KR20060074021A - Non-crank piston engine - Google Patents

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KR20060074021A
KR20060074021A KR1020040112623A KR20040112623A KR20060074021A KR 20060074021 A KR20060074021 A KR 20060074021A KR 1020040112623 A KR1020040112623 A KR 1020040112623A KR 20040112623 A KR20040112623 A KR 20040112623A KR 20060074021 A KR20060074021 A KR 20060074021A
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piston
valve
cam
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present
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KR1020040112623A
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Korean (ko)
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양성진
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양성진
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B57/00Internal-combustion aspects of rotary engines in which the combusted gases displace one or more reciprocating pistons
    • F02B57/08Engines with star-shaped cylinder arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/16Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18Multi-cylinder engines
    • F02B75/22Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement

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Abstract

본 발명은 내연기관에 관한 것이다. 현재의 내연기관에서는 크랭크 피스톤 엔진이 주류를 이루고 있다. 비록 피스톤이 왕복운동을 하는 구조이지만 가스의 밀봉이 용이하기 때문이다. 그러나 크랭크 피스톤 엔진은 피스톤이 크랭크에 의하여 왕복운동을 해야 함으로 피스톤이 실린더 벽면에 밀착되어 실린더 벽면이 타원형으로 마모되는 결함을 지니고 있다. 또한 종래의 피스톤 엔진은 적어도 2개 이상의 포핏밸브가 사용되고 있어 실린더 헤드가 복잡하게 되는 결함을 지니고 있다.The present invention relates to an internal combustion engine. In current internal combustion engines, crank piston engines are the mainstream. Although the piston is a reciprocating structure, the gas is easy to seal. However, the crank piston engine has a defect that the piston is in close contact with the cylinder wall because the piston must reciprocate by the crank and the cylinder wall wears elliptically. In addition, the conventional piston engine has at least two or more poppet valves are used, which has the disadvantage that the cylinder head becomes complicated.

본 발명은 이러한 문제점이 해소되도록 구성한 것이다. 본 발명에서는 피스톤의 직경보다 더 큰 원반에 8자 모양의 홈(Groove)을 형성한 캠(Cam) 장치로 피스톤이 왕복운동을 하도록 구성한 것으로, 이 원반 캠을 중심으로 실린더가 방사형으로 배열된다. 좀더 자세히 설명하면 원반에 형성된 비탈면을 이룬 8자 모양의 홈에 캠 팔로우어(Follower)의 롤러가 끼워지고 이 팔로우어에 피스톤 로드가 직접 연결된다. 따라서 원반이 회전하면 캠 팔로우어가 원반의 홈을 따라 왕복운동을 하게 됨으로, 결국 피스톤이 왕복운동을 하게 된다. 이렇게 캠에 의하여 피스톤이 왕복운동을 하면 크랭크에 의한 왕복운동과는 달리 피스톤이 실린더 벽면에 힘을 가하지 않음으로 실린더 벽면이 타원형으로 마모되는 것이 방지되고, 또 마찰저항도 크게 감소된다.The present invention is configured to solve this problem. In the present invention, a cam device is formed by a cam device having an eight-shaped groove formed in a disk larger than the diameter of the piston, and the piston is reciprocated. The cylinders are radially arranged around the disk cam. In more detail, a cam follower roller is inserted into an eight-shaped groove formed on a slope, and a piston rod is directly connected to the follower. Therefore, when the disc rotates, the cam follower reciprocates along the groove of the disc, so that the piston reciprocates. Thus, when the piston reciprocates by the cam, unlike the reciprocation by the crank, the piston does not apply force to the cylinder wall surface, thereby preventing the cylinder wall surface from being worn in an elliptical shape, and the frictional resistance is also greatly reduced.

또한 본 발명은 흡배기 장치에 배관 계통에서 주로 사용되는 체크밸브를 추가하여 흡배기 장치를 보다 간결하게 개선한 것이다. 본 발명에서는 흡배기를 제어하는 부분에 보조 밸브로서 체크밸브를 사용하고, 밀봉(sealing) 분야에는 종래에 사용되고 있는 포핏밸브(또는 로터리 밸브)를 두어, 종래에 적어도 2개 이상 이어야 하는 포핏밸브를 1/2로 줄이도록 구성한 것이다.In addition, the present invention improves the intake and exhaust device more concisely by adding a check valve mainly used in the piping system to the intake and exhaust device. In the present invention, a check valve is used as an auxiliary valve in a part for controlling the intake and exhaust air, and a poppet valve (or rotary valve) that is conventionally used is provided in the sealing field. It is configured to reduce to / 2.

내연기관, 크랭크 피스톤 엔진 Internal combustion engine, crank piston engine

Description

내연기관{Non-Crank Piston Engine} Internal combustion engine {Non-Crank Piston Engine}

도 1은 본 발명의 요부를 보인 입체도,1 is a three-dimensional view showing the main part of the present invention,

도 2 및 3은 본 발명에서 캠 팔로우어의 상세도,2 and 3 is a detailed view of the cam follower in the present invention,

도 4, 5 및 6은 본 발명의 개요를 보인 요약도,4, 5 and 6 is a summary diagram showing an overview of the present invention;

도 7은 스파이럴(Spiral) 베벨 기어와 헬리컬(Helical) 기어의 외형도,7 is an external view of a spiral bevel gear and a helical gear,

도 8은 본 발명의 캠 팔로우어의 작동을 설명하기 위한 다이어그램,8 is a diagram for explaining the operation of the cam follower of the present invention;

도 9는 본 발명의 행정(Stroke)을 설명하기 위한 그래프,9 is a graph for explaining the stroke of the present invention;

도 10 및 11은 본 발명의 흡배기 장치를 설명하기 위한 요약도,10 and 11 is a summary for explaining the intake and exhaust device of the present invention,

도 12는 본 발명의 체크밸브를 보인 상세도,12 is a detailed view showing a check valve of the present invention,

도 13은 본 발명의 배기 팬을 보인 상세도,13 is a detailed view showing the exhaust fan of the present invention,

도 14는 본 발명의 흡배기 로터리 밸브를 보인 상세도,14 is a detailed view showing an intake and exhaust rotary valve of the present invention;

도 15는 본 발명의 로터리 밸브의 로우터 외형도,15 is a rotor outline view of a rotary valve of the present invention;

도 16은 본 발명을 설명하기 위한 캠 장치 개략도이다.16 is a schematic diagram of a cam device for explaining the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단 설명><Simple description of symbols for main parts of the drawings>

10: 동력을 발생시키는 원반 모양의 캠 (Power Cam)10: Power Cam

11: 상기 동력 캠에 비탈면을 이룬 홈 (Groove)11: Groove grooved on the power cam

11a: 캠의 비탈면 곡선 정상(Peak) 지점11a: Peak slope of cam slope

11b: 캠의 비탈면 곡선에서 곡률반경이 변하는 지점11b: point at which the radius of curvature changes in the slope of the cam

12: 피스톤12: piston

13: 피스톤 로드 (Piston Rod)13: Piston Rod

14: 피스톤 로드를 캠 팔로우어에 고착시키는 로크너트 (Lock Nut)14: Lock Nut to Secure Piston Rod to Cam Follower

