KR101319952B1 - 자동차용 엔진 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차용 엔진에 관한 것으로서, 제 1 내지 3 실린더(211,212,213)가 일렬로 배치되고, 제 1 내지 3 실린더(211,212,213)의 길이방향과 직교하도록 제 1 내지 3 실린더(211,212,213)의 헤드부에 축구멍(214)이 형성되고, 제 1 내지 3 실린더(211,212,213)의 챔버(211a,212a,213a)와 축구멍(214) 사이에 흡배기구멍이 형성되며, 축구멍(214)으로 회전축(230)이 끼워지고, 제 1 내지 4 격막(231a,231b,231c,231d)에 의해 회전축(230) 내부에 제 1 흡기통로(232), 제 1 챔버(235), 배기챔버(234), 제 2 챔버(236), 제 2 흡기통로(233)가 차례로 형성되고, 제 2 실린더(212) 상부에 배기구멍(212a)이 형성되고, 배기구멍(212a)이 배기통로(B)와 연결되고, 회전축(214)이 크랭크축(243)과 타이밍 벨트(250)에 의해 연결되어, 회전축(230)이 회전하게 되는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 엔진{ENGINE OF VEHICLE}
본 발명은 자동차용 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 4 행정 사이클 내연기관에서 흡기통로와 배기통로가 형성된 회전축이 실린더 상부에 회전 가능하게 설치되고, 별도의 커넥팅 로드 없이도, 피스톤 헤드에 일체로 형성된 피스톤 로드가 크랭크를 구동시킬 수 있는 자동차용 엔진에 관한 것이다.
대한민국 등록특허 제10-0311285호(2001년09월25일, 등록)에 "엔진 흡.배기장치"가 소개되어 있다.
상기 엔진 흡.배기장치는 실린더 상부에 한쌍의 흡기구와 한쌍의 배기구를 형성하고, 상기 실린더의 상부에는 외주연에서 원주 방향으로 일정한 거리를 두고 형성된 두 개의 홈에 의하여 흡기구와 배기구가 형성된 회전축을 설치하며, 상기 회전축을 크랭크 샤프트의 동력으로 회전되게 하여 회전축의 흡기구가 실린더에 형성된 한쌍의 흡기구와 공간을 공유하게 될 때에 혼합 가스를 흡입하게 되고, 회전축의 배기구가 실린더에 형성된 항쌍의 배기구와 공간을 공유하게 될 때에 배기하게 되며, 회전축의 흡기구와 배기구가 실린더의 흡기구와 배기구와 공간을 공유하지 않게 될 때에 압축 및 폭발하게 되어 흡입, 압축, 폭발, 배기 행정을 이루게 되는 엔진 흡 배기 장치를 형성함에 있어서, 회전축의 외주연에 원주 방향의 홈을 형성하여 실린더의 냉각수 통로와 연결되게 하면서, 축방향의 중심으로 통공을 형성하여 상기 홈과 통공을 연결하는 다수개 통공을 형성하여 냉각수가 회전축 내부를 순환하게 된다.
그러나, 상기 엔진 흡.배기장치는 별도의 회전축 내에 흡기통로 및 배기통로가 형성되지 않아, 별도의 흡기통로 및 배기통로를 구성하여야 하고, 4기통 내연기관에 사용시 흡기구와 배기구의 공간을 구획하기가 어려우며, 실린더가 회전축을 중심으로 고정된 상태로 있어, 커넥팅 로드의 사용이 필수이며, 실린더에서 배출되는 배기가스의 잔압을 이용하는 수단이 제시되어 있지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 제 1 내지 3 실린더가 일렬로 배치되고, 실린더 상부에 회전축이 회전 가능하게 설치되어, 회전축이 크랭크 축의 동력으로 회전되면서, 회전축에 형성된 흡기구와 배기구가 제 1 및 3 실린더의 4 행정 사이클에 맞추어 개폐가 이루어지고, 파스칼 원리에 따라서, 제 2 실린더가 나머지 2개의 실린더에 비해 단면적이 크게 형성되고, 제 1 및 3 실린더의 배기 행정에서 발생되는 배기가스를 단면적이 큰 제 2 실린더로 공급하여, 제 1 및 3 실린더의 배기가스의 잔압으로 제 2 실린더의 피스톤을 구동시킬 수 있고, 실린더가 회전축을 중심으로 진자운동이 가능하게 되어, 별도의 커넥팅 로드 없이도, 피스톤 헤드에 일체로 형성된 피스톤 로드가 크랭크를 구동시킬 수 있는 자동차용 엔진을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 