KR20090060609A - 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진 - Google Patents

이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내부피스톤과 외부피스톤으로 구분된 이중피스톤에 의해 높은 엔진효율을 발생시키는 내연기관 엔진에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 크랭크축이 축설된 크랭크케이스와 상기 크랭크케이스의 상부에 일체로 연통 설치된 실린더블럭과 상기 실린더블럭의 상부에 덮혀진 상태로 흡,배기구 및 흡,배기밸브와 점화플러그가 구비된 실린더헤드를 포함하여 구성된 내연기관 엔진에 있어서, 상기 실린더블럭은 내측 중앙에 형성된 실린더실의 내부에서 상하왕복이동되는 이중피스톤이 구비되어 있고 상기 이중피스톤은 가운데부분이 천공된 원통형의 외부피스톤과 커넥팅로드를 통해 상기 크랭크축과 연결된 상태로 외부피스톤의 내측에서 상하왕복이동되는 내부피스톤으로 구분되어 있되, 상기 이중피스톤의 일측 하부에는 실린더블럭의 일측면과 외부피스톤과 내부피스톤의 일측을 차례로 관통한 상태로 삽입개재되어 수평방향으로 왕복이동되는 피스톤단속수단이 구비되어 있으며 상기 피스톤단속수단은 엔진의 흡입 및 압축행정시에는 외부피스톤이 내부피스톤에 일체로 고정되어 함께 상하왕복이동되도록 단속하고 폭발 및 배기행정시에는 외부피스톤이 실린더블럭에 일체로 고정되어 내부피스톤만 상하왕복이동되도록 단속하여 엔진의 폭발행정시 폭발압력이 상기 내부피스톤에 집중되면서 내부피스톤의 수직하강력이 증가되어 상기 크랭크축에 강한 구동력이 전달되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진에 관한 것이다.
엔진, 실린더블럭, 이중피스톤, 외부피스톤, 내부피스톤, 피스톤단속수단

Description

이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진{A internal-combustion engine which is possessed of a double piston}
본 발명은 내부피스톤과 외부피스톤으로 구분된 이중피스톤에 의해 높은 엔진효율을 발생시키는 내연기관 엔진에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 크랭크축이 축설된 크랭크케이스와 상기 크랭크케이스의 상부에 일체로 연통 설치된 실린더블럭과 상기 실린더블럭의 상부에 덮혀진 상태로 흡,배기구 및 흡,배기밸브와 점화플러그가 구비된 실린더헤드를 포함하여 구성된 내연기관 엔진에 있어서, 상기 실린더블럭은 내측 중앙에 형성된 실린더실의 내부에서 상하왕복이동되는 이중피스톤이 구비되어 있고 상기 이중피스톤은 가운데부분이 천공된 원통형의 외부피스톤과 커넥팅로드를 통해 상기 크랭크축과 연결된 상태로 외부피스톤의 내측에서 상하왕복이동되는 내부피스톤으로 구분되어 있되, 상기 이중피스톤의 일측 하부에는 실린더블럭의 일측면과 외부피스톤과 내부피스톤의 일측을 차례로 관통한 상태로 삽입개재되어 수평방향으로 왕복이동되는 피스톤단속수단이 구비되어 있으며 상기 피스톤단속수단은 엔진의 흡입 및 압축행정시에는 외부피스톤이 내부피스톤에 일체로 고정되어 함께 상하왕복이동되도록 단속하고 폭발 및 배기행정시에는 외부피스톤이 실린더블럭에 일체로 고정되어 내부피스톤만 상하왕복이동되도록 단속하여 엔진의 폭발행정시 폭발압력이 상기 내부피스톤에 집중되면서 내부피스톤의 수직하강력이 증가되어 상기 크랭크축에 강한 구동력이 전달되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진에 관한 것이다.
일반적으로 내연기관 엔진은 내부에 구비된 피스톤의 흡입, 압축, 폭발, 배기행정의 4행정(四行程, four stroke)을 통해 커넥팅로드와 연결된 크랭크축을 회전시켜 차량의 구동력을 발생시키도록 되어 있다.