15: 캠 팔로우어(Cam Follower)의 가이드 플레이트 (Guide Plate)15: Guide Plate of Cam Follower

16: 캠 팔로우어의 가이드 슬롯 (Guide Slot)16: Guide slot of cam follower

17: 동력 캠 샤프트 (Power Cam Shaft)17: Power Cam Shaft

18: 실린더18: cylinder

19: 실린더 헤드 (Cylinder Head)19: Cylinder Head

20: 캠 팔로우어(Cam Follower)20: Cam Follower

21: 캠 팔로우어 가이드 베어링(Guide Bearing)21: Cam Follower Guide Bearing

22: 캠 팔로우어의 로러 주축 축 (Roller Main Axis)22: Roller Main Axis of Cam Follower

23: 캠 팔로우어의 롤러 축 지지 판 (Roller Axis Base Plate)23: Roller Axis Base Plate of Cam Follower

23a: 캠 팔로우어의 롤러 축 지지 판 중앙 홀(Base Plate Center Hole)23a: base plate center hole of the cam follower

23b: 캠 팔로우어의 롤러 축 (Roller Axis)23b: Roller Axis of Cam Follower

24: 캠 팔로우어의 롤러 (Cam Follower Roller)24: Cam Follower Roller

25: 캠 팔로우어의 롤러 축 지지 상판 (Roller Upper-Plate)25: Roller Upper-Plate of Cam Follower

26: 캠 팔로우어 주축 부싱 베어링 (Main Axis Bushing Bearing)26: Cam Follower Main Axis Bushing Bearing

26a: 응력 흡수 곡면 (Stress Absorbing Curved-Surface)26a: Stress Absorbing Curved-Surface

26b: 주축 부싱 베어링 허브(23a 구멍에 끼워 맞추는 부분)26b: spindle bushing bearing hub (fitting into hole 23a)

30: 체크밸브의 몸통 (Check Valve Body)30: Check Valve Body

31: 흡기 제어용 체크밸브31: check valve for intake control

32: 배기 제어용 체크밸브32: check valve for exhaust control

33: 체크밸브의 디스크 시트 (Disk Seat)33: Disk Seat of Check Valve

34: 체크밸브의 디스크 (Swing Disk)34: Swing Disk

35: 체크밸브의 디스크를 정착시키는 (무급유 베어링 재질) 부품35: Component for fixing the disc of the check valve (oil-free bearing material)

36: 체크밸브의 디스크를 정착시키는 핀 (Pin)36: Pin for Fixing Disc of Check Valve

37: 상기 핀이 끼워지는 무급유 부싱 베어링 부분37: oil-free bushing bearing portion to which the pin is fitted

40: 배기를 돕는 팬 (Exhaust Fan)40: Exhaust Fan

41: 상기 배기 팬이 배기구에 장착되는 플랜지41: Flange in which the exhaust fan is mounted to the exhaust port

42: 배기 팬과 관성 바퀴 (Flywheel)42: Exhaust Fan and Inertia Wheel (Flywheel)

43: 배기 팬의 축을 정착시키는 날개43: Wings that set the shaft of the exhaust fan

44: 배기 팬 축44: exhaust fan shaft

45: 배기 팬의 허브 베어링에 끼워지는 저널 (Journal)45: Journal fitted in hub bearing of exhaust fan

46: 배기 팬의 축 날개를 정착시키기 위한 4각 구멍46: square hole for fixing the axial blades of the exhaust fan

50: 흡배기 로터리 밸브 (Intake/Exhaust Rotary Valve)50: Intake / Exhaust Rotary Valve

51: 흡배기 로터리 밸브 몸통 (Rotary Valve Body)51: Rotary Valve Body

52: 볼(Ball)52: Ball

52a: 로터리 밸브 아래쪽 볼 시트 (Ball Valve Lower Seat)52a: Ball Valve Lower Seat

52b: 로터리 밸브 위쪽 볼 시트(Upper Valve Seat)52b: Upper Valve Seat

53: 밸브 스템 (Valve Stem)53: Valve Stem

54: 밸브 보닛 (Valve Bonnet)54: Valve Bonnet

55: 보닛 정착 나사 (Bonnet Setting Screw)55: Bonnet Setting Screw

56/58: 로터리 밸브 흡배기 입출구 (Rotary Valve Inlet/Outlet)56/58: Rotary Valve Inlet / Outlet

57: 로터리 밸브 유체 통로 (Rotary Valve Fluid Passage)57: Rotary Valve Fluid Passage

59/59a/59b: 밸브 급유 통로 (Lube Oil Passageways)59 / 59a / 59b: Valve Oil Passageways

61: 흡입구 (Intake Port)61: Intake Port

62: 배기구 (Exhaust Port)62: exhaust port

63: 밀봉용 포핏밸브 (Poppet Valve for Sealing)63: Poppet Valve for Sealing

64: 연소실 (Combustion Chamber)64: Combustion Chamber

TDC: 피스톤의 상사점 (Top Dead Center)TDC: Top Dead Center of Piston

BDC: 피스톤의 하사점 (Bottom Dead Center)BDC: Bottom Dead Center of the Piston

본 발명은 내연기관에서 피스톤의 왕복운동의 수단과 흡배기 장치에 관한 것이다. 종래의 크랭크 피스톤 엔진에서는 피스톤이 크랭크에 의하여 왕복운동을 하게 됨으로 피스톤이 실린더 벽면에 힘을 가하게 되고 따라서 실린더 벽면이 타원형으로 마모되는 결함이 있었다. 또한 종래의 엔진에서는 흡기 밸브와 배기 밸브가 각각 한개 이상 있어야 함으로 실린더 헤드가 복잡해지는 결함이 있었다.The present invention relates to a means for the reciprocating motion of a piston and an intake and exhaust device in an internal combustion engine. In the conventional crank piston engine, the piston is reciprocated by the crank, so that the piston exerts a force on the cylinder wall, and thus the cylinder wall is worn in an oval shape. In addition, the conventional engine has a defect that the cylinder head is complicated by having at least one intake valve and one exhaust valve.

한편, 기계장치에서 캠 장치는 회전운동을 직선운동으로 변환할 경우에 사용된다. 또 배관 계통에서 주로 사용되는 체크밸브는 유체의 역류를 방지하는데 사용된다.On the other hand, the cam device in the mechanical device is used when converting the rotational motion to linear motion. In addition, check valves commonly used in piping systems are used to prevent backflow of fluid.

본 발명은 캠 장치 작동원리를 이용하여 피스톤이 원반형 캠에 의하여 왕복운동을 하도록 구성한 것이다. 좀더 자세히 설명하면, 원반에 비탈면을 이룬 8자 모양의 홈(Cam Groove)을 형성하거나 원반의 축에 대하여 편심(Eccentric)인 원 모양의 홈을 형성하고, 이 홈에 캠 팔로우어(Follower)의 롤러(Roller)가 끼워지며, 이 팔로우어에 피스톤 로드가 연결되어, 상기 원반이 회전하면 피스톤이 왕복운동을 하도록 구성한 것이다. 본 발명에서는 이렇게 구성된 캠을 중심으로 실린더가 방사형으로 배열된다. 또 본 발명은 체크밸브를 흡배기 장치에 추가하여 실린더 헤드를 보다 단순하게 구성한 것으로, 앞서 언급한 종래 엔진의 결함을 해소한 피스톤 엔진이다.The present invention is configured to reciprocate the piston by the disc cam using the operating principle of the cam device. In more detail, an eight-way cam groove is formed on the disk, or a circular groove is eccentric with respect to the axis of the disk, and the groove of the cam follower is formed in the groove. A roller is fitted, and a piston rod is connected to the follower so that the piston reciprocates when the disc rotates. In the present invention, the cylinders are arranged radially about the cam thus configured. In addition, the present invention has a simpler configuration of the cylinder head by adding a check valve to the intake and exhaust device, a piston engine that eliminates the above-mentioned defects of the conventional engine.