엔진은 제 1 내지 3 실린더가 일렬로 배치되고, 제 1 내지 3 실린더의 길이방향과 직교하도록 제 1 내지 3 실린더 헤드부에 축구멍이 형성되고, 제 1 내지 3 실린더의 챔버와 축구멍 사이에 흡배기구멍이 형성되며, 축구멍으로 회전축이 끼워지고, 제 1 내지 4 격막에 의해 회전축 내부에 제 1 흡기통로, 제 1 챔버, 배기챔버, 제 2 챔버, 제 2 흡기통로가 차례로 형성되고, 제 2 실린더 상부에 배기구멍이 형성되고, 배기구멍이 배기통로와 연결되고, 회전축이 크랭크축과 타이밍 벨트에 의해 연결되어, 회전축이 회전하게 되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 실린더가 흡기 행정이면, 회전축의 회전에 의해, 제 1 흡기통로에 형성된 흡기구가 제 1 실린더의 흡배기구멍 일치되어, 제 1 흡기통로의 공기가 제 1 실린더의 챔버로 공급되고, 제 1 실린더가 배기 행정이면, 회전축의 회전에 의해, 제 1 챔버에 형성된 배기구 및 흡기구가 제 1 실린더의 흡배기구멍과 제 2 실린더의 흡개기구멍에 일치되어 통로가 형성되고, 제 1 실린더의 배기가스가 제 2 실린더로 공급되어, 제 2 실린더의 제 2 피스톤이 구동되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 실린더가 흡기 행정으로 상승되면, 회전축의 회전에 의해, 제 2 흡기통로에 형성된 흡기구가 제 3 실린더의 흡배기구멍에 일치되어 통로가 형성되고, 제 2 흡기통로의 공기가 제 3 실린더로 공급되고, 제 3 실린더가 배기 행정이면, 회전축의 회전에 의해, 제 2 챔버에 형성된 배기구 및 흡기구가 제 3 실린더의 흡배기구멍과 제 2 실린더의 흡배기구멍에 일치되어 통로가 형성되고, 제 3 실린더의 배기가스가 제 2 실린더로 공급되어, 제 2 실린더의 제 2 피스톤이 하강되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 실린더의 제 2 피스톤이 상승되면, 회전축의 회전에 의해, 배기 챔버에 형성된 제 1 및 2 배기구가 제 2 실린더 상부에 형성된 배기구멍과 제 2 실린더의 흡배기구멍에 일치되어 통로가 형성되고, 제 2 실린더에 저장된 배기가스가 배기통로로 배출되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 실린더가 제 1 및 2 실린더에 비해 단면적이 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 내지 3 실린더는 제 1 내지 3 피스톤의 헤드와 피스톤 로드 일체로 형성되고, 피스톤 로드가 크랭크축의 크랭크암에 연결되어, 제 1 내지 3 피스톤에 제 1 내지 3 실린더에서 승하강 할 때, 제 1 내지 3 실린더가 회전축을 중심으로 진자운동 하는 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 본 발명에 따른 자동차용 엔진은 제 1 내지 3 실린더가 일렬로 배치되고, 실린더 상부에 회전축이 회전 가능하게 설치되어, 회전축이 크랭크 축의 동력으로 회전되면서, 회전축에 형성된 흡기구와 배기구가 제 1 및 3 실린더의 4 행정 사이클에 맞추어 개폐가 이루어지고, 파스칼 원리에 따라서, 제 2 실린더가 나머지 2개의 실린더에 비해 단면적이 크게 형성되고, 제 1 및 3 실린더의 배기 행정에서 발생되는 배기가스를 단면적이 큰 제 2 실린더로 공급하여, 제 1 및 3 실린더의 배기가스의 잔압으로 제 2 실린더의 피스톤을 구동시킬 수 있고, 실린더가 회전축을 중심으로 진자운동이 가능하게 되어, 별도의 커넥팅 로드 없이도, 피스톤 헤드에 일체로 형성된 피스톤 로드가 크랭크를 구동시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 엔진에서 제 1 실린더 챔버가 흡기 행정인 상태를 기준으로 설명하기 위한 단면도
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 엔진에서 제 1 실린더 챔버가 압축 행정인 상태를 기준으로 설명하기 위한 단면도
