KR100563266B1 - 내연기관 - Google Patents

Abstract

내연기관은, 각각이 개별 실린더(2)에서 왕복운동하도록 장착되고 크랭크축(7)상의 개별 크랭크(10)에 연결되는 커넥팅 로드(6)에 피벗되게 연결되는, 1개 이상의 피스톤(4)을 포함한다. 커넥팅 로드(6)는 링크 단부들의 중간 지점에서 조합 크랭크(10)에 피벗되게 연결되고 타단부는 로드가 크랭크축(7)의 축(8)에 평행한 피벗축(21) 둘레를 피벗할 수 있도록 장착기(20,26)에 의해 구속되는 로드(18)를 구성하는 연장된 링크(14)의 일단(11)에 피벗되게 연결된다. 장착기는 피벗축(21) 둘레를 제 2 장착 부재에 관하여 피벗가능하도록 제 2 가동 장착 부재(26)에 연결되는 제 1 가동 장착 부재(20)를 포함한다. 제 1 가동 장착기(20)는 로드(18) 방향으로 상대적인 슬라이딩 운동만을 허용하는 연결부에 의해 로드(18)에 연결된다. 액츄에이팅 수단(30,32)은 장착기에 연결되고 크랭크축(7)의 축(8)에 수직한 제 1 방향 및 그 축에 수직한 제 2 방향으로 선택적으로 장착기를 운동시키도록 배치된다.

Description

내연기관 {INTERNAL COMBUSTION ENGINES}

본 발명은 왕복운동 피스톤(piston)형의 내연기관에 관한 것이고, 각각이 개별 실린더(cylinder)내에서 왕복운동하도록 장착되고, 연장된 링크(link) 부재의 단부들의 중간 지점에서 결합되는 크랭크(crank)에 피벗(pivot)가능하게 연결되고 타단부는 로드(rod)가 크랭크축(crankshaft)의 축에 평행한 피벗축 둘레를 피벗할 수 있도록 장착기에 의해 구속되는 로드를 구성하는 연장된 링크 부재의 일단에 피벗되게 연결되고, 크랭크축상의 개별 크랭크에 연결되는 커넥팅 로드(connecting rod)에 피벗되게 연결되는, 1개 이상의 피스톤(piston)을 포함하는 엔진에 관한 것이다.

본 발명은 또한 상세하게, 유일하지는 않지만, 유럽 특허 출원 제 EP-A-0591153 호에 기술된 일반형의 엔진과 관련된다.

이러한 상기 명세서는 각각의 피스톤이 개별 커넥팅 로드에 의해 크랭크축상의 개별 크랭크에 연결되는 통상적인 엔진에서 고유하게 형성되는 사인 곡선형과 시간에 대한 피스톤 변위의 그래프가 다르도록 하는 비율로 적어도 사이클(cycle)의 일부에 관해 1개 또는 각각의 피스톤이 운동하게 되는 엔진을 기술한다. 상기 통상적인 엔진에서 연료/공기 혼합기의 연소와 피스톤 운동을 부합시키려는 시도가 이루어지지만 상기 명세서의 구성의 기초를 이루는 원리는 연소가 최적의 방식으로 진행되고 피스톤은 연소를 "뒤따라 발생하는" 방식으로 운동하게 되며 연소 과정의 성질 및 진행에 관련된다는 것이다.

더욱 상세하게, 상기 명세서는 피스톤이 감속하게 되어 연료/공기 혼합기의 점화가 발생하는 사이클내 지점이나 그 지점 부근에서 통상적인 엔진에서보다 더욱 느리게 운동하게 되며 그런 후 상사점(TDC)에 도달전에 다시 가속되는 엔진을 기술한다. 이것은 통상적인 엔진에서 피스톤이 점화가 발생하는 지점에서 실질적으로 피스톤 최고 속도로 운동하고 압축비는 실질적으로 최대비로 변화하므로 연료/공기 혼합기를 통해 전방으로 불꽃 전파비를 저해하고 결과적으로 연소 과정의 성질 및 완전성을 손상시킨다는 인식에 기초한다. 그러나, 점화점 부근에서 피스톤을 감속시키는 것은 전방으로 불꽃 전파가 개시되는 시간에 연료/공기 혼합기압의 증가비가 평소보다 매우 빠르게 연료/공기 혼합기를 통해 불꽃이 전방으로 전파되는 통상적인 경우보다 실질적으로 더 감소한다는 것을 의미한다.

