KR20030004805A

KR20030004805A - 배기량이 가변되는 왕복동식 엔진

Info

Publication number: KR20030004805A
Application number: KR1020010040489A
Authority: KR
Inventors: 유병섭
Original assignee: 유병섭
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2003-01-15

Abstract

본 발명은 미리 설정된 상한선에서 하한선까지 배기량을 자동으로 변동시킬 수 있도록 구비된 왕복동식 엔진에 관한 것이다.

본 발명은 내연기관의 왕복동식 엔진에 있어서, 행정거리를 증가시켜 배기량을 증가시키고자 할 경우에는 콘넥팅로드(10)와 결합하는 크랭크핀(2)을 메탈베어링(14)에 대하여 외측으로 편심을 시키는 동시에 유압실린더(16)의 길이를 편심량(e)만큼 축소시켜 주고, 행정거리를 감소시켜 배기량을 초기의 상태로 원위치시키고자 할 경우에는 콘넥팅로드(10)와 결합되는 크랭크핀(2)을 메탈베어링(14)에 대하여 내측으로 편심을 시키는 동시에 유압실린더(16)의 길이를 편심량(e)만큼 확장시켜 주어서 된 것이다.

본 발명에 의하면, 자동차가 급가속 또는 언덕을 오르는 등 고출력을 요구할 때 배기량을 늘릴 수 있으므로 엔진의 응답성을 향상시켜 엔진의 효율을 향상시킬 수 있으며, 자동차가 고속운전을 하여 희박연소가 필요할 때 배기량을 늘려 많은 공기량을 흡입할 수 있도록 하며, 가능한 범위내에서 압축비를 높여 엔진의 연소효율을 향상시키는 효과가 있다.

Description

배기량이 가변되는 왕복동식 엔진{ECIPROCATING ENGINE HAVING VARIALbE DISPLACEMENT}

본 발명은 2가지의 배기량을 자동으로 선택할 수 있도록 구비된 왕복동식 엔진에 관한 것으로서, 필요시 행정거리를 늘려 배기량을 증대시킴으로써 엔진의 출력을 높이고, 흡입 행정시 공기량의 흡입을 자연스럽게 증가시켜 연료의 연소효율을 높일 수 있도록 하고, 그다지 높은 출력을 요하지 않을 경우 최초의 배기량으로 복귀할 수 있도록 한 왕복동식 엔진의 배기량 가변장치에 관한 것이다.

일반적으로 왕복동식 엔진은 연료와 공기를 혼합한 혼합기를 압축하여 스파크로 점화하는 가솔린엔진과 혼합기를 압축하여 자동점화하는 디젤엔진으로 구분할 수 있고, 가솔린엔진이나 디젤엔진 모두 공기표준사이클(오토사이클)에 의하여 작동되며, 연소실내에서 공기와 연료의 혼합기가 연소하여 압력의 증가로 나타나게 된다. 엔진의 연소효율을 높이는 방법으로서 가능하면 압축비를 높이는 것을 들 수 있는데, 통상의 엔진은 압축비가 한번 정해지면 그 압축비를 조정할 수 없는 문제가 있다. 디젤엔진에 있어서는 압축비가 대략 12:1 이상이고, 가솔린엔진에 있어서는 압축비가 대략 10:1 이상이 되면 노킹현상이 일어나 한계가 있다.

또한, 엔진의 연소효율을 높이는 다른 방법으로서 흡입되는 공기량을 증가시키는 것을 들 수 있는데, 예를 들면 과급기나 터보차저를 별도로 설치하는 것이다. 그러나, 이 또한, 설치비가 고가로 들어가는 문제가 있다.

한편, 왕복동식 엔진은 통상 실린더 보어의 직경과 행정거리가 정해져 있어 배기량은 고정되어 있다.

