KR20110024646A - 엔진의 크랭크 피스톤 구조 - Google Patents

엔진의 크랭크 피스톤 구조 Download PDF

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KR20110024646A
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하병한
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Abstract

내연기관 왕복 피스톤 엔진의 1싸이클 동안에 흡입-압축에 대한 행정거리는 그대로 하나의 행정거리로 두고, 팽창-배기에 대한 행정거리를 크게 조절하여 모멘트를 증가시켜 출력을 높인다.
크랭크, 실린더, 행정 거리, 엔진

Description

엔진의 크랭크 피스톤 구조 { Crank piston structure for engine }
본 발명은 엔진의 피스톤 구조에 관한 것으로서, 피스톤과 컨넥팅 로드 사이에 크랭크를 설치하여, 내연기관 왕복 피스톤 엔진의 엔진 싸이클에 있어서 서로 다른 2개의 행정거리를 갖게 하여 엔진의 출력과 효율을 높인다.
일반적으로 내연기관 왕복 피스톤 엔진의 1싸이클 동안에 행하여지는 엔진의 흡입-압축-팽창-배기행정의 거리는 일정한 하나의 행정거리로 되어있고, 이 행정거리가 크랭크 샤프트의 회전 직경이 된다.
하지만, 엔진의 1싸이클 동안에 흡입-압축에 대한 행정거리는 그대로 하나의 행정거리로 두고, 팽창-배기에 대한 행정거리를 크게 조절할 수 있다면 엔진연료의 연소환경과 출력을 조절할 수 있다.
즉, 엔진의 싸이클에 있어서 흡입-압축행정거리에 비하여 팽창-배기행정거리를 크게 하면, 엔진연료의 연소에너지가 동력으로 변환되는 실린더의 공간이 더 만들어지므로, 연소에너지가 동력으로 더 많이 변환된다. 그리고 행정거리가 더 큰 팽창-배기행정거리를 크랭크 샤프트의 회전 직경으로 만들어서 크랭크 샤프트의 모멘트를 증가시켜 출력을 높인다.
이에 본 특허는 내연기관 왕복피스톤 엔진의 엔진 싸이클에 있어서 팽창-배기행정 거리를 흡입-압축행정 거리보다 크게 조절하고자 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 엔진의 피스톤과 컨넥팅 로드 사이에 크랭크로서 이 2개를 연결시켜 준다.
본 발명은 엔진의 구조를 크게 변화시키지 않고서, 엔진의 1 싸이클에 있어서 다른 2개의 행정거리를 갖게 한다. 이때에 실린더의 상위점은 같지만 하위점이 다른 2개의 하위점이 되는데, 흡입-압축행정의 하위점과 팽창-배기행정의 하위점으로 분류된다.
여기서 흡입-압축행정거리보다 팽창-배기행정거리를 크게 만들고, 또한 행정거리가 큰 팽창-배기행정거리를 크랭크 샤프트의 회전 직경이 되게 하므로 엔진의 출력과 효율이 향상된다.
그림1은 내연기관 왕복피스톤 엔진에 사용되는 피스톤과 크랭크의 구조를 나타낸다. 크랭크는 피스톤과 컨넥팅 로드를 연결시켜고, 그림에서 피스톤 내부에서 반경 R 로서 회전할 수 있게 되어있다. 엔진 싸이클에서 흡입-압축행정거리와 팽창-배기행정거리의 차이는 크랭크의 회전직경 2R 가 된다.
그림2는 흡입행정을 나타낸다. 엔진 연료가 흡입되는 과정은 흡입행정 초기에 크랭크 샤프트가 회전하여 크랭크를 180도 아래로 회전할 때까지 피스톤은 움직이지 않고 , 크랭크가 180도 아래로 회전한 후에, 크랭크에 의하여 피스톤이 아래로 움직이면 연료의 흡입이 시작된다. 흡입행정이 끝났을 때는 그림2에서 알 수 있듯이 피스톤은 흡입-압축행정의 하위점에 있다.
그림3은 압축행정을 나타낸다. 엔진 연료가 압축되는 과정은 압 축초기에 크랭크 샤프트가 회전하여 크랭크를 180도 위로 회전할 때까지 피스톤은 움직이지 않고 , 크랭크가 180도 위로 회전한 후에, 크랭크 의하여 피스톤이 위로 움직이면 연료의 압축이 시작된다. 압축행정이 끝났을때는 그림3에서 알 수 있듯이 피스톤은 시린더의 상위점에 도달하여 있다.
그림4는 팽창행정을 나타낸다. 엔진 연료의 폭발 팽창하는 힘에 의하여 피스톤이 아래로 움직이면, 크랭크는 팽창행정 동안에는 회전하지 않고 초기의 상태 그대로 있게 된다. 그림4에서 팽창행정이 끝났을 때는 피스톤이 팽창-배기행정의 하위점에 왔을 때는 흡입-압축행정의 하위점보다 거리 2R 만큼 아래에 있음을 알 수 있다.
그림5는 배기행정을 나타낸다. 크랭크 샤프트의 회전력에 의하여 컨넥팅 로드가 위로 움직이고, 크랭크는 배기행정 동안에는 회전하지 않고 초기의 상태 그대로 있으면서 피스톤을 위로 움직인다. 그림5에서 배기행정이 끝났을 때는 피스톤이 실린더의 상위점에 있음을 알 수 있고, 이 상위점은 흡입-압축-팽창-배기행정의 상위점은 똑같다.
그림1. 내연기관 왕복피스톤 엔진에 사용되는 크랭크 피스톤을 나타내고, 크랭크의 회전 반경은 R 이다.
그림2. 엔진 싸이클에서 흡입행정을 나타낸다.
그림3. 엔진 싸이클에서 압축행정을 나타낸다.
그림4. 엔진 싸이클에서 팽창행정을 나타낸다.
그림5. 엔진 싸이클에서 배기행정을 나타낸다.

Claims (3)

  1. 엔진의 피스톤이 크랭크 피스톤으로 설치되면,
    흡입-압축-팽창-배기행정의 엔진 싸이클에서 실린더의 상위점은 4행정에서 모두 같지만, 실린더의 하위점은 2가지로 나누어지며, 따라서 2개의 행정거리가 존재하며, 2개의 다른 행정거리는 흡입-압축행정거리와 팽창-배기행정거리로 분류되고 2개의 행정거리의 차이는 크랭크의 회전직경과 같다,
    이와 같은 특징으로 하는 엔진의 행정 싸이클.
  2. 팽창-배기행정의 거리를 회전직경으로 하는 크랭크샤프트
  3. 피스톤과 컨넥팅 로드를 연결시키며 피스톤에 회전중심을 두고 회전할 수 있는 크랭크, 컨넥팅 로드에 의하여 연결되어 있는 크랭크가 회전할 수 있도록 지지하는 피스톤(piston) 을 특징으로 하는 크랭크 피스톤의 구조
KR1020090082726A 2009-09-02 2009-09-02 엔진의 크랭크 피스톤 구조 KR20110024646A (ko)

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US4319498A (en) * 1979-06-11 1982-03-16 Mcwhorter Edward M Reciprocating engine

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