또한 상기 명세서는 피스톤이, 통상적인 엔진에서와 같이 TDC 이후 90°대신에, TDC 이후 0 과 40°사이의 소정 지점에서 피스톤의 최고 가속도 및 최고 속도에 도달하게 되고, 그 이후 하사점(BDC)에 도달하기 이전 피스톤의 작업 행정의 후반부에서 통상적인 엔진에서보다 더욱 느리게 운동하게 된다는 것을 기술한다. 이것은 배기 가스의 온도가 낮아지고 결과적으로 NOx 배출이 감소되며 배기부와 밸브의 부식이 감소된다.

광범위한 테스트가 유럽 특허 출원 제 EP-A-0591153 호에 부합되게 형성된 엔진에 행해져왔고 이것은 엔진이 통상적인 엔진과 비교하여 실질적으로 증가된 효율 및 또한 불완전연소된 탄화수소 CO 및 NOx가 극적으로 감소된 배출물질을 실제로 가진다는 것을 나타내었다. 실제로, 이들 테스트는 상기 명세서에 따른 엔진의 연소 과정이, 예를 들면, 연소중 실린더내 압력 증가비가, 통상적인 엔진의 약 2.5 bar와 비교하여, 출력 샤프트(shaft)의 회전 1도당 약 6.5 bar이고 연소는, 통상적인 엔진의 약 60°와 비교하여, TDC 이후 출력 샤프트의 약 22°회전범위내에서 완전하다는 사실에 의해 증명된 바와 같이, 통상적인 엔진에서와 근본적으로 다른 방식으로 진행한다는 것을 나타내었다.

그러나, 상기 명세서에 기술된 엔진은 피스톤과 상호작동하는 측면 캠(cam)을 포함하고 통상적인 크랭크축은 포함하지 않으며 상기 캠이 완전히 기능적이고 기술적으로 만족시키는 반면 엔진은 크랭크축에 대한 매스(mass) 제조 설비가 이미 사용가능하고 크랭크축 유형의 엔진을 제조하기 위한 기술이 캠 유형 엔진보다 더 통상적이고 더 많이 시험받으며 테스트되므로 일반적으로 통상적인 유형의 크랭크축을 포함하는 것이 바람직하다.

따라서, 피스톤 또는 각각의 피스톤의 시간 변위 그래프가, 예를 들면 유럽 특허 출원 제 EP-A-0591153 호에 기술된 것과 유사한 방식으로, 통상적인 크랭크축 유형 엔진의 사인 곡선형과 다르고, 엔진이 작동중인 경우, 또한 변경될 수 있으나, 일반적으로 통상적인 유형의 크랭크축을 포함하는 왕복 피스톤형의 내연기관을 제조하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명과 관련되는 특정 유형의 엔진은 미국 특허 출원 제 US-A-2506088 호에 기술된다. 이러한 상기 명세서에 기술된 엔진에서 연장된 링크 부재의 타단부, 즉 피스톤으로부터 가장 먼 단부는, 타단부가 피벗 둘레를 회전하기 위해 고정된 피벗상에 장착되는 쇼트 아암(short arm)의 일단에 피벗되게 연결된다. 피스톤이 왕복운동하고 조합 크랭크가 크랭크축의 둘레를 회전함에 따라, 링크 부재의 타단부는 크랭크축의 속도와 동일한 속도로 고정된 피벗 둘레를 쇼트 아암과 회전하도록 쇼트 아암에 의해 구속된다.

이러한 엔진의 피스톤 운동 패턴(pattern)은 예정되고 불변인 방식을 제외하고 정확한 사인 곡선과 다르다. 그러나, 효율을 극대화시키고 배출을 최소화시키려는 목적을 위한 공기/연료 혼합기의 연소를 최적화하기 위해 수단이 속도, 하중 또는 기타 변수들에 의존하여 피스톤 운동 패턴을 변화시키도록 제공되는 것이 바람직하다.