그러나, 엔진의 저부하 운전시에는 낮은 출력을 요구하므로 실린더 내에는 적은 혼합기가 도입되는 것이 바람직하고, 엔진의 고속 운전시에는 높은 출력이 필요하므로 많은 혼합기가 도입되는 것이 바람직하다, 그렇지만 종래의 경우 배기량이 일정하므로 혼합기의 공급량 조정은 스로틀밸브 조작과 흡기 포트의 형상 및 흡기 부압 등에만 의존하게 되므로 엔진의 응답성이 떨어지는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위하여 배기량을 가변할 수 있는 선행기술로서 "배기량을 가변적으로 조정하는 피스톤"이라는 명칭으로 대한민국에서 특허 등록된 것이 있다(공개번호 특1998-053116).

그러나, 위와 같은 길이가 가변되는 피스톤의 경우 상사점과 하사점 사이에서 피스톤의 길이가 변하기는 하지만, 정해진 행정거리내에서 피스톤의 길이가 늘어난 경우 피스톤이 실린더헤드와 부딪칠 것이고, 피스톤의 길이가 짧아진 경우 압축행정에서 제대로 압축이 되지 않는 치명적인 결함이 있는 것이다. 나아가 단순히 피스톤의 길이만 변화시켜 주는 것으로서는 공기를 흡입하는 효율이 그다지 높지 않다는 문제도 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 자동차가 급가속 또는 언덕을 오르는 등 고출력을 요구할 때 배기량을 늘려 응답성을 향상시켜 엔진의 효율을 향상시키는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 디젤엔진이나 가솔린엔진 공히 일정한 범위 내에서 가능한 한 압축비를 높임과 동시에 압축비도 조정을 할 수 있도록 하여 엔진의 연소효율을 극대화하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 자동차가 고속운전을 하여 희박연소가 필요할 때 배기량을 늘려 많은 공기량을 흡입할 수 있도록 하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따라 콘넥팅 로드가 축소 확장되고, 크랭크 핀이 내 외측으로 편심을 번갈아 가면서 이룰 때 마치 펌프와 같은 펌핑작용으로 흡기 포트에 부압을 발생시켜 공기와 연료의 혼합농도를 균일화함으로써 연소효율도 높이고, 대기오염을 줄이는데 있다.

도1은 일반적인 왕복동식 엔진의 작동원리를 설명하기 위한 개략도.

도2는 크랭크샤프트에 콘넥팅로드와 피스톤이 결합된 상태를 개략적으로 나타내는 도면.

도3은 본 발명에 따른 콘넥팅 로드의 부분단면도.

도4는 본 발명에 따른 크랭크 핀과 메탈 베어링의 결합관계를 보여주는 부분확대도.

도5는 본 발명에 따라 행정거리가 길어져 배기량이 증대된 상태를 모식적으로 보여주는 크랭크 선도.

도6은 본 발명에 따라 행정거리가 원위치하여 배기량이 초기의 상태로 된 것을 모식적으로 보여주는 크랭크 선도.

도7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 배기량이 증대될 수 있도록 조합되는 상태를 도시하는 도면으로서, (가)는 크랭크 샤프트의 메인 베어링 저널을 실린더 블럭의 크랭크 케이스에 대하여 외측으로 편심을 준 상태를 도시하는 것이고, (나)는 콘넥팅 로드를 내측으로 편심을 준 상태를 도시하는 도면.

도8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 배기량이 초기의 상태로 된 것을 도시하는 도면으로서, (가)는 크랭크 샤프트의 메인 베어링 저널을 실린더 블럭의 크랭크 케이스에 대하여 내측으로 편심을 준 상태를 도시하는 것이고, (나)는 콘넥팅 로드를 외측으로 편심을 준 상태를 도시하는 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 크랭크 샤프트 2 : 크랭크 핀 3,10 : 콘넥팅 로드 4 : 피스톤 5 : 피스톤 핀 6 : 흡기 포트 7 : 배기 포트 8 : 실린더 블록 12 : 대단부 14 : 메탈 베어링 16 : 유압피스톤 17 : 유압실린더 18 : 소단부 20 : 베어링 캡 30 : 메인 베어링 저널

