KR101500386B1 - Variable compression ratio device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가변 압축기 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압축비의 변경 및 배기가스의 재순환을 동시에 구현하는 가변 압축기 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 열기관의 열효율은 압축비가 높으면 증가된다. 여기서, 압축비는 실린더 안으로 들어간 기체가 피스톤에 의해 압축되는 용적의 비율이며, '실린더 용적/피스톤의 상사점에서 연소실 용적'으로 나타낸다. 즉, 피스톤의 상사점이 높아질수록 압축비가 증가된다.Generally, the heat efficiency of a heat engine is increased when the compression ratio is high. Here, the compression ratio is a ratio of the volume of gas compressed into the cylinder by the piston and expressed as 'cylinder volume / combustion chamber volume at top dead center of piston'. That is, as the top dead center of the piston increases, the compression ratio increases.
스파크 점화기관의 경우, 점화시기의 진각에 의해 열효율이 증가될 수 있으나, 이상 연소 등을 고려하면 점화시기 진각에 한계가 있을 수 있다. 따라서, 열기관의 열효율을 향상시키기 위한 가변 압축비(variable compression ratio; VCR) 장치가 요구된다.In the case of a spark ignition engine, the thermal efficiency may be increased by advancing the ignition timing. However, considering the abnormal combustion, there may be a limit in advancing the ignition timing. Therefore, a variable compression ratio (VCR) device for improving the heat efficiency of the heat engine is required.
상기 가변 압축비 장치는 혼합기의 압축비를 엔진의 운전 상태에 따라 변화시키는 장치이다. 이러한 가변 압축비 장치는 엔진의 저부하 운전 상태(low load condition)에서는 혼합기의 압축비를 높여 연비를 향상시키고, 엔진의 고부하 운전 상태(high load condition)에서는 최대한의 혼합기가 공급됨과 동시에 혼합기의 압축비를 낮추어 녹킹의 발생을 방지하고 엔진 출력을 향상시키도록 기능한다.The variable compression ratio device is a device that changes the compression ratio of the mixer according to the operating state of the engine. This variable compression ratio device improves the fuel economy by increasing the compression ratio of the mixer in a low load condition of the engine and supplies the maximum mixer in the high load condition of the engine and at the same time lowers the compression ratio of the mixer Thereby preventing the occurrence of knocking and improving the engine output.
하지만, 종래의 가변 압축비 장치를 구현하기 위해서는 많은 기계적인 구성요소가 요구되어 구성이 복잡해질 수 있다. 또한, 기계적인 구성요소를 구동시키기 위하여 전기를 동력원으로 하는 모터 등이 사용될 경우, 연비가 악화될 수 있는 문제가 있다. 나아가, 모터의 동력전달은 다른 기어결합에 비해 상대적으로 큰 구동토크가 요구됨에 따라 상기 모터의 용량이 작아지는 것에 한계가 있다. 따라서, 자동차의 전체적인 중량이 증가하고 연비가 악화될 수 있다. 더 나아가, 기계적인 구성요소들의 연결관계가 복잡해지면, 가변 압축비 장치의 빠른 응답성을 확보하기에 용이하지 못하다.However, in order to implement the conventional variable compression ratio apparatus, many mechanical components are required, and the configuration becomes complicated. Further, there is a problem that the fuel consumption may be deteriorated when a motor or the like having electric power as a power source is used to drive mechanical components. Further, the power transmission of the motor is required to have a relatively large driving torque as compared with other gear engagement, which limits the capacity of the motor to be small. Thus, the overall weight of the vehicle may increase and the fuel economy may deteriorate. Furthermore, if the connection relation of the mechanical components becomes complicated, it is not easy to secure the quick response of the variable compression ratio device.
한편, 배기가스에 포함된 질소산화물(nitrous oxide; NOx)은 주요한 대기오염물질로 규제되고 있으며, NOx의 배출을 줄이기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.On the other hand, nitrous oxide (NOx) contained in the exhaust gas is regulated as a main air pollutant, and a lot of studies are being conducted to reduce NOx emissions.
배기가스 재순환(exhaust gas recirculation; EGR) 시스템은 이러한 NOx 등을 포함한 유해 배기가스의 저감을 위해 차량에 장착되는 시스템이다. 일반적으로, NOx는 혼합기 중에 공기의 비율이 높아서 연소가 잘될 때 증가한다. 따라서, 배기가스 재순환 시스템은 엔진에서 배출되는 배기가스의 일부(예를 들어 5~20%)를 다시 혼합기에 섞어 혼합기 속의 산소량을 줄이고 연소를 방해하여 NOx의 발생을 억제하는 시스템이다.An exhaust gas recirculation (EGR) system is a system mounted on a vehicle for the reduction of harmful exhaust gases including NOx and the like. Generally, NOx is increased when the proportion of air in the mixer is high and the combustion is good. Therefore, the exhaust gas recirculation system is a system that mixes a part of the exhaust gas discharged from the engine (for example, 5 to 20%) back into the mixer to reduce the amount of oxygen in the mixer and obstruct combustion, thereby suppressing the generation of NOx.
하지만, 상기 배기가스 재순환 시스템을 구현하기 위해서는 엔진 및 엔진의 주변 기기에 복잡한 구성이 요구되고, 자동차의 생산 원가가 증가되며 생산성이 저감될 수 있다.However, in order to implement the exhaust gas recirculation system, a complicated configuration is required for the engine and the peripheral equipment of the engine, and the production cost of the automobile increases and the productivity can be reduced.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 압축비의 변경 및 배기가스의 재순환을 동시에 구현하는 가변 압축기 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a variable compressor device that simultaneously realizes a change in compression ratio and recirculation of exhaust gas.
또한, 구성이 간단하고 응답성이 확보될 수 있는 가변 압축비 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a variable compression ratio device which is simple in configuration and in which responsiveness can be ensured.
나아가, 배기가스의 재순환을 위한 시스템이 단순해지도록 하는 가변 압축비 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.Furthermore, another object is to provide a variable compression ratio apparatus which simplifies the system for recirculation of exhaust gas.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치는, 엔진의 운전상태에 따라 상기 엔진에 구비된 피스톤의 상사점을 변경시키는 가변 압축비 장치로서, 엔진의 실린더 내에서 왕복운동 가능하도록 구비되고, 왕복운동에 의해 크랭크 샤프트를 회전시키도록 커넥팅 로드와 연결되는 하부 피스톤; 상기 하부 피스톤에서 상기 커넥팅 로드와 연결된 부분보다 상대적으로 상측에 형성된 공간인 작동실; 상기 하부 피스톤보다 상대적으로 상측에 배치되고, 일부분이 상기 작동실에 삽입되는 상부 피스톤; 상기 작동실을 상하로 구획하도록 상기 상부 피스톤의 일부분에 형성되는 푸쉬 플레이트; 상기 구획된 작동실의 하측 공간인 유압 챔버; 상기 푸쉬 플레이트를 하측으로 밀도록 상기 구획된 작동실의 상측 공간에 구비되는 탄성부재; 상기 푸쉬 플레이트가 유압에 의해 선택적으로 상측으로 밀리도록 상기 유압 챔버에 유압을 공급하는 유압 공급부; 및 상기 유압 공급부로부터 상기 유압 챔버에 유압이 공급되도록 상기 유압 공급부와 상기 유압 챔버를 연결하는 유압 공급 회로; 를 포함할 수 있다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided a variable compression ratio apparatus for varying a top dead center of a piston provided in an engine according to an engine operating state, A lower piston connected to the connecting rod to rotate the crankshaft by reciprocating motion; An operating chamber which is a space formed in the lower piston relatively above the portion connected to the connecting rod; An upper piston disposed relatively above the lower piston and partially inserted into the working chamber; A push plate formed on a portion of the upper piston to partition the operating chamber vertically; A hydraulic chamber which is a lower space of the partitioned working chamber; An elastic member provided in an upper space of the partitioned working chamber to push the push plate downward; A hydraulic pressure supply unit for supplying hydraulic pressure to the hydraulic chamber such that the push plate is selectively pushed upward by hydraulic pressure; And a hydraulic pressure supply circuit that connects the hydraulic pressure supply unit and the hydraulic chamber so that the hydraulic pressure is supplied to the hydraulic pressure chamber from the hydraulic pressure supply unit. . ≪ / RTI >
상기 유압 챔버에 공급되어 유압을 형성하는 유체는 가스일 수 있다.The fluid supplied to the hydraulic chamber and forming the hydraulic pressure may be a gas.
