KR101242350B1 - Engine for vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 엔진에 관한 것으로서, 차량의 저,중속 영역에서는 크랭크 옵셋 및 엔진의 압축비가 크고, 고속 영역에서는 실린더의 틸팅으로 크랭크 옵셋 및 엔진의 압축비를 낮추어, 실린더 내부의 마찰 감소 및 내노킹성 향상으로 차량의 연비와 출력을 동시에 향상시키는 이점이 있다.The present invention relates to a vehicle engine, in which the crank offset and the compression ratio of the engine are large in the low and medium speed regions of the vehicle, and the crank offset and the compression ratio of the engine are reduced by tilting the cylinder in the high speed region, thereby reducing friction in the cylinder and knocking resistance. The improvement has the advantage of simultaneously improving the fuel economy and power of the vehicle.

엔진, 실린더, 피스톤, 크랭크 옵셋, 압축비 Engine, cylinder, piston, crank offset, compression ratio

Description

차량용 엔진{Engine for vehicle}Engine for Vehicle

본 발명은 차량용 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 저,중속 영역에서는 크랭크 옵셋 및 엔진의 압축비가 크고, 고속 영역에서는 실린더의 틸팅으로 크랭크 옵셋 및 엔진의 압축비를 낮출 수 있는 차량용 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle engine, and more particularly, to a vehicle engine capable of lowering the crank offset and the compression ratio of the engine by tilting the cylinder in a high and low speed medium, and a high crank offset and the engine compression ratio. will be.

일반적으로 최근 자동차의 연비 규제가 강화되고 있음에 따라 제조사들은 연비 향상을 위하여 기술개발에 많은 연구와 노력을 경주하고 있다. 그 중에서 한가지가 실린더 중심축과 크랭크 축을 옵셋시켜 피스톤의 트러스트측 압력과 안티-트러스트측 압력을 적절히 조절함으로써, 피스톤의 사이드 포스(Side force)를 줄이고 마찰손실 저감에 의한 연비 향상을 도모하고 있다. In general, as the fuel efficiency regulation of automobiles is recently tightened, manufacturers are making a lot of research and efforts to develop technology to improve fuel efficiency. One of them is to offset the cylinder center axis and the crankshaft to appropriately adjust the thrust side pressure and the anti-trust side pressure of the piston, thereby reducing the side force of the piston and improving fuel efficiency by reducing friction loss.

도 1은 일반적인 차량용 엔진을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 엔진은, 실린더 중심축과 크랭크 축을 옵셋시키는 크랭크 옵셋이 적용된 엔진이다. 상기한 크랭크 옵셋 기술은, 엔진 저,중속 영역에서 크랭크 옵셋이 커짐에 따라 마찰 감소로 연비효과를 얻지만, 피스톤 속도가 빨리지는 고속 영역에서는 크랭크 옵셋이 커 짐에 따라 오히려 마찰 증가로 효과가 반감되는 특징이 있다. 따라서, 연비를 중시하는 엔진에서는 크랭크 옵셋을 적용하여 저,중속 영역에서 연비 향상을 도모하고, 출력을 중시하는 고속형 엔진에서는 크랭크 옵셋 적용을 하지 않게 된다. 1 is a diagram illustrating a general vehicle engine. The engine shown in FIG. 1 is an engine to which a crank offset is applied which offsets a cylinder center axis and a crank axis. The above-mentioned crank offset technology has a fuel economy effect by reducing friction as the crank offset increases in the engine low and medium speed regions, but in the high speed region where the piston speed increases, the effect is halved by the increase in friction as the crank offset increases. There is a characteristic to become. Therefore, crank offset is applied in the engine that focuses on fuel economy, and the fuel economy is improved in the low and medium speed region, and crank offset is not applied in the high speed engine that focuses on the output.

최근에는 상기 크랭크 옵셋의 단점을 극복하기 위하여, 엔진 운전 조건에 따라 크랭크 옵셋을 가변시키는 기술들이 제안되고 있다. 그러나, 종래의 가변 크랭크 옵셋이 적용된 엔진은, 실린더와 엔진 케이스와의 수평 이동에 의하여 크랭크 옵셋을 가변시키면, 상기 크랭크 옵셋 변경에 의하여 피스톤에 의한 연소실의 압축비가 변경되되, 상기 압축비의 변경이 출력이나 연비가 저하되는 방향으로 이루어지는 문제점이 있다.Recently, in order to overcome the disadvantages of the crank offset, techniques for varying the crank offset according to engine operating conditions have been proposed. However, in a conventional engine to which the variable crank offset is applied, when the crank offset is changed by horizontal movement between the cylinder and the engine case, the compression ratio of the combustion chamber by the piston is changed by the crank offset change, and the change of the compression ratio is output. However, there is a problem in the direction in which fuel economy is reduced.

본 발명은, 차량의 저,중속 영역에서는 크랭크 옵셋 및 엔진의 압축비가 크고, 고속 영역에서는 실린더의 틸팅으로 크랭크 옵셋 및 엔진의 압축비를 낮출 수 있는 차량용 엔진을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a vehicle engine that can reduce crank offset and engine compression ratio in a low and medium speed region of a vehicle, and a large crank offset and engine compression ratio, and tilting a cylinder in a high speed region.