그러므로 엔진 운동 패턴이 엔진 작동 변수에 의존하여, 바람직하게는 자동적으로, 변화가능한, 유럽 특허 출원 제 EP-A-0591153 호의 교시에 따라 작동하는 바람직하게 하나의, 엔진을 제공하는 것이 본 발명의 다른 목적이다.

본 발명에 따라, 상기된 유형의 내연기관은 장착기가, 로드 방향으로 상대적인 슬라이딩(sliding) 운동만 허용하는 연결부에 의해 로드에 연결되는, 피벗축 둘레의 제 2 고정 부재에 관해 피벗가능하도록 제 2 가동(movable) 고정 부재에 연결되는 제 1 가동 고정 부재를 포함하고 액츄에이팅(actuating) 수단이 장착기에 연결되고 크랭크축에 수직한 제 1 방향 및 크랭크축을 횡단하는 제 2 방향으로 장착 기를 선택적으로 운동시키도록 배치되는 특징이 있다.

결과적으로 본 발명의 엔진에서 커넥팅 로드는 개별 크랭크에 직접적으로 피벗되게 연결되지 않고 크랭크와 커넥팅 로드 모두에 피벗되게 연결되는 링크 부재의 일단을 경유하여 간접적으로 연결된다. 링크 부재의 타단부는 다른 2개와 평행한, 제 3 피벗축 둘레를 피벗가능하고, 그 부재 길이에 평행하게 선형 운동가능하도록 장착된다. 피스톤 운동은 결과적으로 사인곡선과 다르고, 단일 평면에 일반적으로 위치하지 않는, 링크 부재의 3개의 피벗축의 간격 및 상대적 위치를 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 그러나, 3개의 피벗축이 위치되어서 피스톤 운동이 유럽 특허 출원 제 EP-A-0591153 호에 기술된 엔진의 피스톤 운동을 근접하게 모방하고, 특히 피스톤은 통상적인 엔진에서보다 점화점 부근에서 상당히 더 느리게 운동하게 되는 것이 바람직하다.

본 발명은 불꽃-점화 및 디젤형 모두의 2-행정 및 4-행정 기관 모두에 적용가능하다. 액츄에이팅 수단이 제3피벗축, 즉 로드가 장착기에 관하여 회전하는 축을 임의대로 운동되게 하여 피스톤 운동을 변하게 하는 것이 인지된다. 이것은 엔진이 변하는 속도 및/또는 하중에서 최적으로 주행하게 하는 데에 바람직할 수 있고 실제로, 더욱 상세하게 후술되는 바와 같이, 실린더 또는 각 실린더의 행정체적(swept volume) 및 엔진 압축비를 변화시키는 데에 사용될 수 있다. 엔진이 4-행정 유형인 경우에, 피스톤 운동이 압축과 배기 행정 사이에서, 가능하다면 흡입과 작용(working) 행정 사이에서도 다른 것이 바람직할 수 있다. 이것은 다양한 방식으로, 예를 들면 장착기가 관련 피스톤과 동시에 선형 왕복운동하게 함으로써 실행될 수 있다. 액츄에이팅 수단은 피스톤 운동이 사인곡선으로부터 변하는 방식을 변화시키는 데에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 적어도 부분적으로 그러한 변화를 일으키는데 사용될 수 있어서, 피스톤 행정 과정 중에 예컨대, 피스톤을 바람직하게 감속시키는 점화점 또는 그 부근에서 작동될 수 있다. 엔진이 작동 중일 때 커넥팅 로드가 연장된 링크 부재와 관련하여 피벗하는 피벗축이 타원의 주축이 실린더의 축에 일반적으로 평행하게 연장되는 타원형 경로(oval or elliptical path)를 그리도록, 연장된 링크 부재와 장착기가 치수화되고 배열되는 것이 또한 바람직하다.

장착기가 운동가능한 제 1 방향은 실질적으로 실린더축에 평행한 것이 바람직하고 제 2 방향은 실질적으로 실린더축에 수직한 것이 바람직하다.

