KR19980013598A - 복동기관(Double acting engine) - Google Patents

Abstract

본 발명은 복동식 내연기관에 관한 것이다.

4사이클 복동엔진에 있어서는 수평으로 놓인 밀폐된 실린더(1)내의 피스톤(2)내 중간보스(boss)(9)에 나착되어서 실린더(1)의 안내공(10)을 돌출한 고정핀(11)의 하단에 실린더(1)의 하돌벽(1') 베어링에 지지된 크랭크 축(15)의 크랭크핀(12)에 연결된 커넥팅로드(13)의 타단을 연결하고, 피스톤(2)내에 형성된 중공부(18)의 하저면에는 윤활유공(19)을 천설한 것으로, 본 발명 엔진의 기통 한개는단동엔진에 비하여 2기통에 해당되므로 이론상 출력은 두배가되는 반면 크랭크기구도 반으로 감소되므로 마력당 중량 및 부피가 대폭 감소된다.

다기통의 경우, 기관의 평형상태가 좋아서 진동, 소음이 감소 된다.

2사이클 복동의 실시예에 있어서는 실린더(1)내 피스톤(2)의 양면과 실린더(1) 헤드 사이에 한쪽은 연소실(3)을 형성하고, 반대측에는 공기흡입/압축실(26)을 형성하였기 때문에 별도의 소기용 펌프가 필요없어서 구조가 간단하고 공기압력 효율도 높다.

Description

복동기관 (Double acting engine)

제1도는 본 발명의 4행정 사이클을 나타낸 정 단면도

제2도는 제1도의 A-A선 방향에서 본 일부 단면을 나타낸 평면도

제3도는 제1도의 B-B선을 취한 단면도

제4도는 본 발명의 2행정 사이클의 실시예를 나타낸 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1:실린더 1' :하돌벽 2:피스톤

3,3′ :연소실 4,4′ :흡기관 5,5′ :흡기밸브(intake Valve)

6,6′ :배기관 7,7′ :배기밸브(exhaust Valve)

8,8′ :점화 플러그 9:보스(boss) 10:안내공 (guide hole)

11:고정핀(Fixed pin) 12:크랭크핀

13:커넥팅 로드(Connecting rod) 14:핀 (Pin)

15:크랭크 축(Crank shaft) 16:플라이 휘일(Fly wheel)

17:풀리(Pulley) 18:중공부 19:윤활유공

20:냉각공 21:오일 섬프(Oil sump) 22:오 일 링

23:압력링 24:물재킷 25:연료 펌프

26:공기흡입 / 압축실 27:공기분출공

28:공기 통로 29:공기 흡입관 30:공기 흡입 밸브

31:소기공(Scavenging port) 32:배기구

본 발명은 복동식내연 기관(Double acting engine)에 관한 것이다. 단동기관(Single acting engine)은 피스톤의 한쪽면에서만 가스가 작용하는 기관이며 본 발명 복동기관은 피스톤의 양면에서 가스가 작용하는 기관으로 피스톤의 중간 보스(boss)에 나착(螺着)되어서 실린더의 안내공을 돌출한 고정핀 하단의 커넥팅로드에 의하여 크랭크 축을 구동케한 것이다.

그러나, 종래의 4사이클 복동식이나 2사이클 복동식 엔진은 피스톤 및 실린더에 내치는 열적부하 뿐 아니라 구조가 복잡하므로 현재는 100∼130 rpm 정도의 대형 저속 디셀 기관에 사용되고 있는 정도이다.

4사이클 단동식 기관은 토오크(torque) 변화가 커서 운전이 원활하지 않으며, 플라이 휘일(Fly wheel)을 크게 할 필요가 있고, 같은 출력에 대한 무게, 부피가 큰 결점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 기존의 각종 피스톤 엔진의 결점을 줄이고, 소형 대출력의 엔진을 제시할 목적으로 안출한 것으로서 크랭크 축에 의해 구동되는 통상의 밸브 장치를 이용하여, 흡배기구를 알맞는 시기에 개폐케하여 피스톤이 4행정 또는 2행정에 의하여 1사이클을 완성하게 되며 본 발명 4사이클의 경우, 출력은 단동식기관(Single acting engine)에 비해 이론상 두배가 되는 반면, 마력당 중량 및 부피가 대폭감소 되고 엔진의 높이도 낮고, 진동, 소음, 윤활, 냉각, 연비, 내구성, 제작성, 안전성, 제작 원가등 내연 기관으로서의 조건을 모두 구비한 것이 특징이다.

이하에서 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설망하되 우선 제1도에나타낸 4행정(Stroke) 사이클을 나타낸 정단면도에 대하여 설명한다.

