KR100410764B1

KR100410764B1 - 차량용 엔진의 연소실 기밀구조

Info

Publication number: KR100410764B1
Application number: KR10-2001-0054745A
Authority: KR
Inventors: 신정수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2021-09-06
Also published as: KR20030021468A

Abstract

본 발명은 차량용 엔진의 연소실 기밀구조에 관한 것으로, 누출된 가스의 압력을 매개로 압축링을 연소실 벽면으로 더욱 밀착시켜 그 기밀력을 향상해 가스의 누출을 완전히 차단함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 피스톤(P)에 서로 간격을 두고 구비된 2개의 압축링(R,R')사이에 가스의 압력으로 한쪽 압축링을 가압하여 연소실 벽면 쪽으로 더욱 밀착시키는 가압수단이 구비되되, 이 가압수단은 피스톤(P)의 압축링(R,R')사이에 형성되어 아래로 위치된 압축링(R')의 링홈(1')과 연통된 통로수단과, 이 통로수단에 구비되어 가스의 압력에 의해 이동되는 전달수단, 이 전달수단의 이동을 전달받아 운동 방향을 절환하는 변환수단 및 이 변환수단에 의해 이동되어 압축링을 가압하도록 이동수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 엔진의 연소실 기밀구조{The airtightness structure of engine's combustion chamber in vehicle}

본 발명은 차량용 엔진의 연소실 기밀구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피스톤의 상·하 이동시 압축링의 틈새로 유입되는 가스에 의해 압축링의 기밀력이 증가되어 연소가스의 누출을 방지할 수 있도록 된 차량용 엔진의 연소실 기밀구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량 엔진의 피스톤은 실린더의 연소실내를 왕복하며 팽창행정에서 고온·고압의 가스 압력을 받아 이것을 커넥팅로드를 거쳐 크랭크축에 회전력을 전달하는 것으로, 이러한 피스톤은 2000℃이상의 연소가스에 노출되고 40-60Kgf/㎠의 압력을 단시간에 충격적으로 받을 뿐 아니라 실린더내를 고속도로 운동하므로 연소실벽과의 사이에 강한 마찰이 생기게 된다.

이와 같이 고속으로 운동하면서 고온·고압이 작용하는 피스톤은 압축과 팽창가스 압력에 대해서 연소실의 기밀을 유지하고 팽창가스를 연소실에서 크랭크케이스로 누설되는 것을 방지함과 동시에 연소실벽에 뿌려진 오일을 긁어내려 최소한의 필요 유막을 만들고 오일의 연소실유입을 차단하도록 여러 개의 링을 구비하게 된다.

이러한, 링 중 연소실과의 기밀을 유지하는 압축링(R)은 도 1에 도시된 바와 같이, 피스톤(P)의 둘레를 따라 형성된 링홈(1)내에 수용되어 실린더(C)의 연소실벽과 접촉되어 폭발되는 가스에 의한 연소실내의 온도를 실린더(C)로 전달하면서 압축중인 가스의 누출을 방지하게 된다.

여기서, 상기 압축링(R)의 거동은 피스톤(P)의 상·하 이동시 피스톤(P)의가속도와는 역 방향으로 관성력(I)이 발생되면서 운동방향의 역 방향으로 마찰력(F)과 가스에 의해 작용되는 가스압력(P')간의 힘 평형에 의해 결정되지만, 상기 압축링(R)이 정상적으로 기밀을 유지하려면 상기 힘들이 서로 평형을 이루지 않아 압축링(R)이 피스톤(P)의 링홈(1)내에서 한쪽 즉, 위나 아래로 치우친 상태를 유지하여야 만 된다.