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 엔진에서 제 1 실린더 챔버가 폭발 행정인 상태를 기준으로 설명하기 위한 단면도
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 엔진에서 제 1 실린더 챔버가 배기 행정인 상태를 기준으로 설명하기 위한 단면도
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 자동차용 엔진은 제 1 내지 3 실린더(211,212,213)가 일렬로 배치되고, 제 1 내지 3 실린더(211,212,213)의 길이방향과 직교하도록 제 1 내지 3 실린더(211,212,213)의 헤드부에 축구멍(214)이 형성되고, 제 1 내지 3 실린더(211,212,213)의 챔버(211a,212a,213a)와 축구멍(214) 사이에 흡배기구멍이 형성되며, 축구멍(214)으로 회전축(230)이 끼워지고, 제 1 내지 4 격막(231a,231b,231c,231d)에 의해 회전축(230) 내부에 제 1 흡기통로(232), 제 1 챔버(235), 배기챔버(234), 제 2 챔버(236), 제 2 흡기통로(233)가 차례로 형성되고, 제 2 실린더(212) 상부에 배기구멍(212a)이 형성되고, 배기구멍(212a)이 배기통로(B)와 연결되고, 회전축(214)이 크랭크축(243)과 타이밍 벨트(250)에 의해 연결되어, 회전축(230)이 회전하게 됨으로써,
제 1 실린더(211)가 흡기 행정이면, 회전축(230)의 회전에 의해, 제 1 흡기통로(232)에 형성된 흡기구(232a)가 제 1 실린더(211)의 흡배기구멍에 일치되어, 제 1 흡기통로(232)의 공기가 제 1 실린더(211)의 챔버(211a)로 공급되고,
제 1 실린더(211)가 배기 행정이면, 회전축(230)의 회전에 의해, 제 1 챔버(235)에 형성된 배기구(235a) 및 흡기구(235b)가 제 1 실린더(211)의 흡배기구멍과 제 2 실린더(212)의 흡개기구멍에 일치되어 통로가 형성되고, 제 1 실린더(211)의 배기가스가 제 2 실린더(212)로 공급되어, 제 2 실린더(212)의 제 2 피스톤(222)을 구동시키고,
제 3 실린더(213)가 흡기 행정으로 상승되면, 회전축(230)의 회전에 의해, 제 2 흡기통로(233)에 형성된 흡기구(233a)가 제 3 실린더(213)의 흡배기구멍에 일치되어 통로가 형성되고, 제 2 흡기통로(236)의 공기가 제 3 실린더(213)로 공급되고,
제 3 실린더(213)가 배기 행정이면, 회전축(230)의 회전에 의해, 제 2 챔버(236)에 형성된 배기구(236a) 및 흡기구(236b)가 제 3 실린더(213)의 흡배기구멍과 제 2 실린더(212)의 흡배기구멍에 일치되어 통로가 형성되고, 제 3 실린더(213)의 배기가스가 제 2 실린더(212)로 공급되어, 제 2 실린더(212)의 제 2 피스톤(222)을 하강시키고,
제 2 실린더(212)의 제 2 피스톤(222)이 상승되면, 회전축(230)의 회전에 의해, 배기 챔버(234)에 형성된 제 1 및 2 배기구(234a,234b)가 제 2 실린더(212) 상부에 형성된 배기구멍(212a)과 제 2 실린더(212)의 흡배기구멍에 일치되어 통로가 형성되고, 제 2 실린더(212)에 저장된 배기가스가 배기통로(B)로 배출된다.
상기 제 2 실린더(212)가 제 1 및 2 실린더(211,213)에 비해 단면적이 크게 형성된다.
이것에 의해, 제 1 실린더(211)와 제 3 실린더(213)의 폭발 행정으로 동력이 발생되고, 제 1 실린더(211)와 제 3 실린더(213)의 배기 행정에서 배출되는 배기가스가 제 2 실린더(212)로 공급되어, 제 1 실린더(211)와 제 3 실린더(213)에서 배출되는 배기가스의 잔압을 이용하여 제 2 실린더(212)의 제 2 피스톤(222)을 구동시킨다.
또한, 파스칼 원리에 따라서, 제 2 실린더(212)의 단면적이 제 1 실린더(211)와 제 3 실린더(213)의 단면적에 비해 1.5배 내지 2배 크게 형성되어 제 1 또는 3 실린더(211,213)의 배기 가스의 압력으로 제 2 실린더(212)에서 동력이 발생된다.
