KR20100061197A - Variable compression apparatus for vehicle engine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 예시적인 실시예는 자동차 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소실 내의 혼합기의 압축비를 엔진의 운전 상태에 따라 가변시키는 가변 압축비 장치에 관한 것이다.An exemplary embodiment of the present invention relates to an automobile engine, and more particularly, to a variable compression ratio device for varying a compression ratio of a mixer in a combustion chamber according to an operating state of an engine.
일반적으로, 열기관의 열효율은 압축비가 높으면 증가되며, 스파크 점화기관의 경우 일정 수준까지 점화시기를 진각하면 열효율이 증가된다.In general, the thermal efficiency of a heat engine is increased when the compression ratio is high, and in the case of a spark ignition engine, when the ignition timing is advanced to a certain level, the thermal efficiency is increased.
그러나, 스파크 점화기관은 높은 압축비에서 점화시기를 진각하면 이상 연소가 발생하여, 엔진 손상을 가져올 수 있으므로 점화시기 진각에 한계가 있고, 이에 의해 출력 저하를 감수해야 한다.However, the spark ignition engine has a limitation in advancing the ignition timing because abnormal combustion may occur when advancing the ignition timing at a high compression ratio, which may lead to engine damage.
가변 압축비(variable compression ratio; VCR) 장치는 혼합기의 압축비를 엔진의 운전 상태에 따라 변화시키는 장치이다.The variable compression ratio (VCR) device is a device that changes the compression ratio of the mixer according to the operating state of the engine.
가변 압축비 장치에 따르면, 엔진의 저부하 운전 상태(low load condition)에서는 혼합기의 압축비를 높여 연비를 향상시키고, 엔진의 고부하 운전 상태(high load condition)에서는 혼합기의 압축비를 낮추어 녹킹의 발생을 방지하고 엔진 출 력을 향상시킨다.According to the variable compression ratio device, in the low load condition of the engine, the compression ratio of the mixer is increased to improve fuel efficiency, and in the high load condition of the engine, the compression ratio of the mixer is reduced to prevent the occurrence of knocking. Improve engine output.
현재 디젤엔진의 경우, 강화된 배기가스 규제에 맞추기 위하여 피스톤 연소실의 볼륨을 크게 하여 압축비를 감소시킴으로써 저온 연소를 구현하고 있다.In the case of diesel engines, low-temperature combustion is realized by reducing the compression ratio by increasing the volume of the piston combustion chamber in order to meet the tightened emission regulations.
그러나, 압축비 감소에 따라 냉시동 성능이 악화되기 때문에 글로우 시스템을 세라믹 재질로 제작하여 그 강성을 강화하고 상기 글로우 시스템을 제어하는 별도의 제어 유닛을 추가함으로써 제작 비용이 상승하였다.However, since the cold start performance deteriorates as the compression ratio decreases, the manufacturing cost has increased by adding a separate control unit for manufacturing the glow system made of ceramic material and enhancing its rigidity and controlling the glow system.
또한, 압축비가 고정되어 있으므로 다양한 운전 상태에 따른 최적의 압축비를 구현하기가 불가능하였다.In addition, since the compression ratio is fixed, it is impossible to implement an optimal compression ratio according to various driving conditions.
따라서 본 발명의 예시적인 실시예는 상기에서와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 엔진의 운전 상태에 따라 혼합기의 압축비를 가변시킴으로써 연비와 출력을 향상시킬 수 있도록 하는 자동차 엔진용 가변 압축비 장치를 제공한다.Therefore, an exemplary embodiment of the present invention has been created to improve the above problems, and has a variable compression ratio device for an automobile engine to improve the fuel economy and output by varying the compression ratio of the mixer according to the operating state of the engine. to provide.
이를 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치는, 혼합기의 연소력을 피스톤으로부터 전달받아 상하부 실린더 블록 사이에 장착된 크랭크 샤프트를 회전시키는 엔진에 구성되며, 상기 엔진의 운전 상태에 따라 상기 크랭크 샤프트의 장착 높이를 변화시킴으로써 상기 혼합기의 압축비를 변경하도록 되어 있을 수 있다.The variable compression ratio device for an automobile engine according to an exemplary embodiment of the present invention for this purpose is configured in an engine that receives a combustion force of a mixer from a piston and rotates a crank shaft mounted between upper and lower cylinder blocks, and an operating state of the engine. By changing the mounting height of the crankshaft may be adapted to change the compression ratio of the mixer.