상기와 같은 종래의 내연기관 엔진(1')은 도 10에 도시된 바와 같이 내부에 크랭크축(2')이 축설된 크랭크케이스(3')와, 상기 크랭크케이스(3')의 상부에 일체로 연통 설치되어 있고 내측 중앙에는 실린더실(5')이 상하방향으로 형성되어 있어 상기 크랭크축(2')과 커넥팅로드(8')로 연결된 피스톤(28')이 실린더실(5')의 내측에서 상하왕복이동되도록 되어 있는 실린더블럭(4')과, 상기 실린더블럭(4')의 상부에 덮혀져 있으며 일측에는 연료와 공기가 혼합된 혼합기가 흡입되는 흡기구(23') 및 상기 흡기구(23')를 개폐하는 흡기밸브(24')가 구비되어 있고 타측에는 연소된 배기가스가 배출되는 배기구(25') 및 상기 배기구(25')를 개폐하는 배기밸브(26')가 구비되어 있으며 상부 중앙에는 실린더실(5') 내부로 분사된 혼합기를 점화시키는 점화플러그(27') 등이 설치되어 있는 실린더헤드(22')로 구성되어 있 다.
이와 같이 구성된 종래의 내연기관 엔진(1')은 흡입행정시 상기 피스톤(28')이 하강하면서 흡기밸브(24')가 개방되어 연료와 공기가 일정비율로 혼합된 혼합기가 실린더실(5') 내측 상부로 유입되고, 압축행정시에는 상기 피스톤(28')이 상승하면서 실린더실(5')의 내측 상부에 흡입된 혼합기를 압축시키며, 폭발행정시에는 상기 피스톤(28')이 상사점에 도달한 경우 점화플러그(27')로부터 전기불꽃이 점화되어 실린더실(5') 내측 상부의 연료가 순간 연소되면서 이 때 발생되는 폭발력 즉, 팽창력으로 피스톤(28')을 하강시켜 상기 커넥팅로드(8')를 통해 크랭크축(2')에 구동력이 전달되며, 배기행정시에는 상기 피스톤(28')이 다시 상승하면서 배기밸브(26')가 개방되어 실린더실(5')에서 연소된 배기가스가 배기구(25')를 통해 배출되는 과정을 계속적으로 반복 수행하면서 상기 크랭크축(2')의 회전으로 구동력을 발생시키도록 되어 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 내연기관 엔진(1')은 실린더실(5') 내측에 하나의 피스톤(28')만 구비되어 있고 엔진(1')의 4행정 모두 하나의 피스톤(28')이 상하왕복이동되면서 구동력을 발생시키도록 되어 있으며 구동력을 발생시키는 폭발행정시에는 피스톤(28') 전체에 압력이 가해지면서 상기 피스톤(28') 전체가 하강이동되도록 되어 있어 폭발시의 압력이 저하되고 폭발압력에 의해 전달된 힘에 한계가 있을 뿐 아니라 낮은 엔진효율을 나타내는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 엔진의 효율을 증대시키기 위하여 실린더실 내부에 내부피스톤과 외부피스톤으로 구분된 이중피스톤을 구비하고 흡입 및 압축행정시에는 피스톤단속수단에 의해 내부피스톤과 외부피스톤이 함께 상하왕복이동되도록 하며 폭발 및 배기행정시에는 피스톤단속수단에 의해 외부피스톤이 상사점에서 고정된 상태로 유지되고 내부피스톤만 외부피스톤의 중앙부에서 상하왕복이동되도록 하여 고정된 외부피스톤에 의해 실린더실 상부의 공간이 축소된 상태에서 폭발압력이 내부피스톤으로 집중되면서 내부피스톤의 수직하강력이 증가되어 크랭크축에 더욱 강한 구동력이 전달되도록 하는 것에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 내부에 크랭크축이 축설된 크랭크케이스와 상기 크랭크케이스의 상부에 일체로 연통 설치된 실린더블럭과 상기 실린더블럭의 상부에 덮혀진 상태로 흡,배기구 및 흡,배기밸브와 점화플러그가 구비된 실린더헤드를 포함하여 구성된 내연기관 엔진에 있어서, 상기 실린더블럭은 내측 중앙에 형성된 실린더실의 내부에서 상하왕복이동되는 이중피스톤이 구비되어 있고 상기 이중피스톤은 가운데부분이 천공된 원통형의 외부피스톤과 커넥팅로드를 통해 상기 크랭크축과 연결된 상태로 외부피스톤의 내측에서 상하왕복이동되는 내부피스톤으로 구분되어 있되, 상기 이중피스톤의 일측 하부에는 실린더블럭의 일측면과 외부피스톤과 내부피스톤의 일측을 차례로 관통한 상태로 수평방향으로 삽입개재되어 왕복이동되는 피스톤단속수단이 구비되어 있으며 상기 피스톤단속수단은 엔진의 흡입 및 압축행정시에는 외부피스톤이 내부피스톤에 일체로 고정되어 함께 상하왕복이동되도록 단속하고 폭발 및 배기행정시에는 외부피스톤이 실린더블럭에 일체로 고정되어 내부피스톤만 상하왕복이동되도록 단속하여 엔진의 폭발행정시 폭발압력이 상기 내부피스톤에 집중되면서 내부피스톤의 수직하강력이 증가되어 상기 크랭크축에 강한 구동력이 전달되도록 되어 있는 것에 본 발명의 특징이 있다.
