KR100961883B1

KR100961883B1 - 로우터리 엔진

Info

Publication number: KR100961883B1
Application number: KR1020080031115A
Authority: KR
Inventors: 변상복
Original assignee: 변상복
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2010-06-11
Also published as: KR20090105579A

Abstract

본 발명은 로우터리엔진(rotory engine)에 관한 것이다.

종래의 왕복동내연기관(reciprocating engine)은 진동,소음이 크고 구조가 복잡하여 마력당 중량 및 부피가 크고, 크랭크 피스톤의 관성저항이 커서 기계적 효율이 저하되고 회전피스톤형인 반켈엔진(Wankelengine)은 그 회전로우터(rotor)가 삼각형으로 형성되어서 그 정점시일(Apex Seal)과 하우징(Housing)간의 기밀유지 및 윤활,냉각이 곤란하고 연료 및 윤활유의 소비율이 증가하고 제작이 까다롭고 기관각부의 온도차에 의한 열변형 처리가 곤란한 결점이 있었다.

본 발명은 이상과 같은 종래엔진의 결점을 개선하여 간단하고 마력당 중량 및 부피를 작게하여 저공해 고연비의 로우터리 엔진을 제공코저 안출한 것으로 편심로우터(4)에는 수평공(5')이 천설된 요동판자(5)가 붙어있는 외륜(6)을 끼우고 하우징(Housing)(1)의 정상블록(Block)(8)중간에 형성된 원형공(7)에는 반원형 로울(roll)(12)(12')을 요동판자(5)의 양측면에 대칭으로 밀착토록 끼워넣고 그 밑에는 하우징(1)내 공간측으로 트인 공기통로(13)와 연소실(14)을 그 위의 홈(11)(11')에 연통토록 천설한 것으로 로우터(rotor)(4)가 편심으로 회전하면 요동판자(5)는 반원형로울(12)(12')과 함께 요동하면서 상하 슬라이딩(Sliding)우동을 하고 로우터(4)의 외륜(6)에 끼운 시일링(seal ring)(17)은 하우징(1)내벽에 밀접되어서 좌측에서는 용적변화와 함께 공기흡입과 압축행정을 하고 우측에서는 연소가스 팽창행정과 배기를 수행하는 것이다.

좌측의 공기흡입구(18)에서 흡입되어서 고압으로 압축되는 공기는 공기통로(13)와 홈(11)으로 밀려들어갔다가 상승하는 요동판자(5)의 수평공(5')이 홈(11)(11')과 일치하여 구멍이 열리는 순간 우측의 연소실(14)로 급속히 이동한다. 이 순간 연료분사변(15)에서 분사하는 연료는 고압공기와 혼합되면서 점화플러그(16)에 의하여 착화하고, 폭발적인 고온 고압의 연소가스는 외륜(6)의 시일링(17)표면에 강력히 격돌하여 편심로우터(4)에 토오크(torque)를 발생케 하므로 출력축(3)은 원활한 회전운동을 수행한다.

공기흡입구(18)와 배기구(19)에는 밸브기구가 없어서 흡배기 효율이 좋고 팽창행정 과정에서는 비교적 저온상태로 완전연소를 하므로 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO)등 공해가스배출이 저감된다.

이와 같이 본 발명은 편심로우터(4) 1회전에 한번 폭발하고 외륜(6)에 끼운 시일링(17)과 하우징(1)내벽 사이에는 기밀이 확실하게 유지되므로 출력 및 연비가 향상되고 또 구조가 간단하여 내구성 및 경제성이 높다.

Description

로우터리 엔진{omitted}

본 발명은 회전피스톤형인 반켈엔진 및 종래의 왕복동 내연기관의 결점을 해결하기 위하여 하우징 내에서 회전하는 로우터의 기밀유지로 출력 및 연비를 향상케 하고 마력당 중량, 부피를 작게하고 윤활,냉각을 원활히 하고 간단한 구조로 내구성, 정비성,생산성을 높이고 소음과 진동 및 배기공해를 저감케 할 목적으로 안출한 로우터리 엔진에 관한 것이다.

종래의 왕복동 내연기관(reciprocating engine)은 진동,소음,부피,무게 및 피스톤의 관성저항으로 인한 기계적 손실이 크고 구조가 복잡하여 생산원가가 높아지는 결점이 있고 회전피스톤형의 반켈엔진(Wankel engine)은 하우징(Housing)내의 로우터(rotor)가 삼각형으로 형성되었기 때문에 선(線)접촉하는 정점 시일(Apex Seal)의 기밀유지가 곤란하여, 압축공기 및 연소가스의 누설(leak) 과다로 출력이 떨어지고 연비가 낮고 또 제작성이 곤란하여 생산원가가 상승하는 결점이 있다.