상기 자동차 엔진용 가변 압축비 장치는, ⅰ)하부면에 연결부가 돌출되게 형성되고, 상기 상하부 실린더 블록 사이에 상하 이동 가능하게 설치되며, 상기 크랭크 샤프트가 회전 가능하게 삽입될 수 있는 베어링이 장착되는 지지체와, ⅱ)상기 지지체의 상부에 설치되어 그 지지체로 탄성력을 제공하는 탄성부재와, ⅲ)상기 지지체의 연결부와 힌지 결합되며, 상기 하부 실린더 블록에 상하 방향으로 회동 가능하게 지지되는 레버부재와, ⅳ)상기 크랭크 샤프트에 대응하여 상기 하부 실린더 블록에 구성되어 상기 레버부재와 접촉하며 그 레버부재에 상하 방향으로 작용하는 가압력을 선택적으로 제공하는 작동유닛을 포함한다.The variable compression ratio device for an automobile engine includes: a support body on which a connecting portion is formed to protrude from a lower surface thereof, and is installed to be movable up and down between the upper and lower cylinder blocks, and a bearing on which a crank shaft is rotatably inserted. And ii) an elastic member installed on the support to provide an elastic force to the support, and iii) a lever member hinged to the connecting portion of the support and rotatably supported in the vertical direction by the lower cylinder block; Iii) an actuating unit configured to correspond to the crankshaft to the lower cylinder block to contact the lever member and selectively provide a pressing force acting in the vertical direction to the lever member.
상기 자동차 엔진용 가변 압축비 장치에 있어서, 상기 지지체는 상기 상하부 실린더 블록의 결합 부위에 구비된 홈 형태의 지지체 장착부에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.In the variable compression ratio apparatus for the automobile engine, the support may be installed to be movable in the vertical direction to the support mounting portion of the groove shape provided in the coupling portion of the upper and lower cylinder blocks.
상기 자동차 엔진용 가변 압축비 장치에 있어서, 상기 탄성부재는 상기 지지체 장착부의 상단에 구비된 적어도 하나의 스프링 장착홈에 장착되며, 상기 지지체의 상면에 접촉되어 탄성력을 상기 지지체에 작용할 수 있다.In the variable compression ratio apparatus for an automobile engine, the elastic member may be mounted in at least one spring mounting groove provided on an upper end of the support mounting portion, and may be in contact with an upper surface of the support to apply an elastic force to the support.
상기 자동차 엔진용 가변 압축비 장치는, 상기 레버부재가 지렛대 형상으로 이루어질 수 있다.In the variable compression ratio device for an automobile engine, the lever member may be formed in a lever shape.
상기 자동차 엔진용 가변 압축비 장치에 있어서, 상기 레버부재는 상기 지지체의 연결부에 힌지 핀으로 힌지 결합되는 로드부와, 상기 로드부의 중앙에서 상기 연결부 측으로 치우치며 그 로드부의 하부면에 일체로서 돌출되게 형성되는 라운드 형태의 받침부를 포함할 수 있다.In the variable compression ratio device for an automobile engine, the lever member is formed to be integrally protruded from the rod side hinged to the connecting portion of the support body by a hinge pin, and to the connecting portion side from the center of the rod portion and integrally on the lower surface of the rod portion. It may include a round shaped support.
상기 자동차 엔진용 가변 압축비 장치에 있어서, 상기 작동유닛은 상기 크랭크 샤프트에 대응하여 상기 하부 실린더 블록에 회전 가능하게 장착되고, 상기 레버부재와 실질적으로 캠 접촉하는 복수의 캠부재들이 구비되는 콘트롤 샤프트를 포함할 수 있다.In the variable compression ratio apparatus for an automobile engine, the operation unit may include a control shaft rotatably mounted to the lower cylinder block corresponding to the crankshaft and having a plurality of cam members substantially cam-contacted to the lever member. It may include.
상기 자동차 엔진용 가변 압축비 장치에 있어서, 상기 작동유닛은 상기 콘트롤 샤프트와 연결되게 설치되어 그 콘트롤 샤프트로 회전력을 제공하는 구동 모터를 더욱 포함할 수 있다.In the variable compression ratio apparatus for an automobile engine, the operation unit may further include a drive motor installed to be connected to the control shaft to provide rotational force to the control shaft.
