KR20040083018A - 공기를 이용한 무공해엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무공해 구동원을 이용한 피스톤 왕복운동방식의 공기엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 통상의 피스톤 왕복운동방식의 내연기관에서 사용되는 연료를 사용하지 않고 자연에 무한히 존재하는 공기를 구동원으로 사용하고 공기튜브에 고압의 압축공기를 수용하여 상기 공기튜브 내에 내부에너지로 축적하고 상기 공기튜브의 팽창 시에 발생되는 운동에너지를 크랭크축을 통해서 회전운동으로 변환하여 유용한 회전운동에너지를 공급하는 공기를 이용한 무공해엔진에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 압축 또는 인장 시에 축적된 내부위치에너지를 복원 시에 운동에너지로 발생시키는 스프링을 구동원으로 사용한 무공해엔진에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상하로 배치된 한 쌍의 자석 사이에 발생하는 척력을 구동원으로 이용한 무공해엔진에 관한 것이다.

상기 무공해엔진은 대기 중에 무한히 존재하는 공기, 스프링의 복원력, 자석의 척력을 구동원으로 이용하므로 기존의 내연기관에서 연료의 연소 시에 발생되는 오염물질에 의한 환경오염에 대한 염려가 없고, 한정량인 연료의 고갈에 대한 고민도 해결한다.

또한, 상기 공기엔진은 기존의 내연기관시스템의 구성부분인 연료장치 등을 필요로 하지 않고, 구조적으로 간단하여 저비용의 엔진을 구현할 수 있다.

Description

무공해엔진 {A pollution-free engine}

본 발명은 피스톤 왕복운동방식의 무공해엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 통상의 피스톤 왕복운동방식의 내연기관에서 사용되는 연료를 사용하지 않고 자연에 무한히 존재하는 공기를 구동원으로 사용하여 공기튜브에 고압의 압축공기를 수용하고 팽창시의 운동에너지를 크랭크축을 통해서 회전운동으로 변환하여 유용한 회전운동에너지를 공급하는 무공해엔진에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 압축 또는 인장 시에 축적된 내부위치에너지를 복원 시에 운동에너지로 발생시키는 스프링을 구동원으로 사용한 무공해엔진에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상하로 배치된 한 쌍의 자석 사이에 발생하는 척력을 구동원으로 이용한 무공해엔진에 관한 것이다.

인류는 고대로부터 동물, 자연력 등을 이용하여 생산의 효율을 추구하여 왔으며, 연료의 연소에 의한 열에너지를 이용한 증기기관이 18세기에 제임스 와트에 의해 실현되었고 20세기 중엽에 이르러서 고효율, 고속의 가솔린 및 디젤엔진으로 발전을 거듭하여 왔다. 그러나 엔진효율의 극대화에 비중을 둔 종래의 엔진은 연료의 연소과정에서 불가피한 유해한 물질이 대기오염의 주범이라는 크나큰 위협으로 현대사회에 다가왔고, 천연자원에너지의 한정성에 기인한 장래 에너지원에 대한 불확실성은 미래사회에 대한 막연한 두려움으로 현시대를 우울하게 하고 있다.

천연에너지가 고갈될 차후의 사회에서 대체가능한 다른 에너지원을 찾고자 세계의 과학기술자들은 실험을 거듭해 오고 있고, 미래사회를 긍정적인 시각으로 이끌고자 도전적인 노력을 지금도 계속하고 있다.

일례로 자동차의 엔진을 생각해보면 기존의 내연기관을 대체하는 자동차가 이론적으로 발표되고 있고, 실현되어 상용화단계까지 진행된 방식도 있다. 이러한 방식 중에서 태양열에너지를 에너지원으로 이용하는 태양열자동차는 집열판의 크기가 비교적 크고 효율이 그리 높지 못하며 기후에 영향을 많이 받게 된다. 또한, 전기를 이용한 전기자동차의 경우는 충전지의 용량에 비례한 무게와 부피의 증가가 불가피하고 기존 자동차의 성능을 따라잡지 못하며 충전소와 같은 제반시설 및 제도 확보 등의 많은 당면과제를 내포하고 있다.

연료를 대체하여 공기를 구동원으로 사용하는 종래의 공기엔진 또는 공기동력발생장치는 기존의 피스톤 왕복운동방식의 내연기관에서 사용되는 구조를 동일하게 채택하여 실린더실 내부에 압축공기를 단순히 공급하여 기존의 연료에 의한 폭발력을 대체하고자 하는데 그 출력은 크게 기대하기는 어렵다. 또한, 실린더 내에 존재하는 공기의 단열팽창수축에 의해 크랭크축을 회전시키는 개념의 공기엔진은 고출력을 기대하기 어렵고 그 실현성이 적다.

또한, 자석의 척력 혹은 인력을 이용한 엔진이 다수 출원되었으나, 그 실용성이 적다.

본 발명은 상기와 같은 기존의 문제를 해결하고자 출안 한 것으로서, 자연에 무한히 존재하는 공기를 구동원으로 이용하고 공기튜브에 고압으로 수용하여 상기 공기튜브의 팽창시의 운동에너지를 회전운동에너지로 변환하여 유용한 일에 사용하는 무공해엔진을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 압축 또는 인장 시에 축적된 내부위치에너지를 복원 시에 운동에너지로 발생시키는 스프링을 구동원으로 사용한 무공해엔진을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 상하로 배치된 한 쌍의 자석 사이에 발생하는 척력을 구동원으로 이용한 무공해엔진을 제공하고자 한다.

본 발명은 상술한 엔진을 제공하여 환경오염에 무해하고 에너지원의 고갈에 대한 염려도 없는 무공해엔진을 제공하는데 주목적이 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 사시도.

도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 정면도.

도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 A-A부 단면도.

도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 B-B부 단면도.

도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따른 C-C부 단면도.

도 6은 본 발명의 제1실시 예에 따른 크랭크축의 행정선도.

도 7은 본 발명의 제1실시 예에 따른 유압유닛의 상세도.

도 8은 본 발명의 제2실시 예에 따른 정면도.

도 9는 본 발명의 제3실시 예에 따른 정면도.

도 10은 본 발명의 제4실시 예에 따른 정면도.

도 11은 본 발명의 제5실시 예에 따른 정면도.

