KR101028181B1 - 가변 압축비 엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축비 변화를 일으키기 위한 부품들의 이동변위가 상대적으로 매우 작으면서도 충분한 압축비 변화를 얻을 수 있고, 압축비를 변화시키기 위한 메커니즘이 매우 간단하게 구성되며, 압축비 변경에 따른 배기량의 역전현상이 방지될 수 있도록 한 가변 압축비 엔진을 제공한다.

압축비, 편심링크, 제어링크

Description

가변 압축비 엔진{Variable Compression Ratio Engine}

본 발명은 가변 압축비 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피스톤의 상사점 높이를 조절함으로써 가변 압축비를 구현하도록 하는 가변 압축비 엔진의 기술에 관한 것이다.

엔진의 압축비는 열효율에 직접적인 영향을 주어 엔진의 출력성능과 연비를 결정짓는 중요한 요소이다.

종래의 일반적인 엔진은 피스톤의 하사점과 상사점 높이가 일정한 고정 압축비 방식이 대부분이지만, 차량의 주행 조건에 따라 엔진의 압축비를 변경할 수 있으면, 보다 효율적인 엔진의 작동이 가능하다.

최근 일부에서 엔진의 압축비를 가변시킬 수 있는 가변 압축비 엔진의 메커니즘이 개발되고 있는데, 대부분은 커넥팅로드와 편심링크 및 제어링크를 구비하여, 제어링크의 제어축을 직선 이동시키는 방법 등에 의해 가변 압축비를 구현하고 있다.

그런데, 상기한 바와 같은 메커니즘은 제어링크의 일측 회동축인 제어축을 직선 이동시키기 위한 메커니즘이 복잡할 뿐만 아니라 원하는 압축비 변화를 얻기 위한 제어축의 이동량이 커서 실린더블록의 크기가 상대적으로 증대될 필요가 있는 등의 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 압축비 변화를 일으키기 위한 부품들의 이동변위가 상대적으로 매우 작으면서도 충분한 압축비 변화를 얻을 수 있고, 압축비를 변화시키기 위한 메커니즘이 매우 간단하게 구성되며, 압축비 변경에 따른 배기량의 역전현상이 방지될 수 있도록 한 가변 압축비 엔진을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 가변 압축비 엔진은

크랭크샤프트의 크랭크핀에 결합되도록 하는 축부분의 중심과 커넥팅로드의 대단부에 결합되도록 하는 축부분의 중심이 서로 편심되도록 상기 크랭크핀 및 커넥팅로드에 결합되는 편심링크와;

상기 크랭크샤프트에 대해 회전 가능하게 설치된 제어링크와;

상기 제어링크와 편심링크를 연결하는 요동링크;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 크랭크샤프트의 크랭크핀에 결합되도록 하는 상기 편심링크의 축부분은 상기 크랭크핀이 삽입되는 내측 원주면으로 이루어지고;

상기 커넥팅로드의 대단부에 결합되도록 하는 상기 편심링크의 축부분은, 상기 내측 원주면의 외측을 이루며 상기 커넥팅로드의 대단부에 결합되는 외측 원주면으로 이루어져서;

상기 외측 원주면의 중심과 내측 원주면의 중심이 서로 편심되도록 구성할 수 있다.

상기 편심링크는 상기 크랭크핀이 결합되는 축부분으로부터 이격된 위치에 상기 요동링크의 일단이 회전 가능하게 연결되고;

상기 제어링크의 일단은 상기 크랭크샤프트에 회전 가능하게 연결되고 타단은 상기 요동링크의 타단에 회전 가능하게 연결된 구조로 할 수 있다.

상기 크랭크샤프트에 연결된 제어링크의 일단에는 회전력을 전달하는 제어모터가 연결되는 구조로 할 수 있다.

