KR100678485B1 - 회전식 내연기관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추진 엔지니어링(Propulsion Engineering)에 관한 것으로서, 특히 회전식 내연기관에 관한 것이다.

본 발명에 의해 해결될 과제는, 연료 효율성과 생태학적 친화성을 개선함은 물론, 고속회전으로 조기점화를 설정하는 능력을 제공하고, 작동축의 회전주파수를 증대시키고, 그 진동을 감소시키며, 내연기관을 보다 저렴한 비용으로 제조하는 것이다. 상기 회전식 내연기관은 작동로터가 타원-모양인 반면, 압축로터가 정사각형-모양-모양이 되도록 구성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 특히 회전식 내연기관의 작동로터를 타원-모양으로 형성한 반면, 압축로터를 정사각형-모양으로 형성함으로써, 본 발명자등은 로터를 통하여 작동축에 보다 효율적인 구동력(연소성 혼합물내의 연소물질로부터의 압력에 의해)의 인가를 달성할 수 있다. 회전식 내연기관은 하우징(1)으로 구성되어 있고, 그 챔버들안에 로터(2, 3)가 장착되어 있다. 상기 하우징은 흡입구(4)와 배출구(5)를 구비하며, 상기 내연기관의 하우징은 뚜껑(6)을 구비하고, 상기 뚜껑 위에 로터의 베어링(7)이 상기 하우징의 챔버들과 동축상으로 장착되어 있다. 상기 로터(3)는 작동축(8)과 연결되어 있는 반면, 양쪽 로터는 스프링 장착 블레이드(9)로 구성되고 로터의 상호관련된 회전을 제공하는 변속장치(10, 예를 들면 기어식 트랜스미션(Gear-type Transmission))를 통하여 서로 연결되어 있다. 상기 블레이드(9)가 상기 내연기관의 작동중에 내연기관의 하우징 쪽으로 압압됨으로 인해 초래되는 원심력으로부터의 압력을 감소시키기 위해 상기 블레이드(9)에는 카운터 로드(Counter-Load, 11, 도 4)가 설치되어 있다. 또한 상기 하우징은 스크린(Screen)이 흡입구와 배출구를 격리하는 작동실(14)을 구비한다. 상기 스크린은 스프링 장착 플레이트(16, 도 2, 도 5, 도 6), 가스(예를 들면, 공기) 차단부(15, 도 1, 가압상태를 이용하는 내연기관의 경우)의 형태 또는 로터(17, 도 3)의 형태로 형성될 수 있다. 상기 스프링 장착 블레이드(9)는 로터, 하우징 및 내연기관의 뚜껑 사이에서 가스켓으로서 작용한다. 이들 블레이드는 내연기관 하우징의 원통형 챔버내에서 회전하는 로터의 슬롯내에서 왕복운동을 수행할 수 없다. 그러나, 상기 블레이드(9)는 로터가 하우징의 비원통형 챔버에서 회전할 때 로터의 슬롯내에서 왕복운동을 할 수 있어, 블레이드가 왕복운동할 수 없는 내연기관과 비교하여 압축도, 용량 및 토크가 증대된다. 또한, 상기 내연기관은 연료장치, 점화장치, 윤활장치, 냉각장치 및 가스분배장치를 구비한다.

내연기관, 회전식, 연소, 연료, 효율성, 생태학적 친화성

Description

회전식 내연기관{Rotary Internal-Combustion Engine}

본 발명은 추진 엔지니어링(Propulsion Engineering)에 관한 것으로서, 특히 회전식 내연기관에 관한 것이다.

미국특허 제3,951,111호, F02B 53/08, 1976에는, 슬라이드 밸브(Slide Valve)의 플랜지(Flange)와 함께 충전탱크(Charging Tank)를 형성하는 2개의 슬라이딩 블레이드(Sliding Blade)를 구비하는 2개의 모터와 기관실로 구성된 회전식 내연기관에 있어서, 그 작동은 압축 스트로크(Compression Stroke) 후 제1 실린더의 충전탱크와 제2 실린더의 기관실 사이에 압축 및 점화준비 연소성 혼합물을 교차분사(Cross-Injection)하는 4개의 스트로크 싸이클(Stroke Cycle)에 근거되는 것을 특징으로 하는 회전식 내연기관의 작동방법이 개시되어 있다.