상기 유압 챔버에 공급되어 유압을 형성하는 가스는 배기가스일 수 있다.The gas supplied to the hydraulic chamber and forming the hydraulic pressure may be exhaust gas.
상기 유압 공급부는, 터보차저의 콤프레서 측에서 압축된 배기가스가 위치하는 부분인 콤프레서 부; 및 상기 콤프레서 부로부터 배기가스를 전달받고, 전달받은 배기가스를 펌핑하여 고압의 배기가스를 유압 공급 회로에 전달하는 고압펌프; 를 포함할 수 있다.Wherein the hydraulic pressure supply portion includes a compressor portion where a compressed exhaust gas is located at a compressor side of the turbocharger; A high pressure pump which receives exhaust gas from the compressor unit and pumps the exhaust gas to transfer high pressure exhaust gas to an oil pressure supply circuit; . ≪ / RTI >
상기 유압 공급 회로에 전달된 고압의 배기가스는 상기 유압 챔버에 공급될 수 있다.The high pressure exhaust gas delivered to the hydraulic pressure supply circuit may be supplied to the hydraulic chamber.
상기 가변 압축비 장치는, 상기 유압 챔버와 연소실을 연통시키도록 상기 상부 피스톤에 형성되는 배기가스 재순환 통로; 및 상기 배기가스 재순환 통로를 선택적으로 개폐하도록 상기 배기가스 재순환 통로 상에 배치되는 체크 밸브; 를 더 포함할 수 있다.The variable compression ratio device includes an exhaust gas recirculation passage formed in the upper piston to communicate the hydraulic chamber and the combustion chamber; And a check valve disposed on the exhaust gas recirculation passage for selectively opening and closing the exhaust gas recirculation passage; As shown in FIG.
상기 체크 밸브가 개방되면, 상기 유압 챔버로부터 상기 연소실로 배기가스가 재순환될 수 있다.When the check valve is opened, the exhaust gas can be recirculated from the hydraulic chamber to the combustion chamber.
상기 체크 밸브는 상기 유압 챔버와 상기 연소실의 유압차가 설정치 이상인 경우에 자연적으로 개방되고, 상기 유압 챔버와 상기 연소실의 유압차가 설정치 미만인 경우에 자연적으로 폐쇄될 수 있다.The check valve is opened naturally when the hydraulic pressure difference between the hydraulic chamber and the combustion chamber is equal to or greater than a set value, and can be closed naturally when the hydraulic pressure difference between the hydraulic chamber and the combustion chamber is less than a set value.
상기 유압 공급부는, 상기 터보차저의 배기 터빈 전단 측에서 배기가스가 위치하는 부분인 터빈 부; 상기 터빈 부로부터 배기가스를 전달받고, 배기가스를 냉각시키는 배기가스 재순환 쿨러; 및 상기 배기가스 재순환 쿨러로부터 배기가스를 전달받고, 전달받은 배기가스를 펌핑하여 고압의 배기가스를 유압 공급 회로에 전달하는 고압펌프; 를 포함할 수 있다.Wherein the hydraulic pressure supply unit comprises: a turbine section where exhaust gas is located at a front end side of an exhaust turbine of the turbocharger; An exhaust gas recirculation cooler for receiving exhaust gas from the turbine portion and cooling the exhaust gas; A high pressure pump which receives exhaust gas from the exhaust gas recirculation cooler and pumps the exhaust gas to transfer the high pressure exhaust gas to the hydraulic pressure supply circuit; . ≪ / RTI >
상기 유압 공급 회로에 전달된 고압의 배기가스는 상기 유압 챔버에 공급될 수 있다.The high pressure exhaust gas delivered to the hydraulic pressure supply circuit may be supplied to the hydraulic chamber.
상기 가변 압축비 장치는, 상기 유압 챔버와 연소실을 연통시키도록 상기 상부 피스톤에 형성되는 배기가스 재순환 통로; 및 상기 배기가스 재순환 통로를 선택적으로 개폐하도록 상기 배기가스 재순환 통로 상에 배치되는 체크 밸브; 를 더 포함할 수 있다.The variable compression ratio device includes an exhaust gas recirculation passage formed in the upper piston to communicate the hydraulic chamber and the combustion chamber; And a check valve disposed on the exhaust gas recirculation passage for selectively opening and closing the exhaust gas recirculation passage; As shown in FIG.
상기 체크 밸브가 개방되면, 상기 유압 챔버로부터 상기 연소실로 배기가스가 재순환될 수 있다.When the check valve is opened, the exhaust gas can be recirculated from the hydraulic chamber to the combustion chamber.
상기 체크 밸브는 상기 유압 챔버와 상기 연소실의 유압차가 설정치 이상인 경우에 자연적으로 개방되고, 상기 유압 챔버와 상기 연소실의 유압차가 설정치 미만인 경우에 자연적으로 폐쇄될 수 있다.The check valve is opened naturally when the hydraulic pressure difference between the hydraulic chamber and the combustion chamber is equal to or greater than a set value, and can be closed naturally when the hydraulic pressure difference between the hydraulic chamber and the combustion chamber is less than a set value.
상기 유압 챔버에 설정치 이상의 유압이 공급되면, 상기 상부 피스톤이 상기 하부 피스톤을 기준으로 상승하며, 상기 유압 챔버에 설정치 이상의 유압이 공급되지 않으면, 상기 푸쉬 플레이트가 상기 탄성부재에 의해 밀림에 따라 상기 상부 피스톤은 상기 하부 피스톤에 접촉되도록 원위치 될 수 있다.When the hydraulic pressure in the hydraulic chamber is higher than a predetermined value, the upper piston rises with respect to the lower piston, and when the hydraulic pressure is not supplied to the hydraulic chamber, The piston may be retracted into contact with the lower piston.
