KR101806157B1 - 가변 압축비 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 커넥팅 로드의 대단부에 장착된 편심 캠을 회전시킴으로써 혼합기의 압축비를 변화시키는 가변 압축비 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치는, 혼합기의 연소력을 피스톤으로부터 전달받아 크랭크 축을 회전시키는 엔진에 혼합기의 압축비를 변경하도록 제공되는 가변 압축비 장치로서, 상기 피스톤으로부터 전달받은 혼합기의 연소력을 상기 크랭크 축에 전달하며, 상기 피스톤에 회전 가능하게 연결되는 소단부, 상기 크랭크 축에 편심되어 회전 가능하게 연결되도록 원형의 홀이 형성된 대단부를 포함하는 커넥팅 로드; 상기 크랭크 축에 구비되는 크랭크 핀; 상기 대단부의 홀에 동심으로 회전 가능하게 구비되고, 상기 크랭크 핀이 편심되게 삽입되어 회전 가능하게 연결되는 편심 캠; 상기 편심 캠이 그 일단에 배치되고, 상기 편심 캠과 함께 회전하는 편심 링크; 상기 편심 링크의 타단에 그 일단이 회전 가능하게 연결되어 있는 가변 링크; 상기 가변 링크의 타단에 그 일단이 회전 가능하게 연결되어 있는 제어 링크; 및 상기 제어 링크의 타단에 배치되어 상기 제어 링크와 일체로 회전하도록 제어기에 의해 제어되는 제어 축;을 포함할 수 있다.

Description

가변 압축비 장치{VARIABLE COMPRESSION RATIO APPARATUS}
본 발명은 가변 압축비 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소실 내의 혼합기의 압축비를 엔진의 운전 상태에 따라 가변시키는 가변 압축비 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 열기관의 열효율은 압축비가 높으면 증가되며 스파크 점화기관의 경우 일정 수준까지 점화시기를 진각하면 열효율이 증가된다. 그러나, 스파크 점화기관은 높은 압축비에서 점화시기를 진각하면 이상 연소가 발생하여, 엔진 손상을 가져올 수 있으므로 점화시기 진각에 한계가 있고, 이에 의해 출력 저하를 감수해야 한다.
가변 압축비(variable compression ratio; VCR) 장치는 혼합기의 압축비를 엔진의 운전 상태에 따라 변화시키는 장치이다. 가변 압축비 장치에 따르면, 엔진의 저부하 운전 상태(low load condition)에서는 혼합기의 압축비를 높여 연비를 향상시키고 엔진의 고부하 운전 상태(high load condition)에서는 혼합기의 압축비를 낮추어 녹킹의 발생을 방지하고 엔진 출력을 향상시킨다.
종래의 가변 압축비 장치는 피스톤과 크랭크 축을 연결하는 커넥팅 로드의 길이를 변화시킴으로써 압축비의 변화를 구현하였다. 이러한 타입의 가변 압축비 장치는 피스톤과 크랭크 축을 연결하는 부분이 여러 개의 링크들로 구성되어 있어 연소압이 상기 링크들에 직접 전달되게 되었다. 이에 따라, 링크들의 내구성이 취약해졌다.