상기 자동차 엔진용 가변 압축비 장치에 있어서, 상기 지지체는 상기 상부 실린더 블록에 장착되는 상부 지지체와, 상기 하부 실린더 블록으로 장착되며, 하부면으로 상기 연결부가 형성되어 있는 하부 지지체로 이루어질 수 있다.In the variable compression ratio apparatus for an automobile engine, the support may be formed of an upper support mounted to the upper cylinder block, and a lower support mounted to the lower cylinder block and having a connection portion formed on a lower surface thereof.
상기 자동차 엔진용 가변 압축비 장치는, 상기 상부 지지체와 상기 하부 지지체가 별개로서 이루어질 수 있다.The variable compression ratio device for an automobile engine may include the upper support and the lower support separately.
상기 자동차 엔진용 가변 압축비 장치에 있어서, 상기 베어링은 내경과 외경이 동심원을 이루는 중공의 실린더 형상으로 이루어질 수 있다.In the variable compression ratio device for an automobile engine, the bearing may be formed in a hollow cylindrical shape having an inner diameter and an outer diameter concentric.
상기 자동차 엔진용 가변 압축비 장치에 적용되는 상기 베어링은 상기 상부 지지체에 장착되는 상부 베어링과, 상기 하부 지지체에 장착되는 하부 베어링으로서 이루어질 수 있다.The bearing applied to the variable compression ratio device for the automobile engine may be formed as an upper bearing mounted to the upper support and a lower bearing mounted to the lower support.
상기 자동차 엔진용 가변 압축비 장치에 적용되는 상기 베어링은 상기 상부 베어링과 상기 하부 베어링이 별개로서 이루어질 수 있다.The bearing applied to the variable compression ratio device for the automobile engine may include the upper bearing and the lower bearing separately.
또한, 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치는, 혼합기의 연소력을 피스톤으로부터 전달받아 상하부 실린더 블록 사이에 장착된 크랭크 샤프트를 회전시키는 엔진에 구성되며, 상기 엔진의 운전 상태에 따라 상기 크랭크 샤프트의 장착 높이를 변화시킴으로써 상기 혼합기의 압축비를 변경하기 위한 것으로서, ⅰ)상기 상하부 실린더 블록 사이에 상하 이동 가능하게 장착되며, 상기 크랭크 샤프트가 회전 가능하게 삽입될 수 있는 베어링이 설치되는 지지체와, ⅱ)상기 지지체의 상부에 설치되어 그 지지체로 탄성력을 제공하는 탄성부재와, ⅲ)상기 크랭크 샤프트에 대응하여 상기 하부 실린더 블록에 구성되어 상기 지지체의 하부면에 접촉하며 그 지지체에 상측 방향으로 작용하는 가압력을 선 택적으로 제공하는 작동유닛을 포함한다.In addition, the variable compression ratio device for an automobile engine according to another exemplary embodiment of the present invention is configured in the engine for receiving the combustion force of the mixer from the piston to rotate the crankshaft mounted between the upper and lower cylinder blocks, the operation of the engine It is for changing the compression ratio of the mixer by changing the mounting height of the crankshaft according to the state, i) a bearing which is mounted to be movable up and down between the upper and lower cylinder blocks, and the crankshaft can be rotatably inserted. A support provided, ii) an elastic member installed on the support to provide elastic force to the support, and iii) a lower cylinder block corresponding to the crankshaft to be in contact with the lower surface of the support, To selectively provide the pressing force acting upward It includes a braking unit.
상기 자동차 엔진용 가변 압축비 장치에 있어서, 상기 작동유닛은 상기 지지체의 하부면에 캠 접촉하는 복수의 캠부재들이 구비된 콘트롤 샤프트와, 상기 콘트롤 샤프트와 연결되게 설치되어 그 콘트롤 샤프트로 회전력을 제공하는 구동 모터를 포함할 수 있다.In the variable compression ratio apparatus for the automobile engine, the operation unit is provided with a control shaft having a plurality of cam members in cam contact with the lower surface of the support, and connected to the control shaft to provide a rotational force to the control shaft It may include a drive motor.