본 발명은, 엔진 케이스와, 상기 엔진 케이스 내에 배치된 크랭크 축에 커넥팅 로드로 연결된 피스톤과, 상기 피스톤이 내부에 이동 가능하게 배치되어 상기 피스톤과 함께 연소실을 형성하고, 상기 크랭크 축으로부터 중심축이 옵셋되도록 수직하게 배치된 실린더와, 상기 실린더를 회전 가능하게 지지하기 위하여 상기 실린더와 엔진 케이스 사이에 배치되고, 상기 크랭크 축의 알피엠이 증가되면 상기 실린더의 중심축이 상기 크랭크 축과 근접되는 방향으로 상기 실린더를 회전시켜 상기 옵셋량 및 상기 연소실의 압축비를 감소시키는 피봇유닛을 포함하는 차량용 엔진을 제공한다. The present invention provides an engine case, a piston connected to a crank shaft disposed in the engine case by a connecting rod, and the piston is disposed to be movable therein to form a combustion chamber together with the piston. A cylinder disposed vertically so as to be offset, and disposed between the cylinder and the engine case to rotatably support the cylinder, and when the CPM of the crank shaft is increased, the central axis of the cylinder is in a direction close to the crank shaft. It provides a vehicle engine including a pivot unit for rotating the cylinder to reduce the offset amount and the compression ratio of the combustion chamber.

상기 크랭크 축의 알피엠은 저속 알피엠 영역과 고속 알피엠 영역으로 구분될 수 있다. 그리고, 상기 피봇유닛은, 상기 크랭크 축의 알피엠이 고속 알피엠 영역에 포함되면 상기 실린더의 중심축과 상기 크랭크 축이 교차되도록 상기 실린더를 회전시킨다. The ALPM of the crankshaft may be divided into a low speed ALMP area and a high speed ALPM area. The pivot unit rotates the cylinder so that the center axis of the cylinder and the crank axis intersect when the ALPM of the crank shaft is included in the high speed ALPM region.

하지만, 상기 크랭크 축의 알피엠은 복수의 영역으로 구분될 수 있다. 그리 고, 상기 피봇유닛은, 상기 크랭크 축의 알피엠이 속하는 영역에 따라 상기 실린더를 복수의 회전 각도로 회전시킨다. 상기 회전 각도는, 상기 실린더의 중심축과 상기 크랭크 축이 교차되는 각도가 최대이며, 상기 크랭크 축의 알피엠 영역이 높아짐에 따라 증가된다. However, the ALPM of the crankshaft may be divided into a plurality of regions. Then, the pivot unit rotates the cylinder at a plurality of rotation angles according to an area to which the PM of the crank shaft belongs. The angle of rotation is the angle at which the center axis of the cylinder and the crankshaft intersect at a maximum, and increases as the RPM area of the crankshaft increases.

상기 피봇유닛은, 상기 엔진 케이스의 일측과 상기 실린더의 측면을 회전 가능하게 연결하는 회전연결부와, 상기 회전연결부와 함께 상기 실린더를 지지하기 위하여 상기 엔진 케이스의 타측에 배치되고, 상기 크랭크 축의 알피엠이 증가되면 상기 실린더에 회전작동력을 가하여 상기 회전연결부를 중심으로 상기 실린더를 회전시키는 회전작동부를 포함할 수 있다. The pivot unit includes a rotary connection part for rotatably connecting one side of the engine case and a side surface of the cylinder, and is disposed at the other side of the engine case to support the cylinder together with the rotary connection part, and the ALPM of the crank shaft is When increased, it may include a rotary operation unit for applying a rotational operating force to the cylinder to rotate the cylinder about the rotary connection.

상기 회전작동부는 상기 회전연결부의 회전 방향으로 소정 거리 옵셋된 위치에 배치될 수 있다. 하지만, 상기 회전작동부는 상기 엔진 케이스의 타측에 복수개가 배치되고, 상기 회전작동부들 중 적어도 하나는 상기 회전연결부의 회전 방향으로 소정 거리 옵셋된 위치에 배치될 수도 있다. The rotation operation part may be disposed at a position offset by a predetermined distance in the rotation direction of the rotation connection part. However, a plurality of rotation operation units may be disposed on the other side of the engine case, and at least one of the rotation operation units may be disposed at a position offset by a predetermined distance in the rotation direction of the rotation connection unit.

