KR101155434B1 - 고성능 피스톤 엔진 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고성능 피스톤엔진에 관한 것이다.
종래의 2사이클 엔진은 소기(scavenging) 과정에서 배기공을 통하여 그냥 배출하는 불완전연소 가스와 소기손실이 많았으므로 연료소비율이 4사이클 엔진보다 높고 평균 유효압력이나 열효율을 높이기가 어려웠다.
본 발명은 이상의 결점을 해결하기 위하여 2사이클 피스톤 엔진의 실린더(1)측벽 배기공(2) 밑에 형성한 배기실(3) 내의 크랭크축(4)에 배기 터어빈(6)의 관축(管軸)(7)을 약간 헐겁게 끼우고 블로우 다운(blowdown)의 터어빈(turbine) 구동형식으로 배기공(2)에서 분출하는 배기의 속도에너지를 직접 배기터어빈의 오목한버킷(bucket)(5)에 유입케하여 그 회전력을 크랭크축에 전달 하므로서 엔진출력을 크게 향상케 한 것이다.
이 경우, 배기실의 배기흐름은 단속적으로 효율은 약간 저하하나 엔진의 배앞에 의한 출력 저하는 거의 없다. 배기터어빈(6)의 회전력을 크랭크축(4)에 전달하기 위하여 그 선단에 고정된 베벨기어(8)에 배기 터어빈(6)의 관 축(7) 선단에 고정된 차동(差動)장치(9)의 고정 스핀들(spindle)(10)에 삽입 되어서 회전하는 사이드 베벨기어(11)를 맞물리게 해서 크랭크축(4)의 동력과 배기터어빈(6)의 동력을 합성하였으므로 엔진출력이 크게 증가된다.
또, 상술한 소기의 손실분은 오히려 배기를 완전 연소케 하므로 친환경적이다.
이상과 같이 본 발명은 배기의 열에너지 일부를 회수하여 동력화 하므로서 열효율을 종래의 30％ 정도에서 50～60％ 정도로 크게 높혔기 때문에 연비가 높아진다.
실린더, 배기공, 배기실, 크랭크축, 오목한버킷(bucket), 배기터어빈, 관축(管軸), 베벨기어, 차동(差動)장치, 스핀들(spindle), 사이드베벨기어, 배기고, 피스톤, 크랭크, 커넥팅로드, 소기공(掃氣孔), 흉기공, 연료변, 점화전, 윤활유공, 동력휘일