종래의 가변 압축비 장치에 대한 다양한 실험 결과, 편심 캠을 이용하여 크랭크 핀과 피스톤 핀 사이의 거리를 변화시키는 것이 작동 신뢰성이 높다는 것이 밝혀졌다. 그런데, 편심 캠을 회전시키기 위하여 유압을 이용하면 각 실린더마다 편심 캠의 회전량 및 유압 유출량이 다르므로 각 실린더마다 압축비가 일정하지 못하고, 엔진 작동 조건에 따라 압축비가 변화되는 시간이 달라지는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 커넥팅 로드의 대단부에 편심 캠을 장착하고, 이 편심 캠을 링크 부재들을 이용하여 회전시킴으로써 혼합기의 압축비를 변화시키는 가변 압축비 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치는, 혼합기의 연소력을 피스톤으로부터 전달받아 크랭크 축을 회전시키는 엔진에 혼합기의 압축비를 변경하도록 제공되는 가변 압축비 장치로서, 상기 피스톤으로부터 전달받은 혼합기의 연소력을 상기 크랭크 축에 전달하며, 상기 피스톤에 회전 가능하게 연결되는 소단부, 상기 크랭크 축에 편심되어 회전 가능하게 연결되도록 원형의 홀이 형성된 대단부를 포함하는 커넥팅 로드; 상기 크랭크 축에 구비되는 크랭크 핀; 상기 대단부의 홀에 동심으로 회전 가능하게 구비되고, 상기 크랭크 핀이 편심되게 삽입되어 회전 가능하게 연결되는 편심 캠; 상기 편심 캠이 그 일단에 배치되고, 상기 편심 캠과 함께 회전하는 편심 링크; 상기 편심 링크의 타단에 그 일단이 회전 가능하게 연결되어 있는 가변 링크; 상기 가변 링크의 타단에 그 일단이 회전 가능하게 연결되어 있는 제어 링크; 및 상기 제어 링크의 타단에 배치되어 상기 제어 링크와 일체로 회전하도록 제어기에 의해 제어되는 제어 축;을 포함할 수 있다.
상기 제어 축과 일체로 회전하는 상기 제어 링크의 회전은 상기 가변 링크를 통해 상기 편심 링크를 회전시키도록 되어 있을 수 있다.
상기 제어 축은 상기 제어기에 의해 엔진의 운전 조건에 따라 회전하도록 제어될 수 있다.
상기 편심 캠은, 상기 편심 링크가 형성되거나 구비되고, 상기 크랭크 핀이 삽입되는 홀의 일부가 형성된 본체; 및 상기 크랭크 핀이 삽입되는 홀의 다른 일부를 형성된 부체;를 포함할 수 있다.
상기 본체에는 상기 부체가 배치되는 부체 삽입 공간이 형성될 수 있다.
상기 부체 삽입 공간은 상기 편심 캠의 외주로부터 반경방향으로 파인 형상으로 형성될 수 있다.
상기 부체는 전체적인 형상이 반원 형상으로 형성되고, 상기 부체 삽입 공간은 상기 부체에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 편심 캠의 부체가 상기 본체의 부체 삽입 공간에 삽입됨으로써 상기 크랭크 핀이 삽입되는 홀을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 링크 부재들을 이용하여 구성이 단순하면서도 혼합기의 압축비를 엔진의 운전 상태에 따라 변화시킴으로써, 가변 압축비 장치를 장착하는 작업시간 및 생산비용을 줄이고 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 기존의 엔진에 적용 가능한 커넥팅 로드가 사용됨으로써, 기존 엔진의 구조변경을 최소화하면서 가변 압축비 장치를 장착할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 편심 캠의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 편심 캠의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저압축비 및 고압축비에서 가변 압축비 장치의 작동도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치의 구성도이다.
도 1에는 가변 압축비 장치(1)의 구성을 나타내기 위해 엔진의 단면이 도시되었다. 즉, 실린버 블록(3) 및 오일 팬(5)을 단면으로 도시한 것은 엔진의 내부에서 가변 압축비 장치(1)의 부재들이 연결되는 구성을 용이하게 나타내기 위한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치(1)는 혼합기의 연소력을 피스톤(10)으로부터 전달받아 크랭크 축(40)을 회전시키는 엔진에 장착되며, 상기 혼합비를 상기 엔진의 운전 조건에 따라 변경한다.
상기 피스톤(10)은 실린더(7) 내에서 상하 운동을 하며, 상기 피스톤(10)과 실린더 사이에는 연소실이 형성된다.
상기 크랭크 축(40)은 상기 피스톤(10)으로부터 연소력을 전달받고 이 연소력을 회전력으로 변환하여 변속기(도시하지 않음)에 전달한다. 상기 크랭크 축(40)은 상기 실린더(7)의 하단에 형성되어 있는 크랭크 케이스 내에 장착되어 있다. 또한, 상기 크랭크 축(40)에는 복수개의 밸런스 웨이트(42)가 장착되어 있다. 이러한 밸런스 웨이트(42)는 상기 크랭크 축(40)의 회전 시 발생하는 진동을 저감시킨다.