상기 회전작동부는, 상기 실린더의 측면에 밀착되게 배치되어 상기 실린더에 회전작동력을 전달하는 액츄에이터 또는 캠구동장치를 포함할 수 있다. 상기 캠구동장치는, 상기 엔진 케이스에 회전 가능하게 배치되어 상기 실린더의 측면에 밀착되고, 일측에 피니언 기어가 구비된 캠과, 상기 캠의 피니언 기어와 치합되는 랙 기어가 구비되고 상기 캠이 회전되는 방향으로 이동되는 작동판을 포함할 수 있다. 또는, 상기 캠구동장치는, 상기 엔진 케이스에 회전 가능하게 배치되어 상기 실린더의 측면에 밀착되고, 일측에 피니언 기어가 구비된 캠과, 상기 캠의 피니언 기어 와 치합되는 웜 기어가 구비되고 상기 캠이 회전되는 방향으로 회전되는 작동봉을 포함할 수 있다. 또는, 상기 캠구동장치는, 상기 엔진 케이스에 회전 가능하게 배치되어 상기 실린더의 측면에 밀착되고, 일측에 제 1 베벨 기어가 구비된 캠과, 상기 캠의 제 1 베벨 기어와 치합되는 제 2 베벨 기어가 구비되고 상기 캠이 회전되는 방향으로 회전되는 작동봉을 포함할 수 있다.The rotation operation unit may include an actuator or cam driving device disposed in close contact with the side of the cylinder and transmitting the rotation operation force to the cylinder. The cam driving device is rotatably disposed on the engine case and is in close contact with the side surface of the cylinder, and includes a cam provided with a pinion gear on one side, and a rack gear engaged with the pinion gear of the cam, and the cam rotates. It may include a working plate moved in the direction. Alternatively, the cam driving device may be rotatably disposed on the engine case to be in close contact with the side surface of the cylinder, and include a cam provided with a pinion gear on one side, and a worm gear engaged with the pinion gear of the cam. It may include an operating rod that is rotated in the direction of rotation. Alternatively, the cam drive device is rotatably disposed on the engine case, is in close contact with the side surface of the cylinder, the cam is provided with a first bevel gear on one side, and the second bevel is engaged with the first bevel gear of the cam. It may include a working rod provided with a gear and rotated in the direction in which the cam is rotated.

본원 발명에 따른 차량용 엔진은 차량의 저속 영역에서는 크랭크 옵셋 및 엔진의 압축비가 크고, 고속 영역에서는 실린더의 틸팅으로 크랭크 옵셋 및 엔진의 압축비를 낮추어, 실린더 내부의 마찰 감소 및 내노킹성 향상으로 차량의 연비와 출력을 동시에 향상시키는 효과가 있다.The engine for a vehicle according to the present invention has a large crank offset and a compression ratio of the engine in a low speed region of the vehicle, and a crank offset and a compression ratio of the engine are reduced by tilting the cylinder in a high speed region, thereby reducing friction and improving knocking resistance of the cylinder. It has the effect of improving fuel economy and output at the same time.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능함은 물론이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. This embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is presented by way of example only, various changes are possible without departing from the technical gist of course.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진의 주요부를 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 차량용 엔진에서 실린더의 틸팅 상태를 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a main part of a vehicle engine according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view showing a tilting state of the cylinder in the vehicle engine shown in FIG.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 엔진(1)은, 엔진 케이 스(2)와, 상기 엔진 케이스(2) 내에 배치된 크랭크 축(20)에 커넥팅 로드(15)로 연결된 피스톤(10)과, 상기 피스톤(10)이 내부에 이동 가능하게 배치되어 상기 피스톤(10)과 함께 연소실(4)을 형성하고, 상기 크랭크 축(20)으로부터 중심축(30a)이 옵셋(D1)되도록 수직하게 배치된 실린더(30)와, 상기 실린더(30)를 회전 가능하게 지지하기 위하여 상기 실린더(30)와 엔진 케이스(2) 사이에 배치되고, 상기 크랭크 축(20)의 알피엠이 증가되면 상기 실린더(30)의 중심축(30a)이 상기 크랭크 축(20)의 중심(20a)과 근접되는 방향(A)으로 상기 실린더(30)를 회전시키는 피봇유닛(40)을 포함한다. 2 and 3, the vehicle engine 1 according to the present invention is connected to an engine case 2 and a crank shaft 20 disposed in the engine case 2 by a connecting rod 15. The piston 10 and the piston 10 are disposed to be movable therein to form a combustion chamber 4 together with the piston 10, and the central axis 30a is offset from the crank shaft 20 by D1. A cylinder 30 vertically disposed between the cylinder 30 and the engine case 2 so as to rotatably support the cylinder 30, and the alpha of the crank shaft 20 increases. And a pivot unit 40 which rotates the cylinder 30 in a direction A in which the central axis 30a of the cylinder 30 approaches the center 20a of the crank shaft 20.

상기 피봇유닛(40)은, 상기 엔진 케이스(2)의 일측과 상기 실린더(30)의 측면을 회전 가능하게 연결하는 회전연결부(42)와, 상기 회전연결부(42)와 함께 상기 실린더(30)를 지지하기 위하여 상기 엔진 케이스(2)의 타측에 배치된 회전작동부(44)를 포함한다. 그리고, 상기 회전작동부(44)는, 상기 크랭크 축(20)의 알피엠이 증가되면 상기 실린더(30)에 회전작동력을 가하여 상기 회전연결부(42)를 중심으로 상기 실린더(30)를 회전시킨다. The pivot unit 40 includes a rotary connection portion 42 rotatably connecting one side of the engine case 2 and a side surface of the cylinder 30, and the cylinder 30 together with the rotary connection portion 42. It includes a rotary operation unit 44 disposed on the other side of the engine case (2) to support the. When the RPM of the crank shaft 20 is increased, the rotation operation unit 44 rotates the cylinder 30 about the rotation connection part 42 by applying a rotation operation force to the cylinder 30.