액츄에이팅 수단은, 장착기에 연결되고 두 방향중 한 방향으로 장착기를 운동시키도록 배치되는, 제 1 액츄에이터(actuator) 및, 제 1 액츄에이터에 연결되고 제 1 액츄에이터를 운동시키고 두 방향중 다른 방향으로 장착기를 운동시키도록 배치되는, 제 2 액츄에이터를 포함하는 것이 바람직하다. 2개의 액츄에이터는 다양한 다른 공지된 유형일 수 있으나 그것들은 유압형인 것이 바람직하다.

액츄에이터는 액츄에이터를 작동시키도록 선택적으로 배치되는 제어 수단의 제어하에 있는 것이 바람직하다. 제어 수단은 대부분의 현대의 자동차 엔진에서 현재 제공되는 엔진 관리 시스템이 전형적이다.

2개의 액츄에이터에 의해 크랭크축에 수직한 소정의 바람직한 방향으로 장착기를 운동시키는 능력은 피스톤 운동 패턴이 임의대로 변화되도록 하고, 특히, 항상 엔진 거동을 최적화시키는 엔진 작동 변수에 따라서 변화되도록 한다. 제 1 방향의, 즉 실린더축에 실질적으로 평행한, 장착기의 운동은 피스톤 상사점이 주로 이동하게 하여 엔진 압축비가 변화된다는 것이 인지된다. 상기 운동은 또한, 더 작은 범위이지만, 피스톤의 행정 및 행정체적을 변화시킨다. 제 2 방향의, 즉 실린더축에 실질적으로 수직한, 장착기의 운동은 피스톤 하사점이 주로 이동하게 해서 행정과 그에 따른 피스톤 행정체적이 주로 변화된다는 것이 인지된다. 결과적으로 본 발명은, 즉각적인 작동 변수에 엔진이 부합되도록 임의대로, 구성요소의 기하학에 의해 설정되는 한계내에서, 압축비 및 엔진의 행정체적을 변화시키는 가능성을 나타낸다.

엔진은 엔진 노킹(knocking)이 개시되었거나 개시하는 시기를 표시하는 신호를 형성하도록 배치된 제 1 센서를 포함하고, 제어 수단은 압축비를 감소시켜서 노킹이 멈추도록 제 1 방향으로 장착기를 운동시키는 액츄에이팅 수단을 작동시키도록 배치되는 것이 바람직하다. 상기 노크(knock) 센서는 충분히 공지되어 있고 실린더 블럭내 또는 블럭상에 위치되는 음향 또는 진동 센서를 포함하며 엔진 압축비가 효율을 극대화하도록 노킹이 발생하는 경우에 일시적으로 감소되게 한다.

또한 엔진은 엔진상의 하중의 표시 신호를 형성하도록 배치되는 제 2 센서를 포함하고, 제어 수단은, 예를 들면 하중이 증가함에 따라 압축비를 감소시키도록, 하중 변화에 따라 엔진의 압축비를 변화시키기 위해 제 1 방향으로 장착기를 운동시키도록 배치되는 것이 바람직하다. 상기 하중 센서는 또한 그 자체로 충분히 공지되어 있고 예를 들면 엔진상의 하중이 증가함에 따라 상승하는 엔진 인렛 매니폴드(inlet manifold)의 압력에 노출될 수 있거나 엔진 스로틀(throttle)에 역학적으 로 연결될 수 있다.

제 1 방향의 장착기 운동은 엔진 압축비가 변하게 하고 또한 행정체적 및 피스톤 행정이 근소하게 변하도록 한다. 이것은 점화 시기를 변화시키는데, 이것은, 예를 들면 변화하는 행정체적에 대해, 경주용 엔진에서, 바람직하지 않고 그것은 또한 수용불가능할 수 있으며 이 변화들 모두, 제 1 방향으로 장착기의 운동에 의해 발생되는 변화에 대해 보상하도록, 제어 수단이 제 2 방향으로 장착기를 운동시킴으로써, 피스톤 하사점을 변화시키도록 배치된다면 보상될 수 있다.