그러나, 상기 압축링(R)은 단순히 피스톤(P)의 링홈(1)내에 끼워지게 되므로, 만약 상기 압축링(R)에 힘의 평형이 이루어지면 압축행정의 중 반경부터 감속에 들어가는 피스톤(P)에 의해 상기 압축링(R)의 관성력(I)이 증가하여 링홈(1)내에서 떨림인 플루터링이 발생되어 이에 따라, 상기 링홈(1)과 압축링(R)사이의 기밀면이 사라져 압축중인 가스가 누출되어 블로우바이가스(Blow by gas)의 생성이 급격히 증가되면서 누출된 가스와 엔진오일이 희석됨은 물론 엔진의 성능을 저하시키는 문제가 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 누출된 가스의 압력을 매개로 압축링을 연소실 벽면으로 더욱 밀착시켜 그 기밀력을 향상해 가스의 누출을 완전히 차단함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 피스톤에 서로 간격을 두고 구비된 2개의 압축링사이에 가스의 압력으로 한쪽 압축링을 가압하여 연소실 벽면 쪽으로 더욱 밀착시키는 가압수단이 구비되되, 이 가압수단은 피스톤의 압축링사이에 형성되어 아래로 위치된 압축링의 링홈과 연통된 통로수단과, 이 통로수단에 구비되어 가스의 압력에 의해 이동되는 전달수단, 이 전달수단의 이동을 전달받아 운동 방향을 절환하는 변환수단 및 이 변환수단에 의해 이동되어 압축링을 가압하도록 이동수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래에 따른 차량용 엔진의 연소실 기밀구조의 부분 단면도

도 2는 본 발명에 따른 차량용 엔진의 연소실 기밀구조의 부분 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1,1' : 링홈 10 : 어퍼채널

10a : 유입통로 11 : 연결채널

12 : 로워채널 20,20',50,50' : 이동로드

20a,20a',31a,33a,50a,50a' : 접촉면

21,21' : 이동매스 22,22',40 : 탄성부재

30 : 이동웨이트 31 : 어퍼매스

32 : 연결매스 33 : 로워매스

C : 실린더 P : 피스톤

R,R' : 제1·2압축링 F : 마찰력

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 엔진의 연소실 기밀구조의 부분 단면도를 도시한 것인바, 본 발명은 피스톤(P)에 서로 간격을 두고 구비된 2개의 압축링(R,R')사이에 가스의 압력으로 한쪽 압축링을 가압하여 연소실 벽면 쪽으로 더욱 밀착시키는 가압수단이 구비되되, 이 가압수단은 피스톤(P)의 압축링(R,R')사이에 형성되어 아래로 위치된 압축링(R')의 링홈(1')과 연통된 통로수단과, 이 통로수단에 구비되어 가스의 압력에 의해 이동되는 전달수단, 이 전달수단의 이동을 전달받아 운동 방향을 절환하는 변환수단 및 이 변환수단에 의해 이동되어 압축링을 가압하는 이동수단으로 이루어진다.

여기서, 상기 통로수단은 피스톤(P)의 압축링(R,R')사이에서 각각 유입통로(10a)를 형성해 양쪽으로 연통된 어퍼채널(10)과, 압축링(R')의 링홈(1')을 서로 연통시킨 로워채널(12) 및 이 채널(10,12)을 서로 연통시키도록 중앙부위에 형성된 연결채널(11)로 이루어진다.

또한, 상기 전달수단은 통로수단의 어퍼채널(10)에 수용되어 유입통로(10a)를 통해 가해지는 가스 압력을 전달받는 이동매스(21,21')에 연결되어 중앙부위로 이동되는 이동로드(20,20')와, 상기 이동매스(21,21')에 탄성력을 제공하는 코일 스프링으로 이루어진 탄성부재(22,22')로 이루어진다.

그리고, 상기 변환수단은 통로수단의 채널(10,11,12)에 수용되어 어퍼채널(10)에 수용된 전달수단의 이동로드(20,20')방향을 수직하게 변환해 로워채널(12)에 수용된 이동수단으로 전달하는 이동웨이트(30)로 이루어지되, 이 이동웨이트(30)는 통로수단의 연결채널(11)에 끼워진 연결매스(32)의 상부로 형성되어 어퍼채널(10)에 수용된 어퍼매스(31)와, 이 어퍼매스(31)에 대향되도록 로워채널(12)에 수용된 로워매스(33)로 이루어진다.