상기 제 1 내지 3 피스톤(221,222,223)의 헤드(221a,222a,223a)와 피스톤 로드(221b,222b,223b)가 일체로 형성되고, 피스톤 로드(221b,222b,223b)가 크랭크(240)의 크랭크핀(241)에 의해 크랭크암(242)에 연결된다.
상기 크랭크(240)의 크랭크축(243)의 일단에 풀리(244)가 장착되고, 회전축(230)의 일단에 풀리(238)가 장착되어, 2개의 풀리(244,238)가 타이밍 벨트(250)로 연동되어, 크랭크축(243)이 2회전 될 때, 회전축(230)이 1회전 된다.
이것에 의해, 4행정 사이클의 내연기관에서 제 1 내지 3 피스톤(221,222,223)이 상하 운동되면, 피스톤 로드(221b,222b,223b)가 크랭크암(242)에 직접 연결되어 크랭크축(243)을 회전시키기 때문에, 제 1 내지 3 실린더(211,212,213)가 회전축(230)을 중심으로 진자운동 된다.
본 발명에 따른 자동차용 엔진의 4행정 사이클(흡입, 압축, 폭발, 배기) 행정을 단계별로 설명하면 다음과 같다.
(가) 제 1 실린더(211)가 흡입 행정일 때,
도 1을 참조하면, 엔진이 시동되어 크랭크축(243)이 회전되면, 크랭크축(243)에 연결된 타이밍 벨트(250)로부터 동력을 전달받은 회전축(230)이 시계 방향(0°~89°)으로 회전되고,
제 1 피스톤(221)이 하강되어, 제 1 흡입통로(232)의 공기가 흡기구(232a)를 통해 제 1 실린더(211)의 챔버(211a)로 공급되고,
제 2 피스톤(222)이 상승되어, 제 2 실린더(212)의 잔압가스가 배기챔버(234)의 제 1 및 2 배기구(234a,234b) 및 배기구멍(212a)를 통해 배기통로(B)로 배출되고,
제 3 피스톤(223)이 하강되어, 제 3 실린더(213)이 밀폐된 상태에서 폭발 행정이 진행된다.
(나) 제 1 실린더(211)가 압축 행정일 때,
도 2를 참조하면, 엔진이 시동되어 크랭크축(243)이 회전되면, 크랭크축(243)에 연결된 타이밍 벨트(250)로 부터 동력을 전달받은 회전축(230)이 시계 방향(90°~179°)으로 회전되고,
제 1 피스톤(221)이 상승되어, 제 1 실린더(211)가 밀폐된 상태에서 압축 행정이 진행되고,
제 2 피스톤(222)이 하강되고, 제 3 피스톤(223)이 상승되어, 제 2 실린더(212)와 배기챔버(234)의 제 1 및 2 배출구(234a,234b)가 폐쇄되고, 제 2 챔버(236)의 제 1 및 2 흡기구(236a, 236b)를 통해 제 3 실린더(213)의 배기가스가 제 2 실린더(212)의 챔버(212a)로 공급된다.
(다) 제 1 실린더(211)가 폭발 행정일 때,
도 3을 참조하면, 엔진이 시동되어 크랭크축(243)이 회전되면, 크랭크축(243)에 연결된 타이밍 벨트(250)로 부터 동력을 전달받은 회전축(230)이 시계 방향(180°~269°)으로 회전되고,
제 1 피스톤(221)이 하강되어, 제 1 실린더(211)가 밀폐된 상태에서 폭발 행정이 진행되고,
제 2 피스톤(222)이 상승되어, 제 2 실린더(212) 챔버(222a)의 잔압가스가 배기챔버(234)의 제 1 및 2 배기구(234a,234b) 및 배기구멍(212a)을 통해 배기통로(B)로 배출되고,
제 3 피스톤(223)이 하강되어, 제 2 흡입통로(233)의 공기가 흡기구(233a)를 통해 제 3 실린더(213)의 챔버(213a)로 공급된다.
