KR20110051589A - Oil supply passage for variable compression ratio engine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 엔진의 오일 공급 통로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가변 압축비 엔진용 오일 공급 통로에 관한 것이다.The present invention relates to an oil supply passage of an engine, and more particularly, to an oil supply passage for a variable compression ratio engine.
일반적으로 열기관의 열효율은 압축비가 높으면 증가되며, 스파크 점화기관의 경우 일정 수준까지 점화시기를 진각하면 열효율이 증가된다. 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.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. 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. 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 출력을 향상시킨다.A variable compression ratio (VCR) device is a device that changes the compression ratio of the mixer according to the operating state of the engine. 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 and the engine. Improve output
종래의 가변 압축비 장치는 엔진의 운전 상태에 따라 설정된 혼합기의 압축 비가 구현될 뿐 흡입/압축/폭발/배기 행정에서 각 스트로크(stroke)를 다르게 설정하지 못하였다. 특히, 압축 행정보다 팽창 행정을 길게 하면 열효율이 더욱 상승되나 종래의 가변 압축비 장치로는 압축 행정보다 팽창 행정보다 길게 구현하기가 어려웠다.In the conventional variable compression ratio device, only the compression ratio of the mixer set according to the operating state of the engine is realized, but each stroke cannot be set differently in the intake / compression / explosion / exhaust stroke. In particular, when the expansion stroke is longer than the compression stroke, the thermal efficiency is further increased. However, it is difficult to implement the expansion stroke longer than the compression stroke with the conventional variable compression ratio device.
또한, 저연비, 고마력 엔진을 구현하기 위해, 저부하시에는 고압축비/저배기량 고부하시에는 저압축비/고배기량을 실현하는 것이 유리하다.In addition, in order to implement a low fuel consumption and high horsepower engine, it is advantageous to realize a low compression ratio / high exhaust capacity at high loads at low loads.
이러한 가변압축비는 압축비를 가변하기 위하여 오일압, 전기 모터 등의 액추에이터를 사용했지만, 그에 따라 오일 펌프 용량이 증가하고 대용량 전기 모터로 인하여 전기부하도 증가하는 문제점이 야기된다.The variable compression ratio used an actuator such as an oil pressure and an electric motor to vary the compression ratio, but accordingly, oil pump capacity increases and electric load increases due to a large electric motor.
상기 문제점을 해결하기 위하여 피스톤 핀, 피스톤, 커넥팅 로드의 소단부 및 대단부에 가변 압축비를 구현하기 위한 유압식 가변 장치가 제안되고 있다.In order to solve the above problems, a hydraulic variable device for implementing a variable compression ratio at a small end and a large end of a piston pin, a piston, and a connecting rod has been proposed.
하지만, 유압식 가변 장치를 구현하기 위한 유압 회로가 적용되어야 하는 바, 보다 효율적이고 능동적인 오일 회로의 설계가 요구된다.However, since a hydraulic circuit for implementing a hydraulic variable device must be applied, a design of a more efficient and active oil circuit is required.
즉, 종래와 같은 유압을 이용한 가변 압축비 장치는 피스톤의 내부에 배치되는 피스톤 핀, 커넥팅 로드의 소단부 또는 대단부 등에 가변 압축비를 구현하기 위해서는 별도로 구비되는 액추에이터의 제어를 위하여 유압회로가 구성된다.That is, in the conventional variable compression ratio apparatus using hydraulic pressure, a hydraulic circuit is configured for control of an actuator provided separately to implement a variable compression ratio in a piston pin disposed inside the piston, a small end or a large end of the connecting rod.