상기 회전작동부(44)는 상기 회전연결부(42)의 회전 방향(A)으로 소정 거리 옵셋(D2)된 위치에 배치될 수 있다. 또는 상기와 다르게, 상기 회전작동부(44)는 상기 엔진 케이스(2)의 타측에 복수개가 배치되고, 상기 회전작동부(44)들 중 적어도 하나는 상기 회전연결부(42)의 회전 방향(A)으로 소정 거리 옵셋(D2)된 위치에 배치될 수 있다. 이하에서는, 상기 엔진 케이스(2)의 타측에 두 개의 회전작동부(44)가 상하로 이격되게 배치되고, 상기 회전작동부(44)들 중 상측에 배치된 회 전작동부(44)가 상기 회전연결부(42)의 회전 방향(A)으로 소정 거리 옵셋(D2)된 것으로 설명한다. The rotation operation unit 44 may be disposed at a position at a predetermined distance offset D2 in the rotation direction A of the rotation connection unit 42. Alternatively, unlike the above, a plurality of the rotation operation unit 44 is disposed on the other side of the engine case 2, at least one of the rotation operation unit 44 is the direction of rotation (A) of the rotary connection portion 42 ) May be disposed at a position offset by a predetermined distance D2. Hereinafter, two rotary actuators 44 are disposed on the other side of the engine case 2 to be spaced up and down, and the rotary actuators 44 disposed on the upper side of the rotary actuators 44 are rotated. It will be described as a predetermined distance offset D2 in the rotation direction A of the connecting portion 42.

상기 회전작동부(44)들은, 상기 실린더(30)의 측면에 밀착되게 배치되어 상기 실린더에 회전작동력을 전달하는 상,하측 액츄에이터(46)(48)들을 포함한다. 즉, 상기 상측 액츄에이터(46)가 상기 실린더(30)를 향하여 돌출되고 상기 하측 액츄에이터(48)가 상기 실린더(30)와 멀어지는 방향으로 압축되면, 상기 실린더(30)는 상기 회전연결부(42)를 중심으로 회전된다. 이때, 상기 실린더(30)의 중심축(30a)은, 상기 크랭크 축(20)의 중심(20a)과 가까워지거나, 또는 상기 크랭크 축(20)의 중심(20a)과 교차된다.The rotary actuators 44 include upper and lower actuators 46 and 48 disposed in close contact with the side of the cylinder 30 to transmit the rotary operating force to the cylinder. That is, when the upper actuator 46 protrudes toward the cylinder 30 and the lower actuator 48 is compressed in a direction away from the cylinder 30, the cylinder 30 opens the rotary connection 42. Rotate around the center At this time, the center axis 30a of the cylinder 30 is close to the center 20a of the crank shaft 20 or intersects with the center 20a of the crank shaft 20.

상기 회전작동부(44)들은, 상기 크랭크 축(20)의 알피엠에 따라 상기 실린더(30)의 회전 각도를 조절하는 바, 상기 크랭크 축(20)의 알피엠이 증가됨에 따라 상기 실린더(30)의 회전 각도(θ)도 증대된다. 즉, 상기 크랭크 축(20)의 알피엠과 상기 실린더(30)의 회전 각도(θ)는 비례관계를 갖는다. 상기 실린더(30)의 회전 각도(θ)는 상기 실린더(30)의 중심축(30a)과 상기 크랭크 축(20)의 중심(20a)이 교차될 때 최대가 된다.The rotary actuators 44 adjust the rotation angle of the cylinder 30 according to the ALPM of the crankshaft 20, and as the ALPM of the crank shaft 20 increases, The rotation angle θ is also increased. That is, the ALPM of the crank shaft 20 and the rotation angle θ of the cylinder 30 have a proportional relationship. The rotation angle θ of the cylinder 30 is maximum when the center axis 30a of the cylinder 30 and the center 20a of the crank shaft 20 cross each other.

이하, 본 실시예에서는, 상기 크랭크 축(20)의 알피엠을 저속 알피엠 영역과 고속 알피엠 영역으로 구분하고, 상기 크랭크 축(20)의 알피엠이 고속 알피엠 영역으로 진입하면 상기 실린더의 중심축(30a)과 상기 크랭크 축(20)의 중심(20a)이 교차되는 회전 각도(θ)로 상기 실린더(30)가 회전되는 것으로 설명한다. 하지만, 상기 크랭크 축(20)의 알피엠이 복수의 영역으로 구분되고, 상기 크랭크 축(20)의 알 피엠이 속하는 영역에 따라 서로 다른 회전 각도로 상기 실린더(30)가 회전될 수도 있다. Hereinafter, in the present embodiment, the ALPM of the crankshaft 20 is divided into a low speed ALPM region and a high speed ALPM region, and when the ALPM of the crank shaft 20 enters the high speed ALPM region, the central axis 30a of the cylinder. It will be described that the cylinder 30 is rotated at a rotation angle θ at which the center 20a of the crank shaft 20 intersects. However, the CPM of the crank shaft 20 may be divided into a plurality of regions, and the cylinder 30 may be rotated at different rotation angles according to the region of the CPM of the crank shaft 20.