이하에서는 예시 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도1은 일반적인 왕복동식 엔진의 작동원리를 설명하기 위한 개략도이고, 도2는 일반적인 왕복동식 엔진의 크랭크샤프트에 콘넥팅로드와 피스톤이 결합된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도3은 본 발명에 따른 콘넥팅로드의 단면도로서 (가)는 엔진이 고속인 상태의 콘넥팅로드의 구조를 보여주는 도면이고, (나)는 엔진이 저속인 상태의 콘넥팅로드의 구조를 보여주는 도면이다. 도4는 콘넥팅 로드의 메탈베어링을 회전시켜 편심의 방향을 바꾸는 구조를 보여주는 도면이고, 도5는 엔진이 고속인 상태에서 작동원리를 보여주는 크랭크 선도인데 (가)는 피스톤이 상사점에 있는 경우를 보여주는 도면이고, (나)는 피스톤이 하사점에 있는 경우를 보여주는 도면이고, 도6은 엔진의 배기량이 최초의 상태로 원위치하는 작동원리를 보여주는크랭크 선도인데 (가)는 피스톤이 상사점에 있는 경우를 보여주는 도면이고, (나)는 피스톤이 하사점에 있는 경우를 보여주는 도면이다.

도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 일반적인 왕복동식 엔진은 크랭크샤프트(1)의 크랭크 핀(2)에 결합된 콘넥팅 로드(3)의 크랭크기구에 의하여 크랭크샤프트의 회전운동을 피스톤(4)의 왕복운동으로 바꾼다. 이 경우 크랭크 각이 0도에서 180도 사이가 흡입 또는 폭발행정이고, 크랭크 각이 0도일 때 상사점이고 180도일 때 하사점이며, 크랭크샤프트의 1회전에 피스톤은 상사점(TDC)과 하사점(BDC) 사이를 왕복하게 되고, 그 상사점과 하사점사이의 거리 즉 행정거리(L)는 고정되어 있어 배기량 및 압축비도 고정되어 있다.

통상의 엔진은 최초 설계시 보어의 직경(피스톤의 직경)과 행정거리(L)를 미리 결정하게 되고, 그 보어의 단면적과 행정거리를 곱하면 배기량이 정해지게 된다. 따라서, 엔진의 배기량을 변경(증가)하기 위해서는 행정거리를 변경(증가)해 주면 된다.

예를 들어, 보어=76.5mm, 행정거리=81.5mm인 4기통 엔진의 배기량을 계산해보면,

π/4×76.5²×81.5×4×1/1000=1498cc이다.

이 경우 행정거리의 1/3 크기의 편심을 주어 행정거리를 1/3 늘릴 경우 배기량이 2000cc 엔진이 될 수 있는 것이다.

최초의 행정거리를 L이라 하고, 변경(증가)된 행정거리를 L1이라 하면, 그 엔진은 2개의 배기량을 가질 수 있게 되어 여러 가지 이점을 가지게 된다. 예를 들면, 급가속이나 언덕을 오르는 등 고출력을 요구할 때는 엔진의 배기량을 크게 하여 사용하고, 그렇지 않고 평상시의 경우 엔진의 배기량을 적게 하여 엔진을 사용하면 엔진의 효율이 향상되고, 엔진의 응답성도 크게 증대된다. 또한, 엔진이 고속으로 회전하여 엔진에서 공기 흡입량을 다량 요구할 경우에도 배기량을 증가시키면, 그 증가된 행정거리에 상당하는 만큼 공기 흡입량도 늘어나 엔진의 응답성이 향상되어 엔진의 효율도 높아진다.

한편, 압축비라 함은 연소실용적(Vc)과 행정용적(Vd)을 합한 것과 연소실용적(Vc)의 비를 말하는데, 일반적으로 가솔린엔진이나 디젤엔진의 경우 상기한 압축비를 높일수록 엔진의 연소효율이 향상한다. 본 발명에 있어서는 편심량(e)에 따라 자연적으로 행정용적이 늘어나게 되므로 압축비도 자연적으로 증가하게 되어 결과적으로 엔진의 연소효율도 높아지게 되는 것이다.