엔진의 최적 압축비는 엔진에 부과되는 하중에 따라 변화하고 이 최적 압축비는 하중이 감소함에 따라 증가한다. 그러므로 압축비가 항상 최적값에 존재하지만 엔진 노킹은 발생하지 않는 것을 보증하는 것이 본 발명의 도움으로 가능하다. 결과적으로, 예를 들면, 엔진이 낮은 속도 및 하중에서 작동하고 하중이 갑자기 증가된다면 노킹이나 조기-점화가 즉각적으로 발생하는 경향이 있다. 이것은 제 1 방향으로 장착기를 운동시킴으로써 압축비를 일시적으로 감소시키고 제 2 방향으로 또한 장착기를 운동시킴으로써 이것에 대해 임의로 보상시킴으로써 소멸될 수 있다. 엔진 속도가 증가함에 따라 제어 수단은 노킹이 발생하는 값 바로 미만의 최적값으로 압축비 또한 점진적 증가를 형성하도록 프로그램되는 것이 바람직하다.

이와는 달리, 제어 수단은 엔진상의 하중이 갑자기 증가한다면 피스톤에 의해 일소되는 체적을 현저하게 증가시키기 위해 제 2 방향으로 장착기가 확실하게 운동되도록 배치될 수 있다. 결과적으로 엔진에서 동력의 갑작스런 증가가 요구된다면 엔진 용량은 예를 들면 10% 정도 증가될 수 있어서 출력되는 동력이 즉각적으 로 현저하게 증가된다. 그러므로 본 발명은 터보 과급기나 과급기에 의해 형성되는 것과 유사한 동력 증가 효과를 형성하도록 사용될 수 있고 통상적인, 고가의 과급기를 대신하거나 단순히 특정 용량의 엔진이 다른 용량으로 변경되도록 사용될 수 있다.

크랭크가 피벗되게 연결되는 크랭크 대향측상의 링크 부재의 두 부분이 공통선일 수 있는 반면, 그 부분들이 사실, 예를 들면 5와 45°사이로, 서로 다소 경사진다면 바람직한 것이 인지된다.

불꽃 전파 속도 및 실린더내 연소 효율의 증가는 엔진 효율, 즉 연료의 단위 질량당 출력되는 동력이, 매우 실질적으로 증가되게 한다. 효율은 피스톤이 상사점(TDC)에 있는 경우 커넥팅 로드가 실린더축에 고유하게 경사진다는 사실에 의해 더 증가된다. 실린더내 최대압은 TDC 또는 그 부근에서 형성되나 통상적인 엔진에서 커넥팅 로드 및 크랭크는 어떠한 토크(torque)도 그 위치에서 크랭크축에 전달되지 않음을 의미하도록 TDC에서 실린더축에 평행한 직선을 형성하고 실린더내 고압은 "소모되어" 단순히 부가적인 열량이 생성된다. 그러나, 본 발명에 따른 엔진에서, 커넥팅 로드가 TDC에서 실린더축에 경사진다는 사실은 토크가 TDC에서 크랭크축에 전달되어서 TDC에서 발생하는 고압이 유용한 출력으로 변환되고 소모되지 않는 것을 의미한다.

본 발명의 부가적 특징 및 상세한 설명은 단지 1개의 실린더 및 조합 피스톤과 피스톤 연결 매커니즘(mechanism)이 도시된 다중-실린더 4행정 기관 일부분의 단면도인 첨부되는 고도로 도식적인 도면을 참조하여 예로 주어진 한가지 특정 실 시예의 다음의 설명으로부터 명백해진다.