이러한 내연기관의 단점은 충전탱크에서 기관실로의 압축된 연소성 혼합물의 분사가 압축 스트로크의 효율을 저하시킨다는 것이다. 더욱이, 고속회전으로 조기 점화(Advance Ignition)를 설정할 능력이 없기 때문에 연료 효율성이 떨어지고 생태학적인 친화성이 빈약하다. 또한, 이는 엔진 작동축(Engine Working Shaft)의 회전주파수를 떨어뜨리기도 한다.

본 발명에 대한 가장 근접한 선행기술은, 동일축을 공유하는 2개의 실린더로 이루어지고 4개의 방사상 슬라이딩 블레이드를 갖는 2개의 편심로터(Off-Centre Rotor)를 포함하며, 그 각각은 스테이 스프링 로드(Stay-Spring Rod)의 단부를 수용하는 2개의 슬롯(Slot)을 구비하는 회전식 내연기관으로 구성되어 있다(미국특허 제3,858,550호, 분류 F02B 53/08, 1975).

이러한 해결책은, 슬라이딩 로터 블레이드로 인해 하나의 축으로부터 로터의 편심 변위가 생기기 때문에 엔진의 진동을 증대시킨다는 단점이 있다. 더욱이, (고속회전으로) 조기점화를 설정할 능력이 없기 때문에, 연료의 효율성이 떨어지고 생태학적인 친화성이 나쁘다. 또한, 이는 엔진 작동축의 회전주파수를 떨어뜨리기도 한다.

본 발명에 의해 해결될 과제는, 엔진의 연료 효율성과 생태학적 친화성을 개선하고, (고속회전으로) 조기점화 설정 능력을 제공하고, 작동축의 회전주파수를 증대시키며, 그 진동을 감소시킴은 물론, 엔진을 보다 저렴한 비용으로 제조하는 것이다.

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상기 과제는, 뚜껑들로 밀폐되고 흡입구와 배출구가 구비된 하우징을 포함하고,
상기 하우징 내에는 작동로터(Operational Rotor)와 압축로터(Compression Rotor)가 장착되고, 작동로터와 압축로터는 하우징의 벽들, 뚜껑들 및 이들 사이에 대해 기밀되어서(Gasketed), 상기 로터들이 하우징의 벽들, 뚜껑들과 함께 작동실 및 압축실을 형성하는 회전식 내연기관에 있어서,
상기 작동로터는 타원-모양인 반면, 상기 압축로터는 정사각형-모양이고,
상기 로터들은 상기 작동실 바깥쪽에서 상기 압축실을 움직이도록 장착되며,
상기 작동실은 상기 흡입구를 배출구로부터 분리하는 스크린(screen)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회전식 내연기관에 의해 해결된다.

이러한 구성에 의해, 특히 회전식 내연기관의 작동로터를 타원-모양으로 형성한 반면, 압축로터를 정사각형-모양으로 형성함으로써, 본 발명은 엔진축상에 장착된 작동로터에 더욱 효율적인 구동력(연소성 혼합물 내의 연소물질로부터의 압력에 의해)의 인가를 달성할 수가 있다.

도 1은, 흡입구를 배출구와 분리하는 공기 차단부(Air Barrier)를 갖는 내연기관의 단면도.

도 2는, 흡입구를 배출구와 분리하는 스프링 장착 블레이드(Spring-loaded Blade)를 갖는 내연기관의 단면도.

도 3은, 로터가 흡입구를 배출구와 분리하는 회전식 내연기관의 단면도.

도 4는, 내연기관의 종단면도.

도 5는, 2개의 스트로크(Stroke), 즉 "압축 스트로크" 및 "파워(Power) 스트로크"에 대응하여 종단면으로 바라보았을 때의 내연기관의 단면도.

도 6은, 동시 스트로크(Simultaneous Stroke), 즉 "흡입" 및 "배출"에 대응하여 종단면으로 바라보았을 때의 내연기관의 단면도.