상기와 같이 본 발명에 의하면 실린더실 내부에 내부피스톤과 외부피스톤으로 구분된 이중피스톤을 구비하고 흡입 및 압축행정시에는 피스톤단속수단에 의해 내부피스톤과 외부피스톤이 함께 상하왕복이동되도록 하며 폭발 및 배기행정시에는 피스톤단속수단에 의해 외부피스톤이 상사점에서 고정된 상태로 유지되고 내부피스톤만 외부피스톤의 중앙부에서 상하왕복이동되도록 하여 고정된 외부피스톤에 의해 실린더실 상부의 공간이 축소된 상태에서 폭발압력이 내부피스톤으로 집중되면서 내부피스톤의 수직하강력이 증가되도록 할 수 있고 이때 상기 내부피스톤에 의해 커넥팅로드로 연결된 크랭크축에 더욱 강한 구동력이 전달되어 엔진의 효율이 크게 증가되도록 할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 구성을 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진(1)은 도 1 내지 9에 도시된 바와 같이 내부에 크랭크축(2)이 축설된 크랭크케이스(3)와, 상기 크랭크케이스(3)의 상부에 일체로 연통 설치되어 있고 내측 중앙에는 실린더실(5)이 상하방향으로 형성되어 있어 상기 크랭크축(2)과 커넥팅로드(8)로 연결된 이중피스톤(6)이 실린더실(5)의 내측에서 상하왕복이동되도록 되어 있으며 상기 이중피스톤(6)의 작동을 단속하는 피스톤단속수단(10)이 구비되어 있는 실린더블럭(4)과, 상기 실린더블럭(4)의 상부에 덮혀진 상태로 흡,배기구(23)(25) 및 흡,배기밸브(24)(26)와 점화플러그(27)가 구비된 실린더헤드(22)로 구성되어 있다.
상기 실린더블럭(4)은 도 1, 5 내지 9에 도시된 바와 같이 내측 중앙에 상하방향으로 형성된 실린더실(5)의 내부에서 상하왕복이동되는 이중피스톤(6)이 구비되어 있고 상기 이중피스톤(6)은 가운데부분이 상하방향으로 천공된 원통형의 외부피스톤(7)과 커넥팅로드(8)를 통해 상기 크랭크축(2)과 연결된 상태로 외부피스톤(7)의 내측에서 상하왕복이동되는 내부피스톤(9)으로 구분되어 있되, 상기 이중피스톤(6)의 일측 하부에는 실린더블럭(4)의 일측면과 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)의 일측을 차례로 관통한 상태로 수평방향으로 삽입 개재(介在)되어 왕복이동되는 피스톤단속수단(10)이 구비되어 있으며 상기 피스톤단속수단(10)은 엔진(1)의 흡입 및 압축행정시에는 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 외부피스톤(7)이 내부피스톤(9)에 일체로 고정되도록 단속하여 상기 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)이 함께 상하왕복이동하도록 되어 있고 폭발 및 배기행정시에는 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 외부피스톤(7)이 상사점부분에서 실린더블럭(4)에 일체로 고정된 상태를 유지하도록 단속하여 내부피스톤(9)만 상하왕복이동하도록 되어 있으며 이에 따라 엔진(1)의 폭발행정시 고정된 외부피스톤(7)에 의해 실린더실(5) 상부의 공간이 축소된 상태에서 폭발압력이 상기 내부피스톤(9)에 집중되면서 내부피스톤(9)의 수직하강력이 증가되어 상기 크랭크축(2)에 강한 구동력이 전달되도록 되어 있다.
상기 이중피스톤(6)은 도 2에 도시된 바와 같이 내부피스톤(9)의 일측면 하부에 삽입요홈(11)이 형성되어 있고 외부피스톤(7)의 일측면 하부에는 제 1천공홀(12)이 천공되어 있으며 상기 제 1천공홀(12)은 실린더블럭(4)의 일측면 중간부분에 천공된 제 2천공홀(13)과 일렬로 일치되도록 되어 있어 이중피스톤(6)이 상사점에 도달한 상태에서 상기 삽입요홈(11)과 제 1천공홀(12)과 제 2천공홀(13)은 나란히 일렬로 일치되도록 되어 있고 상기 삽입요홈(11)과 제 1천공홀(12)과 제 2천공홀(13)을 차례로 관통한 상태로 상기 피스톤단속수단(10)이 삽입 개재(介在)되어 있다.