이러한 실시예에서, 본 엔진은 4개의 실린더를 구비하고, 엔진이 이것보다 많거나 적은 또는 단일 실린더만 구비하더라도, 단일 실린더(2)만 도시된다. 실린더에서 왕복가능하게 장착된 것은 피스톤(4)이다. 피스톤은 커넥팅 로드(6)에 통상적인 방식으로 축(5) 둘레가 피벗되게 연결된다. 실린더 또는 각각의 실린더(2) 아래의 연장부는, 도 1에서 도식으로만 도시되는, 크랭크축(7)이고 축(8) 둘레를 회전하도록 장착된다. 크랭크축은 각각의 피스톤에 대한 개별 크랭크나 크랭크 스로우(crank throw)(10)를 지지한다. 그러나, 커넥팅 로드(6)는 조합 크랭크(10)에 직접 연결되지 않고 대신에 개별적으로 연장된 링크(14)의 일단(11)에 축(12) 둘레가 피벗되게 연결된다. 또한 링크는, 적합한 베어링(15)의 삽입과 함께, 조합 크랭크(10)에 링크 단부들의 중간 지점에서 축(16) 둘레가 피벗되게 연결된다. 중공바(hollow bar)의 형태인, 링크(14)의 타단부(18)는 장착기에 종방향으로 슬라이드되게 수용된다.

장착기는, 볼(ball)이나 실린더로 구성되고 바(18)가 통과하고 홀(hole)에서 슬라이드되게 유지되는 홀을 제공하는, 제 1 가동 장착 부재(20)를 포함한다. 가동 장착 부재(20)는 장착 부재(26)에 의해 제공되는 대향의 보완면에 의해 그 부재의 원형부 외측면이 맞물림으로써 제 2 가동 장착 부재(26)내 홀이나 리세스(recess)에 유지된다. 장착 부재(20)는 그 부재의 중심축(21) 둘레를 장착 부재(26)에 관하여 결과적으로 회전할 수 있으나 그 부재에 관하여 선형 운동할 수 는 없다. 결과적으로 로드(18)는 장착 부재(26)에 관하여 회전 및 그 로드의 길이에 선형적으로 평행하게만 운동할 수 있다. 장착기(20,26)는 서로 상호 수직하고 크랭크축(8)에 모두 수직한 두 방향으로 선형적으로 장착기를 운동시키도록 배치되는 2개의 유압 액츄에이터(30,32)에 연결된다. 제 1 액츄에이터(30)는 장착기를 지지하고 실린더축에 실질적으로 평행하게 장착기를 운동시키도록 배치되며 장착기를 운동시키도록 배치된 제 2 액츄에이터(32)와 결과적으로 크랭크축(7)과 실린더(2) 모두의 축에 실질적으로 수직한 장착기에 의해서 차례로 지지된다. 제 2 액츄에이터(32)는 엔진의 소정의 고정된 구성요소(31)에 견고하게 부착되고 결과적으로 고정된다.

제 2 장착 부재(26)에 견고하게 연결된 것은 제 1 액츄에이터의 실린더(36)에 수용된 피스톤(34)이다. 또한 제 2 장착 부재(26)에 연결된 것은 제 1 액츄에이터내 구멍난 공동(40)에 피스톤 방식으로 슬라이드되게 수용되고 장착기가 제 1 액츄에이터에 관하여 부드럽고 선형적으로 확실히 운동하게 하는 연장된 가이드(guide) 부재(38)이다. 이와 유사하게, 제 1 액츄에이터(30)에 견고하게 연결된 것은 제 2 액츄에이터(32)의 실린더(44)에 수용되는 피스톤(42)이다. 또한 제 2 액츄에이터에 연결된 것은 제 2 액츄에이터내 구멍난 공동(48)에 피스톤 방식으로 슬라이드되게 수용되고 제 1 액츄에이터가 제 2 액츄에이터에 관하여 부드럽고 선형적으로 확실히 운동하게 하는 연장된 가이드 부재(46)이다.

사용중에, 가압유는, 장착기가 바람직하게 운동하도록 엔진이 수용되는 차량의 전형적인 엔진 관리 시스템인, 전자 제어기에 의해 차례로 제어되는 솔레노이드 밸브(solenoid valve) 등의 제어하에서 가압유 저장소로부터 피스톤(34,42)의 한측면이나 다른 측면상의 실린더(36 및 44)내로 선택적으로 유입된다.