상기 피봇유닛(40)에 의하여 상기 실린더(30)가 회전되어 틸팅(tilting)된 상태로 배치되면, 상기 실린더(30)의 중심축(30a)과 상기 크랭크 축(20)의 중심(20a) 사이의 옵셋량이 감소되고, 상기 실린더(30)의 내부에 상기 피스톤(10)이 더 깊숙이 삽입되어 상기 연소실(4)에 대한 압축비가 증대된다. 따라서, 엔진의 압축비 성능 및 엔진 출력에 유리한 쪽으로 엔진 성능이 가변된다. When the cylinder 30 is rotated and tilted by the pivot unit 40, the cylinder 30 is disposed between the center axis 30a of the cylinder 30 and the center 20a of the crank shaft 20. The offset amount of is reduced, and the piston 10 is inserted deeper into the cylinder 30 to increase the compression ratio for the combustion chamber 4. Therefore, the engine performance is varied in favor of the compression ratio performance and engine output of the engine.

즉, 엔진의 저속 영역에서는, 상기 크랭크 축(20)의 알피엠이 저속 알피엠 영역이므로, 상기 피봇유닛(40)에 의한 실린더(30)의 회전이 실시되지 않는다. 따라서, 상기 옵셋량과 압축비가 증대되기 때문에 마찰이 감소되고 연비가 향상된다. That is, in the low speed region of the engine, since the ALPM of the crank shaft 20 is the low speed ALPM region, the rotation of the cylinder 30 by the pivot unit 40 is not performed. Therefore, since the offset amount and compression ratio are increased, friction is reduced and fuel economy is improved.

반면에, 엔진의 고속 영역에서는, 상기 크랭크 축(20)의 알피엠이 고속 알피엠 영역이므로, 상기 피봇유닛(40)에 의한 실린더(30)의 회전이 실시된다. 따라서, 상기 옵셋량과 압축비가 감소되기 때문에, 마찰이 감소되고 내 노킹성 향상으로 효율과 출력이 향상된다.On the other hand, in the high speed region of the engine, since the ALPM of the crank shaft 20 is the high speed ALPM region, the rotation of the cylinder 30 by the pivot unit 40 is performed. Therefore, since the offset amount and the compression ratio are reduced, the friction is reduced and the knocking resistance is improved, thereby improving efficiency and output power.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량용 엔진의 작동을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the vehicle engine according to the present invention configured as described above are as follows.

도 2를 참조하면, 엔진이 저속으로 작동될 경우, 크랭크 축(20)의 알피엠이 저속 알피엠 영역에 포함된다. 따라서, 피봇유닛(40)의 작동이 정지되어 실린더(30)가 회전되지 않는다. Referring to FIG. 2, when the engine is operated at a low speed, the ALPM of the crankshaft 20 is included in the low speed ALPM region. Therefore, the operation of the pivot unit 40 is stopped and the cylinder 30 does not rotate.

즉, 상기 실린더(30)의 중심축(30a)은 상기 크랭크 축(20)의 중심(20a)과 소 정 거리 옵셋(D1)되어 크랭크 옵셋(D1)이 증가되고, 상기 실린더(30)의 내부에 피스톤(10)이 깊숙이 삽입되어 압축비가 커지게 된다. 상기와 같이 크랭크 옵셋(D1)이 증가되면, 엔진의 팽창행정에서 실린더(30)의 내벽으로 피스톤(10)이 작용되는 힘이 감소되어 상기 피스톤(10)과 실린더(30)의 마찰이 감소된다. 또한, 상기 마찰 감소 및 상기 압축비의 증가로 인하여, 엔진의 연비와 효율이 향상된다. That is, the center axis 30a of the cylinder 30 is a predetermined distance offset D1 from the center 20a of the crankshaft 20 so that the crank offset D1 is increased, and the inside of the cylinder 30 is increased. The piston 10 is deeply inserted into the compression ratio is increased. As described above, when the crank offset D1 is increased, the force that the piston 10 acts on the inner wall of the cylinder 30 in the expansion stroke of the engine is reduced to reduce the friction between the piston 10 and the cylinder 30. . In addition, due to the reduction in friction and the increase in the compression ratio, fuel economy and efficiency of the engine are improved.

도 3을 참조하면, 상기 엔진이 고속으로 작동될 경우, 상기 크랭크 축(20)의 알피엠이 고속 알피엠 영역에 포함된다. 따라서, 상기 피봇유닛(40)이 작동되어 상기 실린더(30)가 설정된 회전 각도(θ)로 회전된다. Referring to FIG. 3, when the engine is operated at a high speed, the ALPM of the crank shaft 20 is included in the high speed ALPM region. Thus, the pivot unit 40 is operated to rotate the cylinder 30 at the set rotation angle θ.

