KR20190051095A - 고출력용 대향 엔진 - Google Patents

Abstract

고출력용 대향 엔진에 관한 것으로, 다수의 피스톤이 설치되도록 형성되는 실린더블록; 상기 실린더블록의 양측에서 상기 실린더블록의 중앙을 향해 이동 가능하게 서로 마주보게 설치되는 한 쌍의 피스톤; 상기 한 쌍의 피스톤에 각각 회전 가능하게 설치되는 크랭크샤프트;를 마련하여 하나의 실린더블록에 서로 대칭되게 한 쌍의 피스톤을 설치할 수 있고, 이들 한 쌍의 피스톤에 의해 2개의 플라이휠을 구동시킬 수 있으며, 이들 2개의 플라이휠에 의해 동력이 전달되어 고출력을 얻을 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

고출력용 대향 엔진{Opposite Engine for High Output}

본 발명은 고출력용 대향 엔진에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 대칭되게 설치된 한 쌍의 피스톤에 의해 고출력을 얻을 수 있도록 하는 고출력용 대향 엔진에 관한 것이다.

일반적으로 엔진은 흡배기장치가 결합되는 실린더헤드, 상기 실린더헤드가 결합되는 실린더블럭, 실린더블럭에 형성된 실린더 보어에 슬라이딩 결합하는 피스톤, 상기 피스톤과 크랭크 샤프트 사이에 개재되어 피스톤의 직선 운동을 크랭크 샤프트의 회전운동으로 변환하는 커넥팅 로드를 포함한다.

상기 엔진은 실린더 보어의 배열 형태에 따라 구분될 수 있으며, 그 중 수평대향형 엔진이 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 수평 대향형 엔진은 하나 이상의 실린더 보어(3)가 형성된 실린더 블럭(5,7)이 수평상에서 마주하도록 배치되어 있으며, 상기 각각의 실린더 블록에 형성된 실린더 보어(3)에 각각의 피스톤(9,11)이 미끄러져 운동할 수 있도록 결합된다.

상기 피스톤(9,11)은 각각의 커넥팅로드(13,15)에 의해 크랭크샤프트(17)와 연결된다. 즉, 상기 커넥팅로드(13,15)의 스몰 엔드(small end)는 피스톤(9,11)과 핀으로 연결되며, 상기 커넥팅로드(13,15)의 빅 엔드(big end)는 크랭크샤프트(17)의 크랭크핀으로 연결된다.

상기 구성에 따라 연소실로 흡입된 혼합기를 연소/폭발시키고, 상기 혼합기의 폭발력에 의해 운동하는 상기 피스톤(9,11)의 직선 운동이 커넥팅로드(13,15)에 의해 크랭크샤프트(17)의 회전운동으로 변환된다.

이때 상기의 구성에 의한 종래의 수평대향형 엔진은 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4행정을 1싸이클로 하여 구동되며, 설정된 점화 순서에 따라 각 실린더 보어에 형성된 연소실의 연료를 점화시킨다.

그러나 상기의 구성에 의한 종래의 수평 대향형 엔진은 실린더 블록에 형성되는 실린더 보어의 수가 증가함에 따라 크랭크 축의 길이가 길어지게 되며, 크랭크축의 길이가 길어질수록 진동/소음 성능(NVH) 및 내구성이 악화되는 문제점이 있었다.

또한 실린더 블록의 중앙에 크랭크 축이 구비되고, 그 양측으로 실린더 보어가 형성됨에 따라 실린더 보어의 외측에 구비되는 실린더 헤드의 흡배기 장치를 구동하기 위해서는 크랭크축의 구동력을 이용하여 캠축을 구동하여야 한다.

따라서 크랭크 축으로부터 캠축으로 동력을 전달하기 위한 수단이 필요하다. 동력을 전달하기 위한 수단으로는 흡배기 밸브의 캠축이 크랭크 축 측면에 구비되는 경우 로커암의 작동을 위한 별도의 푸시 로드가 흡배기 밸브의 캠축이 실린더 헤드에 구비되는 경우 크랭크축과 캠축을 연결하기 위한 별도의 타이밍 벨트/체인이 요구된다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 '토크 증가형 대향방식 엔진'이 개시되어 있다.