상기 유압 공급 회로는, 실린더 블록에 형성되고, 그 일단이 상기 유압 공급부와 연결된 제1 유압 라인; 상기 크랭크 샤프트에 형성되고, 그 일단이 상기 제1 유압 라인의 타단과 연통된 제2 유압 라인; 상기 커넥팅 로드에 형성되고, 그 일단이 상기 제2 유압 라인의 타단과 연통된 제3 유압 라인; 및 상기 하부 피스톤에 형성되고, 그 일단이 상기 제3 유압 라인의 타단과 연통되며, 그 타단이 상기 유압 챔버와 연통되는 제4 유압 라인; 을 포함할 수 있다.The hydraulic pressure supply circuit includes: a first hydraulic line formed in the cylinder block and having one end connected to the hydraulic pressure supply; A second hydraulic line formed on the crankshaft and having one end communicated with the other end of the first hydraulic line; A third hydraulic line formed in the connecting rod and having one end communicated with the other end of the second hydraulic line; And a fourth hydraulic line formed on the lower piston, one end of the fourth hydraulic line communicating with the other end of the third hydraulic line, and the other end communicating with the hydraulic chamber; . ≪ / RTI >
상기 유압 공급부로부터 공급된 유체는 상기 제1 유압 라인, 상기 제2 유압 라인, 상기 제3 유압 라인, 및 상기 제4 유압 라인을 순차적으로 경유하여 상기 유압 챔버에 공급될 수 있다.The fluid supplied from the hydraulic pressure supply unit may be supplied to the hydraulic chamber sequentially through the first hydraulic line, the second hydraulic line, the third hydraulic line, and the fourth hydraulic line sequentially.
상기 유압 공급회로들이 각각 연결되는 부분에는 씰링부재가 구비되고, 상기 유압 공급회로가 연결되도록 대면하는 두 구성요소에 각각 구비된 상기 씰링부재가 기밀하게 접촉되도록 상기 대면하는 두 구성요소에 각각 구비된 씰링부재 중 적어도 하나는 두 구성요소가 대면하는 면으로부터 돌출될 수 있다.Wherein the sealing member is provided at a portion to which the hydraulic pressure supply circuits are respectively connected and the sealing member provided at each of the two components facing the hydraulic pressure supply circuit is connected to the sealing member, At least one of the sealing members may protrude from a surface that the two components face.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 피스톤의 상사점을 변경시키는 작동에 유압을 사용함으로써, 구성이 간단해지고 압축비 변경의 응답성이 향상됨과 동시에 전체적인 중량을 최소화할 수 있다. 따라서, 엔진의 연비가 개선될 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, by using the hydraulic pressure for the operation of changing the top dead center of the piston, the configuration is simplified, the responsiveness of changing the compression ratio is improved, and the overall weight can be minimized. Therefore, the fuel consumption of the engine can be improved.
또한, 압축비 변경을 수행하는 유압을 형성하는 데에 배기가스를 사용하고, 압축비 변경에 사용된 배기가스를 연소실에 공급함으로써 압축비 변경과 배기가스의 재순환을 동시에 구현할 수 있다 따라서, 배기가스의 재순환을 위한 구성이 간단해 질 수 있다.Further, by using the exhaust gas to form the hydraulic pressure for performing the compression ratio change and supplying the exhaust gas used for the compression ratio change to the combustion chamber, the compression ratio change and the recirculation of the exhaust gas can be realized at the same time. Can be simplified.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치의 작동도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유압 공급 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 어느 하나의 실시예에 따른 유압 공급부의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 유압 공급부의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 유압 공급부의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 재순환 통로를 도시한 도면이다.1 is a configuration diagram of a variable compression ratio apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is an operational view of a variable compression ratio apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view schematically showing a hydraulic pressure supply circuit according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a hydraulic supply according to one embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of a hydraulic supply according to another embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of a hydraulic supply according to another embodiment of the present invention.
7 is a view showing an exhaust gas recirculation passage according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a variable compression ratio apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치는 하부 피스톤(10), 상부 피스톤(20), 탄성부재(26), 유압 공급 회로(40), 및 유압 공급부(70)을 포함한다. 또한, 하부 피스톤(10), 상부 피스톤(20), 탄성부재(26)는 엔진의 실린더(C) 내에서 왕복운동 가능하도록 구비되는 피스톤(P)을 구성한다.1, the variable compression ratio apparatus according to the embodiment of the present invention includes a
상기 하부 피스톤(10)은 상기 실린더(C) 내에서의 왕복운동에 의해 크랭크 샤프트(50)를 회전시키도록 커넥팅 로드(30)와 연결된다(도 3 참조). 또한, 상기 하부 피스톤(10)은 핀 홀(12), 작동실(14), 유압 챔버(16), 로드 삽입홀(18)을 포함한다.The
상기 커넥팅 로드(30)는 상기 하부 피스톤(10)으로부터 연소력을 전달받아 상기 크랭크 샤프트(50)에 전달한다(도 3 참조). 상기 연소력의 전달을 위하여, 상기 커넥팅 로드(30)의 일단은 피스톤 핀(35)에 의해 상기 하부 피스톤(10)에 회전 가능하게 연결되고, 상기 커넥팅 로드(30)의 타단은 상기 크랭크 샤프트(50)에 회전 가능하게 연결된다. 통상적으로, 상기 피스톤(P)과 연결되는 상기 커넥팅 로드(30)의 일단은 소단부(32)로 지칭되고, 상기 크랭크 샤프트(50)와 연결되는 커넥팅 로드(30)의 타단은 대단부(34)로 지칭된다.The connecting
상기 핀 홀(12)은 상기 피스톤 핀(35)이 삽입되는 홀(hole)이다. 즉, 상기 피스톤 핀(35)이 상기 커넥팅 로드(30)의 소단부(32) 및 상기 핀 홀(12)을 관통하도록 배치됨으로써 상기 커넥팅 로드(30)와 상기 하부 피스톤(10)이 연결된다.The
이러한 피스톤 핀(35)에 의한 커넥팅 로드(30)와 피스톤(P)의 연결은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the connection of the connecting
상기 작동실(14)은 상기 하부 피스톤(10)에서 상기 커넥팅 로드(30)와 상기 하부 피스톤(10)이 연결된 부분보다 상대적으로 상측에 형성된 공간이다.The
상기 유압 챔버(16)는 상기 작동실(14)의 일부분으로 유압이 공급될 수 있도록 형성된다.The hydraulic chamber (16) is formed so that hydraulic pressure can be supplied to a part of the operation chamber (14).
상기 로드 삽입홀(18)은 상기 하부 피스톤(10)의 상단으로부터 상기 작동실(14)까지 관통하도록 형성된 홀이다.The
상기 상부 피스톤(20)은 일부분이 상기 로드 삽입홀(18)에 삽입되어 상기 하부 피스톤(10)과 연결되며, 상기 하부 피스톤(10)보다 상대적으로 상측에 배치된다. 또한, 상기 하부 피스톤(10) 및 상기 상부 피스톤(20)은 실린더(C)의 내벽과 거의 이격없이 상기 실린더(C)에 삽입된다. 한편, 상기 하부 피스톤(10) 및 상기 상부 피스톤(20)과 상기 실린더(C)의 내벽 사이의 기밀이 유지되도록 당업자의 설계에 따라 상기 하부 피스톤(10) 및 상기 상부 피스톤(20)에 피스톤 링(도시하지 않음)이 구비될 수 있음은 물론이다. 나아가, 상기 상부 피스톤(20)은 상기 하부 피스톤(10)을 기준으로 하여 선택적으로 상하운동 가능하도록 구비된다. 여기서, 상기 상부 피스톤(20)의 상하 운동에 따라 연소실(1)의 체적이 변함으로써, 혼합기의 압축비가 변경된다.A part of the
상기 연소실(1)은 상기 피스톤(P)과 상기 실린더(C)의 사이에 형성되는 공간으로서, 흡기밸브(3) 및 배기밸브(5)의 개폐에 따라 혼합기가 흡입되거나 연소가스가 배출된다. 여기서, 상기 연소실(1)로부터 배출된 연소가스를 배기가스라 한다. 이러한 연소실(1) 및 흡/배기 밸브(3, 5)의 개폐는 당업자에게 자명하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 연소실(1)이 상기 상부 피스톤(20)과 상기 실린더(C)의 사이에 형성된다.The
상기 상부 피스톤(20)은 연결 로드(22) 및 푸쉬 플레이트(24)를 포함한다.The upper piston (20) includes a connecting rod (22) and a push plate (24).