본 발명은 압축비 변화를 일으키기 위한 부품들의 이동변위가 상대적으로 매우 작으면서도 충분한 압축비 변화를 얻을 수 있고, 압축비를 변화시키기 위한 메커니즘이 매우 간단하게 구성되며, 압축비 변경에 따른 배기량의 역전현상이 방지 될 수 있도록 한 가변 압축비 엔진을 제공한다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명 실시예는 크랭크샤프트(1)의 크랭크핀(3)에 결합되도록 하는 축부분의 중심과 커넥팅로드(5)의 대단부에 결합되도록 하는 축부분의 중심이 서로 편심되도록 상기 크랭크핀(3) 및 커넥팅로드(5)에 결합되는 편심링크(7)와; 상기 크랭크샤프트(1)에 대해 회전 가능하게 설치된 제어링크(9)와; 상기 제어링크(9)와 편심링크(7)를 연결하는 요동링크(11)를 포함하여 구성된다.

상기 커넥팅로드(5)의 소단부에는 물론 피스톤(13)이 연결되어 실린더 내에서 상하로 왕복 직선운동을 할 수 있도록 되어 있다.

상기 크랭크샤프트(1)의 크랭크핀(3)에 결합되도록 하는 상기 편심링크(7)의 축부분은 상기 크랭크핀(3)이 삽입되는 내측 원주면(15)으로 이루어지고, 상기 커넥팅로드(5)의 대단부에 결합되도록 하는 상기 편심링크(7)의 축부분은 상기 내측 원주면(15)의 외측을 이루며 상기 커넥팅로드(5)의 대단부에 결합되는 외측 원주면(17)으로 이루어져서, 상기 외측 원주면(17)의 중심과 내측 원주면(15)의 중심이 서로 편심되도록 구성된다.

즉, 상기 편심링크(7)의 축부분은 그 내측 원주면(15)과 외측 원주면(17)이 서로 편심된 원통형상으로 상기 편심링크(7)에 형성되어, 그 외측은 커넥팅로드(5)의 대단부에 결합되고, 그 내측은 상기 크랭크핀(3)이 삽입되도록 되어, 결과적으로 커넥팅로드(5)의 대단부와 결합되는 축부분의 중심과 크랭크핀(3)과 결합되는 축부분의 중심이 서로 편심되도록 구성한 것이다.

또한, 상기 편심링크(7)는 상기 크랭크핀(3)이 결합되는 축부분으로부터 이격된 위치에 상기 요동링크(11)의 일단이 회전 가능하게 연결되고, 상기 제어링크(9)의 일단은 상기 크랭크샤프트(1)에 회전 가능하게 연결되고 타단은 상기 요동링크(11)의 타단에 회전 가능하게 연결된 구조이다.

상기 크랭크샤프트(1)에 연결된 제어링크(9)의 일단에는 회전력을 전달하는 제어모터가 기어 등의 동력 전달 수단에 의해 연결되어, 상기 제어모터의 작동에 따라, 상기 크랭크샤프트(1)를 중심으로 회전되도록 한다.

즉, 상기 제어링크(9)의 제어축은 상기 크랭크샤프트(1)의 축과 동심축을 이루고, 본 발명은 상기 제어축 자체를 이동시키지 않고, 그 자리에서 그대로 회전시킴에 의해 가변 압축비를 구현하는 것이다.

도 3과 도 4를 참조하여, 본 발명 실시예의 가변 압축비 구현 상황을 살펴보 면 다음과 같다.

도 3의 상측은 고압축비 상태이고, 하측은 저압축비 상태로서, 이와 같은 상태 변화는 상기 제어링크(9)의 각도에 따라 달라진다.

즉, 제어모터로 상기 제어링크(9)를 회동시키면 상기 요동링크(11)가 상기 제어링크(9)의 움직임에 추종하면서, 결과적으로 상기 편심링크(7)를 회동시키게 되며, 상기 편심링크(7)의 회동에 의해 상기 크랭크핀(3)으로부터 피스톤(13)까지의 거리가 변화하게 되어, 피스톤(13)의 상사점이 변하면서 압축비가 변하게 되는 것이다.