(라) 제 1 실린더(211)가 배기 행정일 때,
도 4를 참조하면, 엔진이 시동되어 크랭크축(243)이 회전되면, 크랭크축(243)에 연결된 타이밍 벨트(250)로 부터 동력을 전달받은 회전축(230)이 시계 방향(180°~359°)으로 회전되고,
제 1 피스톤(221)이 상승되고, 제 2 피스톤(222)이 하강되어, 제 2 실린더(212)의 챔버(212a)와 배기챔버(234)의 제 1 및 2 배출구(234a,234b)가 폐쇄되고, 제 1 챔버(235)의 제 1 및 2 흡기구(235a, 235b)를 통해 제 1 실린더(211)챔버(211a)의 배기가스가 제 2 실린더(212)로 공급되고,
제 3 피스톤(223)이 상승되어, 제 3 실린더(213)가 밀폐된 상태에서 압축 행정이 진행된다.
210: 실린더
230: 회전축
240: 크랭크

Claims (6)

  1. 제 1 내지 3 실린더(211,212,213)가 일렬로 배치되고, 제 1 내지 3 실린더(211,212,213)의 길이방향과 직교하도록 제 1 내지 3 실린더(211,212,213)의 헤드부에 축구멍(214)이 형성되고, 제 1 내지 3 실린더(211,212,213)의 챔버(211a,212a,213a)와 축구멍(214) 사이에 흡배기구멍이 형성되며, 축구멍(214)으로 회전축(230)이 끼워지고, 제 1 내지 4 격막(231a,231b,231c,231d)에 의해 회전축(230) 내부에 제 1 흡기통로(232), 제 1 챔버(235), 배기챔버(234), 제 2 챔버(236), 제 2 흡기통로(233)가 차례로 형성되고, 제 2 실린더(212) 상부에 배기구멍(212a)이 형성되고, 배기구멍(212a)이 배기통로(B)와 연결되고, 회전축(214)이 크랭크축(243)과 타이밍 벨트(250)에 의해 연결되어, 회전축(230)이 회전하며 상기 제 2 실린더(212)는 제 1 및 2 실린더(211,212)에 비해 단면적이 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 실린더(211)가 흡기 행정이면, 회전축(230)의 회전에 의해, 제 1 흡기통로(232)에 형성된 흡기구(232a)가 제 1 실린더(211)의 흡배기구멍 일치되어, 제 1 흡기통로(232)의 공기가 제 1 실린더(211)의 챔버(211a)로 공급되고,
    제 1 실린더(211)가 배기 행정이면, 회전축(230)의 회전에 의해, 제 1 챔버(235)에 형성된 배기구(235a) 및 흡기구(235b)가 제 1 실린더(211)의 흡배기구멍과 제 2 실린더(212)의 흡개기구멍에 일치되어 통로가 형성되고, 제 1 실린더(211)의 배기가스가 제 2 실린더(212)로 공급되어, 제 2 실린더(212)의 제 2 피스톤(222)이 구동되는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 실린더(213)가 흡기 행정으로 상승되면, 회전축(230)의 회전에 의해, 제 2 흡기통로(233)에 형성된 흡기구(233a)가 제 3 실린더(213)의 흡배기구멍에 일치되어 통로가 형성되고, 제 2 흡기통로(236)의 공기가 제 3 실린더(213)로 공급되고,
    제 3 실린더(213)가 배기 행정이면, 회전축(230)의 회전에 의해, 제 2 챔버(236)에 형성된 배기구(236a) 및 흡기구(236b)가 제 3 실린더(213)의 흡배기구멍과 제 2 실린더(212)의 흡배기구멍에 일치되어 통로가 형성되고, 제 3 실린더(213)의 배기가스가 제 2 실린더(212)로 공급되어, 제 2 실린더(212)의 제 2 피스톤(222)이 하강되는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 실린더(212)의 제 2 피스톤(222)이 상승되면, 회전축(230)의 회전에 의해, 배기 챔버(234)에 형성된 제 1 및 2 배기구(234a,234b)가 제 2 실린더(212) 상부에 형성된 배기구멍(212a)과 제 2 실린더(212)의 흡배기구멍에 일치되어 통로가 형성되고, 제 2 실린더(212)에 저장된 배기가스가 배기통로(B)로 배출되는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 3 실린더(211,212,213)는 제 1 내지 3 피스톤(221,222,223)의 헤드(221a,222a,223a)와 피스톤 로드(221b,222b,223b)가 일체로 형성되고, 피스톤 로드(221b,222b,223b)가 크랭크축(243)의 크랭크암(242)에 연결되어, 제 1 내지 3 피스톤(221,222,223)이 제 1 내지 3 실린더(211,212,213)에서 승하강 할 때, 제 1 내지 3 실린더(211,212,213)가 회전축(230)을 중심으로 진자운동 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진.
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