<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>

100 : 엔진본체 200 : 직선운동부

220 : 공기튜브 240 : 직선운동프레임

264 : 압력조절기 286 : 자력조절기

300 : 회전운동부 320 : 크랭크축

400 : 운동전달부 420 : 체인트레인

430 : 유압유닛 440 : 작동유압실

460 : 완충유압실 462 : 유압유출입구

470 : 유압밸브 480 : 파동조절기

500 : 보조장치부 530 : 공기압축기

520 : 시동모터 560 : 페달

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 실린더와 크랭크축을 포함하여 구성된 통상의 피스톤 왕복운동방식의 엔진에 있어서,

일정량의 압축공기를 수용하여 팽창 시에 외부에 일을 할 수 있는 탄성재질의 공기튜브와, 상기 공기튜브를 수용하고 상기 공기튜브의 수축팽창에 따라 상하 직선왕복운동을 하는 직선운동프레임으로 구성된 직선운동부; 와

상기 직선운동부의 하부에서 상기 직선운동프레임의 직선운동을 인수받아 회전하는 제1크랭크와 회전운동을 상기 직선운동프레임에 전달하는 제2크랭크를 구비한 크랭크축과, 상기 크랭크축의 끝단에 부착되고 상기 크랭크축의 회전력을 외부로 출력하는 동력전달기어와, 원활하고 지속적인 회전운동을 유지하는 플라이휠로 구성된 회전운동부; 와

상기 직선운동부와 상기 회전운동부 사이에서 상기 직선운동프레임의 직선 운동을 상기 제1크랭크에 회전운동으로 변환 및 전달하여 상기 크랭크축을 회전시키는 체인트레인 및 제1커넥팅로드와, 상기 크랭크축의 회전에 따른 상기 제2크랭크의 회전운동을 상기 직선운동프레임에 직선운동으로 변환하여 전달하는 유압유닛 및 제2커넥팅로드로 구성된 운동전달부; 와

상기 플라이휠을 회전시켜 엔진을 기동시키는 시동모터와, 상기 공기튜브에 고압의 공기를 공급하는 공기압축기와, 상기 크랭크축의 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전기와, 전기를 축적하는 충전지로 구성된 보조장치부; 로 구성되어 압축공기를 구동원으로 이용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 실린더와 크랭크축을 포함하여 구성된 통상의 피스톤 왕복운동방식의 엔진에 있어서,

압축 또는 인장 시에 축적된 내부위치에너지를 복원 시에 운동에너지로 발생시키는 스프링과, 상기 스프링을 수용하고 상기 스프링의 팽창수축에 따라 상하 직선왕복운동을 하는 직선운동프레임으로 구성된 직선운동부; 와

상기 직선운동부의 하부에서 상기 직선운동프레임의 직선운동을 인수받아 회전하는 제1크랭크와 회전운동을 상기 직선운동프레임에 전달하는 제2크랭크를 구비한 크랭크축과, 상기 크랭크축의 끝단에 부착되고 상기 크랭크축의 회전력을 외부로 출력하는 동력전달기어와, 원활하고 지속적인 회전운동을 유지하는 플라이휠로 구성된 회전운동부; 와

상기 직선운동부와 상기 회전운동부 사이에서 상기 직선운동프레임의 직선 운동을 상기 제1크랭크에 회전운동으로 변환 및 전달하여 상기 크랭크축을 회전시키는 체인트레인 및 제1커넥팅로드와, 상기 크랭크축의 회전에 따른 상기 제2크랭크의 회전운동을 상기 직선운동프레임에 직선운동으로 변환하여 전달하는 유압유닛 및 제2커넥팅로드로 구성된 운동전달부; 와

상기 플라이휠을 회전시켜 엔진을 기동시키는 시동모터와, 상기 크랭크축의 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전기와, 전기를 축적하는 충전지를 포함하여 구성된 보조장치부; 로 구성되어 스프링을 구동원으로 이용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 실린더와 크랭크축을 포함하여 구성된 통상의 피스톤 왕복운동방식의 엔진에 있어서,

상하로 배치되어 상호 척력을 발생하는 한 쌍의 자석 또는 전자석과, 상기 자석 중 하부의 자석을 수용하고 상기 한 쌍의 자석의 반발력에 의해 상하방향의 직선왕복운동이 가능한 직선운동프레임으로 구성된 직선운동부; 와

상기 직선운동부의 하부에서 상기 직선운동프레임의 직선운동을 인수받아 회전하는 제1크랭크와 회전운동을 상기 직선운동프레임에 전달하는 제2크랭크를 구비한 크랭크축과, 상기 크랭크축의 끝단에 부착되고 상기 크랭크축의 회전력을 외부로 출력하는 동력전달기어와, 원활하고 지속적인 회전운동을 유지하는 플라이휠로 구성된 회전운동부; 와

상기 직선운동부와 상기 회전운동부 사이에서 상기 직선운동프레임의 직선 운동을 상기 제1크랭크에 회전운동으로 변환 및 전달하여 상기 크랭크축을 회전시키는 체인트레인 및 제1커넥팅로드와, 상기 크랭크축의 회전에 따른 상기 제2크랭크의 회전운동을 상기 직선운동프레임에 직선운동으로 변환하여 전달하는 유압유닛 및 제2커넥팅로드로 구성된 운동전달부; 와

상기 플라이휠을 회전시켜 엔진을 기동시키는 시동모터와, 상기 크랭크축의 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전기와, 전기를 축적하는 충전지를 포함하여 구성된 보조장치부; 로 구성되어 자석을 구동원으로 이용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 공기튜브가 수평방향의 탄성변형은 없고 수직방향의 탄성변형이 가능하도록 형성되고, 공기를 배출하는 배기구와 배기밸브를 구비하고 공기를 공급받는 흡입구와 흡입밸브를 구비함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 직선운동부가 상기 스프링을 압축 또는 신장시켜 스프링의 복원력을 조절하는 압력조절기를 구비함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 직선운동부는 상기 자석의 자력을 전기적으로 제어하는 자력조절기를 구비함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 체인트레인이 복수개의 체인과 스프로켓 및 연결편이 도르래 형태로 구성되어 상기 직선운동프레임에 부착되고, 스프로켓들이 공간상의 일정위치를 유지하도록 최상위의 스프로켓을 고정하는 고정대를 구비하며, 체인과 상기 제1커넥팅로드를 통해 상기 직선운동프레임의 동력을 상기 제1크랭크에 전달하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제1크랭크가 상기 제2크랭크보다 일정비율만큼 큰 편심량을 가지고 상기 제2크랭크와 180도의 위상차를 가지며, 상기 제2크랭크는 상기 제1크랭크보다 큰 회전관성을 가지도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 체인트레인이 상기 제1크랭크와 상기 제2크랭크의 편심비율의 정수배만큼의 갯수로 스프로켓을 구비함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 유압유닛이 피스톤로드를 통해 상기 직선운동프레임과 연결되는 상부피스톤과 상기 제2커넥팅로드를 통해 상기 제2크랭크와 연결되는 하부피스톤을 각각 수용하고 상하로 관통되어 형성된 상부실린더와 하부실린더를 구비하고 유압유를 작동매개로 상기 제2크랭크의 회전력을 상기 직선운동프레임에 전달하는 작동유압실과,

상기 작동유압실과 유압유출입구롤 통해 연결되고 상기 상부피스톤의 하강행정 시에 상기 상부피스톤의 힘이 상기 하부피스톤에 직접 전달되는 것을 방지하고 상기 하부피스톤의 상승행정 시에 상기 하부피스톤의 힘이 상기 상부피스톤에 직접 전달되도록 상기 유압유출입구를 개폐하는 유압밸브와, 유출된 유압유에 의해 발생되는 충격을 흡수하는 파동조절기를 구비하는 완충유압실로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 크랭크축이 상기 제2크랭크와 90도의 위상차를 이루는 캠을 구비하고 상기 유압밸브와 연결되어 상기 작동유압실의 소요에 따라 상기 유압밸브를 기구적으로 개폐함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 상부실린더가 상기 하부실린더보다 일정수치 작은 내경으로 형성되어 동일한 행정체적에 대해 상기 상부피스톤이 상기 하부피스톤보다 일정거리만큼 긴 행정거리를 갖게 됨을 특징으로 한다.