상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치에 의하면, 엔진의 운전 상태에 따라 혼합기의 압축비를 조절할 수 있으므로 연비와 출력이 향상된다.According to the variable compression ratio apparatus for an automobile engine according to the exemplary embodiment of the present invention as described above, the fuel ratio and output is improved because the compression ratio of the mixer can be adjusted according to the driving state of the engine.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 측단면 구성도이고, 도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치의 주요 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.1 is a configuration diagram of a variable compression ratio device for an automobile engine according to an exemplary embodiment of the present invention, Figure 2 is a side cross-sectional view of Figure 1, Figure 3 is for an automobile engine according to an exemplary embodiment of the present invention It is a perspective view schematically showing the main configuration of the variable compression ratio device.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치(100)는 엔진(1)의 운전 상태에 따라 크랭크 샤프트(30)의 장착 높이(h) 를 변화시킨다.Referring to the drawings, the variable
상기 엔진(1)은 실린더 헤드(H)와 실린더 블록(B)을 포함하며, 실린더 블록(B)은 상부 실린더 블록(10)과 하부 실린더 블록(15)을 포함한다.The
상기 실린더 헤드(H)에는 점화 장치(도시하지 않음), 흡기 밸브(도시하지 않음), 배기 밸브(도시하지 않음), 그리고 밸브 개폐 장치(도시하지 않음)가 장착되어 있다.The cylinder head H is equipped with an ignition device (not shown), an intake valve (not shown), an exhaust valve (not shown), and a valve opening and closing device (not shown).
또한, 상기 엔진(1)의 내부에는 뒤에서 개시할 도 7에서와 같이 실린더(61)가 형성되어 있으며, 실린더(61)의 내부에는 피스톤(20)이 삽입되어 그 실린더(61)와 피스톤(20) 사이에 연소실을 형성한다.In addition, a
상기 연소실은 흡기 매니폴드(도시하지 않음)에 연결되어 혼합기를 공급 받으며, 배기 매니폴드(도시하지 않음)에 연결되어 연소된 혼합기를 외부로 배출한다. The combustion chamber is connected to an intake manifold (not shown) to receive a mixer, and connected to an exhaust manifold (not shown) to discharge the combusted mixer to the outside.
상기 피스톤(20)에는 커넥팅 로드(25)의 일단이 회전 가능하게 연결되어 있고, 그 커넥팅 로드(25)의 타단에는 크랭크 샤프트(30)가 편심되어 회전 가능하게 연결되어 있다.One end of the connecting
상기 크랭크 샤프트(30)는 상부 실린더 블록(10)과 하부 실린더 블록(15)의 결합 부위에 장착되는 바, 피스톤(20)으로부터 연소력을 전달받고 그 연소력을 회전력으로 변환하여 변속기(도시하지 않음)에 전달한다.The
따라서, 상기 피스톤(20)으로부터 커넥팅 로드(25)에 전달된 혼합기의 연소력은 크랭크 샤프트(30)에 전달되어 그 크랭크 샤프트(30)를 회전시키게 된다. Accordingly, the combustion force of the mixer transmitted from the
상기에서와 같은 엔진(1)에는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 가변 압축비 장치(100)가 실린더 블록(B)의 내부에 내장되는 바, 이 가변 압축비 장치(100)는 엔진(1)의 운전 상태에 따라 크랭크 샤프트(30)의 장착 높이를 변화시킴으로써 혼합기의 압축비를 변경하기 위한 것이다.In the
이러한 가변 압축비 장치(100)는 크게 지지체(110, 120)와, 탄성부재(130)와, 레버부재(150)와, 작동유닛(170)을 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.The variable
본 실시예에서, 상기 지지체(110, 120)는 상하부 실린더 블록(10, 15) 사이에 상하 이동 가능하게 구성된다.In this embodiment, the support (110, 120) is configured to move up and down between the upper and lower cylinder blocks (10, 15).