상기 연결 로드(22)는 상기 로드 삽입홀(18)에 삽입되는 상기 상부 피스톤(20)의 일부분이다. 즉, 상기 연결 로드(22)는 상기 상부 피스톤(20)의 하부에 형성되어 그 일단이 상기 로드 삽입홀(18)을 통하여 상기 작동실(14)까지 삽입된다.The connecting
상기 푸쉬 플레이트(24)는 상기 로드 삽입홀(18)에 삽입된 상기 연결 로드(22)의 일단에 형성된다. 또한, 상기 푸쉬 플레이트(24)는 널찍한 판 형상으로 형성된다. 나아가, 상기 푸쉬 플레이트(24)는 상기 작동실(14)의 내벽에 거의 이격없이 구비되고, 상기 작동실(14)은 상기 푸쉬 플레이트(24)에 의해 상하로 구획된다. 여기서, 상기 유압 챔버(16)는 상기 푸쉬 플레이트(24)에 의해 구획된 상기 작동실(14)의 상측 공간과 하측 공간 중 하측 공간이다.The
상기 탄성부재(26)는 상기 작동실(14)의 상측 공간에 배치된다. 또한, 상기 탄성부재(26)는 상기 푸쉬 플레이트(24)를 하측으로 밀도록 구비된다. 한편, 상기 탄성부재(26)는 코일 스프링일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The elastic member (26) is disposed in the upper space of the operation chamber (14). The
상기 유압 공급 회로(40)는 상기 유압 챔버(16)에 유압을 공급하도록 형성되고 배치된다. 도 1에는 상기 유압 공급 회로(40)가 상기 커넥팅 로드(30) 및 상기 하부 피스톤(10)에 각각 형성된 것이 도시되었다. 여기서, 상기 커넥팅 로드(30)에 형성된 유압 공급 회로(40)는 상기 하부 피스톤(10)에 형성된 유압 공급 회로(40)와 연통되며, 상기 하부 피스톤(10)에 형성된 유압 공급 회로(40)는 상기 유압 챔버(16)와 연통된다.The hydraulic pressure supply circuit (40) is formed and arranged to supply hydraulic pressure to the hydraulic chamber (16). 1, the hydraulic
상기 유압 공급부(70)는 상기 유압 공급 회로(40)에 유압을 공급하는 장치이다. 또한, 상기 유압 공급부(70)로부터 공급되는 유압은 상기 커넥팅 로드(30)에 형성된 유압 공급 회로(40) 및 상기 하부 피스톤(10)에 형성된 유압 공급 회로(40)를 순차적으로 경유하여 상기 유압 챔버(16)에 공급된다. 한편, 상기 유압 공급부(70)는 통상적인 오일 펌프(71)일 수 있으나(도 4 참조), 이에 한정되지 않는다. 나아가, 상기 유압 공급 회로(40)를 통하여 상기 유압 챔버(16)에 공급되는 유압을 형성하는 유체(F)는 오일 또는 가스일 수 있다.The hydraulic
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치의 작동도이다.2 is an operational view of a variable compression ratio apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유압 챔버(16)에 채워지는 유체(F)의 양에 따라 상기 상부 피스톤(20)이 상기 하부 피스톤(10)을 기준으로 상승하거나 하강한다. 여기서, 상기 유체(F)의 양은 유압의 세기를 의미한다.The
도 2(a)는 상기 유압 챔버(16)에 유압의 공급이 차단되거나 공급된 유체(F)의 양이 적어서 상기 상부 피스톤(20)이 하강된 상태이고, 도 2(b)는 상기 유압 챔버(16)에 유압이 설정치 이상 공급되어 상기 상부 피스톤(20)이 상승된 상태이다.2 (a) is a state in which the supply of hydraulic pressure to the
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 상기 유압 공급부(70)로부터 상기 유압 챔버(16)에 공급되는 유압이 차단되거나 공급된 유체(F)의 양이 적으면, 상기 탄성부재(26)가 상기 푸쉬 플레이트(24)를 미는 힘에 의해 상기 상부 피스톤(20)이 하강된다. 또한, 상기 연결 로드(22)가 돌출된 상기 상부 피스톤(20)의 하면이 상기 하부 피스톤(10)의 상면에 접촉된다. 따라서, 상기 연소실(1)의 체적이 증가된다.2 (a), when the hydraulic pressure supplied to the
도 2(b)에 도시된 바와 같이, 상기 유압 공급부(70)로부터 상기 유압 챔버(16)에 설정치 이상의 유압이 공급되면, 상기 유체(F)가 상기 푸쉬 플레이트(24)를 미는 힘에 의해 상기 상부 피스톤(20)이 상승된다. 즉, 상기 연결 로드(22)가 돌출된 상기 상부 피스톤(20)의 하면이 상기 하부 피스톤(10)의 상면으로부터 이격된다. 따라서, 상기 연소실(1)의 체적이 감소된다. 여기서, 상기 유압의 설정치는 상기 탄성부재(26)의 탄성력을 고려하여 당업자에 의해 설정될 수 있다.2 (b), when the hydraulic pressure supplied to the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유압 공급 회로 및 윤활 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a schematic view of a hydraulic supply circuit and a lubricant circuit according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유압 공급 회로(40)는 제1, 2, 3, 4 유압 라인(41, 43, 45, 47)을 포함하고, 상기 윤활 회로(42, 44, 46)는 오일 공급부(90) 및 제1, 2, 3 윤활 라인(42, 44, 46)를 포함한다.3, the
상기 제1 유압 라인(41)은 실린더 블록(60)에 형성된다. 또한, 상기 제1 유압 라인(41)의 일단은 상기 유압 공급부(70)와 연결된다.The first
상기 제2 유압 라인(43)은 크랭크 샤프트(50)에 형성된다. 또한, 상기 제2 유압 라인(43)의 일단은 상기 제1 유압 라인(41)의 타단과 연통된다.The second
상기 제3 유압 라인(45)은 상기 커넥팅 로드(30)에 형성된 유압 공급 회로(40)이다(도 1 참조). 또한, 상기 제3 유압 라인(43)의 일단은 상기 제2 유압 라인(43)의 타단과 연통된다. 나아가, 상기 제3 유압 라인(43)의 일단은 상기 커넥팅 로드(30)의 대단부(34)에 형성되고, 상기 제3 유압 라인(45)의 타단은 상기 커넥팅 로드(30)를 따라 소단부(32) 측으로 연장된다.The third
상기 제4 유압 라인(47)은 상기 하부 피스톤(50)에 형성된 유압 공급 회로(40)이다(도 1 참조). 또한, 상기 제4 유압 라인(47)의 일단은 상기 커넥팅 로드(30)의 소단부까지 연장된 상기 제3 유압 라인(45)의 타단과 연통된다(도 1 참조). 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 제4 유압 라인(47)의 타단은 상기 유압 챔버(16)와 연통된다.The fourth
상기 유압 공급부(70)로부터 공급된 유체(F)는 상기 제1 유압 라인(41), 상기 제2 유압 라인(43), 상기 제3 유압 라인(45), 및 상기 제4 유압 라인(47)을 순차적으로 경유하여 상기 유압 챔버(16)에 공급된다.The fluid F supplied from the hydraulic
상기 윤활 회로(42, 44, 46)는 상기 커넥팅 로드(30)와 상기 크랭크 샤프트(50)의 연결부에 개재된 베어링(38) 및 상기 실린더 블록(60)과 상기 크랭크 샤프트(50)의 연결부에 개재된 베어링(58)을 윤활하는 오일을 공급하도록 형성된다. 즉, 상기 제1, 2, 3 윤활 라인(42, 44, 46)을 통하여 공급되는 오일은 상기 크랭크 샤프트(50)의 회전을 원활하게 한다.The