크랭크 피스톤 엔진에서는 피스톤이 크랭크의 지배를 받음으로 수학에서의 사인커브(Sine Curve)보다 그 정상(Peak)점이 좀더 올라간 곡선에 대응하는 운동(Motion)을 해야 한다. 따라서 동력이 발생하는 팽창행정(Power Stroke)과 연소가스를 배출하는 배기행정(Exhaust Stroke)이 일정하다. 그러나 본 발명에서는 피스톤이 캠의 홈 비탈면에 의하여 왕복운동을 함으로, 팽창행정을 배기행정보다 좀더 길게, 또는 짧게 지속하도록 할 수 있다. 즉, 피스톤이 배기과정에서보다 팽창과정에서 더 느리게 동작하도록 할 수도 있다. 바꾸어 말하면 고압의 연소가스로부터 동력을 더 얻어낼 수 있다는 말이다. 그 이유는 다음과 같다.In a crank piston engine, the piston is controlled by the crank and must move in motion corresponding to the curve whose peak point is higher than the sine curve in mathematics. Therefore, a power stroke generating power and an exhaust stroke exhausting combustion gas are constant. However, in the present invention, the piston reciprocates by the groove slope of the cam, so that the expansion stroke can be made longer or shorter than the exhaust stroke information. That is, the piston may be operated more slowly in the expansion process than in the exhaust process. In other words, more power can be obtained from high-pressure combustion gases. The reason for this is as follows.

물체의 온도의 정의는 열역학적으로 물체를 이루고 있는 분자의 평균 운동속도로 정의된다. 즉, 온도는 다음의 공식으로 정의 된다. <물체의 평균 분자 운동에너지> = 3/2 k T, 1/2 mv2 rms = 3/2 kT, k T = 1/3 mv2rms 여기에서 k 는 볼츠만 상수(1.3805*10-23 J/°K)이고, T는 절대온도, m은 분자의 질량, vrms은 분자의 제곱평균속도(Root-Mean-Square = 1/N ∑v2)이다. 같은 분자로 구성된 계(System)라 할지라도 모든 입자가 같은 속도로 운동하지는 않는다. 어떤 입자는 빨리 운동하고 또 매우 느리게 운동하는 입자도 있다. 그러나 이들의 평균속도(rms)는 위의 공식에 따른다.The definition of an object's temperature is thermodynamically defined as the average velocity of the molecules in the object. That is, the temperature is defined by the formula <Mean molecular kinetic energy of the object> = 3/2 k T, 1/2 mv 2 rms = 3/2 kT, k T = 1/3 mv 2 rms where k is Boltzmann's constant (1.3805 * 10 -23 J / K), T is the absolute temperature, m is the mass of the molecule, v rms is the mean square velocity of the molecule (Root-Mean-Square = 1 / N ∑v 2 ). Even with a system of identical molecules, not all particles move at the same speed. Some particles move fast and some move very slowly. However, their average speed (rms) follows the formula above.

실린더에 연료(탄화수소)가 공급되어 연소되면 탄산가스(CO2)와 수증기(H2O)가 생성된다. 연소가 막 이루어 졌을 때, 연소가스의 온도는 약 2000℃(2273°K) 이상으로 높다. 이 온도에서 분자량 44, 질량 44/(6.022x1023)g 인 탄산가스의 평균 운동속도는, (k T 3/m)1/2 = (1.3805 x 2273 x 3 x 6.022/44 x 1000)1/2 = 1135 m/s 이고, (여기에서 6.022x1023 은 아보가드로 수) 팽창과정 완료 시점에서의 연소가스 온도는 300℃ 정도임으로 그 평균 속도는 573 m/s로 계산된다. 이러한 평균 운동속도로 무질서하게 운동하는 연소가스가 피스톤 벽면에 부딪치고 튕겨나면서 운동량(mv)의 변화량이 피스톤을 밀어내는 힘으로 나타난다. 만약 피스톤이 연소가스의 속도보다 더 빠른 속도로 후진할 경우, 연소가스가 피스톤 벽면에 영향을 미치지 못함으로 동력은 생산되지 않는다. 바꾸어 말하면 피스톤이 느리게 움직일수록 (상대속도가 클수록) 연소가스로부터 더 많은 동력이 생산된다. 그러나, 한편, 연소가스가 실린더에 머무는 시간에 비례하여 열에너지가 실린더 벽면을 통해서 밖으로 빠져나간다. 따라서 팽창과정을 길게 하면 (피스톤의 속도가 느리면) 열손실도 많아진다. 그러므로 엔진의 열효율이 최대로 되는 적절한 피스톤의 후진 속도가 계산될 수 있다. 본 발명은 캠의 곡선을 적절히 설정하여 열효율이 최대로 되도록 팽창과정과 압축과정의 시간분배를 기할 수 있는 구조이다.When fuel (hydrocarbon) is supplied to the cylinder and burned, carbon dioxide (CO 2 ) and water vapor (H 2 O) are generated. When combustion has just occurred, the temperature of the combustion gases is high, above about 2000 ° C. (2273 ° K). At this temperature, the mean kinetic velocity of carbon dioxide gas with molecular weight 44 and mass 44 / (6.022x10 23 ) g is (k T 3 / m) 1/2 = (1.3805 x 2273 x 3 x 6.022 / 44 x 1000) 1 / 2 = 1135 m / s (where 6.022x10 23 is Avogadro's number) and the combustion gas temperature at the completion of the expansion process is about 300 ° C, so the average velocity is calculated to be 573 m / s. The fluctuations in the momentum mv appear as a force that pushes the piston as the combustion gas moving at random at such an average movement speed hits and bounces off the piston wall. If the piston retracts faster than the combustion gas, no power is produced because the combustion gas does not affect the piston wall. In other words, the slower the piston moves (the higher the relative speed), the more power is produced from the combustion gases. However, on the other hand, the heat energy escapes out through the cylinder wall in proportion to the time the combustion gas stays in the cylinder. Therefore, the longer the expansion process (the slower the piston speed), the greater the heat loss. Therefore, an appropriate piston reverse speed can be calculated which maximizes the engine's thermal efficiency. The present invention is a structure that can set the time curve of the expansion process and compression process to maximize the thermal efficiency by setting the curve of the cam appropriately.