하기 특허문헌 1에 따른 토크 증가형 대향방식 엔진은 V형상 실린더가 크랭크 축 양쪽에 있는 실린더의 두 중심선을 직선으로 나타냈을 때 평행인 블럭으로 하면서 연소압이 낮은 지점에 배기밸브를 형성하며, 실린더 반대편에 흡입/소기용 밸브를 형성하며, 배기 작용 때는 두 피스톤 또는 피스톤과 실린더 라이너 통에 의해서 배기가스가 많이 배출이 될 수 있는 곳에 밸브가 있는 실린더블럭을 냉각수나 방열판으로 냉각이 되는 것에 실린더 라이너를 사용면서 흡입용 구멍을 상사점을 향하여 뚫을 수 있는 실린더 블럭을 구비한다.

1실린더에 대해 1개의 크랭크축에 크랭크 핀을 3곳으로 왕복 운동하는 두 피스톤이 공유하는 구간을 갖도록 하면서, 중앙에 있는 크랭크 핀과 양쪽에 있는 두 크랭크 핀의 반경의 크기가 15mm 이상을 갖고 두 반경의 크기가 같은 것으로 1실린더에 대해 하나의 크랭크 핀이 0°에 있을 때 다른 크랭크 핀은 80°에서 173°의 범위에 있는 크랭크 축과, 왕복 운동하는 두 피스톤이 서로 공유하는 구간이 없을 땐 하나의 크랭크핀이 0°있을 때, 다른 크랭크 핀은 130°에서 173°의 범위에 있는 크랭크 축, 이 때 두 피스톤의 상면이 난류발생 부위를 제외한 부위가 평면에 가까운 것과 실린더 내에서 밸브 기능을 하면서 실린더 라이너와 피스톤 역할을 겸하는 실린더라이너통과 방향성 밸브가 있는 실린더 헤드와 실린더 라이너와 S자형 자기 절연도체를 구비한다.

하기 특허문헌 2에는 '4행정 수평대향형 엔진'이 개시되어 있다.

하기 특허문헌 2에 따른 4행정 수평대향형 엔진은 수평 대향형 4행정 엔진으로서, 수평으로 배치되며 양측으로 개방된 종단을 갖는 하나 이상의 실린더 보어가 형성된 실린더 블록, 상기 하나 이상의 실린더 보어에 미끄러질 수 있도록 각각 결합되어 상기 하나 이상의 실린더 보어를 각각 제1열 연소실과 제2열 연소실로 구분하는 하나 이상의 피스톤, 상기 하나 이상의 실린더 블록의 양측에 배치되어 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 구동되는 한 쌍의 크랭크 축을 포함한다.

대한민국 특허 공개번호 제10-1999-0062463호 대한민국 특허 공개번호 제10-2005-0035333호 대한민국 특허 공개번호 제10-1999-008996호

