KR100391131B1 - 연소실 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실린더 라이너 측면에 작용하는 연소압을 이용하여 추가로 회전력을 얻을 수 있도록 한 차량 엔진의 연소실 구조에 관한 것으로, 수직상의 연소실이 형성된 실린더와, 상기 실린더의 연소실을 상,하 수직상으로 왕복운동하는 피스톤과, 상기 실린더 하부를 관통하면서 회전가능하게 설치되는 크랭크축과, 상기 피스톤과 크랭크축을 있는 커넥팅로드 및 실린더 헤드에 점화플러그와 흡·배기밸브를 구성하고 있는 연소실에 있어서, 상기 실린더의 상부 양측에 수평상으로 대칭되게 돌출되는 서브 실린더와; 상기 서브 실린더의 상부에 형성되며, 상기 실린더의 연소실과는 연통하도록 개방되고 그 반대측은 폐구된 상태로 형성되는 서브 연소실과; 상기 서브 연소실의 폐구측에 서브 실린더와는 직교하는 수평방향으로 관통한 채 회전가능하게 설치되는 서브 크랭크축과; 상기 서브 연소실의 내부를 수평상으로 왕복운동하는 서브 피스톤과; 및 상기 서브 크랭크축과 서브 피스톤을 잇는 서브 커넥팅로드를 구성하여 실린더 라이너 측면에 작용하는 연소압을 이용하여 추가적인 동력을 얻을 수 있는 특징을 지닌 발명이다,

Description

연소실 구조{combustion chamber}

본 발명은 실린더 라이너 측면에 작용하는 연소압을 이용하여 추가로 회전력을 얻을 수 있도록 한 차량 엔진의 연소실 구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량 엔진에 있어 연소실내의 폭발력은 상하좌우 모든 방향으로 작용하고 있는데 기존의 차량 엔진 연소실은 모두 수직상으로만 구성되어 있기 때문에 연소실내의 연소압이 상하 수직방향으로만 작용하여 피스톤을 왕복운동시키고 있을 뿐이며, 연소실의 측면방향으로 작용하게 되는 연소압은 피스톤 라이너를 가진하여 소음 및 진동으로 변환되어 모두 낭비되고 있다.

때문에 기존의 차량 엔진과 같이 수직력만을 이용할 수 있도록 된 연소실 구조로서는 연소실내에서 발생된 연소압을 효율적으로 이용하지 못하고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 연소실내의 연소압을 보다 효율적이고 최대화로 이용할 수 있도록 개선된 구조의 연소실을 제공함에 목적을 두고 발명한 것이다.

연소실내의 연소압을 최대화로 이용할 수 있도록 하는 본 발명의 수단은,

수직상의 연소실이 형성된 실린더와, 상기 실린더의 연소실을 상,하 수직상으로 왕복운동하는 피스톤과, 상기 실린더 하부를 관통하면서 회전가능하게 설치되는 크랭크축과, 상기 피스톤과 크랭크축을 있는 커넥팅로드 및 실린더 헤드에 점화플러그와 흡·배기밸브를 구성하고 있는 연소실에 있어서,

상기 실린더의 상부 양측에 수평상으로 대칭되게 돌출되는 서브 실린더와;

상기 서브 실린더의 상부에 형성되며, 상기 실린더의 연소실과는 연통하도록 개방되고 그 반대측은 폐구된 상태로 형성되는 서브 연소실과;

상기 서브 연소실의 폐구측에 서브 실린더와는 직교하는 수평방향으로 관통한 채 회전가능하게 설치되는 서브 크랭크축과;

상기 서브 연소실의 내부를 수평상으로 왕복운동하는 서브 피스톤과; 및

상기 서브 크랭크축과 서브 피스톤을 잇는 서브 커넥팅로드;

를 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 것이며,

또한 상기 서브 실린더를 관통하여 외부로 노출된 서브 크랭크축의 일단에 서브 타이밍풀리를 축착하며, 상기 서브 타이밍풀리를 상기 크랭크축에 축착시킨 메인 타이밍풀리에 타이밍벨트로 연결시킨 것을 특징으로 하는 것이며,

또한 상기 서브 실린더를 관통하여 노출되는 서브 크랭크축의 일단을 흡기관로 내부로 진입시킨 다음 상기 단부에 터보팬을 축착시킨 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1 내지 도 4는 본 발명을 설명하기 위한 작동상태도.

도 5 및 도 6은 본 발명의 응용 실시예를 나타낸 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연소실 2 : 실린더

3 : 크랭크축 4 : 피스톤

5 : 커넥팅로드 6 : 서브 실린더

7 : 서브 크랭크축 8 : 서브 피스톤

9 : 서브 커넥팅로드 31 : 타이밍풀리

71 : 서브 타이밍풀리 72 : 서브 타이밍벨트

73 : 터보팬 A : 실린더블럭

B : 흡기관로

본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4는 본 발명을 설명하기 위한 작동상태도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 응용 실시예를 나타낸 도면으로서,

도면부호 1은 차량 엔진의 연소실을 나타내는 것으로, 상기 연소실(1)은 실린더(2)의 내부에 수직상으로 형성되어 있다.