본 발명은 흡배기 장치에 2개의 체크밸브를 추가하여 기존의 흡배기 밸브인 포핏밸브를 1/2로 줄이고, 배기 팬(Exhaust Fan)을 추가하여 연소가스가 보다 더 신속히 배출되도록 구성한 것이다. 종래의 엔진에서는 배기밸브가 과열되는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명에서는 흡기밸브와 배기밸브의 밀봉 기능을 하나의 포핏밸브가 모두 수행함으로서, 이 밸브가 흡입되는 공기에 의해서 자동적으로 냉각된다. 본 발명에서는, 가스의 밀봉을 위한 포핏밸브 대신에 볼밸브 형태의 로터리 밸브가 사용될 수도 있다.The present invention is configured to reduce the poppet valve, which is an existing intake and exhaust valve, by adding two check valves to the intake and exhaust device to 1/2, and add an exhaust fan to discharge the combustion gas more quickly. In a conventional engine, there is a problem that the exhaust valve is overheated. In the present invention, however, one poppet valve performs both sealing functions of the intake valve and the exhaust valve, so that the valve is automatically cooled by the intake air. In the present invention, a ball valve type rotary valve may be used instead of the poppet valve for sealing the gas.

기계장치에서 일반적으로 캠은 원운동을 직선운동으로 바꿀 때 사용된다. 피스톤 엔진에서, 피스톤의 왕복운동을 캠 장치로 바꿀 수도 있는데, 쉽게 떠오르는 하나의 수단은, 도 16에 보인 바와 같이 원통에 홈(Groove)을 형성하고 이 홈을 따라 왕복운동을 하는 팔로우어(Follower)에 피스톤을 연결하는 것을 생각할 수 있다. 또 하나의 수단은 도 1에 보인 바와 같이 원반형의 관성바퀴에 비탈면을 이룬 8자 모양의 캠 홈(10, Cam Groove)을 형성하고, 이 홈에 롤러가 끼워져 왕복운동을 하는 팔로우어에 피스톤을 연결하는 것을 생각할 수 있다. 본 발명은 원반형의 캠 장치에 의하여 피스톤이 왕복운동을 하도록 구성한 것이다.In machinery, cams are generally used to convert circular motions into linear motions. In a piston engine, it is also possible to convert the reciprocating motion of the piston to a cam device, one of which comes to mind easily, as shown in Fig. 16, which forms a groove in the cylinder and reciprocates along the groove. You can think of connecting the piston to). Another means is to form an eight-shaped cam groove (Cam Groove) formed in the inertia wheel of the disk as shown in Fig. 1, the roller is fitted into the groove to the reciprocating follower You can think of connecting. The present invention is configured so that the piston reciprocates by a disk cam device.

도 1은 본 발명의 요부를 보인 입체도이다. 도시한 바와 같이 관성바퀴(Flywheel)를 겸하는 원반(10)에는 비탈면을 이룬 8자 모양의 홈(Cam Groove)이 형성되어 있다. 이 원반을 앞으로는 동력 캠(Power Cam)이라 칭한다. 이 동력 캠에 형성된 8자 모양의 홈(11)에는 도 2 및 3에 보인 캠 팔로우어(Cam Follower)의 롤러들(24)이 끼워진다. 이 캠 팔로우어(20)에는 가이드 베어링(Guide Bearing)이 장치되어 있는데, 이 가이드 베어링(21)은 가이드 플레이트(15, Guide Plate)에 형성되어 있는 홈(16, Guide Slot)에 끼워진다. 따라서 상기 동력 캠(10)이 회전하면, 캠 팔로우어(20)는 양방향으로만 왕복운동을 하게 된다. 본 발명에서 상기 동력 캠의 홈(11)이 8자 모양의 곡선 형태가 아닌, 동력 캠축에 대하여 편심(Eccentric)인 타원 (실린더 헤드 밸브의 캠 곡선과 비슷한) 모양으로 된 비탈면을 이룬 홈으로 될 수도 있다.1 is a three-dimensional view showing the main part of the present invention. As shown, the disk 10, which also serves as an inertia wheel (Flywheel), has an eight-shaped groove (Cam Groove) having a slope. This disc will hereinafter be referred to as a power cam. The rollers 24 of the cam follower shown in FIGS. 2 and 3 are fitted into the eight-shaped grooves 11 formed in the power cam. The cam follower 20 is equipped with a guide bearing, which is fitted into a guide slot 16 formed in the guide plate 15. Accordingly, when the power cam 10 rotates, the cam follower 20 reciprocates only in both directions. In the present invention, the groove 11 of the power cam is not an eight-shaped curved shape, but an inclined groove having an ellipse (similar to the cam curve of the cylinder head valve) that is eccentric with respect to the power camshaft. It may be.

도 3은 캠 팔로우어의 각 부품을 입체로 보인 것이다. 캠 팔로우어(20)의 몸통 한쪽에는 상기 가이드 베어링(21)이 장치되고, 또 다른 한쪽에는 롤러 주축(22, Roller Main Axis) 저널(Journal)이 형성되어 있다. 앞서 언급한 바 있는 동력 캠의 8자 모양의 홈(11) 곡면에는 4개의 롤러(24)가 구르도록 되어 있는데, (도 3에 보인 4개의) 롤러들은 롤러 축 지지 판(23, Roller Axis Base Plate)에 고착된 4개의 롤러 축(23b)에 끼우고, 중앙의 큰 구멍(23a)에 (울룩불룩하게 생긴) 주축 부싱 베어링(26)의 허브(26b, Hub)를 중앙의 큰 구멍(23a)에 끼워 넣고, 땅콩 모양을 한 롤러 축 지지 상판(Upper Plate)을 씌워 고착한 후, 상기 캠 팔로우어 주축(22) 저널에 장착하면 도 2에 보인 형상이 된다.3 shows each part of the cam follower in three dimensions. One side of the body of the cam follower 20 is provided with the guide bearing 21, and the other side is provided with a roller main axis journal. As mentioned above, four rollers 24 are rolled on the curved surface of the eight-shaped groove 11 of the power cam. The four rollers shown in FIG. Plate) to the four roller shafts 23b fixed to the plate, and the hubs 26b and hub of the main shaft bushing bearing 26 (bulging) are inserted into the central large hole 23a. ), And fixed by covering a peanut-shaped roller shaft support plate (Upper Plate), and then mounted on the cam follower main shaft 22 journal, the shape shown in FIG.

이러한 팔로우어(20)에는 도 1에 보인 바와 같이 피스톤 로드(13, Piston Rod)가 직접 연결되고 로크너트(14, Lock Nut)로 고착된다. 따라서 상기 동력 캠(10)이 회전하면, 캠 팔로우어(20)의 롤러(24)가 8자 모양으로 비탈면을 이룬 홈(11)을 따라 이동하게 됨으로, 결국 피스톤(12)이 왕복운동을 하게 된다. 바꾸어 말하면, 피스톤(12)이 왕복운동을 하면 동력 캠이 회전운동을 하게 된다. 이와 같이 본 발명에서는 피스톤이 크랭크에 의하여 왕복운동을 하지 않고 동력 캠에 의하여 왕복운동을 한다. 그러므로 피스톤이 실린더 벽면에 힘을 가하지 않아 실린더가 타원형으로 마모되는 결함이 해소되고, 피스톤과 실린더 벽면 사이에 발생하는 마찰저항도 크게 감소한다.As shown in FIG. 1, the follower 20 is directly connected with a piston rod 13 and fixed with a lock nut 14. Accordingly, when the power cam 10 rotates, the roller 24 of the cam follower 20 moves along the groove 11 inclined in an eight shape, so that the piston 12 reciprocates. do. In other words, when the piston 12 reciprocates, the power cam rotates. Thus, in the present invention, the piston reciprocates by the power cam without reciprocating by the crank. Therefore, the piston does not exert a force on the cylinder wall, thereby eliminating the defect that the cylinder wears elliptically, and also greatly reduces the frictional resistance generated between the piston and the cylinder wall.