여기서, 상기 실린더 블록(3)에 실린더 헤드(도시하지 않음)가 결합됨으로써 형성되는 상기 연소실 및 상기 실린더 블록(3)에 형성된 상부 크랭크 케이스와 상기 오일 팬(5)에 형성된 하부 크랭크 케이스의 결합에 의해 구성되는 상기 크랭크 케이스는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 가변 압축비 장치(1)는 커넥팅 로드(20), 편심 링크(34), 편심 캠(30), 가변 링크(50), 제어 링크(65) 및 제어 축(60)을 포함한다.
상기 커넥팅 로드(20)는 피스톤(10)으로부터 연소력을 전달받아 크랭크 축(40)에 전달한다. 상기 연소력의 전달을 위하여, 커넥팅 로드(20)의 일단은 피스톤 핀(15)에 의해 상기 피스톤(10)에 회전 가능하게 연결되고, 상기 커넥팅 로드(20)의 타단은 상기 크랭크 축(40)에 편심되어 회전 가능하게 연결된다. 통상적으로, 피스톤(10)과 연결되는 커넥팅 로드(20)의 일단부는 소단부라고 하고, 크랭크 축(30)과 연결되는 커넥팅 로드(20)의 타단부는 대단부라고 한다.
상기 커넥팅 로드(20)는 피스톤 핀 장착홀(22) 및 편심 캠 장착홀(24)을 포함한다.
상기 피스톤 핀 장착홀(22)은 상기 커넥팅 로드(20)의 소단부에 형성된다. 또한, 상기 피스톤 핀 장착홀(22)은 상기 커넥팅 로드(20)의 소단부가 상기 피스톤(10)에 회전 가능하게 연결되도록 원형의 홀 형상을 갖는다. 즉, 상기 피스톤 핀(15)은 상기 피스톤 핀 장착홀(22)에 삽입되어 상기 커넥팅 로드(20)의 소단부와 상기 피스톤(10)을 연결한다.
상기 편심 캠 장착홀(24)은 상기 커넥팅 로드(20)의 대단부에 형성된다. 또한, 상기 편심 캠 장착홀(24)은 상기 커넥팅 로드(20)의 대단부가 상기 크랭크 축(40)과 회전 가능하게 연결될 수 있도록 원형의 홀 형상을 갖는다.
상기된 바와 같이, 상기 커넥팅 로드(20)의 전체적인 형상은 기존의 커넥팅 로드(20)와 유사하다. 따라서, 기존 엔진의 구조변경을 최소화하면서 가변 압축비 장치를 장착할 수 있다.
상기 편심 링크(34)의 일단에는 편심 캠(30)이 구비된다. 상기 편심 링크(34)와 상기 편심 캠(30)은 함께 회전하도록 핀(pin) 등의 결합수단에 의해 결합되거나 일체로 형성될 수 있다. 상기 편심 캠(30)이 상기 커넥팅 로드(20)의 편심 캠 장착홀(24)에 회전 가능하게 삽입됨으로써, 상기 편심 링크(34)가 상기 커넥팅 로드(20)의 대단부에 회전 가능하게 연결된다. 나아가, 상기 편심 캠(30)은 상기 편심 캠 장착홀(24)에 동심으로 삽입되고, 그 외경이 상기 편심 캠 장착홀(24)의 내경과 거의 동일한 원형으로 형성될 수 있다.
상기 편심 캠(30)은 크랭크 핀 장착홀(32)을 포함한다.
상기 크랭크 핀 장착홀(32)은 상기 편심 캠(30)에 편심되게 형성된다. 또한, 상기 크랭크 핀 장착홀(32)에는 크랭크 핀(45)이 삽입되어 커넥팅 로드(20)와 상기 편심 링크(34)를 상기 크랭크 축(40)에 회전 가능하게 연결한다. 즉, 상기 편심 링크(34)와 편심 캠(30)은 상기 크랭크 핀(45)의 중심을 중심으로 회전되며, 상기 크랭크 핀(45)의 중심은 상기 편심 캠(30)의 중심과 일정 거리만큼 이격되어 있다.