상기 실린더(2)의 하부에는 트랜스미션으로 동력을 전달하는 크랭크축(3)이 회전가능하게 설치되어 있으며, 상기 크랭크축(3)과 연소실(1)을 상,하 수직상으로 왕복운동하는 피스톤(4)은 커넥팅로드(5)로 연결되어 있다.

상기 실린더(2) 상부 즉, 실린더헤드(21)에는 점화플러그(22)와 도시하지 않은 흡·배기밸브가 장착되어 있다.

본 발명의 특징은 상기 연소실(1)의 상부측으로서 실린더헤드(11)에 근접한 위치의 실린더(2) 양측에 서로 마주한 채 수평상으로 대칭 돌출되는 서브 실린더(6)를 구성한 것에 있다.

또한 상기 서브 실린더(6) 각각의 내부에는 서브 연소실(61)이 형성되어 있는데, 상기 서브 연소실(61)의 일측은 연소실(1)과 연통하도록 개구되고 그 반대측은 폐구되어 있다.

상기 서브 연소실(61)의 폐구측에는 양측 서브 실린더(6) 각각을 관통하는 서브 크랭크축(7)이 설치되는데, 상기 서브 크랭크축은 서브 실린더(6)와는 직교하는 수평방향으로 설치된다. 따라서 일렬로 배치되는 복수개의 실린더(1) 각각에 똑같은 구조로 형성되는 서브 실린더(6) 각각에 동일축의 서브 크랭크축(7)을 관통되게 설치할 수 있게 된다.

상기 서브 크랭크축(7)과 양측 서브 연소실(61)을 수평상으로 왕복운동하는 서브 피스톤(8)은 서브 커넥팅로드(9)로 연결된다.

상기에서의 서브 실린더(6) 설치위치는 피스톤(4)의 팽창행정시 압축된 연료가 점화되어 연소할 때 그 연소압이 피스톤(4)을 밀어내는 과정에서 실린더 라이너 측면으로 작용되는 연소압이 서브 피스톤(8)을 수평상으로 밀어낼 수 있는 위치에 설치되어 있다.

그리고 본 발명의 다른 특징은, 상기 서브 실린더(6)를 관통하는 서브 크랭크축(7)의 일단을 실린더블럭(A)의 일측으로 노출시킨 다음 그 노출된 단부에 서브타이밍풀리(71)를 축착시키는 한편 크랭크축(3)에 축착된 메인 타이밍풀리(31)에 타이밍벨트(72)로 연결하는 구조로서, 상기 서브 크랭크축(7)의 회전력을 크랭크축(3)에 전달하여 동력을 증대시킬 수 있도록 하는데 있다.(도 5 참조)

또한 본 발명의 또 다른 특징은, 상기 서브 크랭크축(7)의 일단을 연소실(1)에 공기를 공급하는 흡기관로(B)로 진입시키고 그에 터보팬(73)을 축착시키는 구조로서 터보챠저(turbo charger)와 같이 배기량 이상의 신선한 공기를 연소실(1)에 보낼 수 있도록 하는데 있다.(도 6 참조)

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명한다.

도 1은 흡기행정을 나타낸 것으로, 피스톤(4)이 상사점에서 하사점을 향해 하강운동을 하면서 연료와 공기를 흡입할 때에는 실린더(2) 상부에 수평상으로 대칭되게 설치된 양측 서브 실린더(6) 각각의 서브 피스톤(8)도 연소실(1)에 대하여 수평상으로 후퇴운동을 하여 흡입행정을 진행하고 있는 상태가 된다.

도 2는 압축행정을 나타낸 것으로, 피스톤(4)이 하사점에서 상사점을 향해 상승운동을 하면서 흡입된 연료와 공기를 압축할 경우에는 양측 서브 실린더(6) 각각의 서브 피스톤(8)들은 연소실(1)을 향해 수평운동을 하면서 피스톤(4)과 함께 압축행정을 진행하게 된다.

도 3은 팽창행정을 나타낸 것으로, 피스톤(4)이 흡입된 연료와 공기를 압축을 완료하는 순간에 점화플러그(22)가 점화시켜 연소시키게 되면 그때 발생된 연소압은 상하좌우 모든 방향으로 작용하게 되며, 상하로 작용하는 연소압은 피스톤(4)을 밀어내고 좌우 측면으로 작용하는 연소압은 양측의 서브 피스톤(8)을 수평상으로 밀어내게 된다.