상기 오일 공급부(90)는 엔진 오일 리저버(도시하지 않음) 또는 오일 팬(도시하지 않음)으로부터 엔진 오일을 상기 윤활 회로(42, 44, 46)에 공급한다. 한편, 상기 오일 공급부(90)는 오일 펌프(71) 및 오일 컨트롤 밸브(72)로 구성된다(도 4 참조). 여기서, 상기 오일 펌프(71)는 엔진 오일을 공급하고자 부분에 공급하도록 펌핑하는 장치이고, 상기 오일 컨트롤 밸브(72)는 상기 오일 펌프(71)와 엔진 오일을 공급하고자 부분의 사이에서 공급되는 엔진 오일의 양을 조절하는 장치이다.The
상기 제1 윤활 라인(42)은 상기 실린더 블록(60)에 형성된다. 또한, 상기 제1 윤활 라인(42)의 일단은 상기 오일 공급부(90)와 연결된다.The first lubricating line (42) is formed in the cylinder block (60). One end of the
상기 제2 윤활 라인(44)은 상기 크랭크 샤프트(50)에 형성된다. 또한, 상기 제2 윤활 라인(44)은 상기 크랭크 샤프트(50)가 상기 실린더 블록(60)과 연결되는 부분에 형성된다. 나아가, 상기 제2 윤활 라인(44)은 상기 크랭크 샤프트(50)와 상기 실린더 블록(60)의 연결부까지 연장된 상기 제1 윤활 라인(42)의 타단과 연결된다. 한편, 상기 제2 윤활 라인(44)은 상기 베어링(58)의 직경방향으로 상기 크랭크 샤프트(50)를 관통하도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1 윤활 라인(42) 및 상기 제2 윤활 라인(44)을 통과한 오일은 상기 실린더 블록(60)과 상기 크랭크 샤프트(50)의 연결부에 개재된 베어링(58)을 윤활한다.The second lubrication line (44) is formed in the crankshaft (50). The
상기 제3 윤활 라인(46)은 상기 크랭크 샤프트(50)에 형성되며, 상기 제2 윤활 라인(44)으로부터 분기된다. 즉, 상기 제3 윤활 라인(46)의 일단은 상기 제2 윤활 라인(44)과 연결된다. 또한, 상기 제3 윤활 라인(46)의 타단은 상기 크랭크 샤프트(50)와 상기 커넥팅 로드(30)의 연결부까지 연장된다. 따라서, 상기 제3 윤활 라인(46)을 통과한 오일은 상기 커넥팅 로드(30)와 상기 크랭크 샤프트(50)의 연결부에 개재된 베어링(38)을 윤활한다.The third lubricating line (46) is formed in the crankshaft (50) and branches off from the second lubricating line (44). That is, one end of the
상기 제1 윤활 라인(42)에 공급된 오일은 상기 제1 윤활 라인(42), 상기 제2 윤활 라인(44), 및 상기 제3 윤활 라인(46)을 순차적으로 경유하며, 이 과정에서 상기 베어링(38, 58)을 윤활한 오일은 낙하되어 상기 오일 팬에 회수될 수 있다.The oil supplied to the
한편, 상기 하부 피스톤(10)과 상기 커넥팅 로드(30)의 유압 공급 회로(40) 연결부, 상기 커넥팅 로드(30)와 상기 크랭크 샤프트(50)의 유압 공급 회로(40) 연결부, 및 상기 크랭크 샤프트(50)와 상기 실린더 블록(60)의 유압 공급 회로(40) 연결부에는 유체(F)의 손실을 방지하도록 씰링부재(80)가 구비된다. 즉, 상기 씰링부재(80)는 상기 제1 유압 라인(41)과 상기 제2 유압 라인(43)의 사이, 상기 제2 유압 라인(43)과 상기 제3 유압 라인(45)의 사이, 및 상기 제3 유압 라인(45)과 상기 제4 유압 라인(47)의 사이에 개재된다. 여기서, 상기 크랭크 샤프트(50)의 회전에 따른 유체(F)의 손실을 방지하기 위하여 상기 제1 유압 라인(41)과 상기 제2 유압 라인(43)의 연결부 및 상기 제2 유압 라인(43)과 상기 제3 유압 라인(45)의 연결부는 각각 원형의 홈 형상으로 형성된다. 또한, 상기 제1 유압 라인(41)과 상기 제2 유압 라인(43)의 연결부 및 상기 제2 유압 라인(43)과 상기 제3 유압 라인(45)의 연결부에 각각 배치되는 상기 씰링부재(80)는 상기 제1 유압 라인(41)과 상기 제2 유압 라인(43)의 연결부 및 상기 제2 유압 라인(43)과 상기 제3 유압 라인(45)의 연결부의 형상에 대응되도록 원형으로 형성된다.A connecting portion of the hydraulic
상기 씰링부재(80)는 상기 하부 피스톤(10)에 구비되는 씰링부재(80)와 상기 하부 피스톤(10)에 구비되는 씰링부재(80)가 기밀하게 접촉되도록 상기 하부 피스톤(10)과 상기 커넥팅 로드(30)의 유압 공급 회로(40) 연결부가 형성되는 면으로부터 돌출된다. 이 때, 상기 하부 피스톤(10)에 구비되는 씰링부재(80)와 상기 하부 피스톤(10)에 구비되는 씰링부재(80) 중 적어도 하나는 돌출된다. 또한, 상기 씰링부재(80)는 상기 커넥팅 로드(30)에 구비되는 씰링부재(80)와 상기 크랭크 샤프트(50)에 구비되는 씰링부재(80)가 기밀하게 접촉되도록 상기 커넥팅 로드(30)와 상기 크랭크 샤프트(50)의 유압 공급 회로(40) 연결부가 형성되는 면으로부터 돌출된다. 이 때, 상기 커넥팅 로드(30)에 구비되는 씰링부재(80)와 상기 크랭크 샤프트(50)에 구비되는 씰링부재(80) 중 적어도 하나는 돌출된다. 나아가, 상기 씰링부재(80)는 상기 크랭크 샤프트(50)에 구비되는 씰링부재(80)와 상기 실린더 블록(60)에 구비되는 씰링부재(80)가 기밀하게 접촉되도록 상기 크랭크 샤프트(50)와 상기 실린더 블록(60)의 유압 공급 회로(40) 연결부가 형성되는 면으로부터 돌출된다. 이 때, 상기 크랭크 샤프트(50)에 구비되는 씰링부재(80)와 상기 실린더 블록(60)에 구비되는 씰링부재(80) 중 적어도 하나는 돌출된다.The sealing
도 4는 본 발명의 어느 하나의 실시예에 따른 유압 공급부의 블록도이다.4 is a block diagram of a hydraulic supply according to one embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 어느 하나의 실시예에 따른 유압 공급부(70)는 오일 펌프(71) 및 오일 컨트롤 밸브(72)를 포함한다. 또한, 본 발명의 어느 하나의 실시예에 따른 유압 공급부(70)는 엔진 오일을 유압 공급 회로(40)에 공급하도록 구비된다.4, the hydraulic
앞에서 설명한 바와 같이, 상기 오일 펌프(71)는 엔진 오일을 공급하고자 부분에 공급하도록 펌핑하는 장치이고, 상기 오일 컨트롤 밸브(72)는 상기 오일 펌프(71)와 엔진 오일을 공급하고자 부분의 사이에서 공급되는 엔진 오일의 양을 조절하는 장치이다.As described above, the
상기 오일 컨트롤 밸브(72)는 상기 제1 유압 라인(41)과 연결되고, 상기 오일 펌프(71)로부터 전달받은 엔진 오일을 상기 제1 유압 라인(41)에 공급한다. 또한, 상기 오일 컨트롤 밸브(72)는 상기 제1 윤활 라인(42)에 공급되는 엔진 오일의 양을 조절한다. 즉, 본 발명의 어느 하나의 실시예에 따른 유압 공급부(70)는 상기 오일 공급부(90)의 역할을 겸한다. 다시 말해, 상기 유체(F)가 엔진 오일일 경우에는 상기 오일 공급부(90)가 상기 유압 공급부(70)로서 기능하며, 별도의 유압 공급부(70)가 요구되지 않을 수 있다.The
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 유압 공급부의 블록도이다.5 is a block diagram of a hydraulic supply according to another embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 유압 공급부(70)는 콤프레서 부(73) 및 고압 펌프(74)를 포함한다. 또한, 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 유압 공급부(70)는 배기가스를 유압 공급 회로(40)에 공급하도록 구비된다.5, the hydraulic