상술한 구성의 본 발명을 실시 예에 따라 첨부된 도면을 참조하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 정면도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 A-A부 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 B-B부 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따른 C-C부 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제1실시 예에 따른 크랭크축의 행정선도이고, 도 7은 본 발명의 제1실시 예에 따른 유압유닛의 상세도이고, 도 8은 본 발명의 제2실시 예에 따른 정면도이고, 도 9는 본 발명의 제3실시 예에 따른 정면도이고, 도 10은 본 발명의 제4실시 예에 따른 정면도이며, 도 11은 본 발명의 제5실시 예에 따른 정면도이다.

<제1실시 예>

본 발명의 제1실시 예에 따른 무공해엔진(E)은 각 구성요소를 통합하여 구성하는 엔진본체(100)와, 상기 엔진본체(100)의 상부에서 압축공기의 팽창 시에 발생되는 운동에너지로 상하직선운동을 하여 엔진(E)을 구동시키는 직선운동부(200)와, 상기 직선운동부(200)의 하부에서 상기 직선운동부(200)의 직선운동에 대응해 회전운동을 하는 회전운동부(300)와, 상기 직선운동부(200)와 상기 회전운동부(300) 사이에서 직선 및 회전운동을 상호 변환하여 전달하는 운동전달부(400)와, 상기 엔진의 구동 및 제어에 관여하는 보조장치부(500)로 구성된다.

상기 엔진본체(100)는 생산 및 조립용이성 등을 고려하여 상부프레임(102), 좌측프레임(104), 우측프레임(106) 및 하부프레임(108)으로 구성되고 분할 조립되어 형성된다.

또한, 상기 상부프레임(102)은 상기 직선운동부(200)의 직선운동을 안내하는 선형가이드(122)와 상기 선형가이드(122)를 지지하는 가이드브라켓(124)을 구비한다.

또한, 상기 좌측프레임(104) 및 우측프레임(106)은 상기 회전운동부(300)의 회전운동을 지지하는 베어링(142)과 상기 베어링(142)의 외륜을 고정하는 베어링커버(144)를 구비한다.

상기 직선운동부(200)는 상기 엔진본체(100)의 상부프레임(102)에 위치하여 일정량의 압축공기를 수용하고 반복적인 팽창수축이 가능하며 팽창 시에 외부에 일을 할 수 있는 탄성재질의 공기튜브(220)와, 상기 공기튜브(220)를 수용하고 상기 선형가이드(122)를 매개로 상기 가이드브라켓(124)에 결합되어 상하방향의 직선왕복운동을 하는 직선운동프레임(240)으로 구성된다.

상기 공기튜브(220)는 엔진(E)의 작동에 적정한 공기량을 수용하기 위해서, 공기튜브(220) 내에 과량의 공기가 존재할 경우 이 공기를 배출하는 배기구(222)와 배기밸브(224)를 구비하고, 엔진(E)의 소요출력에 대응하여 압축공기를 공급받는 흡입구(226)와 흡입밸브(228)를 구비한다.

또한, 상기 공기튜브(220)는 엔진(E)의 구동에 필요한 고압의 압축공기를 상기 흡입밸브(228)를 통해 아래에서 언급될 상기 보조장치부(500)의 공기압축기(530)로부터 공급 받고, 상기 흡입밸브(228)는 상기 보조장치부(500)의 페달(560)에 의해 제어된다.

또한, 상기 공기튜브(220)는 엔진(E)에 유용한 일을 하는 탄성변형의 방향은 수직방향 성분이므로 수평 탄성변형보다 수직 탄성변형을 더 크게 갖도록 형성함이 바람직하고, 수평방향의 변형량을 갖지 않도록 형성하는 것이 더 바람직하다.

상기 회전운동부(300)는 상기 직선운동부(200)의 하부에서 상기 직선운동프레임(240)의 직선운동에 대응하여 회전운동을 하는 크랭크축(320)과 상기 크랭크축(320)의 끝단에 부착되고 회전력을 외부로 출력하는 동력전달기어(340)와, 원활하고 지속적인 회전운동을 유도하는 플라이휠(360)과, 아래에서 설명될 상기 보조장치부(500)의 발전기(540)를 구동시키는 발전기풀리(380)로 구성된다.

상기 크랭크축(320)은 상기 운동전달부(400)의 제1커넥팅로드(420) 및 제2커넥팅로드(490)와 각각 연결되는 제1크랭크(322)와, 제2크랭크(324), 그리고 상기운동전달부(400)의 유압밸브(470)를 기구적으로 개폐시키는 캠(326)을 구비하여 일체로 형성되고, 상기 베어링(142)의 내륜에 결합되어 수평으로 지지된다.

여기서, 상기 제1크랭크(322)는 상기 제2크랭크(324)와 180도의 위상차를 갖고 상기 캠(326)은 상기 제2크랭크(324)에 대해 90도의 위상차를 갖도록 형성되며, 또한, 상기 제2크랭크(324)는 상기 제1크랭크(322)보다 큰 회전관성력을 갖도록 형성되고, 상기 제1크랭크(322)는 상기 제2크랭크(324)에 대해 5배의 편심량을 갖도록 형성되는데, 상기 제1크랭크(322)와 상기 제2크랭크(324)의 편심비를 10:1 혹은 20:1로 형성하는 경우도 가능하다.

상기 캠(326)은 상기 운동전달부(400)의 상부피스톤(444)의 하강행정 동안에 상기 운동전달부(400)의 푸시로드(474)를 위로 밀어 올려 상기 유압밸브(470)를 열고, 상기 하부피스톤(454)의 상승행정 동안은 상기 푸시로드(474)에 작용하지 않아 상기 유압밸브(470)가 닫히도록 하는데, 상기 캠(326)이 상기 푸시로드(474)에 작용하지 않는 구간, 즉 상기 유압밸브(470)를 닫은 구간에서는 상기 푸시로드(474)의 하단부와 상기 캠(326)이 일정간극을 유지하도록 형성하여 상기 유압밸브(470)의 신뢰성을 높이는 것이 바람직하다. 상기 캠(326)의 기능은 상기 운동전달부(400)와 관련하여 후술되는 부분에서 다시 설명하기로 한다.

상기 플라이휠(360)은 상기 크랭크축(320)과 키(366)를 매개로 결합된 플랜지(364)에 부착되어 크랭크축(320)과 일체가 되고 상기 보조장치부(500)의 발전기(540)의 동력을 공급받는 링기어(362)를 외륜에 구비하여 엔진(E)의 시동에 관여하며, 상기 크랭크축(320)의 원활하고 지속적인 회전운동을 유도한다.