상기 피스톤단속수단(10)은 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 단속바(14)와 탄성스프링(15)과 지지스프링(16)과 단속캠(17)으로 이루어져 있는데, 상기 단속 바(14)는 제 1천공홀(12)의 길이보다 긴 바(bar)형상으로 외부피스톤(7)의 제 1천공홀(12)에 삽입 개재(介在)된 상태로 이중피스톤(6)이 상사점에 도달한 상태에서 단속캠(17)의 회전에 따라 일측에 위치된 실린더블럭(4)의 제 2천공홀(13) 또는 타측에 위치된 내부피스톤(9)의 삽입요홈(11)쪽으로 이동가능하도록 되어 있고, 상기 탄성스프링(15)은 내부피스톤(9)의 삽입요홈(11) 내부에 삽입된 상태로 이중피스톤(6)이 상사점에 도달한 상태에서 상기 단속바(14)를 제 2천공홀(13)쪽으로 지속적으로 밀어 탄성지지하도록 되어 있으며, 상기 지지스프링(16)은 실린더블럭(4)의 제 2천공홀(13) 내부에 삽입된 상태로 이중피스톤(6)이 상사점에 도달한 상태에서 상기 단속바(14)를 밀착지지하도록 되어 있고, 상기 단속캠(17)은 캠축(21)을 중심으로 지지스프링(16)의 일측면에 맞닿아 캠회전되면서 단속바(14)의 위치를 전환시키도록 되어 있다.
또한, 상기 단속캠(17)은 엔진(1)의 배기행정에서 흡입행정으로의 전환시(이중피스톤(6)의 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)이 모두 상사점에 도달한 상태)에는 단속캠(17)의 돌출부분이 지지스프링(16)을 타측으로 밀어 단속바(14)의 일측끝단이 제 2천공홀(13)로부터 완전히 빠져나오면서 단속바(14)의 타측이 삽입요홈(11)쪽으로 삽입되어 제 1천공홀(12)과 삽입요홈(11)에 단속바(14)가 위치되고 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)이 결합된 상태로 함께 상하이동되며, 엔진(1)의 압축행정에서 폭발행정으로의 전환시(이중피스톤(6)의 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)이 모두 상사점에 도달한 상태)에는 단속캠(17)의 돌출부 분이 지지스프링(16)의 반대쪽으로 위치되어 지지스프링(16)을 타측으로 밀어주는 힘이 해제된 상태로 유지되고 상기 탄성스프링(15)의 탄성복원력에 의해 단속바(14)가 일측으로 밀려 단속바(14)의 타측끝단이 삽입요홈(11)에서 완전히 빠져나오면서 단속바(14)의 일측이 제 2천공홀(13)쪽으로 삽입되어 제 1천공홀(12)과 제 2천공홀(13)에 단속바(14)가 위치되며 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)이 분리된 상태로 상기 외부피스톤(7)은 실린더블럭(4)에 고정되고 내부피스톤(9)만 상하이동되도록 되어 있다.
상기 탄성스프링(15)은 지지스프링(16)보다 탄성력이 더 큰 것으로 되어 있어 단속캠(17)의 돌출부분이 지지스프링(16)의 반대쪽에 위치되어 지지스프링(16)을 타측으로 밀어주는 힘이 해제된 상태에서는 자연적으로 탄성스프링(15)의 탄성력에 의해 단속바(14)가 제 2천공홀(13)쪽으로 이동되도록 되어 있다.
또한, 상기 탄성스프링(15)은 일측면에 삽입요홈(11)의 외측으로 탄성스프링(15)이 이탈되는 것을 방지하기 위한 이탈방지판(18a)이 인접되게 맞닿아 설치되어 있되, 상기 이탈방지판(18a)은 상하부에 각각 가이드편(19a)(19b)이 일체로 돌출형성되어 있고 상기 가이드편(19a)(19b)은 삽입요홈(11)의 내측면 상하부에 각각 길이방향으로 형성된 가이드홈(20a)(20b)을 따라 삽입 개재된 상태로 이동되도록 되어 있어 삽입요홈(11)의 내측에서 신축되는 탄성스프링(15)에 의해 상기 이탈방지판(18)이 함께 이동되도록 되어 있으며 상기 이탈방지판(18a)은 삽입요홈(11)의 일측끝단 부분까지만 이동되어 내부의 탄성스프링(15)이 외측으로 이탈되는 것을 차단하도록 되어 있다.