상기 콤프레서 부(73)는 터보차저(T)의 콤프레서(Compressor) 측에서 압축된 배기가스가 위치하는 부분이다. 여기서, 상기 터보차저(T)는 배기가스의 에너지로 배기 터빈을 돌리면 여기에 직결된 콤프레서가 엔진의 실린더에 공기를 밀어 넣어 엔진 출력을 향상시키는 장치이며, 터보차저(T)의 콤프레서는 당업자에게 자명하므로 상기 콤프레서 부(73)에 대한 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.The
상기 고압 펌프(74)는 상기 콤프레서 부(73)와 연결되고, 상기 콤프레서 부(73)로부터 배기가스를 전달받는다. 또한, 상기 고압 펌프(74)는 상기 제1 유압 라인(41)과 연결되고, 상기 콤프레서 부(73)로부터 전달받은 배기가스를 펌핑하여 고압의 배기가스를 상기 제1 유압 라인(41)에 공급한다. 나아가, 상기 제1 유압 라인(41)에 공급된 배기가스는 상기 유압 공급 회로(40)를 통하여 상기 유압 챔버(16)에 공급된다.The
도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 유압 공급부의 블록도이다.6 is a block diagram of a hydraulic supply according to another embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 유압 공급부(70)는 터빈 부(75), 배기가스 재순환 쿨러(EGR cooler, 76), 및 고압 펌프(77)를 포함한다. 또한, 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 유압 공급부(70)는 배기가스를 유압 공급 회로(40)에 공급하도록 구비된다.6, the hydraulic
상기 터빈 부(75)는 상기 터보차저(T)의 배기 터빈(exhaust turbine) 측에서 배기가스가 위치하는 부분이다. 또한, 상기 터빈 부(75)는 상기 배기 터빈의 전단 측에 위치한다. 즉, 상기 터빈 부(75)는 상기 배기 터빈을 통과하지 않은 배기가스가 위치하는 부분이다.The
상기 배기가스 재순환 쿨러(76)는 상기 터빈 부(75)와 연결되고, 상기 터빈 부(75)로부터 배기가스를 전달받는다. 또한, 상기 배기가스 재순환 쿨러(76)는 상기 터빈 부(75)로부터 전달받은 배기가스를 냉각시키는 장치이다. 나아가, 상기 배기가스 재순환 쿨러(76)는 재순환되는 고온의 배기가스에 의한 기기들의 열해를 방지하도록 구비된다.The exhaust gas recirculation cooler 76 is connected to the
상기 고압 펌프(77)는 상기 배기가스 재순환 쿨러(76)와 연결되고, 상기 배기가스 재순환 쿨러(76)로부터 배기가스를 전달받는다. 또한, 상기 고압 펌프(77)는 상기 제1 유압 라인(41)과 연결되고, 상기 배기가스 재순환 쿨러(76)로부터 전달받은 배기가스를 펌핑하여 고압의 배기가스를 상기 제1 유압 라인(41)에 공급한다. 나아가, 상기 제1 유압 라인(41)에 공급된 배기가스는 상기 유압 공급 회로(40)를 통하여 상기 유압 챔버(16)에 공급된다.The high-
도 5 및 도 6의 설명에서와 같이, 상기 유체(F)가 배기가스일 경우에는 각각 독립적으로 구성된 상기 유압 공급부(70)와 상기 오일 공급부(90)가 요구된다. 또한, 상기 고압펌프(74, 77)의 작동 시기 및 작동 시간은 자동차에 통상적으로 장착되는 전자제어유닛(ECU: electronic control unit)에 의해 제어될 수 있다.5 and 6, when the fluid F is an exhaust gas, the hydraulic
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 배기가스 재순환 통로를 도시한 도면이다.7 is a view showing an exhaust gas recirculation passage according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 배기가스 재순환 통로(78)는 상기 유체(F)가 배기가스일 경우에 배기가스를 상기 연소실(1)에 공급하도록 형성되는 통로이다.The exhaust
상기 배기가스 재순환 통로(78)는 상기 상부 피스톤(20)에 형성된다. 또한, 상기 배기가스 재순환 통로(78)의 일단은 상기 유압 챔버(16)와 연통되고, 타단은 상기 연소실(1)과 연통된다. 즉, 상기 배기가스 재순환 통로(78)는 상기 유압 챔버(16)와 상기 연소실(1)을 연통시키도록 형성된다. 나아가, 상기 배기가스 재순환 통로(78) 상에는 체크 밸브(79)가 배치된다. 여기서, 상기 체크 밸브(79)는 상기 연소실(1)에 연통된 상기 배기가스 재순환 통로(78)의 타단에 구비될 수 있다.The exhaust gas recirculation passage (78) is formed in the upper piston (20). One end of the exhaust
상기 체크 밸브(79)는 상기 배기가스 재순환 통로(78)를 선택적으로 개폐한다. 즉, 상기 체크 밸브(79)의 개폐에 따라 상기 유압 챔버(16)와 상기 연소실(1)는 선택적으로 연통된다. 또한, 상기 체크 밸브(79)는 엔진의 흡기 행정 시에 상기 피스톤(P)이 하강하면서 개방된다. 나아가, 상기 체크 밸브(79)의 개방은 상기 연소실(1)과 상기 유압 챔버(16)의 압력차에 의해 자연적으로 수행된다. 즉, 일방향 밸브인 상기 체크 밸브(79)는 상기 유압 챔버(16)의 압력이 상기 연소실(1)의 압력보다 높을 때에 개방되며, 상기 체크 밸브(79)가 개방되는 상기 연소실(1)과 상기 유압 챔버(16)의 압력차는 당업자에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 엔진의 압축 행정 시에 상기 연소실(1)과 상기 유압 챔버(16)의 압력차를 기준으로 설정될 수 있으며, 그 압력차는 15bar일 수 있다.The
한편, 상기 상부 피스톤(20)의 상면 중심부는 혼합기의 폭발 압력을 직접적으로 받기 때문에, 상기 배기가스 재순환 통로(78)의 타단 및 상기 체크 밸브(79)는 상기 상부 피스톤(20)의 상면 가장자리에 근접하여 배치될 수 있다.The other end of the exhaust
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 피스톤(P)의 상사점을 변경시키는 작동에 유압을 사용함으로써, 구성이 간단해지고 압축비 변경의 응답성이 향상됨과 동시에 전체적인 중량을 최소화할 수 있다. 따라서, 엔진의 연비가 개선될 수 있다. 또한, 압축비 변경을 수행하는 유압을 형성하는 데에 배기가스를 사용하고, 압축비 변경에 사용된 배기가스를 연소실(1)에 공급함으로써 압축비 변경과 배기가스의 재순환을 동시에 구현할 수 있다 따라서, 배기가스의 재순환을 위한 구성이 간단해 질 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, by using the hydraulic pressure for the operation of changing the top dead center of the piston P, the structure is simplified, the responsiveness of changing the compression ratio is improved, and the overall weight can be minimized. Therefore, the fuel consumption of the engine can be improved. Further, by using the exhaust gas to form the hydraulic pressure for performing the compression ratio change and supplying the exhaust gas used for the compression ratio change to the
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.