또한, 상기 플라이휠(360)은 외주연의 내부에 비중이 높은 납 같은 재질을 삽입하여 동일크기에 대해 회전관성을 증대하고, 같은 회전관성에 대해 소형으로 제작 가능하도록 함이 바람직하다.

상기 운동전달부(400)는 상기 직선운동프레임(240)의 직선운동을 상기 크랭크축(320)에 회전운동으로 변환하여 전달하는 체인트레인(410) 및 제1커넥팅로드(420)와, 상기 크랭크축(320)의 회전운동을 상기 직선운동프레임(240)에 직선운동으로 변환하여 전달하는 유압유닛(430) 및 제2커넥팅로드(490)로 구성된다.

상기 체인트레인(410)은 5개의 스프로켓(412) 및 체인(414)과 연결편(416)이 순차적으로 연결되어 도르래 형태로 구성되고 상기 직선운동프레임(240)에 결합되어 상기 직선운동프레임(240)과 함께 상하 직선왕복운동을 하며, 상기 스프로켓(412)들이 공간상의 일정위치를 유지하도록 최상위의 스프로켓(412)의 위치를 고정하는 고정대(418)를 구비하는데, 상기 체인(414)과 상기 제1커넥팅로드(420)를 통해 상기 제1크랭크(322)와 연결되어 상기 직선운동프레임(240)의 직선운동으로 상기 크랭크축(320)을 회전시킨다.

여기서, 상기 제1커넥팅로드(420)는 상단부에 체인브라켓(422)을 구비하여 상기 체인(414)의 최하위 체인과 연결되고, 하단부에는 제1분할편(424)을 구비하여 반원형상의 한 쌍의 제1메탈부시(426)를 매개로 상기 제1크랭크(322)의 크랭크핀(323)과 결합되어 상기 제1크랭크(322)와 회전대우를 이룬다.

상기 고정대(418)는 상기 스프로켓(412)의 위치를 조정 및 고정하는 수단으로써 고정너트(419)를 구비하여 상기 상부프레임(102)의 상부에 결합된다.

상기 유압유닛(430)은 상기 제2크랭크(324)의 회전운동을 상기 제2커넥팅로드(490)를 거처 내부에 충진된 유압유를 작동매개로 상기 직선운동프레임(240)에 직선운동으로 변화하여 전달하는 작동유압실(440)과, 우측에 구비한 유압유출입구(362)를 통해 상기 작동유압실(440)과 소통되어 연결되고 상기 작동유압실(440)의 소요에 따라 상기 유압유출입구(362)를 개폐하는 유압밸브(470)를 구비하는 완충유압실(460)로 구성된다.

상기 작동유압실(440)은 상하로 관통되어 형성된 상부실린더(442)와 하부실린더(452)에 각각 상부피스톤(444)과 하부피스톤(454)을 수용하고 밀폐되어 내부에 유압유를 수용한다.

상기 상부피스톤(444)은 상기 직선운동프레임(240)과 피스톤로드(446)를 통해 상하로 연결되고, 상기 하부피스톤(454)은 상기 제2크랭크에(324) 상기 제2커넥팅로드(490)를 통해 연결된다.

여기서, 상기 제2커넥팅로드(490)는 상단부에 구비된 부시(492)와 상기 하부피스톤(454)에 형성된 핀구멍을 관통하는 피스톤핀(456)으로 연결되어 상단부가 상기 하부피스톤(454)과 회전대우를 이루고, 하단부에는 제2분할편(494)을 구비하여반원형상의 한 쌍의 제2메탈부시(496)를 매개로 상기 제2크랭크(324)의 크랭크핀(325)과 결합되어 상기 제2크랭크(324)와 회전대우를 이룬다.

한편, 상기 상부실린더(442)의 내경은 상기 하부실린더(452)의 내경보다 작게 형성되어 비압축성인 유압유를 매개로 작동 시에 동일한 행정체적에 대해서 상기 상부피스톤(444)의 행정거리가 상기 하부피스톤(454)의 행정거리에 비해 길다.

또한, 상기 상부피스톤(444)과 상기 하부피스톤(454)은 유압유의 누출을 방지하는 피스톤링(445,455)을 두 개씩 구비한다.

상기 완충유압실(360)은 우측은 상기 유압유출입구(462)를 통해 상기 작동유압실(440)과 소통되어 연결되고, 개방된 좌측은 제1개스킷(461)을 매개로 상기 엔진본체(100)의 좌측프레임(104)의 측벽에 결합되어 밀폐된다.

또한, 상기 완충유압실(360)은 상기 작동유압실(440)의 유압유가 상기 완충유압실(360)과 소통되는 상기 유압유출입구(462)를 개폐하는 유압밸브(470)와, 소통되는 유압유에 의해 발생되는 충격을 흡수하는 파동조절기(480)를 상부에 구비한다.

상기 유압밸브(470)는 상기 상부피스톤(444)의 하강행정 시에 상기 유압유출입구(462)를 열어서 상기 상부피스톤(444)의 힘이 상기 하부피스톤(454)에 직접 전달되는 것을 방지하고, 상기 하부피스톤(454)의 상승행정 시에 상기 유압유출입구(462)를 닫아서 상기 하부피스톤(454)의 힘이 상기 상부피스톤(444)에 직접 전달되도록 하는데, 항시 닫힘 방향으로 유지시키는 밸브스프링(472)과 상기 크랭크축(320)의 회전에 따른 상기 캠(326)의 작동에 의해 기구적으로 상하 운동하는 푸시로드(474)를 통해 소기의 행정에 따라 개폐동작이 구현된다.

여기서, 상기 유압밸브(370)는 상기 유압유출입구(462)를 거쳐 상기 완충유압실(460)의 하부에 형성된 관통구멍을 관통해 외부로 돌출되고 상기 밸브스프링(472)을 관통하여 상기 푸시로드(474)의 상단에 결합되는데, 상기 유압유출입구(462)과 상기 완충유압실(460)의 하부에 형성된 관통구멍을 별도의 요소로 분리형성하여 조립 및 취급이 용이하도록 한다. 즉, 상기 유압유출입구(462)를 구비하는 유압유출입부(464)와 상기 완충유압실(460)의 하부에 형성된 관통구멍을 구비하는 밸브가이드(476)를 추가로 구비한다.

상기 유압유출입부(464)는 상기 유압밸브(370)와 대응하는 면에 오링(466)을 구비하여 닫힌 상태에서 기밀이 유지되도록 하고 제2개스킷(468)을 매개로 상기 완충유압실(460)의 내부에 결합되고, 상기 밸브가이드(476)는 상기 유압밸브(370)와 직선대우를 이루는 부위에 기밀의 유지와 상기 유압밸브(370)의 직선운동의 안내를 위한 밸브링(478)을 구비하고 제3개스킷(479)을 매개로 상기 완충유압실(460)의 하부에 결합되어 기밀이 유지된다.

상기 파동조절기(480)는 상기 완충유압실(460) 상부에 결합되고 상기 작동유압실(440)에서 유압유의 작동 시에 상기 유압유출입구(362)를 통해 유통되는 유압유에 의한 충격파를 흡수하는 파동조절판(482)과 파동조절스프링(484)을 구비하고유지보수를 위한 조절기커버(486)와 밀폐를 위한 오링(488)을 구비하여 구성된다.

