KR100391613B1 - 연소실의 체적 효율 및 압축비 증가 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 엔진의 연소실 구조에 관한 것으로서, 특히 연소실 상단에 압축 실린더를 추가로 구성하여 압축비와 체적 효율을 증가시켜 엔진의 출력이 향상되도록 한 연소실의 체적 효율 및 압축비 증가 장치에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명은 연소실의 체적이 증가되도록 연소실의 일측에 구비되는 압축 실린더와; 상기 압축 실린더 내에 삽입되어 흡입 행정시에는 연소실의 체적을 증가시킬 수 있도록 후진하고, 압축 행정시에는 연소실의 압축비가 상승하도록 전진하는 압축 피스톤과; 상기 연소실의 행정 사이클에 따라 압축 피스톤을 작동하는 피스톤 작동수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

연소실의 체적 효율 및 압축비 증가 장치{Performance improvement device for combustion chamber}

본 발명은 자동차 엔진의 연소실 구조에 관한 것으로서, 특히 연소실 상단에 압축 실린더를 추가로 구성하여 압축비와 체적 효율을 증가시켜 엔진의 출력이 향상되도록 한 연소실의 체적 효율 및 압축비 증가 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 엔진의 연소실 구조가 도시된 단면 구성도이다.

자동차 엔진은 피스톤(12)의 왕복운동에 의해 연소실(10)에서 발생한 열에너지를 기계적인 일로 바꾸는 장치로서, 피스톤(12)의 직선운동을 회전운동으로 바꾸기 위해 피스톤(12)과 커넥팅 로드, 프라이휘일 등이 구비된다.

상기 피스톤(12)은 실린더(14) 내에서 직선운동을 하게 되고, 상기 실린더(14)에는 혼합가스를 흡입하고 연소가스를 배출하는 흡기밸브(20a) 및 배기밸브(20b)가 설치되며, 상기 연소실(10)의 상측에는 압축가스를 점화시키는 점화플러그(22)가 설치된다.

상기와 같이 구성된 종래의 엔진의 연소실 구조는 흡기밸브(20a)가 열려있는 상태에서 피스톤(12)이 하사점까지 하강하여 혼합가스가 실린더(14) 안으로 흡입되는 흡입행정과, 상기 흡기밸브(20a)와 배기밸브(20b)가 닫혀 있는 상태에서 피스톤(12)이 상승하면 혼합가스는 압축되어 압력이 높아지고 혼합가스 속의 연료는 압축으로 인한 온도의 상승으로 완전히 기화하는 압축행정과, 압축행정이 끝나는 상사점의 조금 전에 점화플러그(22)가 혼합가스에 점화하면 혼합가스가 연소하여 발생한 고압가스의 압력을 받아 피스톤(12)이 내려가면서 프라이휘일에 회전력을 전달하는 팽창행정과, 배기밸브(20b)가 열려 있는 상태에서 피스톤(12)이 상승하면 연소가스가 실린더(14)에서 배출되는 배기행정으로 하나의 사이클을 이루며 작동된다.

이와 같은 연소실(10)을 갖는 엔진에서 출력을 결정하는 가장 중요한 것 중의 하나가 연소실(10)의 체적 효율과 압축비이다.

엔진의 출력을 증가시키기 위해서는 흡입되는 공기량과 연료량을 증가시켜 폭발력을 향상시켜야 하는 바, 연료량은 ECU에서 조절이 가능하나 흡입 공기량을 증가시키기 위해서는 슈퍼 차저 또는 터보 차저 등이 이용되는 데 이 장치는 부가적인 부품이 많고 엔진 룸내의 공간도 많이 차지하는 문제점이 있다.

또한 상기와 같이 터보 차저나 슈퍼 차저를 이용하지 않는다면 흡입 공기량을 늘이기 위해 흡기 시스템의 유동 저항을 줄여야 하나 엔진 룸 내의 레이 아웃 조건상 한계가 있으므로 흡입 공기량을 늘이는 데도 상당한 어려움이 따르는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 연소실의 상단에 압축 실린더를 구비하여 압축 행정시에 연소실의 압축비를 상승시킬 수 있도록 구성됨으로써 압축비 및 체적 효율이 증가하여 엔진의 출력이 향상되도록 하는 연소실의 체적 효율 및 압축비 증가 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 엔진의 연소실 구조가 도시된 단면 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 엔진의 연소실 구조가 도시된 단면 구성도로서, 압축전 상태도,

도 3은 본 발명에 따른 엔진의 연소실 구조가 도시된 단면 구성도로서, 압축시의 상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 연소실 51 : 피스톤