수평으로 놓인 밀폐된 한 개의 실린더(1)내 피스톤(2) 양면과 실린더(1) 헤드(Cylinder head)사이에, 두 개의 연소실(3,3')을 각각 형성하고, 이 연소실(3,3')의 실린더(1) 헤드에는 통상의 흡기관(4,4')구에 흡기밸브(5,5')를 , 배기관(6,6')구에는 배기 밸브(7,7') 및 점화 플러그(8,8')를 장착하고, 피스톤(2)내의 중간보스(boss)(9)에 나착(螺着) 되어서 실린더(1) 하저면의 안내공(guid hole)(10)을 관통한 고정핀(Fixed pin)(11)의 하단에 크랭크핀(12)에 연결된 커넥팅로드(13)의 타단을 핀(14)으로 연결하고 실리더(1)의 하돌벽(1' )의 베어링에 지지된 크랭크 축(15)일단에는 통상의 플라이 휘일(16)을 고정하고 타단에는 동력 전달 풀리(pulley)(17)를 고정하고 밀폐된 피스톤(2) 내부에 형성된 중공부(l8)의 하저면에는 윤활유공(19)을 천설하고 다른 주벽에는 냉각공(20)을 적당히 천설하여서 된 것이다.

도면중 미설명 부호 21은 오일 섬프(Oil sump),22는 오일링(Oiling),23은 압력링,24는 물재킷을 표시한 것임.

다음은 제4도에 나타낸 2사이클엔진(Cycle engine)의 실시예에 대하여 설명키로 하고, 중복되는 부호는 설명을 생략키로 한다.

실린더(1)내 피스톤(2)의 양면과 실린더(l) 헤드사이에, 한쪽은 연소실(3)을 형성하고, 반대측에는 공기흡입/압축실(26)을 형성하고, 이 측벽에는 공기분출공(27)과 공기통로(28)를 형성한 것으로서, 연소실(3)측 실린더 헤드에는 점화 플러그(8)와 연료펌프(25)를 설치하고, 공기흡입/압축실(26)측 실린더(1) 헤드에는 공기흡입관(29)구에 공기 흡입 밸브(30)를 장착하여서 된 것이다.

미 설명부 31은 통상의 소기공이고, 32는 배기구를 나타낸 것이다.

다음은 전술한 4사이클의 작용 효과를 제1도, 제3도에 의하여 설명키로 한다.

수평으로 횡치한 밀폐된 실린더(1)내에서 작동하는 피스튼(2)의 양면과 양측실린더(1) 헤드사이에 연소실(3,3')를 형성 하고 흡기관(4,4')과 흡기 밸브(5,5')의개폐 작용에 의하여 흡입된 혼합기를 4행정 (흡입, 압축, 동력, 배기)으로 왕복운동케 하고, 피스톤(2)의 중간보스(9)에 나착된 고정핀(Fixed pin)(11)의 하단에 핀(12)으로 연결된 커넥팅 로드(14)의 타단을 크랭크핀(13)에 연결하여 크랭크 축(15) 일단에 고정된 플라이 휘일(16)을 회전케 한 것으로, 제1도에 나타낸 좌측연소실(3)에서는 피스톤(2) 좌측면의 배기행정에 의하여 배기관(6)으로 배기하는 상태를 나타낸 것이고,(이때 흡기관(4) 내의 흡기 밸브(5)는 닫혀 있음) 우측 연소실(3')에서는 피스톤(2)의 우측면에 의한 흡기 행정에 의하여 흡기관(4)를 통하여 혼합기를 흡입하는 상태를 나타낸 것이다. (이때 배기관(6')내의 배기밸브(7)는 닫혀 있음)

피스톤(2)이 실린더(1)내에서 왕복운동 할 때는 그 중간보스(9)에 나착된 고정핀(11)은 아내공(10)에 따라 왕복운동 하므로 오일링(22)으로 긁어낸 윤활유는 중공부(18)로 취합되어서, 그 밑바닥의 윤활유공(19) 및 안내공(10)을 통하여 오일섬프(Oil sump)로 낙하한다. 피스톤(2) 내부는 중공부(18)가 형성되어서 그 주벽이 얇게 형성되고, 그 저면에는 윤활유공(19)을 형성하고 그 주벽에는 냉각공(20)을 적당히 천설하였기 때문에 실린더(1)나 피스톤(2)에 미치는 열적부하를 줄이는 효과가 있고, 피스톤(2)의 왕복 질량도 간소되어서 관성력을 크게 줄이는 효과가 있다. 그리고 중공 피스톤(2)은 종래의 피스톤 보다 약간 길기 때문에 실린더(1)내벽에 대한 측압이 적다. 제2도는 제1도의 A-A선 방향에서 본 일부단면을 나타낸 평면도이다. 실린더(1) 두 개를 병열(Parallel)로 형성한 다기통(muulti-cylinder)형 실시예를 나타낸 것으로서 각 피스톤(2)의 위상(phase)이 다르기 때문에 왕복질량의 불평형력 감소로 진동소음이 방지되는 효과가 있다. 4행정의 복동식 2기통 엔진은 단동식(Single acting type)의 4기통에 해당되며, 종래에 비하여 이론상2배의 출력이 나타나는 반면 피스톤의 구조가 간단하고 크랭크 기구가 반감되므로 제조원가도 절감되는 잇점이 있다. 본 발명의 4행정 엔진은 실린더(1)내 피스톤(2) 양측 연소실(3,3')에서 각각 4행정을 하는 가운데, 하나의 동력 행정을 하며, 크랭크축(15)은 2회전을 한다.