여기서, 상기 파동조절기(480)는 상기 상부피스톤(444)의 상사점보다 높은 위치에 형성하여 상기 작동유압실(460) 내의 유압유가 항상 채워진 상태를 유지하도록 한다.

상기 보조장치부(500)는 엔진(E)을 기동시키는 시동모터(520)와, 상기 공기튜브에 압축공기를 공급하는 공기압축기(530)와, 상기 크랭크축의 회전력으로 전기를 생산하는 발전기(540)와, 전기를 축적하는 하여 상기 시동모터(520)와 상기 공기압축기(530) 및 엔진(E)의 운전에 필요한 전기를 공급하는 충전지(550)를 포함하여 구성된다.

상기 시동모터(520)는 시동기어(522)를 구비하고, 상기 플라이휠(360)의 링기어(362)와 맞물려 상기 크랭크축(320)의 기동을 담당하고, 소요의 전기는 상기 충전지(550)로부터 공급받는다. 또한, 시동이 완료되면 상기 플라이휠(360)과의 연결을 끊는 동력차단 클러치(도시되지 않음)를 구비하고, 상기 시동모터(520)는 정지시킨다.

상기 공기압축기(530)는 압축공기를 저장하는 공기탱크와 압축펌프를 구비하고 상기 충전지(550)로부터 전기를 공급받으며, 상기 공기튜브(220)의 흡입밸브(228)와 흡입구(226)를 통해 상기 공기튜브(220)에 고압의 공기를 공급하고, 또한,상기 배기구(222)와 배기밸브(224)를 통해 압축공기를 회수하여 재사용한다.

상기 발전기(540)는 상기 회전운동부(300)의 발전기풀리(380)를 통해 상기 크랭크축(320)의 회전력으로 전기를 생산하고 생산된 전기는 상기 충전지(550)에 저장된다. 상기 충전지(550)의 충전이 완료되면, 상기 발전기풀리(380)로부터의 동력을 차단하는 클러치(도시되지 않음)를 구비하여 상기 발전기(540)를 정지시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 보조장치부(500)는 상기 흡입밸브(228)를 제어하는 페달(560)을 구비하여 공기튜브(220)의 압력조절을 통해 상기 크랭크축(320)의 회전속도를 제어하도록 하고 엔진(E)의 정지와 윤활 및 냉각계통을 담당하는 장치는 기존의 내연기관에 사용되는 장치를 준용하며, 소기의 동작을 구현할 수 있도록 최적의 제어계통을 포함하여 구성함이 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 제1실시 예에 의한 무공해엔진(E)의 작동과정을 첨부된 도면을 참고하여 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 제1실시 예에 따른 무공해엔진(E)은 정지 또는 자유상태에서 압축공기를 담고 있는 공기튜브(220)가 팽창된 상태이고, 제2크랭크(324)는 하사점(CB2)에 있으며, 유압밸브(470)는 상기 유압유출입구(362)를 닫은 상태로 있게 된다.

엔진(E)의 시동을 위해서는, 시동모터(520)를 기동시켜 시동기어(522)와 맞물려 있는 링기어(362)를 통해 플라이휠(360)에 회전력을 공급하고 크랭크축(320)을 회전시킨다.

상기 크랭크축(320)과 일체로 형성된 제2크랭크(324)가 회전하여 제2커넥팅로드(490)를 매개로하여 하부피스톤(454)을 수직으로 밀어올리고 작동유압실(440) 내에 있는 유압유를 매개로 상부피스톤(444)에 하부피스톤(454)의 직선운동이 간접 전달된다.

이어서, 피스톤로드(446)를 통해 직선운동프레임(240)에 상부피스톤(444)의 직선운동이 전달되고, 상기 직선운동프레임(240)은 제2크랭크(324)가 상사점(CT2)에 도달하는 시점까지 선형가이드(122)를 따라 상 방향으로 이동하고 상기 공기튜브(220)를 압축하여 공기튜브(220) 내에 내부에너지를 저장한다.

상기 제2크랭크(324)가 상사점(CT2)을 지나는 시점부터 상기 공기튜브(220)가 팽창을 시작하여 압축과정에서 저장된 내부에너지를 운동에너지로 배출하게 되고 상기 직선운동프레임(240)을 하 방향으로 밀어내게 된다.

이와 동시에, 상기 직선운동프레임(240)의 일편에 부착된 체인트레인(410)이 하 방향으로 운동하게 되는데, 이때 상기 체인트레인(410)의 최상위 스프라켓(412)은 엔진본체(100) 상부에 결합된 고정대(418)에 의해 위치가 고정되어 있어서 상기 스프로켓(412)들의 위치가 불변하고 체인(414)들에는 인장력이 발생하여 상기 제1커넥팅로드(420)를 상 방향으로 당겨 제1크랭크(322)에 회전운동을 발생시킨다.

상기 제1크랭크(322)의 회전운동은 크랭크축(320)에 전달되고 상기 플라이휠(360)에 회전운동에너지로 저장된다.

상기 공기튜브(220)의 팽창에 의한 운동에너지의 배출은 제1크랭크(322)가 상사점(CT1)에 이르고, 제2크랭크(324)가 하사점(CB2)에 도달하기까지 계속된다.

상기 플라이휠(360)에 저장된 회전운동에너지는 크랭크축(320)을 회전시키고, 제2크랭크(324)와 제2커넥팅로드(490)를 통해 하부피스톤(454)을 다시 상 방향으로 이동시킨다.

상기 제2크랭크(324)가 하사점(CB2)에서 상사점(CT2)으로 가는 시점에서 유압밸브(470)가 유압유출입구(362)를 닫으므로 하부피스톤(454)의 힘은 상부피스톤(444)에 직접 전달된다.

상기 상부피스톤(444)과 상기 하부피스톤(454)은 작동유압실(440) 내의 유압유를 매개로 작동함으로 동일한 행정체적을 갖게 된다.

여기서, 상기 상부실린더(442)의 실린더 내경은 상기 하부실린더(452)의 내경보다 작으므로 이에 상응하여 하부피스톤(454)의 행정거리는 상부피스톤(444)의 행정거리보다 짧다.

상기 하부피스톤(454)이 상승 시에 상부피스톤(444)은 하부피스톤(454)의 이동거리 보다 더 긴 거리를 움직이므로, 제1크랭크(322) 및 제1커넥팅로드(420)에 의한 힘 전달보다 한발 앞서 직선운동프레임(240)에 힘을 가하게 된다.

상기 상부피스톤(444)은 피스톤로드(446)를 통해 직선운동프레임(240)을 상방향으로 밀어 올리고 제2크랭크(324)가 상사점(CT2)에 이르기까지 공기튜브(220)를 압축하여 다시 내부에너지를 저장한다.