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 큰 토크를 얻도록 크랭크 샤프트가 한 쌍으로 설치되는 고출력용 대향 엔진을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 서로 대칭된 한 쌍의 피스톤에 의해 연소실이 마련되는 고출력용 대향 엔진을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고출력용 대향 엔진은 수평 대향 엔진으로서, 다수의 피스톤이 설치되도록 양측이 개방되게 형성되는 실린더블록; 상기 실린더블록의 양측에서 상기 실린더블록의 중앙을 향해 이동 가능하게 서로 마주보게 설치되는 한 쌍의 피스톤; 상기 한 쌍의 피스톤에 각각 회전 가능하게 설치되는 크랭크샤프트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 한 쌍의 피스톤에는 서로 대칭되게 설치된 피스톤에 의해 연소실이 형성되도록 상기 피스톤의 일면에 소정 깊이로 연소실홈부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 실린더블록은 상기 한 쌍의 피스톤에 의해 형성되는 연소실로 연료가스가 흡기되도록 설치되는 흡기볼밸브; 및 상기 한 쌍의 피스톤에 의해 형성된 연소실의 연소가스가 배기되도록 설치되는 배기볼밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 피스톤은 상기 실린더블록의 중앙에 연소실이 형성되도록 상기 피스톤의 연소실홈부가 서로 대칭되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 한 쌍의 크랭크샤프트에는 회전력 및 관성력을 얻도록 플라이휠이 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고출력용 대향 엔진에 의하면, 하나의 실린더블록에 서로 대칭되게 한 쌍의 피스톤을 설치할 수 있고, 이들 한 쌍의 피스톤에 의해 2개의 플라이휠을 구동시킬 수 있으며, 이들 2개의 플라이휠에 의해 동력이 전달되어 고출력을 얻을 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 종래의 대향 엔진을 도시한 입체도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고출력용 대향 엔진을 도시한 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고출력용 대향 엔진을 도시한 개략적인 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고출력용 대향 엔진을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고출력용 대향 엔진은 수평 대향 엔진으로서, 다수의 피스톤(20)이 설치되도록 양측이 개방되게 형성되는 실린더블록(10), 상기 실린더블록(10)의 양측에서 상기 실린더블록(10)의 중앙을 향해 이동 가능하게 서로 마주보게 설치되는 한 쌍의 피스톤(20), 상기 한 쌍의 피스톤(20)에 각각 회전 가능하게 설치되는 크랭크샤프트(30)를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 고출력용 대향 엔진은 2개의 크랭크샤프트(30)에서 발생되는 회전력과 관성력에 의해 엔진의 출력을 얻음으로써, 2개의 엔진에 의해 고출력을 얻도록 한다.

즉, 2개의 엔진으로부터 발생된 출력을 병합함으로써, 통상의 1개의 크랭크샤프트에서 발생되는 출력과 달리 2개의 크랭크샤프트에서 발생되는 출력을 얻을 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고출력용 대향 엔진을 도시한 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고출력용 대향 엔진을 도시한 개략적인 단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 고출력용 대향 엔진은 실린더블록(10)의 양측에 각각 설치되는 한 쌍의 피스톤(20), 상기 피스톤(20)에 의해 회전 가능하게 설치되는 크랭크샤프트(30)로 이루어진다.

상기 실린더블록(10)은 피스톤(20)이 이동 가능하게 설치되도록 실린더보어(11)가 형성된다. 이러한 실린더보어(11)는 실린더블록(10)의 양측에 각각 개방되게 형성된다.

상기 실린더블록(10)은 상기 한 쌍의 피스톤(20)에 의해 형성되는 연소실로 연료가스가 흡기되도록 설치되는 흡기볼밸브(12) 및 상기 한 쌍의 피스톤(20)에 의해 형성된 연소실의 연소가스가 배기되도록 설치되는 배기볼밸브(13)를 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 실린더블록(10)에는 연소가스가 흡입되도록 흡기볼밸브(12)가 설치되며, 배기가스가 배기되도록 배기볼밸브(13)가 설치된다.

이러한 흡기볼밸브(12) 및 배기볼밸브(13)는 볼밸브로 이루어진다. 즉, 흡기볼밸브(12)는 연소가스가 유입되도록 개폐 가능하게 설치되며, 배기볼밸브(13)는 배기가스가 배출되도록 개폐 가능하게 설치된다.

상기 실린더블록(10)에는 서로 마주보게 설치되어 서로 반대방향으로 이동 가능하게 한 쌍의 피스톤(20)이 설치된다.

상기 한 쌍의 피스톤(20)에는 서로 대칭되게 설치된 피스톤(20)에 의해 연소실(22)이 형성되도록 상기 피스톤(20)의 일면에 소정 깊이로 연소실홈부(21)가 형성된다.

상기 피스톤(20)은 실린더보어(11)의 양측에 각각 설치되며, 이들 한 쌍의 피스톤(20)은 실린더블록(10)의 양단에서 중앙을 향해 이동 가능하게 설치된다.

즉, 한 쌍의 피스톤(20)은 서로 대칭되게 설치되며, 이들 한 쌍의 피스톤(20)은 실린더블록(10)의 양단에서 중앙을 향해 서로 대칭되게 이동하며, 실런더블록(10)의 중앙에서 양단을 향해 서로 대칭되게 이동 가능하게 설치된다.