특히, 상기 커넥팅 로드의 내부에 오일 홀이나 유로를 구성하는데 있어서 그 커넥팅 로드의 강성을 유지하기 위해서는 최소지름 및 최소길이로 가공을 하여야만 한다.In particular, in order to maintain the rigidity of the connecting rod in forming an oil hole or a flow path inside the connecting rod, it must be processed to the minimum diameter and the minimum length.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 가변 압축비 엔진용 오일 공급 통로를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an oil supply passage for a variable compression ratio engine.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 오일 공급 통로는 실린더 블록, 상기 실린더 블록의 하단에 장착되는 오일 공급 어댑터, 상기 오일 공급 어댑터와 결합되는 결합 볼트, 상기 결합 볼트의 결합 홀을 통하여 오일이 공급되고 이러한 결합 홀로부터 분지되는 분지관, 상기 분지관과 연통되어 오일이 공급되도록 크랭크 샤프트의 크랭크 핀의 양단에 각각 형성되는 오일 유입 포트 및 상기 오일 유입 포트를 경유하여 연통하도록 커넥팅 로드의 소단부 또는 대단부에 관통형성되는 커넥팅 로드 오일 공급 파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.The oil supply passage of the engine according to an embodiment of the present invention for achieving this object is a cylinder block, an oil supply adapter mounted on the lower end of the cylinder block, a coupling bolt coupled to the oil supply adapter, a coupling hole of the coupling bolt Connecting through the oil inlet port and the oil inlet port respectively formed on both ends of the crank pin of the crank shaft so that the oil is supplied through the branch pipe branched from the coupling hole, and the oil is supplied in communication with the branch pipe It characterized in that it comprises a connecting rod oil supply pipe formed through the small end or large end of the rod.
또한, 상기 커넥팅 로드 오일 공급 파이프는 상기 커넥팅 로드의 생크와 평행하게 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the connecting rod oil supply pipe is characterized in that arranged in parallel with the shank of the connecting rod.
또한, 상기 커넥팅 로드 오일 공급 파이프는 상기 생크의 양측면에 상호 대향하도록 2개가 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the connecting rod oil supply pipe is characterized in that the two are arranged so as to face each other on both sides of the shank.
또한, 상기 실린더 블록의 하단에는 오일 공급 어댑터가 장착되고,In addition, the lower end of the cylinder block is equipped with an oil supply adapter,
상기 오일 공급 어댑터를 경유하여 결합 홀의 외주면을 따라 오일이 공급되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the oil is supplied along the outer circumferential surface of the coupling hole via the oil supply adapter.
또한, 상기 크랭크 샤프트에 형성되고 관로 중앙에 설치되어서 상기 샤프트 오일 순환로를 양분하여 구획하는 차단 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that it further comprises a blocking member formed on the crankshaft and installed in the center of the pipeline to divide and divide the shaft oil circuit.
또한, 상기 크랭크 핀의 외주면에는 각각 저널 베어링이 장착되고 이러한 저널 베어링의 내주면에는 상기 샤프트 오일 순환로의 각 양단으로 각각 오일이 공급되도록 제1 및 제2오일 공급 환홈이 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, a journal bearing is mounted on the outer circumferential surface of the crank pin, respectively, and the first and second oil supply ring grooves are formed on the inner circumferential surface of the journal bearing so that oil is supplied to each end of the shaft oil circuit.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 엔진의 오일 공급 통로에 의하면, 상기 커넥팅 로드의 내부에 오일홀 드릴 가공을 위한 직선화가 필요없으므로 그에 따른 압력손실이 저감된다.As described above, according to the oil supply passage of the engine according to the present invention, since the straightening for the oil hole drill processing is not necessary inside the connecting rod, the pressure loss is reduced accordingly.
또한, 커넥팅 로드의 대단부 및 소단부 측에 오일 파이프 연결부에만 최소경으로 오일홀을 가공하므로 커넥팅 로드의 강성이 저하되지 않는다.In addition, since the oil hole is machined with a minimum diameter only at the oil pipe connecting portion on the large and small end portions of the connecting rod, the rigidity of the connecting rod is not deteriorated.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 엔진의 오일 공급 통로가 적용된 실린더 헤드와 실린더 블록의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a cylinder head and a cylinder block to which an oil supply passage of an engine according to an embodiment of the present invention is applied.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 엔진의 오일 공급 통로에 오일을 공급하기 위한 크랭크 샤프트의 유로를 개략적으로 나타낸 것이다.Figure 2 schematically shows the flow path of the crankshaft for supplying oil to the oil supply passage of the engine according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 엔진의 오일 공급 통로의 오일 공급 어 댑터의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an oil supply adapter of an oil supply passage of an engine according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 엔진의 오일 공급 통로에 오일을 공급하기 위한 크랭크 샤프트의 요부를 개략적으로 나타낸 것이다.Figure 4 schematically shows the main portion of the crankshaft for supplying oil to the oil supply passage of the engine according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 엔진의 오일 공급 통로가 커넥팅 로드에 적용되는 상태를 나타낸 것이다.Figure 5 shows a state in which the oil supply passage of the engine according to an embodiment of the present invention is applied to the connecting rod.