상기 편심 캠(30)이 회전하면 상기 편심 캠(30)의 중심에 대한 크랭크 핀(45)의 상대 위치가 변화하게 된다. 즉, 상기 크랭크 축(40)에 대한 상기 커넥팅 로드(20) 및 상기 피스톤(10)의 상대 위치가 변화하게 된다. 따라서, 혼합기의 압축비가 변경된다.
상기 가변 링크(50)는 상기 크랭크 핀(45)을 중심으로 상기 편심 링크(34)가 회전하도록 한다. 또한, 상기 가변 링크(50)의 일단은 상기 편심 링크(34)의 타단에 회전 가능하게 연결된다.
상기 제어 링크(65)는 상기 가변 링크(50)를 통하여 상기 편심 링크(34)가 상기 크랭크 핀(45)을 중심으로 회전하도록 한다. 또한, 상기 제어 링크(65)의 일단은 가변 링크(50)의 타단에 회전 가능하게 연결된다.
상기 제어 축(60)은 엔진의 운전 조건에 따라 회전하며 상기 제어 링크(65)를 회전시킨다. 또한, 상기 제어 링크(65)는 상기 제어 축(60)과 함께 회전되도록 핀 등의 결합수단에 의해 결합되거나 일체로 형성된다. 즉, 상기 제어 링크(65)는 상기 제어 축(60)의 회전에 의해 회전된다. 또한, 상기 제어 축(60)은 상기 제어 링크(65)의 타단에 배치되고, 상기 제어 링크(65)는 상기 제어 축(60)을 중심으로 회전한다.
한편, 상기 제어 축(60)은 액츄에이터(도시하지 않음)에 연결될 수 있다. 또한, 상기 액츄에이터는 제어부(70)에 의하여 그 작동이 제어된다. 즉, 상기 제어부(70)는 엔진의 운전 상태에 따른 혼합기의 압축비를 결정하고, 상기 액츄에이터를 작동시키게 된다. 따라서, 상기 제어 축(60)은 상기 제어기(70)의 제어에 의하여 제어되는 액츄에이터에 의해 회전하며 혼합기의 압축비가 변경된다. 여기서, 상기 액츄에이터는 전원을 인가받아 회전력을 발생시키는 모터일 수 있으며, 상기 제어기(70)는 자동차의 전기장치들의 제어를 총괄하는 통상의 전자제어유닛(ECU: electronic control unit)일 수 있다.
한편, 본 명세서에서 링크 부재들(34, 50, 65)의 회전 가능한 연결은 링크 부재들(34, 50, 65)이 연결 핀(55, 65) 등의 연결수단을 통하여 서로 연결되어 있으며 상대 회전이 가능하다는 것을 의미한다. 이 때, 상기 제어 링크(65)는 상기 제어 축(60)으로부터 편심되게 돌출된 연결 핀(65) 자체일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 편심 캠의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 편심 캠의 분해도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 편심 캠(30)은 본체(31) 및 부체(39)를 포함한다.
상기 편심 캠(30)의 본체(31)에는 상기 편심 링크(34)가 형성되거나 구비된다. 도 2 및 도 3에는 상기 편심 링크(34)가 상기 편심 캠(30)에 일체로 형성된 것이 도시되었으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 편심 링크(34)에는 상기 편심 링크(34)와 상기 가변 링크(50)를 연결하는 연결 핀(55)이 삽입되도록 핀 삽입홀(36)이 형성된다. 나아가, 상기 편심 캠(30)의 본체(31)에는 상기 크랭크 핀 장착홀(32)의 일부를 형성하는 제1 장착홀 형성부(32a) 및 상기 부체(39)가 배치되는 부체 삽입 공간(33)이 형성된다.
상기 부체 삽입 공간(33)은 상기 편심 캠(30)의 외주로부터 반경방향으로 파인 형상으로 형성된다. 한편, 상기 부체 삽입 공간(33)이 형성됨으로써 상기 본체(31)에는 상기 제1 장착홀 형성부(32a)를 기준으로 직경방향 양측에 부체 접촉면(35)이 형성된다.