즉, 상기 피봇유닛(40)의 액츄에이터(46)(48)들에 의하여 상기 실린더(30)는 회전연결부(42)를 중심으로 회전되고, 상기 실린더(30)의 중심축(30a)과 상기 크랭크 축(20)의 중심(20a)이 교차된 상태로 상기 실린더(30)가 틸팅된다. 그로 인하여, 상기 실린더(30)의 중심축(30a)은 상기 크랭크 축(20)과의 옵셋량이 감소되고, 상기 실린더(30)의 내부에 삽입되는 피스톤(10)의 깊이가 줄어들어 압축비가 감소된다. 상기와 같이 크랭크 옵셋이 감소되면, 엔진의 압축행정에서 실린더(30)의 내벽으로 피스톤(10)이 작용되는 힘이 감소되어 상기 피스톤(10)과 실린더(30)의 마찰이 감소된다. 또한, 상기 마찰 감소 및 상기 압축비의 감소로 인하여, 내노킹성이 향상되고 엔진의 효율과 출력이 향상된다. That is, the cylinder 30 is rotated about the rotary connection portion 42 by the actuators 46 and 48 of the pivot unit 40, and the central axis 30a of the cylinder 30 and the crank. The cylinder 30 is tilted with the center 20a of the shaft 20 intersected. Therefore, the offset amount of the central axis 30a of the cylinder 30 with the crank shaft 20 is reduced, and the depth of the piston 10 inserted into the cylinder 30 is reduced, thereby reducing the compression ratio. . When the crank offset is reduced as described above, the force that the piston 10 acts on the inner wall of the cylinder 30 in the compression stroke of the engine is reduced to reduce the friction between the piston 10 and the cylinder 30. In addition, due to the friction reduction and the reduction in the compression ratio, the knocking resistance is improved and the efficiency and output of the engine are improved.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 엔진의 주요부를 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 차량용 엔진에서 실린더의 틸팅 상태를 나타낸 단면 도이며, 도 6과 도 7 및 도 8은 도 5에 도시된 캠구동장치의 다양한 예를 나타낸 구성도이다. Figure 4 is a cross-sectional view showing the main part of the vehicle engine according to another embodiment of the present invention, Figure 5 is a cross-sectional view showing a tilting state of the cylinder in the vehicle engine shown in Figure 4, Figures 6 and 7 and 8 5 is a configuration diagram illustrating various examples of the cam driving apparatus shown in FIG. 5.

도 4와 도 5에서, 도 2와 도 3에 도시된 차량용 엔진(1)과 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 이하에서는, 도 2와 도 3의 차량용 엔진(1)과 상이한 점을 중심으로 서술하도록 한다.4 and 5, the same reference numerals as those of the vehicle engine 1 shown in FIGS. 2 and 3 denote the same members. Hereinafter, descriptions will be made mainly on points different from the vehicle engine 1 of FIGS. 2 and 3.

도 4와 도 5에 도시된 차량용 엔진(100)이 도 2와 도 3의 차량용 엔진(1)과 상이한 점은, 피봇유닛(140)의 회전작동부(144)가 캠구동장치를 포함한다는 점이다. 즉, 상기 캠구동장치는, 캠의 회전에 의하여 실린더(30)가 회전되거나 원상태로 복귀된다. 따라서, 상기 캠구동장치는 도 2와 도 3의 액츄에이터(46)(48)보다 제어가 간편하고 기계적으로 작동되는 이점이 있다. The vehicle engine 100 shown in FIGS. 4 and 5 differs from the vehicle engine 1 of FIGS. 2 and 3 in that the rotation operating portion 144 of the pivot unit 140 includes a cam driving device. to be. That is, the cam drive device, the cylinder 30 is rotated or returned to its original state by the rotation of the cam. Accordingly, the cam driving device has an advantage that the control is simpler and mechanically operated than the actuators 46 and 48 of FIGS. 2 and 3.

도 6 내지 도 8에는 상기 캠구동장치(144a)(144b)(144c)의 다양한 예가 도시되어 있다. 도 6의 캠구동장치(144a)는, 엔진 케이스(2)에 회전 가능하게 배치되어 상기 실린더(30)의 측면에 밀착되고, 일측에 피니언 기어(146a)(148a)가 구비된 캠(146)(148)과, 상기 캠(146)(148)의 피니언 기어(146a)(148a)와 치합되는 랙 기어(150a)가 구비되고 상기 캠(146)(148)에 의하여 상기 실린더(30)가 회전되는 방향으로 이동되는 작동판(150)을 포함한다. 6 to 8 illustrate various examples of the cam driving devices 144a, 144b, and 144c. The cam driving device 144a of FIG. 6 is disposed on the engine case 2 so as to be in close contact with the side surface of the cylinder 30, and the cam 146 having pinion gears 146a and 148a on one side thereof. 148 and a rack gear 150a meshing with the pinion gears 146a and 148a of the cams 146 and 148, and the cylinder 30 is rotated by the cams 146 and 148. It includes a working plate 150 which is moved in the direction.

또한, 도 7의 캠구동장치(144b)는, 엔진 케이스(2)에 회전 가능하게 배치되어 상기 실린더(30)의 측면에 밀착되고, 일측에 피니언 기어(146a)(148a)가 구비된 캠(146)(148)과, 상기 캠(146)(148)의 피니언 기어(146a)(148a)와 치합되는 웜 기어(152a)가 구비되고 상기 캠(146)(148)에 의하여 상기 실린더(30)가 회전되는 방 향으로 회전되는 작동봉(152)을 포함한다. In addition, the cam driving device 144b of FIG. 7 is disposed in the engine case 2 so as to be rotatable, and is in close contact with the side surface of the cylinder 30, and has a cam with pinion gears 146a and 148a on one side. 146 and 148 and a worm gear 152a meshing with the pinion gears 146a and 148a of the cams 146 and 148 and provided by the cams 146 and 148. It includes an operating rod 152 is rotated in the direction in which it is rotated.