이러한 지지체(110, 120)는 상하부 실린더 블록(10, 15)의 결합 부위에 구비된 지지체 장착부(111)에 장착되는 바, 이 지지체 장착부(111)는 상하부 실린더 블록(10, 15)의 결합 부위에 홈 형태로서 이루어진다.The
즉, 상기 지지체(110, 120)는 그 지지체 장착부(111)에 지지된 상태에서 상하 방향으로 왕복 이동 가능하게 구성된다.That is, the
이를 위해, 상기 지지체(110, 120)의 높이는 지지체 장착부(111)의 높이 보다 작아 그 지지체(110, 120)는 지지체 장착부(111)의 내부에서 상하 방향으로 움직일 수 있다.To this end, the height of the support (110, 120) is smaller than the height of the
여기서, 상기 지지체(110, 120)는 상부 실린더 블록(10)에 장착되는 상부 지지체(110)와, 하부 실린더 블록(15)에 장착되는 하부 지지체(120)로 구성되며, 이들 상부 지지체(110)와 하부 지지체(120)는 블록 형태로서 이루어진다.Here, the support (110, 120) is composed of an
이 경우, 상기 지지체 장착부(111)의 하측으로는 하부 지지체(120)의 하부면에 대응하여 소정의 공간을 형성하고 있다.In this case, a predetermined space is formed below the
도면에서는 상기 상부 지지체(110)와 하부 지지체(120)가 별개로 제작되어 결합된 것을 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 반드시 한정되지 않고 상부 지지체(110)와 하부 지지체(120)를 일체로 제작할 수도 있다.Although the drawing illustrates that the
또한, 상기 지지체(110, 120)의 내부 즉, 상부 지지체(110)와 하부 지지체(120) 사이에는 베어링(70, 75)이 장착되는 바, 상기 크랭크 샤프트(30)는 그 베어링(70, 75)의 내부에 회전 가능하게 삽입된다.In addition, the
상기 베어링(70, 75)은 크랭크 샤프트(30)의 회전 시 발생하는 마찰을 줄이기 위한 중공 실린더 형상으로서 이루어진다.The
이러한 베어링(70, 75)은 내경과 외경이 동심원을 이루는 원형의 단면을 지니며, 상기 상부 지지체(110)에 장착되는 상부 베어링(70)과, 하부 지지체(120)에 장착되는 하부 베어링(75)으로 이루어진다.The
이 경우, 상기 크랭크 샤프트(30)의 원활한 회전을 위해 베어링(70, 75)의 내주면으로 윤활 오일이 공급됨은 당연하다 할 것이다.In this case, it will be obvious that the lubricating oil is supplied to the inner circumferential surfaces of the
도면에서는, 상기 상부 베어링(70)과 하부 베어링(75)이 별개로 제작되어 결합된 것을 예시하고 있다. 그러나, 본 발명에서는 이에 반드시 이에 한정되지 않고 상부 베어링(70)과 하부 베어링(75)을 일체로 제작할 수도 있다.In the drawings, the upper bearing 70 and the
한편, 상기 지지체(110, 120)에 있어, 하부 지지체(120)의 하부면에는 뒤에서 더욱 설명하는 레버부재(150)와 실질적으로 연결되는 연결부(121)를 형성하고 있다.On the other hand, in the support (110, 120), the lower surface of the
상기 연결부(121)는 하부 지지체(120)의 하부면에서 하측 방향으로 돌출되게 형성되며, 그 연결부(121)에는 핀과 같은 결합 수단이 결합될 수 있는 결합 구멍이 형성된다.The
본 실시예에서, 상기 탄성부재(130)는 작동유닛(170)의 가압력에 대항하는 탄성력을 지지체(110, 120)에 제공하기 위한 것이다.In this embodiment, the
상기 탄성부재(130)는 압축 코일 스프링으로서 이루어지며, 지지체(110, 120)의 상부에 설치되는 바, 지지체 장착부(111)의 상단에 구비된 복수의 스프링 장착홈(113) 내부에 장착된다.The
이러한 탄성부재(130)는 이의 하단이 상부 지지체(110)의 상면에 접촉되어 그 상부 지지체(110)에 탄성력을 제공한다. 즉, 상기 탄성부재(130)는 지지체(110, 120)에 항시 도면에서 하방향으로 탄성력을 가한다.The
따라서 상기 지지체(110, 120)는 탄성부재(130)의 탄성력과 작동유닛(170)의 작동 힘에 의하여 실린더 블록(B)의 지지체 장착부(111) 내에서 상하로 움직인다.Therefore, the
본 실시예에서, 상기 레버부재(150)는 지지체(110, 120)로 소정의 힘을 가하여 그 지지체(110, 120)를 지지체 장착부(111)의 내측에서 상하 방향으로 이동시키기 위한 것이다.In the present embodiment, the