도 6은 도 5의 횡단면도이다.6 is a cross-sectional view of FIG. 5.
여기에서 사용되는 엔진은 통상적으로 적용되는 기술구성으로서 당업자라면이해할 수 있는 구성이므로 이러한 기본적인 구성은 본래 목적상 도면에 도시하지 않았지만, 이에 대하여 개략적인 설명을 하도록 한다.Since the engine used herein is a configuration generally understood by those skilled in the art as a technical configuration to be applied, such a basic configuration is not illustrated in the drawings for the purpose of the present invention.
통상적인 유압을 이용한 가변 압축비 장치는 피스톤의 내부에 배치되는 피스톤 핀, 커넥팅 로드의 소단부 또는 대단부 등에 가변 압축비를 구현하기 위해서는 별도로 구비되는 액추에이터의 제어를 위하여 유압회로가 구성된다.In the conventional variable compression ratio apparatus using a hydraulic pressure, a hydraulic circuit is configured to control an actuator provided separately to implement a variable compression ratio in a piston pin disposed inside the piston, a small end or a large end of the connecting rod.
여기서, 실린더에 장착되는 외부 피스톤 안에 내부 피스톤을 형성하여 양 피스톤이 서로 슬라이딩하면서 상대운동을 하게 된다.Here, the inner piston is formed in the outer piston to be mounted on the cylinder so that both pistons slide relative to each other.
또한, 외부 피스톤의 내측 상면부와 내부 피스톤의 외측 상면부 사이의 공간에 형성되는 유압 챔버에 오일을 공급하기 위하여 크랭크 샤프트로부터 커넥팅 로드 내부에 채널이 형성되고, 이 채널을 통하여 유압 챔버 내부로 오일이 공급되도록 함으로써 내부 피스톤에 대한 외부 피스톤의 상대 높이를 조절하여 엔진의 압축비를 조절하게 된다.In addition, a channel is formed inside the connecting rod from the crankshaft to supply oil to the hydraulic chamber formed in the space between the inner upper surface of the outer piston and the outer upper surface of the inner piston. By allowing this to be supplied, the compression ratio of the engine is adjusted by adjusting the relative height of the outer piston relative to the inner piston.
이때, 오일의 압력은 크랭크 샤프트 외부 또는 내부에서 제어되며, 유압 챔버 내의 오일의 양의 증감 조절은 커넥팅 로드 내부에 형성된 채널 상에 설치되는 복수의 관성 밸브에 의해 수행된다.At this time, the pressure of the oil is controlled outside or inside the crankshaft, and the increase and decrease of the amount of oil in the hydraulic chamber is performed by a plurality of inertial valves installed on the channel formed inside the connecting rod.
이러한 복수의 관성 밸브가 동시에 열리는 타이밍은 엔진의 흡입 행정 단계이며, 0도에서 180도까지의 흡입 행정 중 90도 지점에서 피스톤의 운동속도가 일정하여 가속도가 없기 때문에 유압 챔버를 형성하는 복수의 피스톤 중 상부 피스톤(즉, 외부 피스톤)에 작용하는 수직 방향의 가속도 변호에 따른 관성력은 없고, 다만 오일의 압력에 의한 상방향으로 향하는 힘, 실린더 내부의 흡기 부압에 의한 상방향으로의 힘, 그리고 스프링에 의해 하방향으로의 힘이 작용한다.The timing of opening the plurality of inertial valves at the same time is the intake stroke stage of the engine, and since the movement speed of the piston is constant at 90 degrees during the intake stroke from 0 to 180 degrees, the plurality of pistons forming the hydraulic chamber are not accelerated. There is no inertial force due to the vertical acceleration acting on the upper piston (i.e., the outer piston), but upward force due to oil pressure, upward force due to intake negative pressure inside the cylinder, and spring The downward force acts.