여기서, 상기 상부피스톤(444)과 상기 하부피스톤(454)의 행정거리 편차는 상기 체인트레인(410)에서 자동 보정된다. 만일 행정거리 편차에 기인한 충격 및 진동이 상기 체인트레인(410)에 반복피로를 유발한다면, 상기 상부피스톤(444)이 상사점(PT1)에서 일정거리만큼 하강한 시점이후부터 상기 유압밸브(470)를 개방하여 무리한 충격이 상기 체인트레인(410)에 발생되지 않도록 함이 바람직하다. 즉, 상기 유압밸브(470)의 개방시점을 지연시키도록 상기 캠(326)의 작동구간을 보정하여 형성함이 바람직하다.

상기 제2크랭크(324)가 상사점(CT2)을 지나는 시점에서 공기튜브(220)는 다시 팽창을 하여 다시 직선운동프레임(240)을 하 방향으로 밀고 체인트레인(410)의 체인(414)들에는 인장력이 발생하여 제1커넥팅로드(420)를 통해 크랭크축(320)을 회전시킨다.

상기 공기튜브(220)의 압축 시에 저장된 내부에너지는 팽창 시에 운동에너지로 변환되어 직선운동프레임(240)에 부착된 체인트레인(410)을 하강시키고 체인(414)들을 통해 전달된 인장력이 제1커넥팅로드(420)를 상 방향으로 잡아당겨서 제1크랭크(322)에 회전력을 가하고 크랭크축(320)을 회전시킨다.

이때, 유압밸브(470)는 열리고 상부피스톤(444)의 하강에 따라 유압유는 상기 유압유출입구(362)를 통해 완충유압실(460)로 들어가게 되고, 이때 발생되는 충격파는 파동조절기(480)에 의해 흡수되며, 상부피스톤(444)의 작용은 하부피스톤(454)에 직접 전달되지 않게 된다.

따라서, 제1크랭크(322)가 주동크랭크로 작용하고 제2크랭크(324)는 종동크랭크로서 크랭크축(320)의 회전에 따라 돌게 되고, 이 과정은 제2크랭크(324)가 상사점(CT2)에서 하사점(CB2)으로 회전하는 행정에서 이루어진다.

상기와 같은 행정에 의해 상기 제1크랭크(322)의 회전운동에너지는 플라이휠(360)에 저장되고 제2크랭크(324)가 하사점(CB2)에 도달하면 플라이휠(360)의 회전운동에너지는 제2크랭크(324)에 전달되고, 제2커넥팅로드(490)를 통해 직선운동으로 변환되어 하부피스톤(454)을 밀어 올리는데, 이 시점에서 상기 유압밸브(470)는 닫혀서 하부피스톤(454)의 반작용력은 상부피스톤(444)에 직접 가해지고 상부피스톤(444)을 상 방향으로 밀어서 직선운동프레임(240)을 매개로 공기튜브(220)를 압축하여 크랭크축(320)의 회전운동에너지는 내부에너지로 저장된다.

상기의 상승행정에서 하부피스톤(454)의 행정거리보다 상부피스톤(444)의 행정거리가 더 길어서 상부피스톤(444)이 직선운동프레임(240)에 힘을 작용하는 시점이, 제1크랭크(322) 및 체인트레인(410)으로 연결된 힘 전달경로보다 빠르게 되어 제2크랭크(324)가 주동크랭크가 되고 제1크랭크(322)는 종동크랭크가 되며, 체인(414)에는 인장력이 제거된다.

따라서, 하강행정 시에는 제1크랭크(322)가 크랭크축(320)에 힘을 작용하고,상승행정 시에는 제2크랭크(324)가 공기튜브(220)에 힘을 작용한다.

도 6에 도시된 크랭크축(320)의 행정선도를 참고하여 엔진(E)의 1싸이클 동안의 에너지 전달경로를 살펴보면 다음과 같다.

도 6에 기재된 부호에 대한 설명은 다음과 같고, 하강행정 및 상승행정은 상기 공기튜브(220)의 팽창 및 수축행정을 각각 의미한다.

C1 : 제1크랭크의 경로 C2 : 제2크랭크의 경로

CT1 : 제1크랭크의 상사점 CB1 : 제1크랭크의 하사점

CT2 : 제2크랭크의 상사점 CB2 : 제2크랭크의 하사점

PT1 : 상부피스톤의 상사점 PB1 : 상부피스톤의 하사점

PT2 : 하부피스톤의 상사점 PB2 : 하부피스톤의 하사점

공기튜브(220)가 팽창하는 하강행정에서 상기 공기튜브(220)의 작용력이 제1크랭크(322)에 가해지고, 제1크랭크(322)에 가하여진 작용력은 상기 플라이휠(360)에 저장되며, 공기튜브(220)가 수축되는 상승행정에서 플라이휠(360)에 저장된 에너지가 제2크랭크(324)에 반작용력으로 가하여져 상기 공기튜브(220)을 다시 압축되어 1싸이클이 완료된다.

여기서, 하강행정 시에 제1크랭크(322)는 하사점(CB1)에서 상사점(CT1)으로, 제2크랭크(324)는 상사점(CT2)에서 하사점(CB2)으로, 상부피스톤(444) 및 하부피스톤(454)은 상사점(PT1, PT2)에서 하사점(PB1, PB2)으로 이동하고, 상승행정 시에제1크랭크(322)는 상사점(CT1)에서 하사점(CB1)으로, 제2크랭크(324)는 하사점(CB2)에서 상사점(CT2)으로, 상부피스톤(444) 및 하부피스톤(454)은 하사점(PB1, PB2)에서 상사점(PT1, PT2)으로 이동한다.

또한, 도 6에서 실선구간은 제1 및 제2크랭크의 작용구간을, 파선구간은 비작용구간을 나타내는데, 하강행정 시에 상기 제1크랭크(322)가 주동크랭크로 작용하고 상승행정 시에는 상기 제2크랭크(324)가 주동크랭크로 작용하여 크랭크축(320)을 연속적으로 회전시킨다.

상기 제2크랭크(324)와 제1크랭크(322)는 1:5의 편심량의 비로 형성되어 있어서, 하강행정에서 공기튜브(220)에 의해 제1크랭크(322)의 경로(C1)를 따라 축적된 에너지가 상부피스톤(444)의 상사점(PT1)과 상부피스톤(444)의 하사점(PB1) 구간에 모이게 되고, 상승행정에서 제2크랭크(324)의 경로(C2)를 따라 하부피스톤(454)의 하사점(PB2)과 하부피스톤(454)의 상사점(PT2) 구간에서 반작용력으로 사용됨으로써 시간과 거리의 이득을 보게 되고, 엔진(E)의 각 구성요소들 사이에서 발생되는 마찰, 열 등으로 인한 에너지소모를 극복하여 제2크랭크(324)는 다시 제2크랭크(324)의 상사점(CT2)에 이르게 된다.

상술한 바와 같이 엔진(E)은 공기튜브(220)의 팽창과 수축의 2행정에 따라 크랭크축(320)이 1회전하여 1싸이클이 완료하므로 2행정 싸이클기관에 해당되며, 소요에 따라 단기통으로 구현하는 경우도 가능하고, 크랭크축(320)의 정숙한 회전과 엔진(E)의 출력증가를 위해서 다기통으로 엔진(E)을 구현하는 경우도 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 제2 ~ 제5실시 예의 구성과 작용을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 살펴보고자 하는데, 상술한 제1실시 예와 유사한 구성 및 작용부분은 제외하고 특징적인 부분에 초점을 맞추어서 살펴보면 다음과 같다.