상기 레버부재(150)는 지지체(110, 120)에 있어, 하부 지지체(120)의 연결부(121)와 힌지 결합되며, 하부 실린더 블록(15)에 상하 방향으로 회동 가능하게 지지된다.The
즉, 상기 레버부재(150)는 하부 지지체(120)의 연결부(121)를 향하여 크랭크 샤프트(30)의 축 방향에 수직 교차하게 배치된다.That is, the
그리고, 상기 레버부재(150)는 지지체 장착부(111)의 내측에 지지된 상태로 그 지지체 장착부(111)의 외측으로 돌출되면서 상하 방향으로 회동 가능하게 장착된다.In addition, the
여기서, 상기 레버부재(150)는 로드의 한 점을 받치고 그 받침점을 중심으로 소정의 힘을 지지체(110, 120)로 전달할 수 있는 지렛대 형상으로 이루어진다.Here, the
이러한 레버부재(150)는 로드 형태의 로드부(151)와, 그 로드부(151)의 하부면에 형성되는 받침부(153)를 포함하여 이루어진다.The
상기 로드부(151)는 하부 지지체(120)의 연결부(121)를 향하여 하부 지지체(120)의 하측에서 크랭크 샤프트(30)의 축 방향에 수직 교차하게 배치되며, 지지체 장착부(111)의 내측에 지지된 상태로 그 지지체 장착부(111)의 외측으로 일정 길이 돌출된 막대 형상으로 이루어진다.The
이 경우, 상기 로드부(151)의 일측 단부는 하부 지지체(120)의 연결부(121)와 힌지 결합되는 바, 그 일측 단부에는 연결부(121)의 결합 구멍에 상응하는 힌지 구멍이 형성되어 있다.In this case, one end of the
즉, 상기 로드부(151)의 일측 단부는 그 힌지 구멍 및 연결부(121)의 결합 구멍에 끼워지는 힌지 핀(155)과 같은 결합 수단으로 하부 지지체(120)의 연결부(121)에 힌지 결합된다.That is, one end of the
또한, 상기 로드부(151)의 다른 일측 단부는 지지체 장착부(111)의 외측으로 위치하며, 뒤에서 더욱 설명하는 작동유닛(170)에 접촉된다.In addition, the other end of the
그리고, 상기 받침부(153)는 레버부재(150)의 지렛대 받침점을 형성하는 것으로, 로드부(151)의 하부면에 하측 방향을 향하여 일체로서 돌출되게 형성된다.In addition, the
상기 받침부(153)는 로드부(151)의 중앙에서 하부 지지체(120)의 연결부(121) 측으로 치우치는 위치에 형성된다.The
여기서, 상기 받침부(153)는 대략 반원 형의 라운드 형상으로서 이루어지며, 하부 지지체(120)의 하측에서 하부 실린더 블록(15)에 지지된다.Here, the
본 실시예에서, 상기 작동유닛(170)은 레버부재(150)를 통하여 지지체(110, 120)를 지지체 장착부(111)의 내부에서 상하 방향으로 이동시킬 수 있도록, 상기 레버부재(150)와 접촉하며 그 레버부재(150)에 상하 방향으로 작용하는 가압력을 선택적으로 제공하기 위한 것이다.In this embodiment, the
상기 작동유닛(170)은 크랭크 샤프트(30)에 대응하여 하부 실린더 블록(15)에 회전 가능하게 장착되는 콘트롤 샤프트(171)를 포함한다.The
상기 콘트롤 샤프트(171)는 레버부재(150)에 있어 로드부(151)의 다른 일측 단부에 실질적으로 캠 접촉하는 복수의 캠부재들(173)을 구비하고 있다.The
여기서, 상기 캠부재(173)는 로드부(151)의 다른 일측 단부와 접촉하는 원형의 베이스(174a)와, 그 베이스(174a)에 일체로서 편심되게 형성된 노즈(174b)를 지닌 편심 캠으로서 이루어진다.Here, the
그리고, 상기 작동유닛(170)은 콘트롤 샤프트(171)와 연결되게 설치되는 구동 모터(175)를 더욱 포함한다.In addition, the
상기 구동 모터(175)는 콘트롤 샤프트(171)에 회전 구동력을 제공하기 위한 것으로, 서보 모터로서 이루어진다.The
이러한 구동 모터(175)는 제어기(도시하지 않음)와 전기 및 신호 체계로서 연결되며, 그 제어기로부터 제공되는 제어 신호에 따라 양방향 구동이 가능한 공지 기술의 서보 모터로서 이루어지므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.The
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치(100)의 작동 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the variable
우선, 엔진(1)이 고압축비 영역(저부하 운전 상태)에서 작동하는 경우, 도 4에서와 같이 콘트롤 샤프트(171)는 캠부재(173)의 베이스(174a)가 레버부재(150)에 접촉된 상태에서, 제어기(도시하지 않음)를 통해 일측 방향으로 일정 각도 만큼 회전된다.First, when the
그러면, 상기 콘트롤 샤프트(171)가 회전함에 따라 캠부재(173)의 노즈(174b)는 레버부재(150)에 있어, 로드부(151)의 다른 일측 단부를 하측 방향으로 가압하고, 이에 따라 상기 레버부재(150)는 캠부재(173)의 가압력에 의해 도면에서 화살표로 표시한 "A" 방향으로 회동하게 된다.Then, as the