도 4는 배기행정을 나타낸 것으로, 팽창행정 완료 후에 피스톤(4)이 상사점을 향해 상승운동할 때에는 양측의 서브 피스톤(8)도 연소실(1)을 향해 전진운동을 진행하게 되므로 연소실(1)내에서 연소팽창했던 가스는 연소실(1)은 물론이고 양측의 서브 연소실(61)에서 밀려 나와 실린더(2) 밖으로 배기되는 것이다.

상기와 같이 실린더(2)의 연소실(1)내에서 상,하 수직상으로 왕복운동하는 피스톤(4)과 서브 실린더(6)의 서브 연소실(61)내에서 좌,우 수평상으로 왕복운동하는 서브 피스톤(8)은 똑같이 흡기·배기·팽창·배기 4행정을 반복하게 되며, 특히 팽창행정시 실린더(2) 라이너 측면에 작용하는 연소압이 피스톤(4) 라이너에 작용되지 않고 서브 피스톤(8)을 밀어내게 하는 작용으로 서브 실린더(6)를 관통하는 서브 크랭크축(7)의 회전력으로 변화되도록 하므로서 연소압을 낭비하지 않고 서브 크랭크축(7)의 회전동력을 얻을 수 있는 것이다.

상기와 같이 실린더(2) 라이너 측면으로 작용하는 연소압으로 얻은 서브 크랭크축(7)의 회전력을 크랭크(3)에 전달할 수 있으며, 또는 터보팬(73)을 작동시킬 수 있다.

도 5는 실린더블럭(A)의 측면을 도시한 것으로, 상기 실린더블럭(A)의 일측으로 노출된 서브 크랭크축(7)의 일단에 서브 타이밍풀리(71)를 축착한 다음 상기 서브 타이밍풀(71)와 크랭크축(3)에 축착된 타이밍풀리(31)를 타이밍벨트(72)로 연결시키게 되면 상기 서브 크랭크축(7)의 회전력을 크랭크축(3)에 전달시킬 수 잇게 되어 상기 크랭크축(3)의 회전력을 높일 수 있으며, 또는 도 6에 도시된 바와 같이서브 크랭크축(7)의 회전력을 흡기관로(B)내에 설치된 터보팬(73)을 회전구동시키는 동력으로 사용할 수 있도록 하므로서 실린더블럭(A)에 터보챠저(turbo charger)를 구성할 수 있게 된다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 연소실의 팽창행정시 상,하 수직방향으로 작용하는 연소압으로는 피스톤을 수직으로 밀어내도록 함과 동시 좌,우 측면방향으로 작용하는 연소압은 기존의 내연기관과 같이 피스톤 라이너를 가진하여 소음 및 진동으로 변환되어 낭비되지 않고 서브 피스톤을 수평으로 밀어내도록 하여 서브 크랭크축의 회전시킬 수 있도록 하며, 상기 서브 크랭크축의 회전력을 크랭크축에 전달시켜 메인 토크를 증강시켜 차량 엔진의 성능을 향상시키는 효과를 가져다주며, 또는 상기 서브 크랭크축의 회전력을 터보차져의 동력으로 사용할 수 있으므로서 터보팬을 회전키는 효과를 가져다주는 등 차량의 엔진에 있어 크랭크축의 동력을 이용할 수 없는 부품에 전동모터를 설치하지 않고도 연소압을 이용하여 동력이 필요한 부품에 동력을 전달할 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 수직상의 연소실이 형성된 실린더와, 상기 실린더의 연소실을 상,하 수직상으로 왕복운동하는 피스톤과, 상기 실린더 하부를 관통하면서 회전가능하게 설치되는 크랭크축과, 상기 피스톤과 크랭크축을 있는 커넥팅로드 및 실린더 헤드에 점화플러그와 흡·배기밸브를 구성하고 있는 연소실에 있어서,

   상기 실린더의 상부 양측에 수평상으로 대칭되게 돌출되는 서브 실린더와;

   상기 서브 실린더의 상부에 형성되며, 상기 실린더의 연소실과는 연통하도록 개방되고 그 반대측은 폐구된 상태로 형성되는 서브 연소실과;

   상기 서브 연소실의 폐구측에 서브 실린더와는 직교하는 수평방향으로 관통한 채 회전가능하게 설치되는 서브 크랭크축과;

   상기 서브 연소실의 내부를 수평상으로 왕복운동하는 서브 피스톤과;

   상기 서브 크랭크축과 서브 피스톤을 잇는 서브 커넥팅로드;를 포함하여 구성되어지되,

   상기한 서브 실린더를 관통하여 실린더 블럭의 일측으로 노출되는 서브 크랭크축의 일단을 흡기관로 내부로 진입시키고, 그 서브 크랭크축의 끝단에 터보팬을 축착시킨 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 연소실 구조.
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