또한, 상기 지지스프링(16)은 양측면에 각각 제 2천공홀(13)의 외측으로 지지스프링(16)이 이탈되는 것을 방지하기 위한 이탈방지판(18b)(18c)이 인접되게 맞닿아 설치되어 있되, 상기 이탈방지판(18)은 상하부에 각각 가이드편(19c)(19d)(19e)(19f)이 일체로 돌출형성되어 있고 상기 가이드편(19c)(19d)(19e)(19f)은 제 2천공홀(13)의 내측면 상하부에 각각 길이방향으로 형성된 가이드홈(20c)(20d)을 따라 삽입 개재된 상태로 이동되도록 되어 있어 제 2천공홀(13)의 내측에서 이동되는 지지스프링(16)에 의해 상기 이탈방지판(18b)(18c)이 함께 이동되도록 되어 있으며 지지스프링(16)의 일측에 위치된 이탈방지판(18b)은 제 2천공홀(13)의 일측끝단 부분까지만 이동되고 지지스프링(16)의 타측에 위치된 이탈방지판(18c)은 제 2천공홀(13)의 타측끝단 부분까지만 이동되어 내부의 지지스프링(16)이 제 2천공홀(13)의 외측으로 이탈되는 것을 차단하도록 되어 있다.
상기 단속캠(17)은 도 1에 도시된 바와 같이 통상적인 엔진의 구조와 동일하게 단속캠(17)의 캠축(21)이 크랭크축(2)과 기어 및 벨트로 연결되어 있어 크랭크축(2)의 회전에 따라 일정하게 함께 회전되면서 상기 단속바(14)를 위치이동시키도록 되어 있다.
본 발명에 따른 다른 실시예로서, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 이중피스톤(6)의 양측 하부에 각각 실린더블럭(4)의 일측면과 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)의 일측 및 실린더블럭(4)의 타측면과 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)의 타측을 차례로 관통한 상태로 수평방향으로 삽입 개재(介在)되어 이중피스톤(6)의 양측에서 왕복이동되는 피스톤단속수단(10)(10a)이 각각 구비되어 있으며, 상기 각 피스톤단속수단(10)(10a)은 엔진(1)의 흡입 및 압축행정시에는 외부피스톤(7)이 내부피스톤(9)에 일체로 고정되도록 단속하여 상기 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)이 함께 상하왕복이동하도록 되어 있고 폭발 및 배기행정시에는 외부피스톤(7)이 상사점부분에서 실린더블럭(4)에 일체로 고정된 상태를 유지하도록 단속하여 내부피스톤(9)만 상하왕복이동하도록 되어 있다.
상기 실린더헤드(22)는 도 1, 5 내지 9에 도시된 바와 같이 실린더블럭(4)의 상부를 덮고 있는 부분으로, 일측에는 연료와 공기가 혼합된 혼합기가 실린더블럭(4)의 실린더실(5) 내부로 유입되는 흡기구(23)와 상기 흡기구(23)를 개폐하는 흡기밸브(24)가 구비되어 있고 타측에는 실린더블럭(4)의 실린더실(5)에서 연소된 배기가스가 외부로 배출되는 배기구(25)와 상기 배기구(25)를 개폐하는 배기밸브(26)가 구비되어 있으며, 실린더헤드(22)의 상부 중앙에는 실린더실(5) 내부로 분사된 혼합기를 점화시키는 점화플러그(27) 등이 설치되어 있다.
이하 본 발명에 따른 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진(1)의 흡입, 압축, 팽창, 배기행정의 4행정에 따른 각각의 작동은 다음과 같다.
먼저, 흡입행정시에는 이중피스톤(6)의 외부피스톤(7) 및 내부피스톤(9)이 모두 상사점에 위치되어 삽입요홈(11)과 제 1천공홀(12)과 제 2천공홀(13)이 일렬로 위치된 상태에서 회전구동되는 단속캠(17)의 돌출부분이 지지스프링(16)을 타측으로 밀어주어 단속바(14)의 일측이 실린더블럭(4)의 제 2천공홀(13)에서 완전히 빠져나오면서 단속바(14)의 타측이 삽입요홈(11)의 내측으로 삽입되어 제 1천공홀(12)과 삽입요홈(11)에 상기 단속바(14)가 위치된 상태로 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)이 단속바(14)에 의해 함께 고정되고 상기 삽입요홈(11)의 내측에 삽입되어 있는 탄성스프링(15)은 단속바(14)의 이동에 따라 탄성압축된 상태를 유지하며, 이 상태에서 이중피스톤(6)이 수직하강하면서 도 5에 도시된 바와 같이 흡기밸브(24)가 개방되어 흡기구(23)를 통해 실린더실(5) 내측 상부로 연료와 공기가 일정비율로 혼합된 혼합기가 유입된다.