이러한 한 쌍의 피스톤(20)은 서로 반대 방향으로 이동함으로써, 실린더보어(11) 내에서 연소실(22)이 형성되게 한다.

상기 피스톤(20)은 상기 실린더블록(10)의 중앙에 연소실(22)이 형성되도록 상기 피스톤(20)의 연소실홈부(21)가 서로 대칭되게 설치된다.

아울러 피스톤(20)에는 연소실(22)이 형성되도록 연소실홈부(21)가 각각 형성된다. 상기 연소실홈부(21)는 단면상 대략 삼각형 형상으로 형성될 수 있다.

상기 연소실홈부(21)는 삼각형 형상 외에도 소정의 원호 형상 또는 사각형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.

이러한 연소실홈부(21)는 2개의 피스톤(20)이 서로 맞닿은 상태에서 연소가스가 체류할 수 있는 최소한의 공간을 형성하도록 한다.

즉, 2개의 피스톤(20)이 맞닿은 상태에서 소정의 공간을 형성하는 연소실(22)이 형성된다.

상기 피스톤(20)에는 크랭크샤프트(30)가 각각 설치된다. 상기 크랭크샤프트(30)와 피스톤(20) 사이에는 커넥팅로드(31)가 연결 설치된다.

아울러 크랭크샤프트(30)의 일측에는 회전력 및 관성력을 갖는 플라이휠(32)이 설치되며, 크랭크샤프트(30)의 타측에는 풀리(33)가 설치되고, 이들 한 쌍의 풀리(33) 사이에는 벨트(34)가 설치된다.

다음 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고출력용 대향 엔진의 결합관계를 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 고출력용 대향 엔진은 다수의 피스톤(20)을 설치할 수 있도록 실린더블록(10)을 형성하며, 상기 실린더블록(10)에는 다수의 피스톤(20)이 결합되는 실린더보어(11)를 형성한다.

상기 실린더보어(11)는 실린더블록(10)의 양면을 관통하도록 형성하며, 이는 실린더보어(11)의 양측에 각각 서로 대향되게 한 쌍의 피스톤(20)을 설치한다.

이러한 피스톤(20)은 서로 대향되게 설치하며, 이들 피스톤(20)은 실린더블록(10)의 양면에서 중앙을 향해 이동된 후 다시 중앙에서 양면으로 이동 가능하게 설치된다.

아울러 실린더블록(10)에는 한 쌍의 피스톤(20)에 의해 형성되는 연소실(22) 내부로 연료가스가 공급되도록 흡기볼밸브(12)를 설치한다. 이와 함께 연소실(22)에서 발생된 배기가스가 배출되도록 배기볼밸브(13)를 설치한다.

이러한 흡기볼밸브(12) 및 배기볼밸브(13)는 각각 볼밸브 형태로 이루어지며, 2개의 피스톤(20)의 회전에 따라 볼밸브가 개폐되게 한다.

상기 피스톤(20)의 일면에는 연소실이 형성되도록 연소실홈부(21)를 형성한다. 이러한 연소실홈부(21)는 2개의 피스톤(20)이 서로 마주보는 상태로 접촉되었을 때, 소정의 연소실(22)을 형성하도록 형성된다.

즉, 연소실(22)은 서로 대칭되게 설치된 한 쌍의 피스톤홈부(21)가 맞닿음에 따라 형성된다.

이러한 연소실홈부(21)는 삼각형, 사각형, 반원형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.

아울러 실린더블록(10)의 양측에는 피스톤(20)에 의해 회전되는 크랭크샤프트(30)를 설치한다. 상기 피스톤(20)과 크랭크샤프트(30)는 커넥팅로드(31)로 연결한다.

상기 크랭크샤프트(30)의 일측에는 회전력 및 관성을 갖는 플라이휠(32)을 설치하며, 상기 크랭크샤프트(30)의 타측에는 풀리(33)를 설치하고, 한 쌍의 풀리(33)에는 벨트(34)를 결합한다.