도 4는 본 발명이 4 실린더 엔진으로 될 경우 그 개요를 보인 요약도이고, 도 5는 본 발명의 작동을 설명한 요약도이다. 도 6은 본 발명에 실린더가 8개 배열될 경우를 보인 요약도이다. 이와 같이 본 발명은 도시하지는 않았으나 6개의 실린더(18)가 또는 10개의 실린더가 방사형으로 배열될 수도 있다. 본 발명에서는, 도 5에 보인 바와 같이, 어느 한 피스톤이 팽창행정(Power Stroke)을 진행하면, 이에 마주보는 피스톤(12)은 흡입행정(Intake Stroke)을, 또 인접한 피스톤은 압축행정(Compression Stroke)을, 또 이에 마주보는 피스톤은 배기행정(Exhaust Stroke)을 각각 수행하게 된다. 즉, 마주보는 피스톤들은 언제나 서로 가까워지거나 또는 서로 멀어지는 방향으로 왕복운동을 한다. 따라서 본 발명에서는 동력 캠이 대칭으로 되어 관성모멘트(Moment of Inertia)가 완전히 균형 잡혀 있고, 또 마주보는 피스톤(12)이 언제나 대향적으로 왕복운동을 함으로, 크랭크 피스톤 엔진과는 달리 동력 캠이 정숙한 원운동을 하게 된다. 또한 본 발명은 실린더의 외벽이 모두 외부로 노출됨으로서 공랭식으로 냉각할 수 있는 장점도 지닌다.Figure 4 is a summary diagram showing the outline of the present invention when the present invention is a four-cylinder engine, Figure 5 is a summary diagram illustrating the operation of the present invention. 6 is a summary diagram illustrating a case where eight cylinders are arranged in the present invention. As such, although the present invention is not shown, six cylinders 18 or ten cylinders may be arranged radially. In the present invention, as shown in FIG. 5, when any piston advances the power stroke, the piston 12 facing the piston takes an intake stroke, and the adjacent piston compresses the compression stroke. The piston facing each other performs the exhaust stroke. That is, the pistons facing each other always reciprocate in a direction close to or far from each other. Therefore, in the present invention, the power cam is symmetrical, the moment of inertia is completely balanced, and the opposite piston 12 always reciprocates in opposite directions, unlike the crank piston engine. You will have a circular motion. In addition, the present invention also has the advantage that it can be cooled by air cooling because all of the outer wall of the cylinder is exposed to the outside.

도 7은 기계 장치에서 서로 직교하는 두 축을 기어로 연결할 때 보통 사용되는 스파이럴 베벨(Spiral Bevel) 기어와 헬리컬(Helical) 스크류 기어의 외형을 보인 것이다. 이러한 기어들에 의하여 본 발명의 실린더 헤드(19) 흡배기 밸브가 용이하게 구동될 수 있다. 따라서 실린더 헤드의 흡배기 밸브들의 구동 장치 및 수단은 이미 공지의 기술이고, 또 본 발명의 범위에 속하지도 않는 것임으로, 이에 대한 설명은 생략한다.FIG. 7 shows the appearance of a spiral bevel gear and a helical screw gear that are commonly used when gearing two axes orthogonal to each other in a mechanical device. By such gears, the cylinder head 19 intake and exhaust valve of the present invention can be easily driven. Therefore, the driving device and means of the intake and exhaust valves of the cylinder head are already known in the art and do not belong to the scope of the present invention, and thus description thereof will be omitted.

도 8은 동력 캠(10)의 홈(11, Groove) 비탈면에서 팔로우어(20)의 롤러(24)가 곡면의 정상(Peak) 지점(11a)을 통과하고 있는 상태를 보인 다이어그램으로, 피스톤이 팽창행정의 시작점에 있거나, 압축행정 또는 배기행정을 다 완료한 상태에 해당한다. 이 중에서 피스톤이 팽창행정의 시작점에 위치할 경우, 즉, 압축과정 완료 후 연소실에서 연료가 폭발연소 될 경우, 실린더 내부 압력은 대체로 65kgf/cm2 정도로 고압이다. 따라서 피스톤은 이에 해당하는 매우 큰 힘을 받게 됨으로, 동력 캠의 정상(11a)에 위치한 팔로우어(20)의 안쪽 2개의 롤러(24)들은 이 힘에 견뎌야 하고, 캠의 곡면에 어떠한 손상(Damage)도 주지 않아야 한다.FIG. 8 is a diagram showing a state in which the roller 24 of the follower 20 passes through the peak point 11a of the curved surface on the groove 11 of the power cam 10. It is at the beginning of an expansion stroke or when a compression stroke or exhaust stroke is completed. Among these, when the piston is located at the start of the expansion stroke, that is, when the fuel is exploded and burned in the combustion chamber after the compression process is completed, the pressure inside the cylinder is about 65 kgf / cm 2 at a high pressure. Thus, the piston receives a very large force corresponding thereto, so that the two inner rollers 24 of the follower 20 located on the top 11a of the power cam must withstand this force, and any damage to the curved surface of the cam ) Should not be given.

본 발명에서는 이 문제를 해결하기 위해서 롤러 장치에서 주축 부싱 베어링(26)의 형상을 울룩불룩한 형태로 만든 것이다. 이의 안쪽에 위치한 응력 흡수 곡면(26a)과 캠의 정상 부근의 곡면은 도시한 바와 같이 그 곡률 반경(R)이 같다. 즉, 롤러가 정상(11a) 부근에 위치할 경우 양쪽 곡면(11a,26a)이 모두 접한다. 그러므로 정상 부근을 구르는 롤러 장치에 비록 매우 큰 힘이 작용할지라도 롤러장치는 상기 응력 흡수 곡면(26a)에 의하여 캠의 곡면을 손상시키지 않고 캠의 곡면(11a) 유막 위를 미끄러지면서 정상에서 내려올 수 있다. 상기 롤러 장치가 캠의 정상을 중간 정도 내려오면 (캠축이 각도 θ를 회전하여 거리 H만큼 하강하면) 실린더 내의 연소가스가 상당히 팽창하여 그 압력이 크게 감소한 상태이다. 그러므로 피스톤이 받는 힘도 약해지고, 따라서 롤러 장치가 받는 힘도 작아진 상태다. 따라서 캠의 정상 중간(11b, 곡률반경이 변하는 지점) 이하에서 곡률 반경(R)을 더 크게 해도 (즉, 상기 응력 흡수 곡면(26a)이 캠의 곡면에 접하지 않고 롤러(24)들만 캠의 곡면에 접해도) 캠의 곡면은 손상되지 않는다. 본 발명에서는 캠의 곡선에서 정상(11a)의 곡률반경을 크게 할수록, 응력 흡수 곡면(26a)과 캠의 곡면에 모두 접하는 상태가 아래로 내려온다. 바꾸어 말하면, 정상의 곡률반경을 크게 하여 응력 흡수 곡면(26a)이 정상의 중간 아래에까지 캠의 곡면과 모두 접하게 할 수 있다.In the present invention, in order to solve this problem, the shape of the main shaft bushing bearing 26 in the roller device is made in a bulging form. The stress-absorbing curved surface 26a located inside thereof and the curved surface near the top of the cam have the same radius of curvature R as shown. That is, when the roller is located near the top 11a, both curved surfaces 11a and 26a abut. Therefore, although a very large force is applied to the roller device rolling near the top, the roller device can be lowered from the top by sliding on the oil film of the curved surface 11a of the cam without damaging the curved surface of the cam by the stress absorbing curved surface 26a. When the roller device is halfway down the top of the cam (when the camshaft rotates the angle θ and drops by the distance H), the combustion gas in the cylinder expands considerably and the pressure is greatly reduced. Therefore, the force applied to the piston is also weakened, and thus the force applied to the roller device is also reduced. Therefore, even if the radius of curvature R is increased to be larger than or equal to the center of the cam (11b, the point where the radius of curvature changes) (that is, the stress absorbing curved surface 26a does not contact the curved surface of the cam and only the rollers 24 The surface of the cam is not damaged even if it touches the surface. In the present invention, the larger the radius of curvature of the top 11a in the cam curve, the lower the state of contact with both the stress absorbing curved surface 26a and the curved surface of the cam. In other words, the radius of curvature of the normal can be increased so that the stress-absorbing curved surface 26a is in contact with the curved surface of the cam all the way down to the middle of the normal.