도3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명은 행정거리가 초기에 세팅된 왕복동식 엔진이 초기(기존)의 변화되지 않은 상태의 행정거리에서 작동될 수 있도록 하고(이 경우 배기량이 작은 상태임), 필요할 경우 행정거리가 증가된 상태에서도 작동될 수 있도록 2가지의 행정거리를 가지도록 기본적으로 설계된 것이다. 구체적으로는 도3의 (가)에 나타난 바와 같이, 콘넥팅 로드(10)의 대단부(12)에 장착된 메탈베어링(14)에 대하여 크랭크 핀(2)이 외측 방향으로 편심이 되도록 하여 그 행정거리를 늘려서 배기량을 증대시키고, 도3의 (나)에 나타난 바와 같이, 콘넥팅 로드(10)의 대단부(12)에 장착된 메탈베어링(14)에 대하여 크랭크 핀(2)이 내측 방향으로 편심이 되도록 하여 그 행정거리를 원위치시켜서 배기량을 초기의 상태로 하는 것이다.

이 때, 상기 메탈베어링(14)에 대하여 크랭크 핀(2)이 외측으로 편심이 된 경우 상사점과 하사점이 편심량(e) 만큼 늘어나 전체 행정거리가 편심량의 2배 만큼 증가되기는 하나, 하사점의 경우 늘어나더라도 오일팬에 공간이 있으므로 문제가 없지만, 상사점이 늘어나는 경우 실린더헤드를 피스톤(4)이 치게 되므로 문제가 된다. 따라서 이 경우 상사점이 올라간 만큼 콘넥팅 로드(10)를 축소시켜주는 수단이 마련되어야 한다. 본 발명에 있어서는 콘넥팅 로드(10)를 가변시켜주는 수단으로서 유압실린더(16)를 사용하고 있다. 다시 말하면, 행정거리를 증가시켜 배기량을 증가시키기 위해서는 콘넥팅 로드(10)와 결합되는 크랭크 핀(2)을 메탈베어링(14)에 대하여 외측으로 편심을 시키는 동시에 유압실린더(16)의 길이를 편심량(e)만큼 축소시켜 주어야 한다.

한편, 상기 메탈베어링(10)이 크랭크 핀(2)에 대하여 내측으로 편심이 된 경우 상사점과 하사점이 편심량(e) 만큼 줄어들어 전체 행정거리가 편심량의 2배 만큼 감소되는데, 상사점과 하사점이 줄어들 경우 최초의 행정거리보다 행정거리가 감소되어 문제가 된다. 따라서 이 경우 전체 행정거리가 줄어든 만큼 콘넥팅 로드를 확장시켜주는 수단이 마련되어야 한다. 본 발명에 있어서는 콘넥팅 로드를 가변시켜주는 수단으로서 유압실린더(12)를 사용하고 있다. 다시 말하면, 행정거리를 감소시켜 배기량을 초기의 상태로 원위치시키기 위해서는 콘넥팅 로드(10)와 결합되는 크랭크 핀(2)을 메탈베어링(14)에 대하여 내측으로 편심을 시키는 동시에 유압실린더(16)의 길이를 편심량(e)만큼 확장시켜 주어야 한다.

이하 본 발명에 따른 콘넥팅 로드를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 콘넥팅 로드(10)는 도3에 도시되어 있는 바와 같이, 하측에 크랭크핀(2)과 결합하는 대단부(12)가 형성되어 있고, 상측에는 피스톤(4)과 피스톤 핀(5)과 결합하는 소단부(18)가 형성되어 있고, 그 대단부(12)의 내측에는 크랭크 핀(2)이 베어링 캡(20)에 의하여 볼트(22)로 결합된다.

상기 대단부(12)와 크랭크 핀(2)의 사이에는 윤활 및 편심을 주기 위하여 편심된 메탈베어링(14)이 삽입되어 있는데, 도4에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 크랭크 핀(2)의 반경방향으로 형성된 유로(24)에 압유가 유도되면, 메탈베어링(14)이 180도씩 원주방향으로 회전하면서 결과적으로 크랭크 핀(2)이 메탈베어링(14)에 대하여 외측으로 편심이 되거나, 내측으로 편심이 된다.