이러한 힘의 평형을 이용하여 엔진의 운동조건에 따라 오일의 압력을 적절하게 제어하면 양 피스톤의 상대 높이를 변화시켜 엔진의 압축비를 조절하게 된다. 즉, 양 피스톤 사이에 형성되는 유압 챔버 내의 오일(또는 유압)을 이용하여 양 피스톤의 상대 높이를 조절하게 되고, 이에 따라 유압 챔버 내의 오일이 유입되면 외부 피스톤이 상대적으로 상방향으로 운동하므로써 엔진의 압축비가 증가되는 한편, 유압 챔버 내에 오일이 유출되면 외부 피스톤이 상대적으로 하방향으로 운동하므로써 엔진의 압축비가 감소하게 되어 엔진의 압축비를 조절할 수 있게 된다.By controlling the pressure of the oil appropriately according to the motion conditions of the engine using the balance of the force, the compression ratio of the engine is adjusted by changing the relative height of both pistons. That is, the relative height of both pistons is adjusted by using oil (or hydraulic pressure) in the hydraulic chamber formed between the two pistons. Accordingly, when oil in the hydraulic chamber flows in, the external piston moves upward in a relatively upward direction. While the compression ratio is increased, when the oil leaks into the hydraulic chamber, the external piston moves relatively downward, so that the compression ratio of the engine is reduced, so that the compression ratio of the engine can be adjusted.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 엔진의 오일 공급 통로는 엔진을 이루는 구성요소로서 실린더 블록(100), 실린더 헤드(H), 크랭크 저널(110) 및 크랭크 샤프트(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the oil supply passage of the engine according to an embodiment of the present invention includes a
상기 실린더 블록(100)의 하단에는 오일 공급 어댑터(200)가 형성된다.An
이러한 오일 공급 어댑터(200)는 상기 실린더 블록(100)의 하단에 체결되는 결합 볼트(220)의 결합 홀(101)을 통하여 오일이 공급되도록 형성된다.The
즉, 상기 오일 공급 어댑터(200)는 도 3에 도시한 바와 같이, 결합 볼트(220)와 상기 실린더 블록(100)의 사이에 개재되도록 위치하고, 상기 오일 공급 어댑터(200)의 내부로 연통하도록 오일 공급 파이프(210)가 형성되고, 이러한 오일 공급 파이프(210)를 경유하여 상기 결합 볼트(220)의 결합 홀(101)로 유입되는 오일은 상기 크랭크 샤프트(120)의 내부에 형성되는 유로와 연통하도록 형성된다.That is, the
이때, 상기 결합 홀(101)로부터 분지되어 형성되는 분지관(102)을 경유하여 상기 크랭크 샤프트(120)의 내부로 오일이 공급된다.At this time, the oil is supplied to the inside of the
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 크랭크 샤프트(120)의 내부에는 상기 오일을 커넥팅 로드(400)로 공급할 수 있도록 복수개의 유로가 형성된다.As shown in FIG. 2, a plurality of flow paths are formed in the
상기 샤프트 오일 순환로(121)는 복수개의 크랭크 핀(122)을 구비하며, 이러한 크랭크 핀(122)에는 그 내부에서 오일이 순환하도록 양단에 오일 유입 포트(124, 125)가 형성된다.The shaft
즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 각각의 오일 유입 포트(124, 125)는 상기 실린더 블록(100)의 결합 홀(101)과 연통되도록 형성된다.That is, as shown in FIG. 4, each of the
이때, 상기 각각의 샤프트 오일 순환로(121)의 중앙에는 대략 절반 길이만큼을 차단하여 구획할 수 있도록 차단 부재(127)가 설치된다.In this case, a blocking
이러한 차단 부재(127)에 의해 양단으로 구획되는 오일 유입 포트(124, 125) 는 각각 A라인 및 B라인으로 연통되도록 형성된다.The
즉, 크랭크 저널(110), 커넥팅 로드의 대단부 및 소단부 측 오일 회로 내부에 오일을 상시 공급하는 윤활유를 위한 경로 또는 커넥팅 로드에 별도로 형성되는 스풀 밸브 제어용 오일 공급 라인의 유압 제어를 위한 오일 경로를 선택적으로 적용할 수 있다.That is, the oil path for the hydraulic control of the oil supply line for the spool valve control which is formed separately in the connecting rod or the connecting rod or the oil for the oil supply at all times inside the oil circuit of the
여기서, 상기 오일 유입 포트(124, 125)에 각각 연통되는 제1 오일 공급 환홈(311) 및 제2 오일 공급 환홈(312)이 구비되어서 상기 크랭크 샤프트(120)의 크랭크 저널(110)의 오일 유막을 유지하기 위해 저널 베어링(300)이 설치됨으로써 오일 공급을 원활하게 한다.Here, the oil oil film of the
한편, 도 5를 참조하면, 커넥팅 로드(400)의 생크(shank; 410)의 상하단에 소단부오일 공급 홀(421) 및 대단부 오일 공급 홀(422)이 각각 형성된다.Meanwhile, referring to FIG. 5, a small end