압축행정시에는 도 6에 도시된 바와 같이 흡기밸브(24)가 차단되고 수직하강한 이중피스톤(6)이 다시 수직상승하면서 실린더실(5) 내측 상부에 유입된 혼합기를 압축하게 된다.
폭발행정시에는 이중피스톤(6)의 외부피스톤(7) 및 내부피스톤(9)이 모두 상사점에 위치되어 상기 삽입요홈(11)과 제 1천공홀(12)과 제 2천공홀(13)이 다시 일렬로 위치된 상태에서 회전구동되는 단속캠(17)의 돌출부분이 지지스프링(16)의 반대쪽으로 위치되어 지지스프링(16)을 타측으로 밀어주는 힘이 해제된 상태로 유지 되고 탄성압축된 상태의 탄성스프링(15)의 탄성복원력에 의해 단속바(14)가 일측으로 밀려 제 2천공홀(13)쪽으로 이동되면서 단속바(14)의 타측끝단은 삽입요홈(11)으로부터 완전히 빠져나오고 상기 제 1천공홀(12)과 제 2천공홀(13)에 단속바(14)가 위치되어 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)이 분리되며 상기 외부피스톤(7)은 실린더블럭(4)에 고정되어 내부피스톤(9)만 상하이동가능한 상태로 유지되고, 이 상태에 점화플러그(27)로부터 발생되는 전기 스파크(spark)에 의해 혼합기가 점화되어 폭발하며 도 7에 도시된 바와 같이 상기 외부피스톤(7)이 실린더블럭(4)에 고정되어 실린더실(5) 상부의 공간이 축소된 상태에서 폭발압력이 내부피스톤(9)에 집중되면서 내부피스톤(9)의 수직하강력이 증가되어 상기 크랭크축(2)에 종래 엔진(1')보다 더욱 강한 구동력이 전달된다.
배기행정시에는 도 8에 도시된 바와 같이 배기밸브(26)가 개방되고 수직하강한 내부피스톤(9)이 다시 수직상승하면서 실린더실(5) 내측 상부의 배기가스를 배기구(25)를 통해 배출시키게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진의 단면개략도
도 2는 본 발명에 따른 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진에서 피스톤단속수단이 조립체결되는 상태의 분해 단면개략도
도 3은 본 발명에 따른 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진에서 피스톤단속수단의 단속바가 실린더블럭과 외부피스톤에 삽입개재된 상태의 단면개략도
도 4는 본 발명에 따른 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진에서 피스톤단속수단의 단속바가 외부피스톤과 내부피스톤에 삽입개재된 상태의 단면개략도
도 5는 본 발명에 따른 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진의 흡입행정시 이중피스톤의 외부피스톤과 내부피스톤이 함께 하강하는 상태의 단면개략도
도 6은 본 발명에 따른 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진의 압축행정시 이중피스톤의 외부피스톤과 내부피스톤이 함께 상승하는 상태의 단면개략도
도 7은 본 발명에 따른 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진의 폭발행정시 외부피스톤이 실린더블럭에 고정된 상태에서 내부피스톤만 하강하는 상태의 단면개략도
도 8은 본 발명에 따른 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진의 배기행정시 외부피스톤이 실린더블럭에 고정된 상태에서 내부피스톤만 상승하는 상태의 단면개략도
도 9는 본 발명에 따른 다른 실시예로서 실린더블럭의 양측에 각각 피스톤단속수단이 구비된 상태의 단면개략도
도 10은 종래 내연기관 엔진의 단면개략도
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1, 1'. 엔진 2, 2'. 크랭크축
3, 3'. 크랭크케이스 4, 4'. 실린더블럭
5, 5'. 실린더실 6. 이중피스톤
7. 외부피스톤 8, 8'. 커넥팅로드
9. 내부피스톤 10. 피스톤단속수단
11. 삽입요홈 12. 제 1천공홀
13. 제 2천공홀 14. 단속바
15. 탄성스프링 16. 지지스프링
17. 단속캠 18a, 18b, 18c. 이탈방지판
19a, 19b, 19c, 19d, 19e, 19f. 가이드편 20a, 20b, 20c, 20d. 가이드홈
21. 캠축 22, 22'. 실린더헤드
23, 23'. 흡기구 24, 24'. 흡기밸브
25, 25'. 배기구 26, 26'. 배기밸브
27, 27'. 점화플러그 28'. 피스톤

