KR19990005205A

KR19990005205A - 가변 압축비를 갖는 천연가스차량용 엔진

Info

Publication number: KR19990005205A
Application number: KR1019970029378A
Authority: KR
Inventors: 이병철
Original assignee: 양재신; 대우자동차 주식회사
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-01-25
Also published as: KR100230055B1

Abstract

본 발명은 천연가스차량용 엔진에 관한 것으로, 특히 크랭크축의 높이를 조절하여 저속 및 중속시 압축비를 높여서 엔진의 출력향상을 꾀할 수 있도록 한 천연가스차량용 엔진에 관한 것으로, 엔진(5)의 실린더블록(10)에 크랭크축(12)을 설치하고, 이 크랭크축(12)에 일단의 피스톤로드(14)를 연결함과 함께 피스톤로드(14)의 타단에 피스톤(16)을 연결하여 실린더(18)내에서 발생된 폭발력에 의해 상기 크랭크축(12)을 회전구동시키도록 한 차량용 엔진에 있어서, 상기 크랭크축(12)의 양단을 지지하는 상,하부 베어링캡(20,21)을 실린더블록(10)과 오일팬(11)의 가이드부(10B에 상하 슬라이딩 이동가능하게 설치하고, 상기 하부베어링캡(21)의 하방에 입,출력포트(30A,30B)를 갖는 피스톤챔버(30)를 형성하고, 이 피스톤챔버(30)에 상기 하부베어링캡(21)과 연결된 크랭크축작동용 피스톤(40)을 슬라이딩 가능하게 설치하고, 상기 피스톤챔버(30)의 입,출력포트(30A,30B)에 방향제어밸브(50)를 연결하여 유압펌프(P)의 작동유에 의해 상기 피스톤(40)을 상하이동가능하게 하고, 상기 상부베어링캡(20)의 상방에 이 상부베어링(20)을 하방으로 소정의 탄반력을 가지고 누름하는 압축코일스프링(60)을 설치하여서 된 것을 특징으로 한다.

Description

가변 압축비를 갖는 천연가스차량용 엔진

본 발명은 천연가스차량용 엔진에 관한 것으로, 특히 크랭크축의 높이를 조절하여 저속 및 중속시 압축비를 높여서 엔진의 출력향상을 꾀할 수 있도록 한 천연가스차량용 엔진에 관한 것이다.

CNG(압축천연가스) 엔진은 가솔린 엔진에 대비해서 토르크가 95% 정도 수준이다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 엔진의 회전수(rpm)에 따른 토르크(T)를 비교하면 CNG 엔진이 갖는 출력선도(L1)와, 가솔린 엔진이 갖는 출력선도(L2)에서 저속영역(L), 중속영역(M) 및 고속영역(H) 모두에서 CNG엔진의 출력이 가솔린 엔진의 출력에 비해 5% 정도로 낮게 측정된다.

따라서 이를 극복하기 위해 CNG 엔진의 출력향상을 위해 압축비(compression ratio)를 증가시키면 피스톤 등의 주요 부품이 파손되거나 내구성이 떨어지는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 안출된 것으로, 압축천연가스 엔진의 압축비를 가변시킬 수 있도록 함으로써 엔진 주요 부품의 내구성을 유지하고 저속 중속에서의 출력향상을 꾀할 수 있도록 한 가변 압축비를 갖는 천연가스차량용 엔진을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은, 엔진의 실린더블록에 크랭크축을 설치하고, 이 크랭크축에 일단의 피스톤로드를 연결함과 함께 피스톤로드의 타단에 피스톤을 연결하여 실린더에서 발생된 폭발력에 의해 상기 크랭크축을 회전구동시키도록 한 차량용 엔진에 있어서, 상기 크랭크축의 양단을 지지하는 상,하부 베어링캡을 실린더블록과 오일팬의 가이드부에 상하 슬라이딩 이동가능하게 설치하고, 상기 하부베어링캡의 하방에 입,출력포트를 갖는 피스톤챔버를 형성하고, 이 피스톤챔버에 상기 하부베어링캡과 연결된 피스톤을 슬라이딩 가능하게 설치하고, 상기 피스톤챔버의 입,출력포트에 방향제어밸브를 연결하여 유압펌프의 작동유에 의해 상기 피스톤을 소정량 상하 이동가능하게 하고, 상기 상부베어링캡의 상방에 이 상부베어링을 하방으로 소정의 탄반력을 가지고 누름하는 압축코일스프링을 설치하여서 된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 가솔린엔진과 CNG엔진과의 출력선도 그래프.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 구성도.