상기 압유는 도시하지 않은 통상의 유압펌프에서 펌핑되어 유압밸브(압력조절밸브, 방향전환밸브 등)를 거쳐 도2 및 도4에 도시된 유로(24)에 도달되어 메탈 베어링(14)을 회전시킨다. 상기 메탈 베어링(14)의 회전각도에 따라 편심량(e)이 조절될 수 있는데, 상기 메탈 베어링(14)의 회전각도는 통상적인 유압밸브들의 조합으로 가변될 수 있다. 위와 같이, 편심량(e)이 가변되면, 그에 따라 변화하는 배기량의 폭도 달라질 수 있는데 예를 들면, 편심량(e)에 따라 최소치1500cc 최대치2000cc, 최소치1500cc 최대치1800cc, 최소치1300cc 최대치1500cc 등 무한한 조합이 가능하게 된다.

또한, 배기량이 증가하였을 경우에는 배기량이 증가한 만큼 따라서 압축비도 증가한다. 한편, 이미 증가된 배기량에 맞추어 상기 압축비도 가변시킬 수 있는데, 예를 들면 콘넥팅 로드(10)의 길이를 편심량(e)에 비하여 증가 또는 감소시켜 주는양에 따라 행정용적이 변하므로 압축비도 다양하게 변화시킬 수 있는 것이다.

상기 콘넥팅 로드(10)의 소단부(18) 타단에는 유압피스톤(16)이 형성되어 콘넥팅 로드(10)의 상측에 형성된 유압실린더(17)에 매설되고, 그 유압실린더(17)의 상측에 압유가 유도되면 콘넥팅 로드(10) 전체의 길이가 편심량(e) 만큼 줄어들어 배기량이 늘어날 경우 사용하는 상태가 되고, 그 유압실린더(17)의 하측에 압유가 유도되면 콘넥팅 로드(10) 전체의 길이가 편심량(e) 만큼 늘어나 배기량이 줄어드는 초기의 상태로 원위치한다.

도5의 (가), (나)는 행정거리가 편심량(e)만큼 늘어나 배기량이 확대되는 상태를 모식적으로 도시한 크랭크 선도인데, 그 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도5의 (가)는 크랭크 핀(2)이 메탈 베어링(14)에 대하여 외측으로 편심이 되고, 콘넥팅 로드(10) 전체의 길이가 편심량(e) 만큼 줄어들어 상사점에 있는 상태를 나타낸 것이고, 도5의 (나)는 피스톤(4)이 하사점에 온 상태를 나타낸 것이다.

크랭크 각에 따라 크랭크 핀(2)이 움직이는 궤적을 살펴보면 결국 상사점에서는 원(C1)의 a점에서 콘넥팅 로드(10)가 편심량(e) 만큼 줄어들어 원(C2)의 b점으로 오게 된다. 이어서 크랭크샤프트(1)가 계속 회전하면, 도5 (나)에서 실선으로 도시한 원(C2)의 궤적을 따라 크랭크 핀(2)이 회전하여 하사점으로 오게 되고, 이 때 편심량(e) 만큼 하사점이 더 내려가 행정거리도 편심량(e) 만큼 늘어나게 되는 것이다. 도6의 (가), (나)는 늘어났었던 행정거리가 편심량(e)만큼 다시 줄어들어 최초의 배기량으로 원위치되는 상태를 모식적으로 도시한 크랭크 선도인데, 그 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도6의 (가)는 크랭크 핀(2)이 메탈 베어링(14)에 대하여 내측으로 편심이 되고, 콘넥팅 로드(10) 전체의 길이가 편심량(e) 만큼 늘어나 상사점에 있는 상태를 나타낸 것이고, 도5의 (나)는 피스톤(4)이 하사점에 온 상태를 나타낸 것이다.