즉, 상기 레버부재(150)는 받침부(153)를 중심으로 하여 로드부(151)의 일측 단부가 상측 방향으로 올라가며, 그 로드부(151)의 다른 일측 단부가 캠부재(173)에 의해 하측 방향으로 내려가며 "A" 방향으로 회동된다.That is, the
이에, 상기 지지체(110, 120)는 레버부재(150)에 의해 지지체 장착부(111)의 내부에서 탄성부재(130)의 탄성력을 극복하며 상측 방향으로 이동된다.Thus, the
따라서, 본 실시예에서는 도 5에서와 같이, 상기 지지체(110, 120)가 상측 방향으로 이동함에 따라, 크랭크 샤프트(30)가 기설정된 높이(d) 만큼 들어 올려져 고압축비를 구현하게 된다.Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, as the
한편, 엔진(1)이 저압축비 영역(고부하 운전 상태)에서 작동하는 경우, 도 6에서와 같이 콘트롤 샤프트(171)는 캠부재(173)의 노즈(174b)가 레버부재(150)에 접촉된 상태에서, 제어기(도시하지 않음)를 통해 다른 일측 방향으로 일정 각도 만큼 회전된다.On the other hand, when the
즉, 상기 콘트롤 샤프트(171)는 원래의 위치로 회전하며 레버부재(150)에 가하고 있던 가압력을 해제한다. 그러면, 상기 지지체(110, 120)는 탄성부재(130)의 탄성력에 의해 하측 방향으로 이동한다.That is, the
여기서, 상기 레버부재(150)는, 캠부재(173)의 가압력이 해제됨과 동시에 지지체(110, 120)가 탄성부재(130)의 탄성력에 의해 하측 방향으로 이동함에 따라, 받침부(153)를 중심으로 하여 로드부(151)의 일측 단부가 하측 방향으로 내려가며 그 로드부(151)의 다른 일측 단부가 캠부재(173)에 의해 상측 방향으로 올라가며 도면에서 화살표로 표시한 "B" 방향으로 회동하게 된다.Here, the
이 때, 상기 콘트롤 샤프트(171)의 캠부재(173)는 베이스(174a)가 레버부재(150)에 접촉된 상태에 있다.At this time, the
따라서 본 실시예에서는 도 5에서와 같이, 지지체(110, 120)가 하측 방향으로 이동함에 따라, 크랭크 샤프트(30)가 기설정된 높이(d) 만큼 아래로 움직이며 저압축비를 구현하게 된다.Therefore, as shown in FIG. 5, as the
이로써 본 실시예에 의한 가변 압축비 장치(100)는 상기에서와 같은 일련의 과정을 반복 수행하므로, 엔진(1)이 저부하 운전 상태에서 작동하는 경우, 도 7에서와 같이 실린더(61) 내부의 피스톤(20) 상사점이 일정 높이(d) 만큼 높아지게 되므로, 혼합기의 압축비는 증가하게 된다.As a result, the variable
그리고, 엔진(1)이 고부하 운전 상태에서 작동하는 경우, 실린더(61) 내부의 피스톤(20)의 상사점이 일정 높이(d) 만큼 낮아지게 되므로, 혼합기의 압축비는 감소하게 된다.In addition, when the
이에, 본 실시예에서는 엔진(1)의 저부하 운전 상태에서는 혼합기의 압축비를 높여 연비를 향상시키고, 엔진(1)의 고부하 운전 상태에서는 혼합기의 압축비를 낮추어 녹킹의 발생을 방지하고 엔진 출력을 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, in the present embodiment, in the low load operation state of the
이하, 도 8 및 도 9를 참고로, 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치를 상세히 설명한다. 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치는 전기 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치와 유사하다.8 and 9, a variable compression ratio apparatus for an automobile engine according to another exemplary embodiment of the present invention will be described in detail. The variable compression ratio device for a car engine according to another exemplary embodiment of the present invention is similar to the variable compression ratio device for a car engine according to the electric embodiment.
따라서 이하에서는 전기 실시예의 구성 요소들과 다른 다른 구성 요소에 대해서만 구체적으로 설명한다.Therefore, hereinafter, only components different from those of the embodiment will be described in detail.