상기 편심 캠(30)의 부체(39)는 전체적인 형상이 반원 형상으로 형성되고, 상기 부체 삽입 공간(33)은 상기 부체(39)에 대응되는 형상으로 형성된다. 또한, 상기 편심 캠(30)의 부체(39)에는 상기 크랭크 핀 장착홀(32)의 다른 일부를 형성하는 제2 장착홀 형성부(32b)가 형성되고, 상기 제2 장착홀 형성부(32b)를 기준으로 직경방향 양측에 본체 접촉면(37)이 형성된다.
상기 제1 장착홀 형성부(32a) 및 상기 제2 장착홀 형성부(32b)는 각각 반원의 홈 형상으로 형성되고, 상기 상기 편심 캠(30)의 부체(39)가 상기 본체(31)의 부체 삽입 공간(33)에 삽입됨으로써 상기 크랭크 핀 장착홀(32)을 형성한다. 이 때. 상기 부체 접촉면(35)은 상기 본체 접촉면(37)과 접한다.
이처럼 상기 편심 캠(30)이 본체(31) 및 부체(39)로 구성되는 것은 상기 편심 캠(30)과 상기 크랭크 핀(45)의 연결을 용이하게 하기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저압축비 및 고압축비에서 가변 압축비 장치의 작동도이다.
도 4(A)에 도시된 바와 같이, 엔진이 저압축비로 작동되어야 하는 조건에서 제어 축(60)이 일방향으로 회전하면, 제어 링크(65)가 상기 제어 축(60)과 함께 회전하면서 가변 링크(50)를 당기게 된다. 이에 따라, 편심 링크(34) 및 편심 캠(30)은 시계방향으로 회전하게 되고 상기 커넥팅 로드(20) 대단부의 편심 캠 장착홀(24) 내에서 상기 편심 캠(30) 중심(EC)에 대한 상기 크랭크 핀(45) 중심(CC)의 상대위치가 높아지게 된다. 이 때, 실제적인 상기 크랭크 축(40) 및 상기 크랭크 핀(45)의 위치는 변하지 않으므로 상기 크랭크 축(30)에 대한 상기 커넥팅 로드(20) 및 상기 피스톤(10)의 상대위치가 낮아지게 된다. 따라서, 상기 피스톤 핀(15)과 상기 크랭크 핀(45) 사이의 거리가 가까워져 엔진의 저압축비가 구현된다.
도 4(B)에 도시된 바와 같이, 엔진이 고압축비로 작동되어야 하는 조건에서 제어 축(60)이 타방향으로 회전하면, 제어 링크(65)가 상기 제어 축(60)과 함께 반시계 방향으로 회전하면서 가변 링크(50)를 밀게 된다. 이에 따라, 편심 링크(34) 및 편심 캠(30)은 반시계 방향으로 회전하게 되고 상기 커넥팅 로드(20) 대단부의 편심 캠 장착홀(24) 내에서 상기 편심 캠(30) 중심(EC)에 대한 상기 크랭크 핀(45) 중심(CC)의 상대위치가 낮아지게 된다. 이 때, 실제적인 상기 크랭크 축(40) 및 상기 크랭크 핀(45)의 위치는 변하지 않으므로 상기 크랭크 축(30)에 대한 상기 커넥팅 로드(20) 및 상기 피스톤(10)의 상대위치가 높아지게 된다. 따라서, 상기 피스톤 핀(15)과 상기 크랭크 핀(45) 사이의 거리가 멀어져 엔진의 고압축비가 구현된다.