다음 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고출력용 대향 엔진의 작동방법을 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 고출력용 대향 엔진은 4사이클 행정 기관으로서, 흡입, 압축, 폭발, 배기의 순서로 구동된다.

즉, 각각의 실린더보어(11)에 설치된 피스톤(20)은 흡입 행정에 의해 실린더블록(10)의 양단으로 이동하면서 흡기볼밸브(12)가 개방된다. 상기 한 쌍의 피스톤(20)이 이동되면서 실린더보어(11) 내부 공간에는 연소실(22)이 형성된다.

이러한 연소실(22) 내부에는 개방된 흡기볼밸브(12)를 통해 연료가스가 공급되며, 상기 한 쌍의 피스톤(20)은 흡입 행정에서 압축 행정으로 이루어지게 된다.

상기 한 쌍의 피스톤(20)은 실린더블록(10)의 중앙을 향해 이동하게 되며, 한 쌍의 피스톤(20)에 의해 형성된 연소실(22)은 그 체적이 좁아지게 된다.

즉, 2개의 피스톤(20)이 실린더블록(10)의 중앙을 향해 이동되며, 한 쌍의 피스톤(20)은 서로 맞닿게 된다. 이에 2개의 피스톤홈부(21)에 의해 형성되는 연소실(22)은 최대로 압축된 상태에서 폭발 행정이 이루어지게 된다.

상기 폭발 행정에 의해 2개의 피스톤(20)은 다시 실린더블록(10)의 양단으로 이동하게 되며, 이러한 각각의 실린더보어(11)에서 4사이클 행정에 의한 흡입, 압축, 폭발, 배기 행정이 이루어지게 된다.

한편 배기 행정에서 상기 배기볼밸브(13)는 배기가스가 배출되도록 개방된다.

상기 피스톤(20)에 의해 크랭크샤프트(30)는 회전이 이루어지게 되고, 플라이휠(32) 및 풀리(33)는 크랭크샤프트(30)에 의해 회전이 이루어지게 된다.

상기 피스톤(20)에 연결된 2개의 크랭크샤프트(30)는 각각 동일한 방향으로 회전되고, 각각의 크랭크샤프트(30)에 설치된 플라이휠(32)은 동일한 방향으로 회전되며, 이들 2개의 플라이휠(32)에 의해 동력이 전달된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

10: 실린더블록 11: 실린더보어
12: 흡기볼밸브 13: 배기볼밸브
20: 피스톤 21: 연소실홈부
22: 연소실
30: 크랭크샤프트 31: 커넥팅로드
32: 플라이휠 33: 풀리
34: 벨트

Claims (5)

1. 수평 대향 엔진으로서,
   다수의 피스톤이 설치되도록 양측이 개방되게 형성되는 실린더블록;
   상기 실린더블록의 양측에서 상기 실린더블록의 중앙을 향해 이동 가능하게 서로 마주보게 설치되는 한 쌍의 피스톤;
   상기 한 쌍의 피스톤에 각각 회전 가능하게 설치되는 크랭크샤프트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고출력용 대향 엔진.
2. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 피스톤에는 서로 대칭되게 설치된 피스톤에 의해 연소실이 형성되도록 상기 피스톤의 일면에 소정 깊이로 연소실홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 고출력용 대향 엔진.
3. 제1항에 있어서,
   상기 실린더블록은 상기 한 쌍의 피스톤에 의해 형성되는 연소실로 연료가스가 흡기되도록 설치되는 흡기볼밸브 및
   상기 한 쌍의 피스톤에 의해 형성된 연소실의 연소가스가 배기되도록 설치되는 배기볼밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고출력용 대향 엔진.
4. 제2항에 있어서,
   상기 피스톤은 상기 실린더블록의 중앙에 연소실이 형성되도록 상기 피스톤의 연소실홈부가 서로 대칭되게 설치되는 것을 특징으로 하는 고출력용 대향 엔진.
5. 제2항에 있어서,
   상기 한 쌍의 크랭크샤프트에는 회전력 및 관성력을 얻도록 플라이휠이 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 고출력용 대향 엔진.

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