크랭크 각에 따라 크랭크 핀(2)이 움직이는 궤적을 살펴보면 결국 상사점에서는 원의 c점에서 콘넥팅 로드(10)가 편심량(e) 만큼 늘어나 원의 d점으로 오게 된다. 이어서 크랭크샤프트(1)가 계속 회전하면, 도5 (나)에서 실선으로 도시한 원의 궤적을 따라 크랭크 핀(2)이 회전하여 하사점으로 오게 되고, 이 때 편심량(e)은 영이 되어 하사점도 최초의 위치에 오게 되어 행정거리도 최초와 동일하게 되는 것이다.

위와 같이, 본 발명의 엔진은 최소치의 배기량과 최대치의 배기량 및 최적의 압축비를 선택에 따라 번갈아 가질 수 있는데, 미리 엔진의 회전속도에 가장 적합한 배기량이나 압축비를 계산하여 이를 미리 ECU(엔진제어장치)에 입력하여 두었다가 엔진의 회전속도를 속도센서로 감지하여 설정된 속도이상이 되면 최대치의 배기량을 갖고, 설정된 속도 이하가 되면 최소치의 배기량을 가지도록 메탈베어링(14)을 적당한 각도만큼 회전시키는 것이다.

이하 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서는 도7 및 도8의 (가)에 도시되어 있는 바와 같이, 실린더 블록(8)의 하측 중앙에 크랭크 케이스(9)가 형성되어 있고, 그 크랭크 케이스(9)의 내측에는 메인 베어링 저널(30)이 베어링 메탈(14)에 대하여 편심된 상태로 베어링 캡(20)에 의하여 볼트(22)로 결합된다.

위에서 설명한 일실시예에서는 콘넥팅 로드(10)와 결합되는 크랭크 핀(2)을 메탈 베어링(14)에 대하여 내측 또는 외측으로 편심을 주었으나, 도7에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는 크랭크 샤프트(1)의 메인 베어링 저널(30)을 실린더 블럭(8)의 크랭크 케이스(9)에 대하여 내측 또는 외측으로 편심을 주는 것이 다르다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는 콘넥팅 로드(32)는 도7 및 도8의 (나)에 도시되어 있는 바와 같이, 하측에 크랭크 핀(2)과 결합하는 대단부(12)가 형성되어 있고, 상측에는 피스톤(4)과 피스톤 핀(5)과 결합하는 소단부(18)가 형성되어 있고, 그 대단부(12)의 내측에는 크랭크 핀(2)이 메탈 베어링(14)에 대하여 내측 또는 외측으로 편심이 된 상태로 베어링 캡(20)에 의하여 볼트(22)로 결합된다.

본 발명의 다른 실시예에 의하여, 행정거리를 증가시켜 배기량을 증가시키기 위해서는 도7 및 도8의 (가)에 도시한 바와 같이, 메인 베어링 저널(30)을 메탈 베어링(14)에 대하여 외측으로 편심을 주는 동시에 콘넥팅 로드(10)와 결합되는 크랭크 핀(2)을 메탈베어링(14)에 대하여 내측으로 편심을 시키면 된다.

또한, 행정거리를 원위치시켜 배기량을 초기의 상태로 하기 위해서는 도7 및 도8의 (나)에 도시한 바와 같이, 메인 베어링 저널(30)을 메탈 베어링(14)에 대하여 내측으로 편심을 주는 동시에 콘넥팅 로드(10)와 결합되는 크랭크 핀(2)을 메탈베어링(14)에 대하여 외측으로 편심을 시키면 된다.

위와 같이 할 경우, 크랭크 샤프트(1)의 메인 베어링 저널(30)의 중심선이 아래 위로 편심량 만큼 변동하므로 다른 부품과의 결합관계를 고려하여야 한다. 그 한가지 방법으로서는 크랭크 샤프트(1)의 양단을 유니버셜 조인트(미도시함)로 연결하면 메인 베어링 저널(30)의 중심선이 변하더라도 동력전달에는 문제가 없다. 다른 방법으로서는 크랭크 샤프트(1)의 일측은 밸브기구(미도시함)와 타이밍 벨트나 타이밍 체인으로 연결되는데 장력을 조정하는 텐션롤러를 이용하여 장력을 조정하면 상기 메인 베어링 저널(30)의 중심선이 변하더라도 크게 문제는 없다. 한편 크랭크 샤프트(1)의 타측은 플라이휠과 결합되는데 기어의 성질에 비추어 볼 때 상기 메인 베어링 저널(30)의 중심선이 변하더라도 그 플라이휠의 원주면상의 기어와 스타트 모터의 출력측 기어가 맞물리는데도 큰 문제는 없다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 일실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.