삭제

본 발명에 의한 회전식 내연기관(Rotary Internal-Combustion Engine)은 하우징(Housing, 1)으로 구성되어 있고, 상기 하우징(1)의 챔버(Chamber)들 안에 로터(Rotor, 2, 3)가 장착되어 있다. 상기 하우징은 흡입구(4)와 배출구(5)를 구비하며, 상기 내연기관의 하우징은 뚜껑(6; 도 4)을 구비하고, 상기 뚜껑 위에 로터의 베어링(Bearing, 7)이 상기 하우징의 챔버들과 동축상으로 장착되어 있다. 상기 로터(3)는 상기 엔진의 작동축(8)과 연결되어 있는 반면, 양 로터는 스프링 장착 블레이드(9)로 구성되고 로터들의 상호관련된 회전을 제공하는 변속장치(10, 예를 들면 기어식 트랜스미션(Gear-type Transmission))를 통하여 서로 연결되어 있다. 상기 블레이드(9)가 상기 엔진의 작동 중에 엔진의 하우징 쪽으로 압압됨으로 인해 초래되는 원심력으로부터의 압력을 감소시키기 위해 상기 블레이드(9)에는 카운터 로드(Counter-Load, 11, 도 4)가 설치되어 있다. 압축실(12, 도 1, 2, 3, 5, 6)은 연료 분사기 또는 점화기 플러그(13)를 지지하고 있다. 상기 흡입구는 그 사이에 형성되는 스크린(screen)에 의해 배출구와 분리될 수 있고, 이러한 스크린으로서, 스프링 장착 플레이트(16, Spring-loaded Plate, 도 2) 또는 로터(17, 도 3)를 사용할 수 있고, 가압상태를 이용하는 엔진의 경우에는 가스(예를 들면, 공기) 차단부(15; 도 1)를 사용한다.
상기 스프링 장착 블레이드(9)는 로터, 하우징 및 내연기관의 뚜껑 사이에서 가스켓(Gasket)으로서 작용한다. 이들 블레이드(9)는 엔진 하우징의 원통형 챔버내에서 회전하는 로터의 슬롯 내에서 왕복운동을 수행할 수 없다. 그러나, 상기 블레이드(9)는 로터가 하우징의 비원통형 챔버에서 회전할 때 로터의 슬롯내에서 왕복운동을 할 수 있어, 블레이드가 왕복운동할 수 없는 엔진과 비교하여, 압축도, 용량 및 토크가 증대된다.

또한, 상기 엔진은 연료장치, 점화장치, 윤활장치, 냉각장치 및 가스분배장치를 구비한다.

본 발명에 의한 엔진의 작동상태는 도 5 및 도 6에 도시되어 있다.

가동시, 로터(2와 3)가 회전하기 시작하여 압축실 12와 작동실 14를 형성하여 그 체적을 변경하면서 움직인다. "흡입(Intake)" 스트로크(Stroke) 동안에, 연소성 혼합물의 성분을 흡입구(4, 도 6)를 통하여 챔버 A(그 체적이 증가되도록)안에 분사시킨다. 그리고 나서, 이들 성분을 "압축(Compression)" 스트로크 동안에 압축실(12)의 체적만큼 압축시킨다 (도 5). 이후 상기 압축실(12)의 움직임이 발생되어 점화가 일어나고(필요하다면, 미리), 연소성 혼합물을 연소시켜 상기 작동실(14, 도 5)쪽으로 더 향하는 연소물질을 생성한다. 이후, "파워-스트로크(Power-Stroke)"가 실행되어 작동축(8)에 연결된 로터(3)가 회전된다. 방출 연소물질(배출)은 배출구(5)를 통하여 내연기관의 챔버 B(도 6)로부터 방출되어서 "배출(Exhaust)" 스트로크를 실행한다.

회전식 엔진의 4개의 스트로크 작동싸이클을 반복시킨다.

본 발명에 따른 회전식 내연기관의 사용에 의하면, 엔진을 보다 저렴한 비용으로, 생태학적 친화성으로 제조할 수 있고, 엔진에 음의 토크(Negative Torque)를 발생시키지 않은 상태에서 조기점화를 제공함으로써 상기 내연기관의 작동축의 회전주파수를 증대시킬 수가 있으며, 그 로터를 로터가 장착된 하우징내의 챔버들과 동축상으로 위치시킴으로써 엔진의 진동을 감소시킴은 물론, 그 설계가 간소화됨으로써 엔진을 보다 저렴한 비용으로 제조할 수가 있다.

Claims (5)

1. 뚜껑들로 밀폐되고 흡입구와 배출구가 구비된 하우징을 포함하고,

   상기 하우징 내에는 작동로터와 압축로터가 장착되고, 작동로터와 압축로터는 하우징의 벽들, 뚜껑들 및 이들 사이에 대해 기밀되어서(Gasketed), 상기 로터들이 하우징의 벽들, 뚜껑들과 함께 작동실 및 압축실을 형성하는 회전식 내연기관에 있어서,

   상기 작동로터는 타원-모양인 반면, 상기 압축로터는 정사각형-모양이고,

   상기 로터들은 상기 작동실 바깥쪽에서 상기 압축실을 움직이도록 장착되며,

   상기 작동실은 상기 흡입구를 배출구로부터 분리하는 스크린(screen)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회전식 내연기관.
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