53 : 흡기 밸브 54 : 배기 밸브

55 : 스파크 플러그 57 : 흡기 캠

60 : 압축 실린더 65 : 압축 피스톤

70 : 피스톤 작동수단 75 : 압축 캠

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 연소실의 체적 효율 및 압축비 증가장치는, 연소실의 체적이 증가되도록 연소실의 일측에 구비되는 압축 실린더와; 상기 압축 실린더 내에 삽입되어 흡입 행정시에는 연소실의 체적을 증가시킬 수 있도록 후진하고, 압축 행정시에는 연소실의 압축비가 상승하도록 전진하는 압축 피스톤과; 상기 연소실의 행정 사이클에 따라 압축 피스톤을 작동하는 피스톤 작동수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 피스톤 작동수단은 흡기 밸브를 개폐시키는 흡기 캠과 180°의 위상차를 갖는 압축 캠에 의해 작동된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 엔진의 연소실 구조가 도시된 단면 구성도로서, 도 2는 압축전의 상태도이고, 도 3은 압축시의 상태도이다.

본 발명에 따른 연소실은 피스톤(51)이 구비되어 실린더(52) 내에서 직선운동을 하게 되고, 상기 실린더(52)에는 혼합가스를 흡입하고 연소가스를 배출하는 흡기밸브(53) 및 배기밸브(54)가 설치되며, 상기 실린더(52)의 상부를 이루는 연소실(50)의 상측에는 압축가스를 점화시키는 점화플러그(55)가 설치된다.

이와 같은 상기 연소실(50)에는 체적 효율 및 압축비 증가하도록 연소실의 상측에 구비되는 압축 실린더(60)와, 상기 압축 실린더(60) 내에 삽입되어 직선 이동되는 압축 피스톤(65)과, 상기 연소실(50)의 행정 사이클에 따라 압축 피스톤(65)을 작동하는 피스톤 작동수단(70)으로 구성된다.

상기 피스톤 작동수단(70)은 압축 피스톤(60)이 흡입 행정시에 연소실(50)의체적을 증가시킬 수 있도록 후진시키고, 압축 행정시에 연소실(50)의 압축비가 상승하도록 전진시킬 수 있도록 구성된다.

이와 같은 상기 피스톤 작동수단(70)은 흡기 밸브(53)를 개폐시키는 흡기 캠(57)과 180°의 위상차를 갖는 압축 캠(75)의 회전에 따라 작동되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 피스톤 작동수단(70)은 설계 조건 및 필요에 따라 상기 흡기 캠(57)축의 회전에 따라 상기 압축 피스톤(65)을 직선 이동시키도록 하는 로커암을 이용할 수도 있고, 별도의 유압 공급 라인을 통해 구성할 수도 있을 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 연소실의 체적 효율 및 압축비 증가 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

흡입 행정시에는 흡기 캠(57)과 180°의 위상차를 갖는 압축 캠(75)에 의해 압축 피스톤(65)이 후진하여 연소실(50)의 체적을 V2만큼 증가시킨다.

흡입 행정이 끝나고 압축 행정시에는 흡기 밸브(53)는 닫히고 압축 피스톤(65)이 전진하면서 V2 만큼의 공기를 연소실(50)로 밀어내면서 피스톤(51)과 함께 연소실(50)을 압축한다.

이와 같은 압축 과정이 끝났을 때의 연소실(50)의 압축비 CR은 다음과 같다.

CR = (V1+V2+V3)/V3 = (V1+V2)/V3 = CR' + V2/V3 이다. 여기서 CR'는 종래 기술의 연소실의 압축비이다.

상기와 같이 본 발명의 연소실 구조는 압축 실린더(60)가 없는 종래 기술과 비교하여 V2/V3 만큼 압축비가 증가하게 되고, 체적 효율 즉, 충진 효율도 증가함에 따라 엔진의 출력이 상승할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명의 연소실의 체적 효율 및 압축비 증가 장치는 연소실의 상측에 압축 실린더가 구비되어 압축 행정시에 연소실의 압축비를 상승시킬 수 있도록 구성되기 때문에 연소실의 압축비 및 체적 효율이 증가하여 엔진의 출력이 향상되는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 연소실의 체적이 증가되도록 연소실의 상단부 일측에 구비되는 압축 실린더와;

   상기 압축 실린더 내에 삽입되어 흡입 행정시에는 연소실의 체적을 증가시킬 수 있도록 후진하고, 압축 행정시에는 연소실의 압축비가 상승하도록 전진하는 압축 피스톤과;

   상기 연소실의 행정 사이클에 따라 압축 피스톤을 작동하도록 흡기 밸브를 개폐시키는 흡기 캠과 180°의 위상차를 갖는 압축 캠에 의해 작동되는 피스톤 작동수단을 포함한 것을 특징으로 하는 연소실의 체적 효율 및 압축비 증가 장치.
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