여기서, 상기 이동웨이트(30)의 어퍼·로워매스(31,33)두께는 상·하로 이동되도록 어퍼·로워채널(10,12)의 공간두께에 비해 상대적으로 작게되는 한편, 상기 로워매스(33)하부에는 이동에 의해 압축되고 복원되는 코일스프링인 탄성부재(40)가 구비되어진다.

또한, 상기 이동수단은 이동웨이트(30)의 로워매스(33)에 의해 이동되어 압축링(R')을 연소실 벽면쪽으로 밀어내는 이동로드(50,50')로 이루어진다.

여기서, 상기 전달수단과 이동수단의 이동로드(20,20',50,50')와 이 로드에 접촉되는 이동웨이트(30)의 어퍼·로워매스(31,33)간의 접촉부는 각각 힘의 작용선상에 대해 법선 방향의 힘이 크게 발생되도록 서로 경사지게 접촉면(20a,20a',31a,33a,50a,50a')을 형성하게 된다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

전술한 바와 같이 엔진의 연소실 기밀을 유지하는 피스톤(P)의 압축링(R)이 엔진의 고속회전에 따른 열팽창과 관성력 및 가스팽창력에 의해 고유의 특성이 저하되어 연소실의 가스가 압축링(R)과 링홈(1)사이를 통해 유출되어지면, 이와 같이 유출된 가스의 압력이 통로수단의 유입통로(10a)를 통해 어퍼채널(10)로 유입되면서 전달수단의 이동매스(21,21')을 가압하면서 이동로드(20,20')를 중앙부위로 동시에 이동시키게 된다.

이어, 이와 같이 누출된 가스의 압력으로 이동된 이동로드(20,20')의 끝단이 변환수단의 이동웨이트(30)를 양쪽에서 동시에 가압하게 되고 이에 따라, 상기 이동웨이트(30)의 어퍼매스(31)가 이동로드(20,20')의 힘 작용선상에 대한 법선 방향의 분력에 의해 하 방향으로 이동되면서 연결매스(32)로 이어진 로워매스(33)를 하 방향으로 이동시켜 주게된다.

이때, 상기 로워매스(33)의 하 방향 이동에 따라 탄성부재(40)가 압축되어짐은 물론이다.

이후, 상기 이동웨이트(30)의 로워매스(33)에 접촉된 이동수단의 이동로드(50,50')가 상기 로워매스(33)의 이동방향에 대해 직각방향의 수평으로 이동되면서 압축링(R')을 연소실 벽면 쪽으로 밀어 더욱 밀착시키게 되므로 비록, 상기 피스톤(P)의 제1압축링(R)을 통해 가스가 유출되었다 하더라도 제2압축링(R')에 의해 차단되므로 오일팬 쪽으로 유입되는 현상을 방지할 수 있게 됨은 물론이다.

한편, 상기 제1압축링(R)을 통해 유출된 가스의 압력이 극히 작아 아무런 영향을 주지 않게 되면 변환수단의 이동웨이트(30)가 탄성부재(40)의 복원력에 의해 위로 이동되면서 통로수단의 어퍼채널(10)에 수용된 전달수단의 이동로드(20,20')을 피스톤(P)의 바깥으로 밀어 탄성부재(22,22')를 압축시켜주게 된다.