Description

고성능 피스톤 엔진{super power piston engine}
본 발명은 2사이클 피스톤 엔진의 실린더 측벽 배개공에서 헛되이 방출되는 배기가스의 열에너지를 일부 회수하여 엔진의 열효율을 50～60％ 정도로 높이므로서 고연비의 저공해 엔진을 제공할 목적으로 안출한 고성능 피스톤 엔진에 관한 것이다.
종래의 2사이클 피스톤 엔진은 배기가 불완전하게 되기 쉽고 유효 행정도 짧고 배기공과 소기공이 동시에 열려 있는 시간이 길기 때문에 소기(掃氣)의 손실이 많아지고 평균 유효 압력이나 효율을 높이기가 어렵다.
또한, 불완전 연소상태로 배출되는 연료가 포함되어서 연료소비량이 많아지는 결점이 있었다.
상술한 바와 같이 2사이클 피스톤 엔진의 결점을 개선하여 친환경적으로 배기공해를 줄이고 또 엔진의 출력과 연비를 크게 향상시키는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
2사이클 피스톤 엔진의 실린더 측벽의 배기공 측방에 형성한 배기실 내의 크랭크축에 오목한버킷(bucket)으로 된 배기터어빈(turbine)의 관축(管軸)을 약간 헐겁게 끼우고 크랭크 축선단에 고정된 베벨기어에는 배기터어빈의 관축선단에 고정된 차동(差動) 장치의 고정 스핀들(spindle)에 삽입된 사이드 베벨기어를 맞물리게 하고 배기실 하저 측벽에 배기구를 천설하므로서 상방 배기공에서 나오는 배기의 속도에너지를 배기터어빈의 오목한버킷(bucket)에 단속(斷續)적으로 유입케하여 터어빈의 회전력을 회전중인 크랭크축에 추가로 전달하여 출력을 더욱 높이 므로서 전체 열효율을 종래의 30％정도에서 50～60％ 로 개선하여 연비를 높이고 배기공해도 저감케 한다.
종래의 2사이클 피스톤 엔진은 연료 소비율이 높고 소기 손실이 많고 평균 유효압력이나 효율을 높이기가 어려웠으나 본 발명은 배기 터어빈의 동력을 회전하는 크랭크축에 추가로 전달하여 엔진출력을 더욱 향상케 하고 열효율을 종래의 30～35％ 정도에서 50～60％ 정도로 높혀서 연비를 높이고 배기의 재연소를 촉성하여 대기오염을 줄이는 효과가 있다.
그리고 배기 터어빈은 엔진의 플라이 휘일(fly wheel)의 기능도 겸하게 하므로 실린더수가 적어도 운전이 원활하고 토오크(torque) qusehed이 적고 진동 소음이 거의 없어서 승용차에 이 엔진을 탑재할 경우 승차감이 쾌적하다.
본 발명을 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
2사이클 피스톤 엔진 실린더(1)에 배기공(2) 측방에 형성한 배기실(3) 내의 크랭크축(4)에 오목한버킷(bucket)(5)으로 된 배기터어빈(turbine)(6)의 관축(管軸)(7)을 약간 헐겁게 끼우고 크랭크축(4) 선단에 고정된 베벨기어(8)에는 배기터어빈(6)의 관축(7) 선단에 고정된 차동(差動)장치(9)의 고정스핀들(spindle)(10)에 약간 헐겁게 끼워서 회전하는 사이드 베벨기어(11)를 맞물리게 하여 배기터어빈(6)의 회전력을 크랭크축(4)에 추가로 전달케 하고 배기실(3) 하방측벽에는 배기구(12)를 설치하여서 된 것이다.
도면 중 미설명 부호 13은 피스톤, 14는 크랭크, 15 커넥팅로드, 16은 소기공, 17은 흡기공, 18은 연료변, 19는 점화전, 20은 윤활유공, 21은 동력휘일, 22는 냉각수실을 표시한 것이다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.
실린더(1)의 피스톤(13)의 압축행정으로 상사점까지 흡입공기를 압축하면 연료변(18)에서 연료가 분사됨과 동시에 점화전(19)에 의하여 점화되고 고온고압의 연소가스가 피스톤(13) 헤드에 부딛쳐서 팽창하여 피스톤(13)이 하사점까지 하강하여 배기공(2)과 소기공(16)이 거의 동시에 열리면 신선한 공기의 소기작용에 의하여 배기공(2)에서 급속히 배출되는 고온고압의 배기는 고속으로 배기터어빈(6)의 오목한버킷(bucket)(5)에 부딪쳐서 배기터어빈(6)을 고속으로 회전케하고 배기실(3) 하방의 배기구(12)로 배출된다.
따라서, 실린더(1) 내에는 신선한 공기만 남기고 고온고압의 배기가스는 배기실(3)내에서 비교적 장시간 팽창하기 때문에 완전 연소를 촉진하므로 대기오염이 저감된다.
그리고, 배기실(3) 내의 크랭크축(4)에는 오목한버킷(bucket)(5)으로 된 배기터어빈(6)의 관축(7)이 약간 헐겁게 끼워 겉돌게 하고 크랭크축(4)선단에 고정된 베벨기어(8)에는 배기 터어빈(6)의 관축(管軸)(7) 선단에 고정된 사각형의 차동(差動)장치(9)의 고정스핀들(10)에서 겉도는 사이드 베벨기어(11)를 맞물리게 하였기 때문에 블로우 다운(blow down) 방식으로 상방의 배기공(2)에서 분출하는 배기의 속도에너지를 압력으로 변환하지 않고 직접 배기터어빈(6)의 오목한버킷(bucket))(5)에 유입케 하여 크랭크축(4)의 동력과 배기터어빈(6) 관축(7)의 동력을 사각형의 차동 장치(9)에 의하여 합성케 하면 배기터어빈(6)의 회전력이 회전중인 크랭크축(4)에 추가로 전달되므로 엔진 출력이 크게 향상된다.
이 경우, 배기터어빈(6) 회전이 크랭크(14)보다 빠르면 사이드 베벨기어(11)가 크랭크축(4)을 돌려서 동력을 전달하고 잉여(초과)의 회전수는 베벨기어(8)위를 공전한다.
또 배기실(3)내의 배기흐름은 단속적으로 되므로 효율은 약간 저하하나 엔진의 배압(背壓) 증가에 의한 출력 저하는 거의 없다. 배기의 열에너지 일부를 회수하여 동력화 하므로서 엔진출력을 크게 향상시켰기 때문에 열효율이 종래의 30％정도에서 50～60％ 정도로 크게 향상되고 연비 또한 크게 개선된다.
도 1 은 본 발명의 공기 압축 행정을 표시한 종단면도
도 2 는 본 발명의 배기 행정을 표시한 종단면도
도 3 은 도 1 의 A-A 선 종단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 실린더 2: 배기공 3: 배기실
4: 크랭크축 5: 오목한버킷(bucket) 6: 배기터어빈
7:관축(管軸) 8:베벨기어 9:차동(差動)장치
10:스핀들(spindle) 11: 사이드 베벨기어 12:배기구
13: 피스톤 14:크랭크 15:커넥팅 로드
16: 소기공(掃氣孔) 17: 흡기공 18: 연료변
19: 점화전 20: 윤활유공 21: 동력휘일

Claims (1)

  1. 2사이클 피스톤 엔진 실린더(1)의 배기공(2) 측방에 형성한 배기실(3) 내의 크랭크축(4)에 오목한버킷(bucket)(5)으로 된 배기 터어빈(turbine)(6)의 관축(管軸)(7)을 약간 헐겁게 끼워서 겉돌게 하고, 그 크랭크축(4) 선단에 고정된 베벨기어(8)에는 배기 터어빈(6)의 관축(7) 선단에 고정된 차동장치(9)의 고정 스핀들(spindle)(10)에 유삽되어서 회전하는 사이드 베벨기어(11)를 맞물리게 하여 배기터어빈(6)의 회전력을 크랭크축(4)에 추가로 전달케 하고 배기실(3) 하저 측벽에는 배기구(12)를 설치 하여 된 것을 특징으로 하는 고성능 피스톤 엔진.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH11257090A (ja) 1998-03-11 1999-09-21 Yonehara Giken Kk エンジン
KR100305426B1 (ko) 1994-05-10 2001-11-30 변상복 터어보컴파운드환상실린더엔진
JP2003514185A (ja) 1999-11-08 2003-04-15 クライン，ジェフリー，エフ． 同軸上で強制掃気される２ストローク型発電装置
KR20100055666A (ko) * 2008-11-18 2010-05-27 변상복 복합사이클엔진

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