<제2실시 예>

본 발명의 제2실시 예에 따른 무공해엔진(E)은 압축 시에 축적된 내부위치에너지를 복원 시에 운동에너지로 발생시키는 압축스프링(262)과, 상기 압축스프링(262)을 수용하고 상기 압축스프링(262)의 팽창수축에 따라 상하 직선왕복운동을 하는 직선운동프레임(240)으로 구성된 직선운동부(200)를 포함하여 구성된다.

상기 압축스프링(262)은 공기스프링, 고무스프링, 인장 혹은 판스프링 등 목적에 적합한 다른 형상의 스프링으로 대체되어 구현하는 경우도 가능하다.

상기 직선운동부(200)는 상기 압축스프링(262)의 압축량을 가감하는 압력조절기(264)를 구비하여 상기 압축스프링(262)의 복원력을 조절하여 엔진(E)의 출력을 제어한다.

한편, 상기 압축스프링(262)의 양끝단은 트러스트베어링(266)으로 지지하여 상기 압축스프링(262)의 압축팽창 시의 뒤틀림을 흡수하도록 한다.

본 제2실시 예에서는 상기 제1크랭크(322)와 상기 제2크랭크(324)의 편심비를 10:1로 형성하고 이에 대응해서 상기 체인트레인(410)의 스프로켓(412)의 개수를 10개로 구성하였다.

<제3실시 예>

본 발명의 제3실시 예에 따른 무공해엔진(E)은 상기 제2실시 예에서 시동모터(520)를 시동핸들(570)로 대체시켜 수동식으로 구현한 예인데, 비교적 저출력의 엔진(E)에 적합한 실시 예이다.

<제4실시 예>

본 발명의 제4실시 예에 따른 무공해엔진(E)은 상기 제2실시 예에서 크랭크축(320)에 감속기(586)를 매개로 결합된 원통드럼(580)의 내부에 유압식 드럼브레이크(582)를 설치하고 페달로서 유압실린더(584)를 통해 상기 드럼브레이크(582)를 제어하여 엔진의 출력을 제어하는 방식으로 구현한 실시 예로서, 비교적 고출력의 엔진(E)에 적합하다.

본 제4실시 예에서는 상기 직선운동부(200)와 상기 운동전달부(400)의 체인트레인(410)을 수평으로 형성하여 구성하고, 상기 체인트레인(410)의 직선운동은 안내가이드(411)를 통해 안내되고, 체인(414)의 경로를 안내 및 지지하는 보조스프라켓(413)과 제1크랭크(322)와 체인트레인(410)의 운동방향이 수직으로 구성된 구조적인 특징으로 인해 제1커넥팅로드(420)와 연결되는 부분에서 발생되는 체인(414)의 요동운동을 지지하여 안정화 시키는 안정스프로켓(415)을 추가로 포함하여 구성된다.

<제5실시 예>

본 발명의 제5실시 예에 따른 무공해엔진(E)은 상하로 배치된 전자석(282)과 자석(284)간의 상호 척력을 이용하여 엔진(E)을 구동시키는 실시 예로서, 상기 전자석(282)에 공급하는 전류량으로 자력을 가변시켜서 엔진(E)의 출력을 제어하는 비교적 간단한 제어방법으로 구현한 엔진(E)이다.

본 실시 예어서 전자석(282)과 자석(284)은 비자성체로 차단되어 외부의 노이즈에 영향을 받지 않도록 함이 바람직하다.

상기 전자석(282)의 전원은 충전지(550)를 대용하여 사용 가능하고, 가변저항, 포텐서미터 등을 이용한 제어회로로 구성된 자력조절기(286)를 통해 페달(560)로 전류량 및 전압을 제어하여 엔진(E)의 출력을 제어하도록 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 구성으로 실시되어, 통상의 피스톤 왕복운동방식의 내연기관에서 사용되는 연료를 사용하지 않고 자연에 무한히 존재하는 공기를 구동원으로 사용하여 공기튜브에 고압의 압축공기를 수용하고 팽창시의 운동에너지를 피스톤을 통해서 직선운동으로 추출하고 크랭크축을 통해서 회전운동으로 변환하여 유용한 회전운동에너지를 얻는 공기를 이용한 무공해엔진을 제공한다.

또한, 본 발명은 압축 또는 인장 시에 축적된 내부위치에너지를 복원 시에 운동에너지로 발생시키는 스프링을 구동원으로 사용한 무공해엔진을 제공한다.

또한, 본 발명은 상하로 배치된 한 쌍의 자석 사이에 발생하는 척력을 구동원으로 이용한 무공해엔진을 제공한다.

또한, 상기 무공해엔진은 기존의 내연기관시스템의 구성부분인 연료장치 등을 필요로 하지 않고, 구조적으로 간단하여 저비용의 엔진을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명은 대기 중에 무한히 존재하는 공기, 복원력을 발생하는 스프링, 척력 과 인력을 작용하는 자석을 구동원으로 이용하므로 기존의 내연기관에서 연료의 연소 시에 발생되는 오염물질에 의한 환경오염에 대한 염려가 없고, 한정량인 연료의 고갈에 대한 고민도 해결한다.

Claims (12)

1. 실린더와 크랭크축을 포함하여 구성된 통상의 피스톤 왕복운동방식의 엔진에 있어서,

   일정량의 압축공기를 수용하여 팽창 시에 외부에 일을 할 수 있는 탄성재질의 공기튜브와, 상기 공기튜브를 수용하고 상기 공기튜브의 수축팽창에 따라 상하 직선왕복운동을 하는 직선운동프레임으로 구성된 직선운동부; 와

   상기 직선운동부의 하부에서 상기 직선운동프레임의 직선운동을 인수받아 회전하는 제1크랭크와 회전운동을 상기 직선운동프레임에 전달하는 제2크랭크를 구비한 크랭크축과, 상기 크랭크축의 끝단에 부착되고 상기 크랭크축의 회전력을 외부로 출력하는 동력전달기어와, 원활하고 지속적인 회전운동을 유지하는 플라이휠로 구성된 회전운동부; 와

   상기 직선운동부와 상기 회전운동부 사이에서 상기 직선운동프레임의 직선 운동을 상기 제1크랭크에 회전운동으로 변환 및 전달하여 상기 크랭크축을 회전시키는 체인트레인 및 제1커넥팅로드와, 상기 크랭크축의 회전에 따른 상기 제2크랭크의 회전운동을 상기 직선운동프레임에 직선운동으로 변환하여 전달하는 유압유닛 및 제2커넥팅로드로 구성된 운동전달부; 와