사용중에, 장착기(20,26) 및 결과적인 피벗축(21)은 계속 고정될 수 있고, 크랭크축(10)이 회전하고 피스톤(4)이 실린더(2)내에서 왕복운동함에 따라, 크랭크(10)의 축(16)은 원형 경로(29)를 그리고 로드(18)는, 제 1 장착 부재축(21) 둘레를 앞뒤로 요동하도록, 제 1 장착 부재(20)의 내외로 슬라이드한다. 장착 부재(20)는 로드(18)가 로드 길이를 가로질러 선형 운동하지 못하게 한다. 피벗축(12)은, 다소 변형된 타원형 또는 실질적인 타원형을 가지고, 도면에 도시된, 다소 불규칙한 경로(50)를 따라 운동하는 시스템 운동학에 의해 구속된다. 시스템이 점유하는 4개의 특정 피스톤은 크랭크축의 1회전중에, 각각, 12,12´,12˝,12^,,,으로 나타나고 일치하는 피스톤의 축 5는, 각각, 5,5´,5˝,5^,,,으로 나타난다. 매커니즘은 통상적인 사인 곡선형과 다른 피스톤의 위치/시간 그래프로 귀결되나 그 형태가 변하는 정확한 방식은 축(12,16 및 21)의 상대 위치에 의존한다. 이것들은, 예를 들면 유럽 특허 출원 제 EP-A-0591153 호에 기술된 엔진의 피스톤 운동 패턴에 근접하는, 요구되는 피스톤 운동 패턴을 형성하도록 사전 설정된다.

피스톤 운동 패턴은 장착기(20,26)의 위치와 결과적인 피벗축(21)의 위치를 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 이것은 소정의 바람직한 위치로 축(21)을 이동시키는 액츄에이터(30) 및/또는 액츄에이터(32)를 선택적으로 작동시킴으로써 실행될 수 있다. 축(21) 위치 이동은 예를 들면 압축 및 배기 행정 운동의 서로 다른 패턴을 형성하기 위해 각각의 사이클중에 피스톤 행정의 하나 이상의 단부에서 발생될 수 있다. 이와는 달리 그것은 서로 다른 속도 및/또는 하중 조건에 최적으로 연소를 적용시키기 위해 발생될 수 있다. 또 다른 방도로서 축(21)은 사인 곡선으로부터 피스톤 운동 패턴의 바람직한 변화를 형성하도록 피스톤 행정의 하나 이상의 과정에서 이동될 수 있다. 어떤 경우에는, 장착기의 운동이 예를 들면 대부분의 현대 자동차 엔진에서 현재 제공되는 엔진 관리 시스템의 제어하에서 극도로 빠르게 발생될 수 있다.

제어 수단에 의한 장착기 운동은 예를 들면 엔진의 행정체적을 증가시키려는 결정에 후속되는 사용자에 의한 제어 수단의 수동 조작에 반응하여 발생될 수 있다. 그러나, 제어 수단은 엔진 작동 변수의 표시 신호를 형성하도록 배치되는 1개 이상의 센서에 반응하여 자동으로 작동되는 것이 바람직하다. 결과적으로 이러한 바람직한 실시예에서 엔진은 엔진의 노킹이나 조기-점화가 개시되었거나 개시되는 시기에 표시하는 공지된 방식으로 작동하는 실린더에 근접한 노크 센서를 포함한다. 상기 신호가 센서에 의해 발신되는 경우 제어 수단은 엔진의 압축비를 감소시켜서 노킹 발생을 방지하는 방향으로 장착기를 운동시키기 위해 액츄에이터(30)를 작동시키도록 배치된다. 또한 엔진은 하중 센서, 예를 들면 하중이 증가함에 따라 압축비를 감소시키기 위해 액츄에이터(30)를 작동시키도록 배치되는 인렛 매니폴드 압력이나 스로틀 위치에 반응하는 센서를, 포함한다. 상기된 바와 같이, 엔진 압축비는 피스톤의 상사점을 변화시킴으로써 변화되고 점화 시기 및/또는 피스톤 행정체적의 변화는 실리더축에 수직한 방향으로 장착기를 운동시키는 액츄에이터(32)의 작동에 의해 피스톤 하사점을 이동시킴으로써 보상된다.