Claims (7)

  1. 내부에 크랭크축이 축설된 크랭크케이스와 상기 크랭크케이스의 상부에 일체로 연통 설치된 실린더블럭과 상기 실린더블럭의 상부에 덮혀진 상태로 흡,배기구 및 흡,배기밸브와 점화플러그가 구비된 실린더헤드를 포함하여 구성된 내연기관 엔진에 있어서, 상기 실린더블럭(4)은 내측 중앙에 형성된 실린더실(5)의 내부에서 상하왕복이동되는 이중피스톤(6)이 구비되어 있고 상기 이중피스톤(6)은 가운데부분이 수직으로 천공된 원통형의 외부피스톤(7)과 커넥팅로드(8)를 통해 상기 크랭크축(2)과 연결된 상태로 외부피스톤(7)의 내측에서 상하왕복이동되는 내부피스톤(9)으로 구분되어 있되, 상기 이중피스톤(6)의 일측 하부에는 실린더블럭(4)의 일측면과 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)의 일측을 차례로 관통한 상태로 수평방향으로 삽입개재되어 왕복이동되는 피스톤단속수단(10)이 구비되어 있으며, 상기 피스톤단속수단(10)은 엔진의 흡입 및 압축행정시에는 외부피스톤(7)이 내부피스톤(9)에 일체로 고정되어 함께 상하왕복이동되도록 단속하고 폭발 및 배기행정시에는 외부피스톤(7)이 실린더블럭(4)에 일체로 고정되어 내부피스톤(9)만 상하왕복이동되도록 단속하여 엔진의 폭발행정시 폭발압력이 상기 내부피스톤(9)에 집중되면서 내부피스톤(9)의 수직하강력이 증가되어 상기 크랭크축(2)에 강한 구동력이 전달되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 이중피스톤(6)은 내부피스톤(9)의 일측면 하부에 삽입요홈(11)이 형성되어 있고 외부피스톤(7)의 일측면 하부에는 제 1천공홀(12)이 천공되어 있으며 상기 제 1천공홀(12)은 실린더블럭(4)의 일측면 중간부분에 천공된 제 2천공홀(13)과 일렬로 일치되도록 되어 있어 이중피스톤(6)이 상사점에 도달한 상태에서 상기 삽입요홈(11)과 제 1천공홀(12)과 제 2천공홀(13)은 나란히 일렬로 일치되도록 되어 있고 상기 삽입요홈(11)과 제 1천공홀(12)과 제 2천공홀(13)을 차례로 관통한 상태로 상기 피스톤단속수단(10)이 삽입 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 피스톤단속수단(10)은 단속바(14)와 탄성스프링(15)과 지지스프링(16)과 단속캠(17)으로 이루어져 있는데, 상기 단속바(14)는 제 1천공홀(12)의 길이보다 긴 바형상으로 외부피스톤(7)의 제 1천공홀(12)에 삽입 개재된 상태로 이중피스톤(6)이 상사점에 도달한 상태에서 단속캠(17)의 회전에 따라 일측에 위치된 실린더블럭(4)의 제 2천공홀(13) 또는 타측에 위치된 내부피스톤(9)의 삽입요홈(11)쪽으로 이동가능하도록 되어 있고, 상기 탄성스프링(15)은 내부피스톤(9)의 삽입요홈(11) 내부에 삽입된 상태로 이중피스톤(6)이 상사점에 도달한 상태에서 상기 단속바(14)를 제 2천공홀(13)쪽으로 지속적으로 밀어 탄성지지하도록 되어 있으며, 상기 지지스프링(16)은 실린더블럭(4)의 제 2천공홀(13) 내부에 삽입된 상태로 이중피스톤(6)이 상사점에 도달한 상태에서 상기 단속바(14)를 밀착지지하도록 되어 있고, 상기 단속캠(17)은 캠축(21)을 중심으로 지지스프링(16)의 일측면에 맞닿아 캠회전되면서 단속바(14)의 위치를 전환시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 단속캠(17)은 엔진(1)의 배기행정에서 흡입행정으로의 전환시 이중피스톤(6)의 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)이 모두 상사점에 도달한 상태에서는 단속캠(17)의 돌출부분이 지지스프링(16)을 타측으로 밀어 단속바(14)의 일측끝단이 제 2천공홀(13)로부터 완전히 빠져나오면서 단속바(14)의 타측이 삽입요홈(11)쪽으로 삽입되어 제 1천공홀(12)과 삽입요홈(11)에 단속바(14)가 위치되고 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)이 결합된 상태로 함께 상하이동되며, 엔진(1)의 압축행정에서 폭발행정으로의 전환시 이중피스톤(6)의 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)이 모두 상사점에 도달한 상태에서는 단속캠(17)의 돌출부분이 지지스프링(16)의 반대쪽으로 위치되어 지지스프링(16)을 타측으로 