또한, 도 8의 캠구동장치(144c)는, 엔진 케이스(2)에 회전 가능하게 배치되어 상기 실린더(30)의 측면에 밀착되고, 일측에 제 1 베벨 기어(146c)(146d)가 구비된 캠(146)(148)과, 상기 캠(146)(148)의 제 1 베벨 기어(146c)(146d)와 치합되는 제 2 베벨 기어(154a)가 구비되고 상기 캠(146)(148)에 의하여 상기 실린더(30)가 회전되는 방향으로 회전되는 작동봉(154)을 포함할 수 있다.In addition, the cam drive device 144c of FIG. 8 is rotatably disposed on the engine case 2, is in close contact with the side surface of the cylinder 30, and provided with first bevel gears 146c and 146d on one side. Cams 146 and 148 and a second bevel gear 154a meshing with the first bevel gears 146c and 146d of the cams 146 and 148 are provided on the cams 146 and 148. It may include an operating rod 154 is rotated in the direction in which the cylinder 30 is rotated.

본원 발명에 따른 차량용 엔진을 채용하면, 차량의 저속 영역에서 크랭크 옵셋 및 엔진의 압축비가 커지고 고속 영역에서 실린더의 틸팅으로 크랭크 옵셋 및 엔진의 압축비가 작아지는 차량용 엔진을 제조할 수 있다. Employing the vehicle engine according to the present invention, it is possible to manufacture a vehicle engine in which the crank offset and the compression ratio of the engine is increased in the low speed region of the vehicle and the crank offset and the compression ratio of the engine is reduced by tilting the cylinder in the high speed region.

도 1은 일반적인 차량용 엔진을 나타내는 도면,1 is a view showing a general vehicle engine,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 엔진의 주요부를 나타낸 단면도,2 is a sectional view showing a main part of a vehicle engine according to an embodiment of the present invention;

도 3은 도 2에 도시된 차량용 엔진에서 실린더의 틸팅 상태를 나타낸 단면도,3 is a cross-sectional view showing a tilting state of a cylinder in the vehicle engine shown in FIG. 2;

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 엔진의 주요부를 나타낸 단면도,4 is a sectional view showing a main part of a vehicle engine according to another embodiment of the present invention;

도 5는 도 4에 도시된 차량용 엔진에서 실린더의 틸팅 상태를 나타낸 단면도,5 is a cross-sectional view showing a tilting state of the cylinder in the vehicle engine shown in FIG. 4;

도 6은 도 5에 도시된 캠구동장치의 일예를 나타낸 구성도,6 is a configuration diagram showing an example of the cam driving device shown in FIG.

도 7은 도 5에 도시된 캠구동장치의 다른 예를 나타낸 구성도,7 is a configuration diagram showing another example of the cam drive device shown in FIG.

도 8은 도 5에 도시된 캠구동장치의 또 다른 예를 나타낸 구성도,8 is a configuration diagram showing still another example of the cam drive device shown in FIG.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

1,100: 차량용 엔진 2: 엔진 케이스1,100: Car engine 2: Engine case

10: 피스톤 15: 커넥팅 로드10: piston 15: connecting rod

20: 크랭크 축 30: 실린더20: crankshaft 30: cylinder

40,140: 피봇유닛 40,140: pivot unit

Claims (11)