1: 연소실 3: 흡기밸브
5: 배기밸브 10: 하부 피스톤
12: 핀 홀 14: 작동실
16: 유압 챔버 18: 로드 삽입홀
20: 상부 피스톤 22: 연결 로드
24: 푸쉬 플레이트 26: 탄성부재
30: 커넥팅 로드 32: 소단부
34: 대단부 35: 피스톤 핀
38, 58: 베어링
40: 유압 공급 회로 41: 제1 유압 라인
42: 제1 윤활 라인 43: 제2 유압 라인
44: 제2 윤활 라인 45: 제3 유압 라인
46: 제3 윤활 라인 47: 제4 유압 라인
50: 크랭크 샤프트
60: 실린더 블록
70: 유압 공급부 71: 오일 펌프
72: 오일 컨트롤 밸브 73: 콤프레서 부
74, 77: 고압 펌프 75: 터빈 부
76: 배기가스 재순환 쿨러 78: 배기가스 재순환 통로
79: 체크 밸브
80: 씰링부재
P: 피스톤 C: 실린더
F: 유체 T: 터보차저1: Combustion chamber 3: Intake valve
5: exhaust valve 10: lower piston
12: Pin hole 14: Working chamber
16: Hydraulic chamber 18: Rod insertion hole
20: upper piston 22: connecting rod
24: push plate 26: elastic member
30: connecting rod 32: small end
34: large end portion 35: piston pin
38, 58: Bearings
40: Hydraulic pressure supply circuit 41: First hydraulic line
42: first lubrication line 43: second hydraulic line
44: second lubrication line 45: third hydraulic line
46: third lubrication line 47: fourth hydraulic line
50: Crankshaft
60: Cylinder block
70: Hydraulic pressure supply unit 71: Oil pump
72: Oil control valve 73: Compressor part
74, 77: High pressure pump 75: Turbine part
76: Exhaust gas recirculation cooler 78: Exhaust gas recirculation passage
79: Check valve
80: Sealing member
P: Piston C: Cylinder
F: Fluid T: Turbocharger
Claims (12)
엔진의 실린더 내에서 왕복운동 가능하도록 구비되고, 왕복운동에 의해 크랭크 샤프트를 회전시키도록 커넥팅 로드와 연결되는 하부 피스톤;
상기 하부 피스톤에서 상기 커넥팅 로드와 연결된 부분보다 상대적으로 상측에 형성된 공간인 작동실;
상기 하부 피스톤보다 상대적으로 상측에 배치되고, 일부분이 상기 작동실에 삽입되는 상부 피스톤;
상기 작동실을 상하로 구획하도록 상기 상부 피스톤의 일부분에 형성되는 푸쉬 플레이트;
상기 구획된 작동실의 하측 공간인 유압 챔버;
상기 푸쉬 플레이트를 하측으로 밀도록 상기 구획된 작동실의 상측 공간에 구비되는 탄성부재;
상기 푸쉬 플레이트가 유압에 의해 선택적으로 상측으로 밀리도록 상기 유압 챔버에 유압을 공급하는 유압 공급부; 및
상기 유압 공급부로부터 상기 유압 챔버에 유압이 공급되도록 상기 유압 공급부와 상기 유압 챔버를 연결하는 유압 공급 회로;
를 포함하되,
상기 유압 챔버에 공급되어 유압을 형성하는 유체는 가스인 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.1. A variable compression ratio apparatus for changing a top dead center of a piston provided in an engine according to an operating state of an engine,
A lower piston provided reciprocably in a cylinder of the engine and connected to the connecting rod to rotate the crankshaft by reciprocating motion;
An operating chamber which is a space formed in the lower piston relatively above the portion connected to the connecting rod;
An upper piston disposed relatively above the lower piston and partially inserted into the working chamber;
A push plate formed on a portion of the upper piston to partition the operating chamber vertically;
A hydraulic chamber which is a lower space of the partitioned working chamber;
An elastic member provided in an upper space of the partitioned working chamber to push the push plate downward;
A hydraulic pressure supply unit for supplying hydraulic pressure to the hydraulic chamber such that the push plate is selectively pushed upward by hydraulic pressure; And
A hydraulic pressure supply circuit that connects the hydraulic pressure supply unit and the hydraulic chamber so that the hydraulic pressure is supplied to the hydraulic pressure chamber from the hydraulic pressure supply unit;
, ≪ / RTI &
And the fluid supplied to the hydraulic chamber to form the hydraulic pressure is a gas.
상기 유압 챔버에 공급되어 유압을 형성하는 가스는 배기가스인 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.The method according to claim 1,
Wherein the gas supplied to the hydraulic chamber and forming the hydraulic pressure is exhaust gas.
상기 유압 공급부는,
터보차저의 콤프레서 측에서 압축된 배기가스가 위치하는 부분인 콤프레서 부; 및
상기 콤프레서 부로부터 배기가스를 전달받고, 전달받은 배기가스를 펌핑하여 고압의 배기가스를 유압 공급 회로에 전달하는 고압펌프;
를 포함하고,
상기 유압 공급 회로에 전달된 고압의 배기가스는 상기 유압 챔버에 공급되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.3. The method of claim 2,
The hydraulic-
A compressor section in which a compressed exhaust gas is located at a compressor side of the turbocharger; And
A high pressure pump which receives the exhaust gas from the compressor and pumps the exhaust gas to transfer the high pressure exhaust gas to the hydraulic pressure supply circuit;
Lt; / RTI >
And the high-pressure exhaust gas delivered to the hydraulic pressure supply circuit is supplied to the hydraulic chamber.