도 8은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치의 측단면 구성도이고, 도 9는 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치의 구성도이다.8 is a side cross-sectional view of a variable compression ratio device for an automobile engine according to another exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a configuration diagram of a variable compression ratio device for an automobile engine according to another exemplary embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치(200)는 전기 실시예의 구성에서 레버부재를 삭제하고, 지지체(210, 220)의 하부면에 접촉하며 그 지지체(210, 220)에 상측 방향으로 작용하는 가압력을 선택적으로 제공하는 작동유닛(270)을 구성할 수 있다.Referring to the drawings, the variable
본 실시예에서, 상기 작동유닛(270)은 하부 지지체(220)의 하부면에 직접적으로 캠 접촉하는 복수의 캠부재(273)들을 지닌 콘트롤 샤프트(271)와, 콘트롤 샤프트(271)와 연결되게 설치되어 그 콘트롤 샤프트(271)로 회전력을 제공하는 구동 모터(275)를 포함하여 이루어진다.In this embodiment, the
상기 콘트롤 샤프트(271)는 크랭크 샤프트(30)에 대응하여 하부 실린더 블록(15)에 회전 가능하게 장착되는 바, 상기 캠부재들(273)은 하부 지지체(220)의 하부면에 대응하여 전기 실시예에서 언급한 바 있는 지지체 장착부(111)의 하측 공간(291)으로 배치된다.The
상기에서와 같은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치(200)의 나머지 구성들은 전기 실시예에서와 같으므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the rest of the configuration of the variable
따라서, 상기와 같은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치(200)에 의하면, 엔진(1)이 고압축비 영역(저부하 운전 상태)에서 작동하는 경우, 콘트롤 샤프트(271)는 캠부재(273)의 베이스(274a)가 하부 지지체(220)의 하부면에 접촉된 상태에서, 제어기(도시하지 않음)를 통해 일측 방향으로 일정 각도 만큼 회전된다.Therefore, according to the variable
그러면, 상기 콘트롤 샤프트(271)가 회전함에 따라 그 캠부재(273)의 노즈(274b)는 하부 지지체(220)의 하부면을 가압하며, 지지체(210, 220)에 대하여 상측 방향으로 작용하는 가압력을 제공한다.Then, as the
이에, 상기 지지체(210, 220)는 캠부재(273)에 의해 지지체 장착부(111)의 내부에서 탄성부재(230)의 탄성력을 극복하며 상측 방향으로 수직 이동하게 된다.Accordingly, the
따라서, 본 실시예에서는 상기 지지체(210, 220)가 상측 방향으로 수직 이동함에 따라, 크랭크 샤프트(30)가 기설정된 높이(d) 만큼 들어 올려져 고압축비를 구현하게 된다.Therefore, in the present embodiment, as the
한편, 엔진(1)이 저압축비 영역(고부하 운전 상태)에서 작동하는 경우, 콘트롤 샤프트(271)는 캠부재(273)의 노즈(274b)가 하부 지지체(220)의 하부면에 접촉된 상태에서, 제어기(도시하지 않음)를 통해 다른 일측 방향으로 일정 각도 만큼 회전된다.On the other hand, when the
즉, 상기 콘트롤 샤프트(271)는 원래의 위치로 회전하며 하부 지지체(220)의 하부면에 가하고 있던 가압력을 해제한다.That is, the
이에, 상기 지지체(210, 220)는 탄성부재(230)의 탄성력에 의해 하측 방향으로 이동하게 된다.Thus, the
따라서 이 경우는 상기 지지체(210, 220)가 하측 방향으로 이동함에 따라, 크랭크 샤프트(30)가 기설정된 높이(d) 만큼 아래로 움직이며 저압축비를 구현하게 된다.Therefore, in this case, as the
상기에서와 같은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 자동차 엔진용 가 변 압축비 장치(200)의 나머지 구성 요소들에 대한 작용은 전기 실시예에서와 같으므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the operation of the remaining components of the variable
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.Since these drawings are for reference in describing exemplary embodiments of the present invention, the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a variable compression ratio device for an automobile engine according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 측단면 구성도이다.2 is a side cross-sectional view of FIG. 1.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치의 주요 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.3 is a perspective view schematically showing a main configuration of a variable compression ratio device for an automobile engine according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치의 작동 과정을 설명하기 위한 작동 상태도이다.4 to 7 are operating state diagrams for explaining the operation of the variable compression ratio apparatus for an automobile engine according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치의 측단면 구성도이다.Fig. 8 is a side cross-sectional view of a variable compression ratio device for an automobile engine according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 자동차 엔진용 가변 압축비 장치의 구성도이다.9 is a block diagram of a variable compression ratio device for an automobile engine according to another exemplary embodiment of the present invention.
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