예컨대 도 3에 도시된 바와 같이 고압축비 상태의 상측에서 상기 제어링크(9)를 하측과 같이 회전시키면, 상기 편심링크(7)가 회전하면서 피스톤(13)의 상사점이 하강되어 압축비가 상대적으로 낮아지게 되는 것이다.

한편, 도 4에서는 도 3의 고압축비 상태와 저압축비 상태를 좌우로 나란히 배치하여 상사점 위치의 차이가 드러나도록 표시하였다.

상기한 바와 같이 구성되어 작동되는 가변 압축비 엔진은 상기한 바와 같이 상기 제어링크(9)의 제어축을 이동시키는 것이 아니라 크랭크샤프트(1)와 동심축을 이룬 상태를 유지하면서 회전만 시켜서 압축비의 변화를 초래하게 되므로, 작동에 따른 부품들의 큰 위치변화가 없어서 실린더블록의 크기를 크게 하지 않아도 되므로 컴팩트한 엔진의 설계가 가능하다.

또한, 상기 제어링크(9)를 회전시키는 것만으로 압축비의 변화가 이루어지고 상기 제어링크(9)의 길이를 충분히 길게 설정할 수 있으므로 상대적으로 압축비 변 경량을 크게 확보할 수 있고, 상기 편심링크(7)의 위치가 피스톤(13)의 상사점 및 하사점에서 거의 변화가 없으므로, 압축비의 변경에 따른 배기량의 역전현상이 방지되는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가변 압축비 엔진의 구성을 설명한 도면,

도 2는 도 1의 분해사시도,

도 3은 본 발명에 따른 가변 압축비 엔진이 고압축비 상태를 구현하는 것과 저압축비 상태를 구현하는 것을 상하로 비교하여 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 가변 압축비 엔진의 고압축비 상태와 저압축비 상태를 좌우로 비교하여 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 크랭크샤프트 3; 크랭크핀

5; 커넥팅로드 7; 편심링크

9; 제어링크 11; 요동링크

13; 피스톤 15; 내측 원주면

17; 외측 원주면

Claims (4)

1. 크랭크샤프트의 크랭크핀에 결합되도록 하는 축부분의 중심과 커넥팅로드의 대단부에 결합되도록 하는 축부분의 중심이 서로 편심되도록 상기 크랭크핀 및 커넥팅로드에 결합되는 편심링크와;

   상기 크랭크샤프트에 대해 회전 가능하게 설치된 제어링크와;

   상기 제어링크와 편심링크를 연결하는 요동링크;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가변 압축비 엔진.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 크랭크샤프트의 크랭크핀에 결합되도록 하는 상기 편심링크의 축부분은 상기 크랭크핀이 삽입되는 내측 원주면으로 이루어지고;

   상기 커넥팅로드의 대단부에 결합되도록 하는 상기 편심링크의 축부분은, 상기 내측 원주면의 외측을 이루며 상기 커넥팅로드의 대단부에 결합되는 외측 원주면으로 이루어져서;

   상기 외측 원주면의 중심과 내측 원주면의 중심이 서로 편심되도록 구성된 것

   을 특징으로 하는 가변 압축비 엔진.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 편심링크는 상기 크랭크핀이 결합되는 축부분으로부터 이격된 위치에 상기 요동링크의 일단이 회전 가능하게 연결되고;

   상기 제어링크의 일단은 상기 크랭크샤프트에 회전 가능하게 연결되고 타단은 상기 요동링크의 타단에 회전 가능하게 연결된 것

   을 특징으로 하는 가변 압축비 엔진.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 크랭크샤프트에 연결된 제어링크의 일단에는 회전력을 전달하는 제어모터가 연결되는 것

   을 특징으로 하는 가변 압축비 엔진.

Images