   상기 플라이휠을 회전시켜 엔진을 기동시키는 시동모터와, 상기 공기튜브에 고압의 공기를 공급하는 공기압축기와, 상기 크랭크축의 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전기와, 전기를 축적하는 충전지로 구성된 보조장치부; 로 구성되어 압축공기를 구동원으로 이용하는 것을 특징으로 하는 무공해엔진.
2. 실린더와 크랭크축을 포함하여 구성된 통상의 피스톤 왕복운동방식의 엔진에 있어서,

   압축 또는 인장 시에 축적된 내부위치에너지를 복원 시에 운동에너지로 발생시키는 스프링과, 상기 스프링을 수용하고 상기 스프링의 팽창수축에 따라 상하 직선왕복운동을 하는 직선운동프레임으로 구성된 직선운동부; 와

   상기 직선운동부의 하부에서 상기 직선운동프레임의 직선운동을 인수받아 회전하는 제1크랭크와 회전운동을 상기 직선운동프레임에 전달하는 제2크랭크를 구비한 크랭크축과, 상기 크랭크축의 끝단에 부착되고 상기 크랭크축의 회전력을 외부로 출력하는 동력전달기어와, 원활하고 지속적인 회전운동을 유지하는 플라이휠로 구성된 회전운동부; 와

   상기 직선운동부와 상기 회전운동부 사이에서 상기 직선운동프레임의 직선 운동을 상기 제1크랭크에 회전운동으로 변환 및 전달하여 상기 크랭크축을 회전시키는 체인트레인 및 제1커넥팅로드와, 상기 크랭크축의 회전에 따른 상기 제2크랭크의 회전운동을 상기 직선운동프레임에 직선운동으로 변환하여 전달하는 유압유닛 및 제2커넥팅로드로 구성된 운동전달부; 와

   상기 플라이휠을 회전시켜 엔진을 기동시키는 시동모터와, 상기 크랭크축의 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전기와, 전기를 축적하는 충전지를 포함하여구성된 보조장치부; 로 구성되어 스프링을 구동원으로 이용하는 것을 특징으로 하는 무공해엔진.
3. 통상의 실린더와 크랭크축과 플라이휠 및 엔진본체를 포함하는 피스톤 왕복운동방식의 엔진에 있어서,

   상하로 배치되어 상호 척력을 발생하는 한 쌍의 자석 또는 전자석과, 상기 자석 중 하부의 자석을 수용하고 상기 한 쌍의 자석의 반발력에 의해 상하방향의 직선왕복운동이 가능한 직선운동프레임으로 구성된 직선운동부; 와

   상기 직선운동부의 하부에서 상기 직선운동프레임의 직선운동을 인수받아 회전하는 제1크랭크와 회전운동을 상기 직선운동프레임에 전달하는 제2크랭크를 구비한 크랭크축과, 상기 크랭크축의 끝단에 부착되고 상기 크랭크축의 회전력을 외부로 출력하는 동력전달기어와, 원활하고 지속적인 회전운동을 유지하는 플라이휠로 구성된 회전운동부; 와

   상기 직선운동부와 상기 회전운동부 사이에서 상기 직선운동프레임의 직선 운동을 상기 제1크랭크에 회전운동으로 변환 및 전달하여 상기 크랭크축을 회전시키는 체인트레인 및 제1커넥팅로드와, 상기 크랭크축의 회전에 따른 상기 제2크랭크의 회전운동을 상기 직선운동프레임에 직선운동으로 변환하여 전달하는 유압유닛 및 제2커넥팅로드로 구성된 운동전달부; 와

   상기 플라이휠을 회전시켜 엔진을 기동시키는 시동모터와, 상기 크랭크축의회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전기와, 전기를 축적하는 충전지를 포함하여 구성된 보조장치부; 로 구성되어 자석을 구동원으로 이용하는 것을 특징으로 하는 무공해엔진.
4. 상기 제1항에 있어서,

   상기 공기튜브는 수평방향의 탄성변형은 없고 수직방향의 탄성변형이 가능하도록 형성되고, 공기를 배출하는 배기구와 배기밸브를 구비하고 공기를 공급받는 흡입구와 흡입밸브를 구비함을 특징으로 하는 무공해엔진.
5. 상기 제2항에 있어서,

   상기 직선운동부는 상기 스프링을 압축 또는 신장시켜 스프링의 복원력을 조절하는 압력조절기를 구비함을 특징으로 하는 무공해엔진.
6. 상기 제3항에 있어서,

   상기 직선운동부는 상기 자석의 자력을 전기적으로 제어하는 자력조절기를 구비함을 특징으로 하는 무공해엔진.
7. 상기 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 체인트레인은 복수개의 체인과 스프로켓 및 연결편이 도르래 형태로 구성되어 상기 직선운동프레임에 부착되고, 스프로켓들이 공간상의 일정위치를 유지하도록 최상위의 스프로켓을 고정하는 고정대를 구비하며, 체인과 상기 제1커넥팅로드를 통해 상기 직선운동프레임의 동력을 상기 제1크랭크에 전달하는 것을 특징으로 하는 무공해엔진.
8. 상기 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1크랭크는 상기 제2크랭크보다 일정비율만큼 큰 편심량을 가지고 상기 제2크랭크와 180도의 위상차를 가지며, 상기 제2크랭크는 상기 제1크랭크보다 큰 회전관성을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 무공해엔진.
9. 상기 제7항에 있어서,

   상기 체인트레인은 상기 제1크랭크와 상기 제2크랭크의 편심비율의 정수배만큼의 갯수로 스프로켓을 구비함을 특징으로 하는 무공해엔진.
10. 상기 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

    상기 유압유닛은 피스톤로드를 통해 상기 직선운동프레임과 연결되는 상부피스톤과 상기 제2커넥팅로드를 통해 상기 제2크랭크와 연결되는 하부피스톤을 각각 수용하고 상하로 관통되어 형성된 상부실린더와 하부실린더를 구비하고 유압유를 작동매개로 상기 제2크랭크의 회전력을 상기 직선운동프레임에 전달하는 작동유압실과,

    상기 작동유압실과 유압유출입구롤 통해 연결되고 상기 상부피스톤의 하강행정 시에 상기 상부피스톤의 힘이 상기 하부피스톤에 직접 전달되는 것을 방지하고 상기 하부피스톤의 상승행정 시에 상기 하부피스톤의 힘이 상기 상부피스톤에 직접 전달되도록 상기 유압유출입구를 개폐하는 유압밸브와, 유출된 유압유에 의해 발생되는 충격을 흡수하는 파동조절기를 구비하는 완충유압실로 구성됨을 특징으로 하는 무공해엔진.
11. 상기 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

    상기 크랭크축은 상기 유압밸브와 연결되어 상기 작동유압실의 소요에 따라 상기 유압밸브를 기구적으로 개폐하고, 상기 제2크랭크와 90도의 위상차를 이루는 캠을 구비함을 특징으로 하는 무공해엔진.
12. 상기 제10항에 있어서,

    상기 상부실린더는 상기 하부실린더보다 일정수치 작은 내경으로 형성되어 동일한 행정체적에 대해 상기 상부피스톤이 상기 하부피스톤보다 일정거리만큼 긴 행정거리를 갖게 됨을 특징으로 하는 무공해엔진.