상기 유압 챔버와 연소실을 연통시키도록 상기 상부 피스톤에 형성되는 배기가스 재순환 통로; 및
상기 배기가스 재순환 통로를 선택적으로 개폐하도록 상기 배기가스 재순환 통로 상에 배치되는 체크 밸브;
를 더 포함하되,
상기 체크 밸브가 개방되면, 상기 유압 챔버로부터 상기 연소실로 배기가스가 재순환되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.The method of claim 3,
An exhaust gas recirculation passage formed in the upper piston to communicate the hydraulic chamber and the combustion chamber; And
A check valve disposed on the exhaust gas recirculation passage for selectively opening and closing the exhaust gas recirculation passage;
Further comprising:
And the exhaust gas is recirculated from the hydraulic chamber to the combustion chamber when the check valve is opened.
상기 체크 밸브는 상기 유압 챔버와 상기 연소실의 유압차가 설정치 이상인 경우에 자연적으로 개방되고, 상기 유압 챔버와 상기 연소실의 유압차가 설정치 미만인 경우에 자연적으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the check valve is opened naturally when the hydraulic pressure difference between the hydraulic chamber and the combustion chamber is equal to or greater than a set value, and is naturally closed when the hydraulic pressure difference between the hydraulic chamber and the combustion chamber is less than a set value.
상기 유압 공급부는,
터보차저의 배기 터빈 전단 측에서 배기가스가 위치하는 부분인 터빈 부;
상기 터빈 부로부터 배기가스를 전달받고, 배기가스를 냉각시키는 배기가스 재순환 쿨러; 및
상기 배기가스 재순환 쿨러로부터 배기가스를 전달받고, 전달받은 배기가스를 펌핑하여 고압의 배기가스를 유압 공급 회로에 전달하는 고압펌프;
를 포함하고,
상기 유압 공급 회로에 전달된 고압의 배기가스는 상기 유압 챔버에 공급되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.3. The method of claim 2,
The hydraulic-
A turbine section in which the exhaust gas is positioned at the front end side of the exhaust turbine of the turbocharger;
An exhaust gas recirculation cooler for receiving the exhaust gas from the turbine portion and cooling the exhaust gas; And
A high pressure pump that receives exhaust gas from the exhaust gas recirculation cooler and pumps the exhaust gas to transfer high pressure exhaust gas to an oil pressure supply circuit;
Lt; / RTI >
And the high-pressure exhaust gas delivered to the hydraulic pressure supply circuit is supplied to the hydraulic chamber.
상기 유압 챔버와 연소실을 연통시키도록 상기 상부 피스톤에 형성되는 배기가스 재순환 통로; 및
상기 배기가스 재순환 통로를 선택적으로 개폐하도록 상기 배기가스 재순환 통로 상에 배치되는 체크 밸브;
를 더 포함하되,
상기 체크 밸브가 개방되면, 상기 유압 챔버로부터 상기 연소실로 배기가스가 재순환되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.The method according to claim 6,
An exhaust gas recirculation passage formed in the upper piston to communicate the hydraulic chamber and the combustion chamber; And
A check valve disposed on the exhaust gas recirculation passage for selectively opening and closing the exhaust gas recirculation passage;
Further comprising:
And the exhaust gas is recirculated from the hydraulic chamber to the combustion chamber when the check valve is opened.
상기 체크 밸브는 상기 유압 챔버와 상기 연소실의 유압차가 설정치 이상인 경우에 자연적으로 개방되고, 상기 유압 챔버와 상기 연소실의 유압차가 설정치 미만인 경우에 자연적으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the check valve is opened naturally when the hydraulic pressure difference between the hydraulic chamber and the combustion chamber is equal to or greater than a set value, and is naturally closed when the hydraulic pressure difference between the hydraulic chamber and the combustion chamber is less than a set value.
상기 유압 챔버에 설정치 이상의 유압이 공급되면, 상기 상부 피스톤이 상기 하부 피스톤을 기준으로 상승하며,
상기 유압 챔버에 설정치 이상의 유압이 공급되지 않으면, 상기 푸쉬 플레이트가 상기 탄성부재에 의해 밀림에 따라 상기 상부 피스톤은 상기 하부 피스톤에 접촉되도록 원위치 되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.The method according to claim 1,
Wherein when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber is equal to or higher than a set value, the upper piston rises with respect to the lower piston,
Wherein when the hydraulic pressure is not supplied to the hydraulic chamber beyond a predetermined value, the push plate is retracted to abut on the lower piston in accordance with the urging of the elastic member.
상기 유압 공급 회로는,
실린더 블록에 형성되고, 그 일단이 상기 유압 공급부와 연결된 제1 유압 라인;
상기 크랭크 샤프트에 형성되고, 그 일단이 상기 제1 유압 라인의 타단과 연통된 제2 유압 라인;
상기 커넥팅 로드에 형성되고, 그 일단이 상기 제2 유압 라인의 타단과 연통된 제3 유압 라인; 및
상기 하부 피스톤에 형성되고, 그 일단이 상기 제3 유압 라인의 타단과 연통되며, 그 타단이 상기 유압 챔버와 연통되는 제4 유압 라인;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.The method according to claim 1,
The hydraulic pressure supply circuit includes:
A first hydraulic line formed in the cylinder block and having one end connected to the hydraulic pressure supply;
A second hydraulic line formed on the crankshaft and having one end communicated with the other end of the first hydraulic line;
A third hydraulic line formed in the connecting rod and having one end communicated with the other end of the second hydraulic line; And
A fourth hydraulic line formed in the lower piston and having one end communicated with the other end of the third hydraulic line and the other end communicating with the hydraulic chamber;
And a variable compression ratio device.
상기 유압 공급부로부터 공급된 유체는 상기 제1 유압 라인, 상기 제2 유압 라인, 상기 제3 유압 라인, 및 상기 제4 유압 라인을 순차적으로 경유하여 상기 유압 챔버에 공급되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the fluid supplied from the hydraulic pressure supply unit is supplied to the hydraulic chamber sequentially through the first hydraulic line, the second hydraulic line, the third hydraulic line and the fourth hydraulic line sequentially. .
상기 유압 공급회로들이 각각 연결되는 부분에는 씰링부재가 구비되고,
상기 유압 공급회로가 연결되도록 대면하는 두 구성요소에 각각 구비된 상기 씰링부재가 기밀하게 접촉되도록 상기 대면하는 두 구성요소에 각각 구비된 씰링부재 중 적어도 하나는 두 구성요소가 대면하는 면으로부터 돌출되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.11. The method of claim 10,
A sealing member is provided at a portion where the hydraulic pressure supply circuits are connected,
At least one of the sealing members provided on each of the two confronting components such that the sealing member provided in each of the two components facing the fluid supply circuit is hermetically contacted protrudes from the surface on which the two components face And the variable compression ratio device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR20130160457A KR101500386B1 (en) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | Variable compression ratio device |
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KR101500386B1 true KR101500386B1 (en) | 2015-03-18 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110118126A (en) * | 2019-06-03 | 2019-08-13 | 郑州航空工业管理学院 | The self-locking energy-saving engine of depth pistion continuous variable |
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-
2013
- 2013-12-20 KR KR20130160457A patent/KR101500386B1/en active IP Right Grant
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