이때, 상기 이동웨이트(30)의 상 방향 이동에 따라 로워매스(33)에 의한 가압력이 제거되면서 이동로드(50,50')의 이동력도 해제되어짐은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 압축링의 기밀성 저하로 인해 누출된 연소가스의 가스 압력을 매개로 인접된 압축링과 연소실벽면과의 기밀성을 증대시켜 연소가스의 누출을 방지하므로 압축링의 특성 저하에 관계없이 연소가스의 오일팬 쪽으로의 누출을 차단할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims

피스톤(P)에 서로 간격을 두고 구비된 2개의 압축링(R,R')사이에 가스의 압력으로 한쪽 압축링을 가압하여 연소실 벽면 쪽으로 더욱 밀착시키는 가압수단이 구비되되, 이 가압수단은 피스톤(P)의 압축링(R,R')사이에 형성되어 아래로 위치된 압축링(R')의 링홈(1')과 연통된 통로수단과, 이 통로수단에 구비되어 가스의 압력에 의해 이동되는 전달수단, 이 전달수단의 이동을 전달받아 운동 방향을 절환하는 변환수단 및 이 변환수단에 의해 이동되어 압축링을 가압하는 이동수단으로 이루어진 차량용 엔진의 연소실 기밀구조.
제 1항에 있어서, 상기 가압수단은 피스톤(P)에 대해 상대적으로 아래쪽에 위치되는 압축링(R')을 이동시키도록 된 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 연소실 기밀구조.
제 1항에 있어서, 상기 통로수단은 피스톤(P)의 압축링(R,R')사이에서 각각 유입통로(10a)를 형성해 양쪽으로 연통된 어퍼채널(10)과, 압축링(R')의 링홈(1')을 서로 연통시킨 로워채널(12) 및 이 채널(10,12)을 서로 연통시키도록 중앙부위에 형성된 연결채널(11)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 연소실 기밀구조.
제 1항에 있어서, 상기 전달수단은 통로수단의 어퍼채널(10)에 수용되어 유입통로(10a)를 통해 가해지는 가스 압력을 전달받는 이동매스(21,21')에 연결되어 중앙부위로 이동되는 이동로드(20,20')로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 연소실 기밀구조.
제 4항에 있어서, 상기 이동매스(21,21')에는 탄성력을 제공하는 탄성부재(22,22')가 구비되어진 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 연소실 기밀구조.
제 1항에 있어서, 상기 변환수단은 통로수단의 채널(10,11,12)에 수용되어 어퍼채널(10)에 수용된 전달수단의 이동로드(20,20')방향을 수직하게 변환해 로워채널(12)에 수용된 이동수단으로 전달하는 이동웨이트(30)로 이루어지되, 이 이동웨이트(30)는 통로수단의 연결채널(11)에 끼워진 연결매스(32)의 상부로 형성되어 어퍼채널(10)에 수용된 어퍼매스(31)와, 이 어퍼매스(31)에 대향되도록 로워채널(12)에 수용된 로워매스(33)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 연소실 기밀구조.
제 6항에 있어서, 상기 어퍼·로워매스(31,33)두께는 상·하로 이동되도록 어퍼·로워채널(10,12)의 공간두께에 비해 상대적으로 작게된 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 연소실 기밀구조.
제 6항에 있어서, 상기 로워매스(33)하부에는 이동에 의해 압축되고 복원되는 탄성부재(40)가 구비되어진 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 연소실 기밀구조.
제 1항에 있어서, 상기 이동수단은 이동웨이트(30)의 로워매스(33)에 의해 이동되어 압축링(R')을 연소실 벽면쪽으로 밀어내는 이동로드(50,50')로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 연소실 기밀구조.
제 1항에 있어서, 상기 전달수단과 이동수단의 이동로드(20,20',50,50')와 이 로드에 접촉되는 이동웨이트(30)의 어퍼·로워매스(31,33)간의 접촉부는 각각힘의 작용선상에 대해 법선 방향의 힘이 크게 발생되도록 서로 경사지게 접촉면(20a,20a',31a,33a,50a,50a')을 형성한 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 연소실 기밀구조.
제 5항 또는 제 8항에 있어서, 상기 탄성부재는 코일스프링인 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 연소실 기밀구조.