대출력을 얻기 위하여는 다기통(multi - cylinder)으로 해서 연소가 같은 간격으로 일어나야 하고, 혼합기도 양측 실린더에 균일하게 분배 해야 하고, 인접한실린더에 연이어 점화되지 않도록, 점화 순서를 정하는 것이 중요하므로 제2도에서 실린더(1) 순번(I,II )별로 각 연소실(3,3′ )에서의 점화 순서 및 그 작동 행정 관계를 표시하면 다음과 같다.

위와 같이 본 발명의 2기통 엔진은 2회전하는 동안 4번동력 행정을 하게 되어서 180°에 한 번의 동력행정이 있게 되므로 토오크(torque) 변화가 적다.

다음은 제4도에 나타낸 2행정 사이클의 실시예에 대하여 작용효과를 설명키로 한다.

이 엔진의 특징은 피스톤(2)의 양면과 실린더(1) 헤드 사이에, 한쪽은 연소실(3)을 형성하고 다른 쪽에는 공기gmq입/압축실(26)을 구분 형성 하고, 측벽에는 공기분출공(27)과 소기공(31)에 연통하는 공기 통로(28)를 형성한 것이다. 따라서 별도의 소기용 공기 압축기가 필요없다. 연소실(3)에서의 동력행정에 의하여 직선 왕복 운동하는 피스톤(2)이 공기흡입관(29)으로부터 흡입된 공기를 고압으로 압축하며, 연소실(3)측 하사점 에서 는 피스톤(2)에 의 하여, 소기 공(31)과 배기구(32)이 열리므로, 공기흡입/압축실(26)과 공기통로(28)의 고압 공기는 소기공(31)으로 분출하여 배기구(32)로 배기 가스를 소기하고, 신선한 공기만 연소실(3)에 남긴다.

따라서 연소실(3)에서 피스톤(2)이 상사점 까지 공기를 압축하면 연료펌프(25)로 부터 연료를 분사함과 동시에 점화 플러그(8)의 점화로 피스톤(2)은 동력행정을한다.

본 발명 2사이클의 특징은 별도의 공기압측펌프가 필요없고 공기 압력 효율및 소기 효율이 높기 때문에, 출력이 향상되는 효과가 있다.

본 2사이클을 실시함에 있어서 실린더(1) 및 피스톤(2)의 과열을 방지하기 위하여 실리더(1) 중복의 배기구(30)를 생략하는 대신, 실린더(1)헤드 쪽에 단류소기(Uni-flow scavenging) 시스템의 배기기구를 마련해도 무방하다·

Claims (2)

1. 실린더 양측헤드에 흡기밸브, 점화플러그, 배기밸브를 구비한 복동기관에 있어서, 수평으로 놓인 밀폐된 한개의 실린더(1)내의 피스톤(2) 양면과 실린더(1) 헤드사이에 두개의 연소실(3,3')을 형성하고 피스톤(2)내 중간보스(9)에 나착(螺着)되어서 실린더(1)하저면의 안내공(10)을 돌출한 고정핀(11)의 하단에 크랭크핀(12)에 연결된 커넥팅 로드(13)의 타단을 핀(14)으로 연결하고, 실린더(1)의 하돌벽(1')베어링에 지지된, 크랭크축(15) 일단에는 통상의 플라이 휘일을 고정하고 피스톤(2)내부에 형성된 중공부(18)의 하저면에는 윤활유공(19)을 천설함을 특징으로 하는 4행정 복동기관.
2. 제1항에 있어서,

   실린더(1)내 피스톤(2)의 양면과 실린더(1) 헤드 사이에 한쪽은 연소실(3)을 형성 하고, 반대측에는 공기흡입/압축실(26)을 형성하여, 그 측벽에 공기 분출공(27)과공기통로(28)를 형성함을 특징으로 하는 2행정 복동기관.