도 4에는 엔진의 저압축비와 고압축비 상태를 가시적으로 비교하기 위하여 도 4(A)의 저압축비 상태에서의 피스톤(10)의 높이(P1) 및 편심 캠(30) 중심(EC)의 높이(E1)가 보조선으로 도시되었으며, 도 4(B)의 고압축비 상태에서의 피스톤(10)의 높이(P2) 및 편심 캠(30) 중심(EC)의 높이(E2)가 보조선으로 도시되었다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 링크 부재들(34, 50, 65)을 이용하여 구성이 단순하면서도 혼합기의 압축비를 엔진의 운전 상태에 따라 변화시킴으로써, 가변 압축비 장치를 장착하는 작업시간 및 생산비용을 줄이고 연비를 향상시킬 수 있다. 또한, 기존의 엔진에 적용 가능한 커넥팅 로드(20)가 사용됨으로써, 기존 엔진의 구조변경을 최소화하면서 가변 압축비 장치를 장착할 수 있다.
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.
1: 가변 압축비 장치 3: 실린더 블록
5: 오일 팬 7: 실린더
10: 피스톤 15: 피스톤 핀
20: 커넥팅 로드 22: 피스톤 핀 장착홀
24: 편심 캠 장착홀
30: 편심 캠 31: 편심 캠 본체
32: 크랭크 핀 장착홀 32a: 제1 장착홀 형성부
32b: 제2 장착홀 형성부 34: 편심 링크
35: 부체 접촉면 36: 핀 삽입홀
37: 본체 접촉면 39: 편심 캠 부체
40: 크랭크 축 42: 밸런스 웨이트
45: 크랭크 핀
50: 가변 링크 55: 연결 핀
60: 제어 축 65: 제어 링크
70: 제어기
CC: 크랭크 핀 중심
EC: 편심 캠 중심
P1, P2: 피스톤 높이
E1, E2: 편심 캠 높이

Claims (7)

  1. 혼합기의 연소력을 피스톤으로부터 전달받아 크랭크 축을 회전시키는 엔진에 혼합기의 압축비를 변경하도록 제공되는 가변 압축비 장치에 있어서,
    상기 피스톤으로부터 전달받은 혼합기의 연소력을 상기 크랭크 축에 전달하며, 상기 피스톤에 회전 가능하게 연결되는 소단부, 상기 크랭크 축에 편심되어 회전 가능하게 연결되도록 원형의 홀이 형성된 대단부를 포함하는 커넥팅 로드;
    상기 크랭크 축에 구비되는 크랭크 핀;
    상기 대단부의 홀에 동심으로 회전 가능하게 구비되고, 상기 크랭크 핀이 편심되게 삽입되어 회전 가능하게 연결되는 편심 캠;
    상기 편심 캠이 그 일단에 배치되고, 상기 편심 캠과 함께 회전하는 편심 링크;
    상기 편심 링크의 타단에 그 일단이 회전 가능하게 연결되어 있는 가변 링크;
    상기 가변 링크의 타단에 그 일단이 회전 가능하게 연결되어 있는 제어 링크; 및
    상기 제어 링크의 타단에 배치되어 상기 제어 링크와 일체로 회전하도록 제어기에 의해 제어되는 제어 축;
    을 포함하고,
    상기 편심 캠은,
    상기 편심 링크가 형성되거나 구비되고, 상기 크랭크 핀이 삽입되는 홀의 일부가 형성된 본체; 및
    상기 크랭크 핀이 삽입되는 홀의 다른 일부를 형성된 부체;
    를 포함하되,
    상기 본체에는 상기 부체가 배치되는 부체 삽입 공간이 형성되며, 상기 부체 삽입 공간은 상기 편심 캠의 외주로부터 반경방향으로 파인 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 축과 일체로 회전하는 상기 제어 링크의 회전은 상기 가변 링크를 통해 상기 편심 링크를 회전시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 축은 상기 제어기에 의해 엔진의 운전 조건에 따라 회전하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부체는 전체적인 형상이 반원 형상으로 형성되고, 상기 부체 삽입 공간은 상기 부체에 대응되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 편심 캠의 부체가 상기 본체의 부체 삽입 공간에 삽입됨으로써 상기 크랭크 핀이 삽입되는 홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 가변 압축비 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210123228A (ko) 2020-04-02 2021-10-13 장순길 가변 압축비 엔진
KR20210123205A (ko) 2020-04-02 2021-10-13 장순길 가변 압축비 엔진

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102406127B1 (ko) * 2017-10-16 2022-06-07 현대자동차 주식회사 가변 압축비 엔진
CN108252800A (zh) * 2018-03-29 2018-07-06 常州机电职业技术学院 活塞式内燃机可变压缩比调节装置
US10989108B2 (en) * 2018-07-31 2021-04-27 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for a variable compression engine
JP7251173B2 (ja) * 2019-01-31 2023-04-04 日産自動車株式会社 内燃機関
WO2021016690A1 (pt) * 2019-07-28 2021-02-04 Goncalves Pereira Almir Dispositivo de variação da taxa de compressão