본 발명에 의하면, 자동차가 급가속 또는 언덕을 오르는 등 고출력을 요구할 때 배기량을 간단한 조작에 의하여 자동적으로 늘릴 수 있으므로 응답성을 향상시킬 수 있으며, 엔진의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 의하면, 자동차의 엔진 뿐만 아니라 선박 엔진 등 왕복동식 엔진에는 모두 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 자동차가 고속운전을 하여 순간적으로 대량의 공기를 필요로 하거나, 희박연소가 필요할 때 간단한 조작에 의하여 자동적으로 배기량을 늘려 많은 공기량을 흡입할 수 있으므로 엔진의 연소효율을 향상시킬 수 있는 효과가있다.

또한, 본 발명에 의하면, 콘넥팅 로드가 축소 확장되고, 크랭크 핀이 내 외측으로 편심을 번갈아 가면서 이룰 때 마치 펌프와 같은 펌핑작용으로 흡기 포트에 부압을 발생시켜 공기와 연료의 혼합농도를 균일화할 수 있으므로 연소효율도 높이고, 미연소된 배기가스가 감소하게 되므로 대기오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

내연기관의 왕복동식 엔진에 있어서, 행정거리를 증가시켜 배기량을 증가시키고자 할 경우에는 콘넥팅로드(10)와 결합하는 크랭크핀(2)을 메탈베어링(14)에 대하여 중심에서 외측으로 편심을 시키는 동시에 콘넥팅 로드(10)의 길이를 편심량(e)만큼 축소시켜 주고, 행정거리를 감소시켜 배기량을 초기의 상태로 원위치시키고자 할 경우에는 콘넥팅로드(10)와 결합되는 크랭크핀(2)을 메탈베어링(14)에 대하여 중심에서 내측으로 편심을 시키는 동시에 콘넥팅 로드(10)의 길이를 편심량(e)만큼 확장시켜 주어서 된 것을 특징으로 하는 배기량이 가변되는 왕복동식 엔진.
제1항에 있어서,

상기 콘넥팅 로드(10)의 길이를 가변시켜 주는 수단으로서 유압실린더(17)를 사용한 것을 특징으로 하는 배기량을 가변되는 왕복동식 엔진.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 콘넥팅 로드(10)의 길이를 가변시켜 줌으로써 압축비를 가변시켜 줄 수 있는 것을 특징으로 하는 배기량이 가변되는 왕복동식 엔진.
내연기관의 왕복동식 엔진에 있어서, 행정거리를 증가시켜 배기량을 증가시키고자 할 경우에 메인 베어링 저널(30)을 메탈 베어링(14)에 대하여 외측으로 편심을 주는 동시에 콘넥팅 로드(10)와 결합되는 크랭크 핀(2)을 메탈베어링(14)에 대하여 내측으로 편심을 시키고, 행정거리를 원위치시켜 배기량을 초기의 상태로 하고자 할 경우에 메인 베어링 저널(30)을 메탈 베어링(14)에 대하여 내측으로 편심을 주는 동시에 콘넥팅 로드(10)와 결합되는 크랭크 핀(2)을 메탈베어링(14)에 대하여 외측으로 편심을 시키면 되는 것을 특징으로 하는 배기량이 가변되는 왕복동식 엔진.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 편심량(e)은 초기 행정거리(L)의 1/3 이하인 것을 특징으로 하는 배기량이 가변되는 왕복동식 엔진.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 편심베어링(14)을 회전시켜 편심량(e)을 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 배기량이 가변되는 왕복동식 엔진.
제6항에 있어서,

상기 편심량(e)을 가변시켜 압축비를 가변시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 배기량이 가변되는 왕복동식 엔진.