크랭크 엔진은 크랭크축이 1회전 할 때 피스톤이 한번 왕복 운동을 하고 본 발명에서는 (캠의 홈이 8자 모양으로 될 경우) 캠축(17)이 1/2 회전할 때 피스톤이 한번 왕복운동을 한다. 도 9는 종래의 크랭크 피스톤 엔진에서 피스톤의 거동(Motion)과 본 발명에서의 피스톤 운동을 (예를 들어) 동시에 보인, X-축의 회전각을 편의상 크랭크축을 기준한, 그래프이다. 크랭크 엔진에서는 피스톤이 크랭크의 지배를 받음으로, 팽창행정과 압축행정의 거동이 방향만 다를 뿐 동일하다. 그러나 본 발명에서는 캠의 곡선을 적절히 설정하여 엔진의 효율이 최적의 상태로 되도록 할 수 있다. 즉, 도시한 바와 같이 팽창과정을 늘리고 압축과정을 줄일 수 있다. 본 발명의 피스톤이 도시한 그래프의 곡선으로만 동작하는 것은 아니다. 이는 한 예를 보인 것이다. 즉, 역으로 팽창과정이 압축행정보다 더 작게 설정될 수도 있다는 말이다. In the crank engine, when the crankshaft rotates once, the piston reciprocates once, and in the present invention (when the groove of the cam becomes eight-shaped), the piston reciprocates once when the camshaft 17 rotates 1/2. . FIG. 9 is a graph of the rotational angle of the X-axis with reference to the crankshaft for convenience, showing (for example) both the motion of the piston and the piston movement in the present invention in a conventional crank piston engine. In a crank engine, the piston is controlled by the crank, so that the expansion stroke and the compression stroke behave in the same direction only. However, in the present invention, the cam curve can be appropriately set so that the efficiency of the engine can be optimal. That is, as shown, it is possible to increase the expansion process and reduce the compression process. The piston of the present invention does not operate only on the curve of the graph shown. This is an example. In other words, the expansion process may be set smaller than the compression row information.

도 10은 본 발명의 흡배기 장치를 보인 요약도이다. 종래의 실린더 헤드의 연소실에는 적어도 흡배기 밸브가 각각 하나씩 이상 있어야 했다. 그러나 본 발명에서는 도 12에 자세히 보여준 흡배기 체크밸브(31,32)가 흡입구(61)와 배기구(62)에 각각 장치되고 하나의 포핏밸브(Poppet)가 사용된다. 이 포핏밸브(63)는 기존의 흡기 밸브와 구조가 같고, 가스를 밀봉(Sealing) 하는 것이 주 역할이다. 체크밸브는 가스의 밀봉이 주 목적이 아니고 흡배기의 흐름(Flow)을 제어하는 것이 주 역할이다. 이 체크밸브는 도 12에 보인 바와 같이 디스크(34)가 매우 엷은 스테인리스 판으로 되어 있고, 무급유 부싱 베어링 재질로 된 반달 모양의 부품(35)에 맞추어져 핀(36)으로 단면도에 보인 바와 같이 정착되는 구조로 되어 있다.10 is a summary view showing an intake and exhaust device of the present invention. In the combustion chamber of the conventional cylinder head, there must be at least one intake and exhaust valve each. However, in the present invention, the intake and exhaust check valves 31 and 32 shown in detail in FIG. 12 are installed in the inlet 61 and the exhaust port 62, respectively, and one poppet valve is used. The poppet valve 63 has the same structure as a conventional intake valve, and its main role is to seal the gas. The main purpose of the check valve is not to seal the gas but to control the flow of the intake and exhaust air. As shown in Fig. 12, the check valve has a disk 34 made of a very thin stainless steel plate, fitted with a half-moon shaped part 35 made of a non-lubricated bushing bearing material, and fixed with a pin 36 as shown in the cross section. It becomes the structure that becomes.

기존의 피스톤 엔진에서는, 피스톤이 팽창행정을 완료하기 전에 (하사점에 이르기 전에) 배기 밸브가 열리고, 다음, 피스톤이 상사점에 이르기 바로 전에 흡기 밸브가 또 열리고, 이어 배기 밸브가 닫힌다. 다음, 피스톤이 하사점을 통과하면 흡기 밸브가 닫힌다. 그러나 본 발명에서는 포핏밸브(63)가 종래의 엔진에서와 같이 팽창과정에서 피스톤(12)이 하사점에 도달하기 바로 전에 열리지만 피스톤이 상사점에 도달해도 여전히 열려있다. 흡배기 제어가 상기 체크밸브에 의하여 자동적으로 이루어지기 때문이다. 피스톤(12)이 상사점을 통과하고 후진하면 피스톤이 공기를 흡입하게 되는데, 이때 자동적으로 배기구(62)의 체크밸브(32)는 닫히고 흡기구(61)의 체크밸브(31)가 열리면서 공기가 실린더(18)내로 흡입된다. 다음 이 포핏밸브(63)가 닫히는 시기는 기존의 엔진에서 흡기 밸브가 닫히는 시기와 같다. 종래의 엔진에서는 배기밸브는 고온에 견뎌야 함으로 특수재질로 제작된다. 그러나 본 발명의 포핏밸브는 늘 흡입되는 공기로 냉각됨으로 종래의 흡기 밸브와 같은 재질이면 충분하다.In conventional piston engines, the exhaust valve opens (before bottom dead center) before the piston completes the expansion stroke, and then the intake valve opens again just before the piston reaches top dead center, and then closes the exhaust valve. Next, the intake valve closes when the piston passes the bottom dead center. However, in the present invention, the poppet valve 63 is opened just before the piston 12 reaches the bottom dead center in the expansion process as in a conventional engine, but is still open even when the piston reaches the top dead center. This is because intake and exhaust control is automatically performed by the check valve. When the piston 12 passes through the top dead center and retracts, the piston inhales air. At this time, the check valve 32 of the exhaust port 62 is closed and the check valve 31 of the inlet port 61 is opened. (18) is sucked into. Next, the poppet valve 63 is closed when the intake valve is closed in the existing engine. In a conventional engine, the exhaust valve is made of a special material because it must withstand high temperatures. However, since the poppet valve of the present invention is cooled by air which is always sucked, the same material as that of the conventional intake valve is sufficient.