US11255259B2 (en) * 2019-08-01 2022-02-22 International Engine Intellectual Property Company, Llc. Engine with variable compression ratio
US11092090B1 (en) * 2020-09-30 2021-08-17 GM Global Technology Operations LLC Multilink cranktrains with combined eccentric shaft and camshaft drive system for internal combustion engines
CN112682416B (zh) * 2020-11-26 2022-11-04 北京中清能发动机技术有限公司 曲柄圆滑块机构的圆滑块组、平衡条、圆滑块以及压缩机

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101338461B1 (ko) * 2012-11-02 2013-12-10 현대자동차주식회사 가변 압축비 장치

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6421233U (ko) 1987-07-29 1989-02-02
US5451177A (en) * 1994-10-20 1995-09-19 Table Toys, Inc. Tube toy and method
TW488571U (en) * 1999-04-20 2002-05-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Electrical connector assembly with locking apparatus
US6113005A (en) * 1999-05-05 2000-09-05 Chih; Ti-An Water pipeline foreign matter obstruction remover
US6701885B2 (en) * 2002-05-13 2004-03-09 General Motors Corporation Engine connecting rod mechanism for cylinder pressure control
JP4135488B2 (ja) 2002-12-16 2008-08-20 日産自動車株式会社 エンジンの吸気制御装置
DE10309650A1 (de) 2003-03-06 2004-09-23 Daimlerchrysler Ag Hubkolbenmaschine
US20060156671A1 (en) * 2005-01-20 2006-07-20 Robert Montague Apparatus and method for aligning and connecting building panels in close proximity
JP2007009834A (ja) 2005-07-01 2007-01-18 Kayseven Co Ltd ストローク可変往復動シリンダ装置
EP1911952B1 (en) * 2006-10-11 2017-11-22 Nissan Motor Co., Ltd. Internal combustion engine
JP4816410B2 (ja) * 2006-10-30 2011-11-16 日産自動車株式会社 エンジンの圧縮比制御装置及び圧縮比制御方法
JP4462283B2 (ja) * 2007-03-14 2010-05-12 日産自動車株式会社 エンジン負荷推定装置及びエンジン負荷推定方法
JP2009036128A (ja) 2007-08-02 2009-02-19 Nissan Motor Co Ltd 複リンク式可変圧縮比エンジン
KR100969385B1 (ko) * 2008-07-07 2010-07-09 현대자동차주식회사 가변 압축비 장치
JP5146250B2 (ja) * 2008-10-20 2013-02-20 日産自動車株式会社 複リンク式エンジンの振動低減構造
KR101090801B1 (ko) * 2009-06-30 2011-12-08 현대자동차주식회사 가변 압축비 장치
US8267055B2 (en) * 2009-09-03 2012-09-18 Manousos Pattakos Variable compression ratio engine
KR101806149B1 (ko) 2010-06-30 2017-12-08 현대자동차 주식회사 가변 압축비 장치
KR101305666B1 (ko) * 2011-11-14 2013-09-09 현대자동차주식회사 가변 압축비 장치
KR101354163B1 (ko) 2012-02-14 2014-01-23 맹호재 압축비 가변장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101338461B1 (ko) * 2012-11-02 2013-12-10 현대자동차주식회사 가변 압축비 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210123228A (ko) 2020-04-02 2021-10-13 장순길 가변 압축비 엔진
KR20210123205A (ko) 2020-04-02 2021-10-13 장순길 가변 압축비 엔진
US11421588B2 (en) 2020-04-02 2022-08-23 Soon Gil Jang Variable compression ratio engine

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