밀어주는 힘이 해제된 상태로 유지되고 상기 탄성스프링(15)의 탄성복원력에 의해 단속바(14)가 일측으로 밀려 단속바(14)의 타측끝단이 삽입요홈(11)에서 완전히 빠져나오면서 단속바(14)의 일측이 제 2천공홀(13)쪽으로 삽입되어 제 1천공홀(12)과 제 2천공홀(13)에 단속바(14)가 위치되며 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)이 분리된 상태로 상기 외부피스톤(7)은 실린더블럭(4)에 고정되고 내부피스톤(9)만 상하이동되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 탄성스프링(15)은 일측면에 삽입요홈(11)의 외측으로 탄성스프링(15)이 이탈되는 것을 방지하기 위한 이탈방지판(18a)이 인접되게 맞닿아 설치되어 있되, 상기 이탈방지판(18)은 상하부에 각각 가이드편(19a)(19b)이 일체로 돌출형성되어 있고 상기 가이드편(19a)(19b)은 삽입요홈(11)의 내측면 상하부에 각각 길이방향으로 형성된 가이드홈(20a)(20b)을 따라 삽입 개재된 상태로 이동되도록 되어 있어 삽입요홈(11)의 내측에서 신축되는 탄성스프링(15)에 의해 상기 이탈방지판(18a)이 함께 이동되도록 되어 있으며 상기 이탈방지판(18a)은 삽입요홈(11)의 일측끝단 부분까지만 이동되어 내부의 탄성스프링(15)이 외측으로 이탈되는 것을 차단하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 지지스프링(16)은 양측면에 각각 제 2천공홀(13)의 외측으로 지지스프링(16)이 이탈되는 것을 방지하기 위한 이탈방지판(18b)(18c)이 인접되게 맞닿아 설치되어 있되, 상기 이탈방지판(18)은 상하부에 각각 가이드편(19c)(19d)(19e)(19f)이 일체로 돌출형성되어 있고 상기 가이드편(19c)(19d)(19e)(19f)은 제 2천공홀(13)의 내측면 상하부에 각각 길이방향으로 형성된 가이드홈(20c)(20d)을 따라 삽입 개재된 상태로 이동되도록 되어 있어 제 2 천공홀(13)의 내측에서 이동되는 지지스프링(16)에 의해 상기 이탈방지판(18b)(18c)이 함께 이동되도록 되어 있으며 지지스프링(16)의 일측에 위치된 이탈방지판(18b)은 제 2천공홀(13)의 일측끝단 부분까지만 이동되고 지지스프링(16)의 타측에 위치된 이탈방지판(18c)은 제 2천공홀(13)의 타측끝단 부분까지만 이동되어 내부의 지지스프링(16)이 제 2천공홀(13)의 외측으로 이탈되는 것을 차단하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진.
  7. 내부에 크랭크축이 축설된 크랭크케이스와 상기 크랭크케이스의 상부에 일체로 연통 설치된 실린더블럭과 상기 실린더블럭의 상부에 덮혀진 상태로 흡,배기구 및 흡,배기밸브와 점화플러그가 구비된 실린더헤드를 포함하여 구성된 내연기관 엔진에 있어서, 상기 실린더블럭(4)은 내측 중앙에 형성된 실린더실(5)의 내부에서 상하왕복이동되는 이중피스톤(6)이 구비되어 있고 상기 이중피스톤(6)은 가운데부분이 수직으로 천공된 원통형의 외부피스톤(7)과 커넥팅로드(8)를 통해 상기 크랭크축(2)과 연결된 상태로 외부피스톤(7)의 내측에서 상하왕복이동되는 내부피스톤(9)으로 구분되어 있되, 상기 이중피스톤(6)의 양측 하부에 각각 실린더블럭(4)의 일측면과 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)의 일측 및 실린더블럭(4)의 타측면과 외부피스톤(7)과 내부피스톤(9)의 타측을 차례로 관통한 상태로 수평방향으로 삽입 개재(介在)되어 이중피스톤(6)의 양측에서 왕복이동되는 피스톤단속수단(10)(10a)이 각각 구비되어 있으며, 상기 각 피스톤단속수단(10)(10a)은 엔진의 흡입 및 압 축행정시에는 외부피스톤(7)이 내부피스톤(9)에 일체로 고정되어 함께 상하왕복이동되도록 단속하고 폭발 및 배기행정시에는 외부피스톤(7)이 실린더블럭(4)에 일체로 고정되어 내부피스톤(9)만 상하왕복이동되도록 단속하여 엔진의 폭발행정시 폭발압력이 상기 내부피스톤(9)에 집중되면서 내부피스톤(9)의 수직하강력이 증가되어 상기 크랭크축(2)에 강한 구동력이 전달되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이중피스톤이 구비된 내연기관 엔진.
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