*LR) 10) D200R = D600/LR 11) D200R = F200/(K600*LR*LR) 12) K200R = K600*LR*LR 약 10 대 1의 레버 비율(LR)이 사용되면, HLA 어셈블리(600)의 플런저(630)에 의한 힘(F600D)은 (식 8에서 설명 된 바와 같이) 로커 샤프트 어셈블리(200)에 의한 힘(F200)의 약 10분의 1(1/10)이다. 이 때, (10 대 1의 레버 비율에 의해) 플런저(630)의 축(612) 방향으로의 변형(D600)은 (식 10에서 설명된 바와 같이) 로커 샤프트 어셈 블리(200)의 축(612) 방향으로의 결과적인 변형(D200R)의 약 10배이다. 전체적인 결과는 레버 비율(LR)이 HLA 어셈블리(600)의 강성(K600)에 비하여 로커 샤프트 어셈블리(200)의 전체 강성(K200) 중에서 회전 구성요소(K200R)의 효율적인 증가를 발생시킨다는 것이고, 회전 구성요소(K200R)는 (식 12에서 설명되는 바와 같이) 상기 레버 비율(LR)의 제곱과 거의 동일하다. 강성 K600에 대한 강성 K200R의 관계 는 정확히는 아니지만, 거의 식 12의 관계와 거의 유사하는 이유들 중에 하나는 마찰이다. 여기서, "거의"라는 용어는, 상기 레버 비율의 제곱에 적용될 때, 레버 비율의 제곱 값의 25 퍼센트 이내(또는 더욱 바람직하게

19 퍼센트 이내)에 있는 것을 의미할 수 있다. 즉, 약 10 대 1의 레버 비율(상술한 레버 비율)이 사용될 때, 상기 회전 구성요소 강성(K200R)은 HLA 어셈블리 강성(K600)의 약 100배이다. 더욱 상세하게는 회전 구성요소(K200 R)의 강성은 HLA 어셈블리 강성(K600)의 75배 또는 그 이상이다. 더욱 상세하게는, 회전 구성요소(K200R)의 강 성은 HLA 어셈블리 강성(K600)의 90배 또는 그 이상이다. [0095] [0096] [0097] [0098] 상술한 바와 같이, HLA 어셈블리(600)는 밸브 트레인(152)으로부터 멀리 떨어져 위치하고, 상기 밸브 트레인은 작동 구성요소들로서 캠(161), 로커(162) 및 교차 밸브들(132/134)을 포함한다. 그러므로, 로커 샤프트 레버 (300)의 주된 운동 및 HLA 어셈블리(600)의 주된 운동은 (종래 엔진의 밸브들보다 약 4배 내지 6배 더 빠른) 밸 브 트레인(152)의 상기 작동 구성요소들에 의해 경험되는 고주파수 운동에 종속되지 않을 것이다. 즉, 로크 샤 프트 레버(300) 및 HLA 어셈블리(600)의 주된 운동(예를 들면, 더 느린 현상, 열팽창, 마모, HLA 오일 누설 및 이와 유사한 것에 기인한 밸브 래시에서의 변환들을 보상하는 운동)은 밸브 트레인(152)의 작동 구성요소들의 주된 운동보다 훨씬 낮은 주파수에 있을 것이다. 따라서, 로커 샤프트 레버(300)의 질량은 밸브 트레인(152)의 고주파수 운동 요구사항들에 의해 제한되지 않을 것이다. 그러므로, 로커 샤프트 레버(300)는 매우 단단하고 크 게 만들어질 수 있다. 또한, 로커 샤프트 레버(300)의 레버 비율은 매우 크게, 예를 들면, 3의 레버 비율, 바람 직하게는 5 또는 그 이상의 레버 비율 및 가장 바람직하게는 7 또는 그 이상의 레버 비율로 만들어질 수 있다. 로커 샤프트 레버(300) 및 HLA 어셈블리(600)는 상기 밸브 트레인의 고주파수 운동들에 의해 발생하는 어떤 고 주파수 진동에 종속될 수 있다. 그러나, 이러한 진동에 의해 유발된 변위는 상기 밸브 트레인의 상기 구성요소 들의 변위의 크기보다 실질적으로 작은, 일반적으로 크기 차수보다 더 작은 크기를 가질 것이다. 래시 조정 기 능에서의 로커 샤프트 레버(300) 및 HLA 어셈블리(600)의 주된 운동은 밸브 트레인(152)의 상기 작동 구성요소 들의 작동 운동보다 실질적으로 더 작은 주파수를 가질 것이다. 여기서 설명된 밸브 래시 조정 시스템(160)이 스플릿-사이클 엔진의 외부 개방 밸브들과 결합하여 작동할 지라 도, 다른 밸브의 작동에 적용될 수 있다. 더욱 상세하게는, 약 3ms 및 180도의 크랭크 각도, 또는 그 이하의 작 동 구간을 갖는 빠른 작동 밸브들에 적용될 수 있다. 상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기 의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 여기서 설명된 상기 밸브 래시 조정 시스템은 캠-구동 시스템에 제한되지는 않는다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시예들에 제한되지 않고, 다음의 청구항들에 의해 충분히 정의되는 범위를 가질 수 있다

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