엔진 케이스와;An engine case; 상기 엔진 케이스 내에 배치된 크랭크 축에 커넥팅 로드로 연결된 피스톤과;A piston connected by a connecting rod to a crank shaft disposed in the engine case; 상기 피스톤이 내부에 이동 가능하게 배치되어 상기 피스톤과 함께 연소실을 형성하고, 상기 크랭크 축으로부터 중심축이 옵셋되도록 수직하게 배치된 실린더와;A cylinder disposed movably therein to form a combustion chamber together with the piston, and a cylinder disposed vertically such that a central axis is offset from the crank shaft; 상기 실린더를 회전 가능하게 지지하기 위하여 상기 실린더와 엔진 케이스 사이에 배치되고, 상기 크랭크 축의 알피엠이 증가되면 상기 실린더의 중심축이 상기 크랭크 축과 근접되는 방향으로 상기 실린더를 회전시켜 상기 옵셋량 및 상기 연소실의 압축비를 감소시키는 피봇유닛을 포함하는 차량용 엔진.The cylinder is disposed between the cylinder and the engine case to rotatably support the cylinder, and when the ALPM of the crank shaft is increased, the cylinder is rotated in a direction in which the central axis of the cylinder is close to the crank shaft, and the offset amount and the A vehicle engine comprising a pivot unit for reducing the compression ratio of the combustion chamber. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 크랭크 축의 알피엠은 저속 알피엠 영역과 고속 알피엠 영역으로 구분되고, The CPM of the crank shaft is divided into a low speed ALPM region and a high speed ALPM region, 상기 피봇유닛은, 상기 크랭크 축의 알피엠이 고속 알피엠 영역에 포함되면 상기 실린더의 중심축과 상기 크랭크 축이 교차되도록 상기 실린더를 회전시키는 차량용 엔진.The pivot unit is a vehicle engine for rotating the cylinder so that the crank axis and the center axis of the cylinder when the CPM of the crank shaft is included in the high speed ALPM region. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 크랭크 축의 알피엠은 복수의 영역으로 구분되고, AlPM of the crankshaft is divided into a plurality of regions, 상기 피봇유닛은, 상기 크랭크 축의 알피엠이 속하는 영역에 따라 상기 실린더를 복수의 회전 각도로 회전시키는 차량용 엔진.The pivot unit is a vehicle engine for rotating the cylinder at a plurality of rotation angles in accordance with the area to which the RF of the crank shaft belongs. 청구항 3에 있어서, The method of claim 3, 상기 회전 각도는, 상기 실린더의 중심축과 상기 크랭크 축이 교차되는 각도가 최대이며, 상기 크랭크 축의 알피엠 영역이 높아짐에 따라 증가되는 차량용 엔진. The rotation angle is a maximum angle at which the center axis of the cylinder and the crankshaft intersect, and increases as the ALPM area of the crankshaft increases. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 피봇유닛은, 상기 엔진 케이스의 일측과 상기 실린더의 측면을 회전 가능하게 연결하는 회전연결부와; 상기 회전연결부와 함께 상기 실린더를 지지하기 위하여 상기 엔진 케이스의 타측에 배치되고, 상기 크랭크 축의 알피엠이 증가되면 상기 실린더에 회전작동력을 가하여 상기 회전연결부를 중심으로 상기 실린더를 회전시키는 회전작동부를 포함하는 차량용 엔진.The pivot unit may include a rotation connection part rotatably connecting one side of the engine case and a side surface of the cylinder; It is disposed on the other side of the engine case to support the cylinder with the rotary connection, and when the crank shaft RPM is increased to include a rotary operation to rotate the cylinder around the rotary connection by applying a rotary operating force to the cylinder Car engine. 청구항 5에 있어서,The method of claim 5, 상기 회전작동부는 상기 회전연결부의 회전 방향으로 소정 거리 옵셋된 위치에 배치되는 차량용 엔진.And the rotation operation unit is disposed at a position offset by a predetermined distance in the rotation direction of the rotation connection unit. 청구항 5에 있어서,The method of claim 5, 상기 회전작동부는 상기 엔진 케이스의 타측에 복수개가 배치되고, 상기 회전작동부들 중 적어도 하나는 상기 회전연결부의 회전 방향으로 소정 거리 옵셋된 위치에 배치되는 차량용 엔진.A plurality of the rotation operation unit is disposed on the other side of the engine case, at least one of the rotation operation unit is a vehicle engine is disposed at a position offset a predetermined distance in the rotation direction of the rotary connection. 청구항 5에 있어서,The method of claim 5, 상기 회전작동부는, 상기 실린더의 측면에 밀착되게 배치되어 상기 실린더에 회전작동력을 전달하는 액츄에이터 또는 캠구동장치를 포함하는 차량용 엔진.The rotation operation unit, the vehicle engine comprising an actuator or cam driving device which is disposed in close contact with the side of the cylinder to transmit the rotational operating force to the cylinder. 청구항 8에 있어서,The method of claim 8, 상기 캠구동장치는, 상기 엔진 케이스에 회전 가능하게 배치되어 상기 실린더의 측면에 밀착되고, 일측에 피니언 기어가 구비된 캠과; 상기 캠의 피니언 기어 와 치합되는 랙 기어가 구비되고 상기 캠에 의하여 상기 실린더가 회전되는 방향으로 이동되는 작동판을 포함하는 차량용 엔진. The cam driving device includes: a cam rotatably disposed on the engine case, in close contact with a side surface of the cylinder, and having a pinion gear at one side thereof; And an operating plate provided with a rack gear engaged with the pinion gear of the cam and moved in the direction in which the cylinder is rotated by the cam. 청구항 8에 있어서,The method of claim 8, 상기 캠구동장치는, 상기 엔진 케이스에 회전 가능하게 배치되어 상기 실린더의 측면에 밀착되고, 일측에 피니언 기어가 구비된 캠과; 상기 캠의 피니언 기어와 치합되는 웜 기어가 구비되고 상기 캠에 의하여 상기 실린더가 회전되는 방향으로 회전되는 작동봉을 포함하는 차량용 엔진. The cam driving device includes: a cam rotatably disposed on the engine case, in close contact with a side surface of the cylinder, and having a pinion gear at one side thereof; And an operating rod having a worm gear meshed with the pinion gear of the cam and rotating in the direction in which the cylinder is rotated by the cam. 청구항 8에 있어서,The method of claim 8, 상기 캠구동장치는, 상기 엔진 케이스에 회전 가능하게 배치되어 상기 실린더의 측면에 밀착되고, 일측에 제 1 베벨 기어가 구비된 캠과; 상기 캠의 제 1 베벨 기어와 치합되는 제 2 베벨 기어가 구비되고 상기 캠에 의하여 상기 실린더가 회전되는 방향으로 회전되는 작동봉을 포함하는 차량용 엔진. The cam driving device includes: a cam rotatably disposed on the engine case, in close contact with a side surface of the cylinder, and having a first bevel gear on one side; And an operating rod provided with a second bevel gear meshed with the first bevel gear of the cam and rotated in the direction in which the cylinder is rotated by the cam.
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