상기 소단부/대단부 오일 공급 홀(421, 422)의 위치는 상기 커넥팅 로드(400)의 중심선을 기준으로 대칭되도록 한다.Positions of the small end / large end
또한, 상기 소단부/대단부 오일 공급 홀(421, 422)이 상호 연통되도록 커넥팅 로드 오일 파이프(420)가 배치된다.In addition, the connecting
상기와 같이 커넥팅 로드(400)의 내부에 별도의 유로를 드릴 가공 등으로 형성하지 않으므로 커넥팅 로드(400)의 강성을 확보할 수 있는 잇점이 있다.As described above, since a separate flow path is not formed inside the connecting
또한, 상기 커넥팅 로드 오일 파이프(420)를 상기 생크(410)를 중심으로 양측에 2개 형성되므로 전술한 바와 같은 윤활유를 위한 경로 또는 오일 공급 라인의 유압 제어를 위한 오일 경로로 각각 적용할 수 있다.In addition, since two connecting
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and easily changed and equalized by those skilled in the art from the embodiments of the present invention. It includes all changes to the extent deemed acceptable.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 엔진의 오일 공급 통로가 적용된 실린더 헤드와 실린더 블록의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a cylinder head and a cylinder block to which an oil supply passage of an engine according to an embodiment of the present invention is applied.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 엔진의 오일 공급 통로에 오일을 공급하기 위한 크랭크 샤프트의 유로를 개략적으로 나타낸 것이다.Figure 2 schematically shows the flow path of the crankshaft for supplying oil to the oil supply passage of the engine according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 엔진의 오일 공급 통로의 오일 공급 어댑터의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an oil supply adapter of an oil supply passage of an engine according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 엔진의 오일 공급 통로에 오일을 공급하기 위한 크랭크 샤프트의 요부를 개략적으로 나타낸 것이다.Figure 4 schematically shows the main portion of the crankshaft for supplying oil to the oil supply passage of the engine according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 엔진의 오일 공급 통로가 커넥팅 로드에 적용되는 상태를 나타낸 것이다.Figure 5 shows a state in which the oil supply passage of the engine according to an embodiment of the present invention is applied to the connecting rod.
도 6은 도 5의 횡단면도이다.6 is a cross-sectional view of FIG. 5.
* 도면에 사용된 주요부분 부호설명 ** Explanation of Major Parts Used in Drawings *
100: 실린더 블록 101: 결합 홀100: cylinder block 101: coupling hole
102: 분지관 110: 크랭크 저널102: branch pipe 110: crank journal
120: 크랭크 샤프트 121: 샤프트 오일 순환로120: crankshaft 121: shaft oil circuit
122: 크랭크 핀 124: 제1 오일 유입 포트122: crank pin 124: first oil inlet port
125: 제2 오일 유입 포트 127: 차단 부재125: second oil inflow port 127: blocking member
200: 오일 공급 어댑터 210: 오일 공급 파이프200: oil supply adapter 210: oil supply pipe
220: 결합 볼트 300: 저널 베어링220: combined bolt 300: journal bearing
311: 제1 오일 공급 환홈 312: 제2 오일 공급 환홈311: first oil supply ring groove 312: second oil supply ring groove
400: 커넥팅 로드 410: 생크400: connecting rod 410: shank
411: 소단부 412: 대단부411: small end 412: large end
420: 커넥팅 로드 오일 파이프 421, 422: 오일 공급 홀 420: connecting
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CN108843449A (en) * | 2018-09-11 | 2018-11-20 | 吉林大学 | A kind of single-cylinder engine with hydraulic variable compression ratio mechanism |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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KR101490900B1 (en) | 2015-02-09 |
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