본 발명에서, 체크밸브의 질량이 매우 작다고 할지라도 엔진이 고속으로 운전될 경우, 하나의 포핏밸브의 작동으로 연소가스가 실린더에서 충분히 배출되고 신기(New Air)가 흡입될 수 있느냐 하는 의문이 남는다. 이 문제는 다음과 같이 해결된다. 본 발명에는 배기구(62)에 도 13에 보인 배기 팬(40)이 장착된다. 이 배기 팬은 관성바퀴(Flywheel)를 달고 있고 T자 모양의 축(44)의 저널(45, Journal)을 팬의 허브 베어링에 끼우고, 축(44)의 날개(43) 부분을 원통에 형성된 4각 구멍(46)에 끼워 고착시키도록 구성된 것이다. 이러한 배기 팬(40)은 엔진의 배기 매니폴드 플랜지 앞에 두어 배기구(62)에 장착된다.In the present invention, even if the mass of the check valve is very small, the question remains whether the combustion gas can be sufficiently discharged from the cylinder and new air can be sucked by the operation of one poppet valve when the engine is operated at high speed. . This problem is solved as follows. The exhaust fan 40 shown in FIG. 13 is attached to the exhaust port 62 in this invention. The exhaust fan is equipped with a flywheel, and the journal 45 of the T-shaped shaft 44 is inserted into the hub bearing of the fan, and the wing 43 portion of the shaft 44 is formed in the cylinder. It is configured to fit in the square hole 46. This exhaust fan 40 is mounted to the exhaust port 62 in front of the exhaust manifold flange of the engine.

기존의 엔진에서 배기밸브가 열리면 연소가스는 거의 음속으로 배출된다. 이는 본 발명에서도 같다. 이러한 속도로 연소가스가 배출되면 배기구의 배기 팬이 고속으로 회전하게 된다. 피스톤이 상사점 부근으로 접근하면 피스톤의 속도가 급격히 저하되고, 따라서 피스톤이 연소가스를 더 이상 밀어내지 못하게 된다. 그러나 실린더의 상부 연소실에는 상당한 압력을 지닌 연소가스가 아직 남아 있다. 한편, 배기 팬은 관성바퀴(42)의 관성으로 피스톤이 빠른 속도로 연소가스를 배출시킬 때의 회전 속도를 여전히 유지하고 있게 된다. 따라서 배기 팬은 관성바퀴에 축적된 에너지(회전력)로 계속해서 연소가스를 배출하게 되고, 이어서 피스톤이 상사점을 지나 하강하면 압력차에 따라 자동적으로 배기구의 체크밸브는 닫히고 동시에 흡입구의 체크밸브가 열리면서 공기가 실린더로 흡입된다.When the exhaust valve is opened in a conventional engine, the combustion gas is discharged at almost sonic speed. The same is true in the present invention. When the combustion gas is discharged at this speed, the exhaust fan of the exhaust port rotates at a high speed. When the piston approaches near top dead center, the speed of the piston is drastically lowered, and the piston can no longer push the combustion gas. However, combustion gases with considerable pressure still remain in the upper combustion chamber of the cylinder. On the other hand, the exhaust fan still maintains the rotational speed when the piston discharges the combustion gas at high speed due to the inertia of the inertia wheel 42. Therefore, the exhaust fan continuously discharges the combustion gas with the energy (rotational power) accumulated in the inertia wheel. Then, when the piston descends past the top dead center, the exhaust valve automatically closes the check valve according to the pressure difference, As it opens, air is sucked into the cylinder.

도 11은 앞서 설명한 포핏밸브 대신에 도 14 및 15에 자세히 보여준 로터리 볼밸브가 사용될 경우를 보인, 본 발명의 흡배기 장치 요약도이다. 일반적으로 볼밸브는 스템이 1회전 할 때 2번 열린다. 그러나 도 14에 보인 볼밸브는 스템(53)이 1회전할 때 1번 열리도록 되어 있다. 볼에 유체 통로(57)가 스템에 대하여 비스듬히 뚫려 있기 때문이다. 밸브 몸통(51, Body)은 위 부분에 이를 장착하기 위한 플랜지가 형성되어 있고, 실린더처럼 내부는 비어있으며, 아래 부분은 반구형으로 막혀 있다. 측면은 절반 정도가 개방되어 있고, 아래 막혀 있는 반구의 측면도 절반이 개방되어 있다. 이러한 밸브 몸통에 반구의 측면 절반이 뚫려 있는 아래쪽 볼 시트(52a, Ball Seat)가 안쪽 바닥에 놓이고, 이 위어 볼(52)이 삽입된다. 다음 절반이 콘(Cone) 형태로 개방되어 있고, 안쪽이 볼 시트 재질로 라이닝(52b, Lining) 된 밸브 보닛(54)이 맞추어지고 이를 보닛 정착 나사(55)로 조이면 단면도에 보인 바와 같이 된다. 상기 보닛에서 콘 모양으로 개방되어 있는 부분(56)에 따라 밸브가 열리고 닫히는 시기가 결정된다. 즉, 개방 부위(56)를 줄이면 밸브가 열려있는 시간이 줄어들고 닫혀있는 시간은 늘어난다. 상기 보닛에는 위쪽에서 스템(53) 아래쪽으로 비스듬히 유로(59a, Lube Oil Passageway)가 뚫려있다. 또 볼(52)에도 스템에서 아래쪽으로 비스듬한 유로(59b)가 뚫려있다.FIG. 11 is a summary diagram of the intake and exhaust device of the present invention showing the case where the rotary ball valve shown in detail in FIGS. 14 and 15 is used instead of the above-described poppet valve. Normally, the ball valve opens twice when the stem is rotated once. However, the ball valve shown in FIG. 14 is opened once when the stem 53 rotates once. This is because the fluid passage 57 is drilled obliquely with respect to the stem in the ball. The valve body (51) has a flange for mounting it on the upper part, the inside is empty like a cylinder, and the lower part is closed in a hemispherical shape. The side is half open, and the half of the hemisphere that is blocked below is half open. The lower ball seat 52a, which has a side half of the hemisphere drilled in the valve body, is placed on the inner bottom, and the weir ball 52 is inserted. The next half is open in the form of a cone, and the lining of the valve bonnet 54 lining 52b with the ball seat material is fitted and tightened with the bonnet fixing screw 55, as shown in the cross-sectional view. The opening 56 in the shape of a cone in the bonnet determines when the valve opens and closes. That is, reducing the open area 56 reduces the time that the valve is open and increases the time that it is closed. The bonnet has an oblique passage 59a (Lube Oil Passageway) obliquely downward from the top of the stem 53. The ball 52 also has an oblique passage 59b downward from the stem.