특정 실시예의 엔진은 4개의 실린더를 포함하고 각각의 실린더가 실린더 자체의 제 1 및 제 2 가동 장착 부재와 액츄에이터를 지니고 조합될 수 있지만, 이것은 필수 요건이 아니다. 결과적으로 본 실시예에서는 모든 실린더에 공통적인 단일 제 2 장착 부재(26)만 존재한다. 또한 4개의 바(18)의 수용을 위해 제 1 장착 부재내에 형성된 4개의 홀을 지니는 연장된 실린더 형태의 단일 제 1 장착 부재(20)만 존재하는 것이 바람직하다.

Claims (10)

1개 이상의 피스톤(4)을 포함하고, 각각의 피스톤은 개별 실린더(2)에서 왕복운동하도록 장착되며 크랭크축(7)상의 개별 크랭크(10)에 연결되는 커넥팅 로드(6)에 피벗되게 연결되고, 상기 커넥팅 로드(6)는 링크부재의 단부들 중간 지점에서 상기 조합 크랭크(10)에 피벗되게 연결되고 타단부는 로드가 상기 크랭크축(7)의 축(8)에 평행한 피벗축(21) 둘레를 피벗할 수 있도록 제1 가동 장착부재(20) 및 제2 가동 장착부재(26)를 포함하는 장착부재(20,26)에 의해 구속되는 로드(18)를 구성하는 연장된 링크부재(14)의 일단(11)에 피벗되게 연결되는 내연기관에 있어서,

상기 제1 가동 장착부재(20)는 상기 피벗축(21) 둘레를 제2 가동 장착부재(26)에 관하여 피벗가능하도록 제2 가동 장착부재(26)에 연결되고, 상기 제1 가동 장착부재(20)는 상기 로드(18) 방향으로 상대적인 슬라이딩 운동만을 허용하는 연결부에 의해 상기 로드(18)에 연결되며, 제1 액츄에이터(30)가 상기 장착부재(20,26)에 연결되고 상기 크랭크축(7)의 축(8)에 수직인 제1 방향으로 선택적으로 상기 장착부재(20,26)를 운동시키도록 배치되며, 제2 액츄에이터(32)가 상기 제1 액츄에이터(30)에 연결되고 상기 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 상기 제1 액츄에이터(30)와 상기 장착부재(20,26)를 운동시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 내연기관.

제 1 항에 있어서, 상기 제 1 방향은 상기 실린더(2)의 축에 실질적으로 평행하고 상기 제 2 방향은 상기 실린더(2)의 축에 실질적으로 수직한 것을 특징으로 하는 엔진.

삭제

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 액츄에이터(30,32)는 유압형인 것을 특징으로 하는 엔진.

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 액츄에이터(30,32)를 작동시키도록 선택적으로 배치된 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.

제5항에 있어서, 상기 엔진의 노킹의 개시를 표시하는 신호를 형성하도록 배치되는 제1 센서를 포함하고, 상기 제어수단은 상기 엔진의 압축비를 감소시켜서 상기 노킹이 멈추게 하도록 상기 제1 방향으로 상기 장착부재(20,26)를 운동시키기 위해 상기 액츄에이팅 수단(30,32)을 작동시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 엔진.

제6항에 있어서, 상기 엔진상의 하중의 표시 신호를 형성하도록 배치되는 제2 센서를 포함하고, 상기 제어수단은 변화하는 하중에 따라 상기 엔진의 압축비를 변화시키기 위해 상기 제1 방향으로 상기 장착부재(20,26)를 운동시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 엔진.

제7항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 제1 방향으로 상기 장착부재(20,26)의 운동에 의해 발생하는 행정 변화에 대해 보상하기 위해 상기 제2 방향으로 상기 장착부재(20,26)를 운동시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 엔진.

제5항에 있어서, 상기 엔진상의 하중의 표시 신호를 형성하도록 배치되는 제2 센서를 포함하고, 상기 제어수단은 상기 하중이 증가함에 따라 상기 피스톤에 의해 일소되는 체적을 증가시키기 위해 상기 제2 방향으로 상기 장착부재(20,26)를 운동시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 엔진.

제1항, 제2항 또는 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커넥팅 로드는 상기 피스톤이 상사점에 위치하는 경우 상기 실린더축에 경사지는 것을 특징으로 하는 엔진.

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