도 3은 도 2의 요부확대 측단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 CNG엔진의 출력선도 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

5 : 엔진 10 : 실린더블록 12 : 크랭크축

14 : 피스톤로드 16 : 피스톤 18 : 실린더

20,21 : 상,하부 베어링캡 30 : 피스톤챔버 30A,30B : 입,출력포트

40 : 크랭크작동용 피스톤 50 : 방향제어밸브 60 : 압축코일스프링

P : 유압펌프 100 : 커버

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2,3에 도시된 바와 같이 엔진(5)의 실린더블록(10)과 오일팬(11)의 사이에 크랭크축(12)을 설치하고, 이 크랭크축(12)에 일단의 피스톤로드(14)를 연결함과 함께 피스톤로드(14)의 타단에 피스톤(16)을 연결하여 실린더(18)내에서 발생된 폭발력에 의해 상기 크랭크축(12)을 회전구동시키도록 한 차량용 엔진에 있어서, 상기 크랭크축(12)의 양단을 지지하는 상,하부 베어링캡(20,21)을 실린더블록(10)의 크랭크축 설치부(10A)에 형성된 가이드부(10B)에 상하 슬라이딩 이동가능하게 설치하고, 상기 하부베어링캡(21)의 하방에 입,출력포트(30A,30B)를 갖는 피스톤챔버(30)를 형성하고, 이 피스톤챔버(30)에 상기 하부베어링캡(21)과 연결된 크랭크축작동용 피스톤(40)을 슬라이딩 가능하게 설치하고, 이 피스톤(40)은 상기 피스톤챔버(30)의 입,출력포트(30A,30B)를 절환시키는 방향제어밸브(50)에 의해 유압펌프(P)에서 토출된 작동유에 의해 상하 소정의 구간에서 이동가능하게 하고, 상기 상부베어링캡(20)의 상방에 이 상부베어링(20)을 하방으로 소정의 탄반력을 가지고 누름하는 압축코일스프링(60)을 설치하여서 된 구성이다.

그리고 상기 방향제어밸브(50)의 절환신호는 도시안된 차량의 전자제어장치(ECU)에 의해 제어되도록 되어 있다.

미설명 부호 100은 엔진의 크랭크케이스 내부를 외부와 차단하기 위한 커버이다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작동상태를 설명한다.

먼저, 도 4에서와 같이 엔진의 회전속도 영역이 저속영역(L), 및 중속영역(M)이 되면 도시안된 ECU(엔진제어장치)에서 이를 감지하여 방향제어밸브(50)의 위치가 Y의 위치로 절환된다.

따라서 유압펌프(P)에서 토출된 유량은 피스톤챔버(30)의 포트(30A)로 공급되고, 피스톤(40)은 압축코일스프링(60)의 탄반력을 이기고 상방으로 상승하게 된다.

이로서 피스톤(40)에 연결된 하부베어링캡(21)이 가이드부(10B)에 안내받으면서 상부베어링(20)과 함께 상승하여 크랭크축(12)이 상방으로 소정량 이동하게 된다.

이결과 피스톤(16)의 상사점(P1)은 상방으로 소정량 이동한 다른 상사점(P2)의 위치에 있게 된다.

따라서 피스톤(16)의 압축비() 즉 실린더(17)의 체적(V)과 연소실(18)의 체적(Vc)과의 비에서 상대적으로 크게 됨으로 도 4에 도시된 바와 같이 개선된 토르크 출력곡선(L3)이 종래의 출력곡선(L1)보다 상승되게 나타났다.

한편, 방향제어밸브(50)가 X위치로 절환되면 유압펌프(P)에서 토출된 유량은 피스톤챔버(30)의 포트(30B)로 유입되고 따라서 크랭크축작동용 피스톤(40)이 하강하고 동시에, 크랭크축(12)도 아래로 내려오게 되고 압축된 압축코일스프링(60)은 소정량 신장되게 된다.

이와 같이 압축천연가스 엔진은 가솔린 엔진에 비해 노킹발생이 적으므로 압축비를 증가시킬 수 있고, 따라서 내구성 영향이 적은 중,저속에서 출력향상을 꾀할 수 있다.

상술한 바와같이 본 발명에 의하면 압축천연가스 엔진의 크랭크축의 높이를 중저속시 높게 가변시킴으로써 압축비의 증가를 가져오고 이는 엔진 출력의 향상을 가져오게 되는 이점이 있다.

Claims

엔진(5)의 실린더블록(10)에 크랭크축(12)을 설치하고, 이 크랭크축(12)에 일단의 피스톤로드(14)를 연결함과 함께 피스톤로드(14)의 타단에 피스톤(16)을 연결하여 실린더(18)내에서 발생된 폭발력에 의해 상기 크랭크축(12)을 회전구동시키도록 한 차량용 엔진에 있어서, 상기 크랭크축(12)의 양단을 지지하는 상,하부 베어링캡(20,21)을 실린더블록(10)과 오일팬(11)의 가이드부(10B에 상하 슬라이딩 이동가능하게 설치하고, 상기 하부베어링캡(21)의 하방에 입,출력포트(30A,30B)를 갖는 피스톤챔버(30)를 형성하고, 이 피스톤챔버(30)에 상기 하부베어링캡(21)과 연결된 크랭크축작동용 피스톤(40)을 슬라이딩 가능하게 설치하고, 상기 피스톤챔버(30)의 입,출력포트(30A,30B)에 방향제어밸브(50)를 연결하여 유압펌프(P)의 작동유에 의해 상기 피스톤(40)을 상하이동가능하게 하고, 상기 상부베어링캡(20)의 상방에 이 상부베어링(20)을 하방으로 소정의 탄반력을 가지고 누름하는 압축코일스프링(60)을 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 가변 압축비를 갖는 천연가스차량용 엔진.