이러한 로터리 밸브의 스템(53)을 회전시키면 1회전에 한번씩 열리고 닫힌다. 볼밸브는 닫혀있을 경우 포핏밸브처럼 고압에 스스로 유체를 밀봉시키는 특성이 있음으로, 앞서 설명한 유로(59,59a,59b)를 통하여 급유하면 큰 마찰저항 없이 실린더 내 가스를 잘 밀봉시키는 로터리 밸브로 작동한다. 본 발명에는 이러한 로터리 밸브(50)가 도 11에 보인 바와 같이 실린더 헤드에 기존의 포핏밸브 대신 장치될 수도 있다. 이 로터리 밸브는 앞서 설명한 바 있는 포핏밸브(63)가 열리고 닫히는 시기와 같다. 이 로터리 밸브에서 연소가스 및 공기는 밸브의 흡배기 입출구(56,58)와 볼에 뚫린 구멍(57)을 통하여 배기되고 흡입된다. 따라서 밸브는 늘 새로 흡입되는 차가운 공기로 냉각된다. 이 로터리 밸브에서 볼에 뚫린 구멍이 비스듬하고 또 볼이 회전함으로 공기가 흡입될 때, 공기는 진행방향을 늘 바꾸면서 흡입된다. 예를 들어, 손을 흔들면서 에어건(Air Gun)을 쏠 때의 공기흐름과 유사하다. 따라서 본 발명이 개소린 엔진으로 될 경우, 흡기는 맴돌이(Swirling)를 이루면서 흡입됨으로 결과적으로 가솔린 입자가 보다 더 미세한 입자로 되고, 또 공기와 잘 섞이게 된다. 이는 연료의 완전연소에 크게 도움이 된다.Rotating the stem 53 of such a rotary valve opens and closes once per revolution. When the ball valve is closed, it has a characteristic of sealing the fluid by high pressure like a poppet valve.If it is supplied through the oil passages 59, 59a and 59b described above, it operates as a rotary valve that seals the gas in the cylinder well without large frictional resistance. do. In the present invention, such a rotary valve 50 may be installed in place of the conventional poppet valve in the cylinder head as shown in FIG. This rotary valve is the same as when the poppet valve 63 is opened and closed as described above. In this rotary valve, combustion gas and air are exhausted and sucked through the intake and exhaust ports 56 and 58 of the valve and the hole 57 drilled in the ball. Therefore, the valve is always cooled by fresh air, which is freshly inhaled. In this rotary valve, when the hole drilled in the ball is oblique and the ball rotates, the air is sucked in while changing the direction of travel. For example, it is similar to the airflow when shooting an air gun while shaking a hand. Therefore, when the present invention is a gasoline engine, the intake air is sucked in forming a swirl, and as a result, the gasoline particles become finer particles and mix well with the air. This is very helpful for the complete combustion of fuel.

도 15는 또 다른 볼 형상과 볼 대신에 사용할 수 있는 원통형 플러그(Plug)의 형상을 보인 것이다. 여기에서는 볼 및 플러그에 뚫린 구멍이 아래로 구부러져 있다. 플러그의 형상이 일반적인 플러그 밸브와는 달리 밸브 스템 쪽으로 더 가늘게 만든 이유는 연소실의 압력에 의하여 자동적으로 가스의 밀봉이 잘 이루어지게 함이다. 이와 같은 볼 및 플러그로 구성된 로터리 밸브는 흡기가 밸브 중앙 아래로 향한다. 만약 본 발명이 디젤엔진으로 될 경우에는 제작이 더 용이한 이러한 밸브가 적합하다.FIG. 15 shows another ball shape and the shape of a cylindrical plug that can be used instead of the ball. Here, the holes drilled in the balls and plugs are bent down. The reason that the shape of the plug is made thinner toward the valve stem, unlike the general plug valve, is that the gas is automatically sealed by the pressure of the combustion chamber. A rotary valve consisting of such a ball and plug has intake air directed down the center of the valve. If the present invention is a diesel engine, such a valve is suitable, which is easier to manufacture.

본 발명은 피스톤이 원반형의 캠 장치로 왕복운동 함에 따라 엔진이 정숙하게 운전되고 실린더가 방사형으로 배치됨에 따라 공랭식으로 냉각할 수 있는 효과가 있는 발명이다.
The present invention has the effect of cooling by air cooling as the engine is driven quietly and the cylinder is radially arranged as the piston reciprocates with a disc shaped cam device.

Claims (4)

피스톤으로 구성된 내연기관에 있어서, 원반(10)에 비탈면을 이룬 캠 홈(Cam Groove)을 형성하고, 이 홈에 끼워지는 팔로우어(20)의 롤러(24) 장치에서 상기 홈의 정상(Peak) 부근의 곡선(11a)과 일치하는 응력 흡수 곡면(26a)을 갖춘 주축 부싱 베어링(26)이 있는 팔로우어(20)로 구성된 캠 장치에, 피스톤의 로드(Rod)가 연결되고, 다수의 실린더(18)가 상기 캠을 중심으로 방사형으로 배열된 것이 특징인 내연기관.In an internal combustion engine composed of a piston, a cam groove is formed on the disk 10, and the top of the groove is formed by the roller 24 of the follower 20 fitted into the groove. A rod of piston is connected to a cam device consisting of a follower 20 with a spindle bushing bearing 26 having a stress absorbing curved surface 26a coinciding with a curve 11a in the vicinity, and a plurality of cylinders ( An internal combustion engine, characterized in that 18) is arranged radially about the cam. 피스톤으로 구성된 내연기관에 있어서, 흡기구(61)와 배기구(62)에 각각 체크밸브(31,32)가 장치되고, 종래의 엔진에서 흡기 밸브와 배기 밸브의 밀봉 기능이 하나의 포핏밸브(63)로 통합되어, 종래의 엔진에서 배기밸브가 열리는 시점에 상기 포핏밸브가 열린 후, 종래의 엔진에서 흡기밸브가 닫히는 시점에 닫히도록 흡배기 장치가 구성된 것이 특징인 내연기관.In an internal combustion engine composed of a piston, check valves 31 and 32 are provided at the inlet port 61 and the exhaust port 62, respectively, and the poppet valve 63 has a sealing function of the intake valve and the exhaust valve in a conventional engine. And an intake / exhaust device configured to be closed at a time when the intake valve is closed in the conventional engine after the poppet valve is opened at the time when the exhaust valve is opened in the conventional engine. 피스톤으로 구성된 내연기관에 있어서, 배기구(62)에 연소가스의 배기를 돕는, 관성바퀴(42)를 지니고 장착 플랜지(41)가 있는, 배기 팬이 설치된 것이 특징인 내연기관.An internal combustion engine composed of a piston, characterized in that an exhaust fan is provided with an inertia wheel (42) and a mounting flange (41), which assists the exhaust port (62) to exhaust the combustion gas. 청구항 2에서, 상기 포핏밸브(63) 대신에 밸브 스템(53) 1회전에 한번만 열리고 닫히는, 또 볼(52) 또는 플러그에 오일통로(59b, Lube Oil Passageway)가 뚫려있는, 로터리 밸브가 장치된 것이 특징인 내연기관.3. The rotary valve of claim 2, wherein the valve stem 53 opens and closes only once in one rotation instead of the poppet valve 63, and the ball 52 or the plug has a lubricating oil passage 59b. Internal combustion engine characterized by.
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