왕복동피스톤 내용기관의 관성저항을 제거하기 위하여 하우징내의 로우터 (rotor)를 회전운동케 하여 진동,소음을 거의 없애고, 로우터와 하우징내벽과의 긴밀유지를 확보하고 압축비를 다소 높여서 열효율과 출력 및 연비를 높이고 간단한 구조로서 마력당 중량 및 부피를 줄이고 생산원가를 낮추고 비교적 저온연소로 완전 연소케하여 질소산화물(NOx)및 일산화탄소(CO)등 공해물질의 배출을 줄인다.

본 발명은 하우징(Housing)내에서 로우터(rotor)를 회전운동케하고 그 로우터와 하우징 접촉면간의 기밀유지를 확보하고, 윤활 및 냉각을 확실하게 하고 간단한 구조로서 엔진의 무게부피를 작게하고 내구성, 제작성, 정비성, 생산성을 제고하고 비교적 저온 상태에서 완전연소를 촉성한다.

본 발명은 로우터(rotor)가 하우징(Housing)내어서 회전운동만 하기 때문에 공기압축비를 다소 높여도 진동,소음이 거의 없고 마력당 중량과 부피가 적고 로우터와 하우징간의 기밀유지 및 윤활냉각이 용이하여 열효율과 연비가 높고 기계적 효율이 향상된다.

그리고 구조가 간단하여 내구성이 높고 생산원가가 낮다 하우징(1)내 연소실은 표면적/체적비가 크므로 엔진의 과열이 방지되고 공기흡입구(18)와 배기구(19)에는 밸브(Valve)가 없어서 흡기와 배기의 제한을 받지 않아 공기와 연소가스의 흡배기 효율이 좋기 때문에 고속회전에 유리하다.

그리고 비교적 저온 연소 상태로 완전연소하므로 질소산화물(NOx)과 일산화탄소(CO)등 배출이 저감된다.

본 발명은 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

하우징(Housing)(1)내의 작동공간은 원형으로 형성하고 그 사이드 하우징(Side Housing)(2)의 중심공에서 지지(支持)된 출력축(3)에 고정된 폄심로우터(rotor)(4)에는 수평공(5')이 천설된 긴 요동판자(5)가 동일체로 붙어있는 외륜(外輪)(6)을 미끄럽게(smooth)감입(嵌入)하고 하우징(1)의 정상에는 하우징(1)내공간으로 트이도록 원형의 중심공(7)이 천설(穿設)된 블록(block)(8)을 형성하고 그 정상에 형성한 윤활유실(9)에는 주유공(柱油孔)마개(9')를 나입(螺入)하고 중심공(7)에는 다리(10)(10')와 홈(11)(11')가 형성된 반원형 로울(roll)(12)(12')이 요동판자(5)의 양측면에 대칭으로 밀착토록 긴밀히 끼워넣고 그 다리(10)(10')와 반원형 로울(12)(12')사이에는 하우징(1)내 공간에 연통토록 공기통로(13)및 연소실(14)을 대칭으로 형성하고 그 연소실(14)측벽에는 연료분사변(15)과 점화플러그(16)를 장착하고 하우징(1)하저면의 좌측에는 공기흡입구(18),우측에는 배기구(19)를 천설(穿設)하고 공기흡입구(18)와 배기구(19) 중간의 하우징(1)내벽에 형성된 요면(凹面)(23)에 수용(收容)되는 칸막이판(20)은 그 기부(基部)면에 부설된 축(21)의 양단이 사이드 하우징(2)공에 삽입되어서 축(21)일단에 개입(介入)된 스프링(22)에 의하여 시일링(17)면에 항상 탄접(

接)케 하고, 출력축(3)과 편심로우터(4)에는 외륜(6)의 틈새에 연통하는 윤활유통로(24)(24')를 천설하여서 된 것이다.

도면중 미설명부호 25,25'는 기밀시일(Seal)26은 윤활유실, 27은 냉각수실, 28은 동력전달기어를 표시한 것임.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

편심로우터(4)가 회전하면 그 외륜(6)의 시일 링(seal ring)(17)의 장반경(長半徑)쪽 외주면은 항상 하우징(1)내벽에 면접촉 상태로 회전한다.

그 우측에서는 연소가스의 팽창행정과 배기를 하고 좌측에서는 편심로우터(4)의 회전으로 용적변화와 함께 공기흡입구(18)로부터 흡입된 공기의 압축행정을 하는 것으로 극도로 압축되어 하우징(1)정상의 좌측공기통로(13)와 반원형 로울(12)에 천설된 홈(11)쪽으로 밀려들어간 고압 공기는 상승하는 요동판자(5)중간의 수평공(5')이 반원형 로울(12)(12')의 좌우측홈(11)(11')과 일치하여 구멍이 열리는 순간 연소실(14)로 급속히 이동하여 좌측의 공기통로(13)및 우측의 연소실(14)하방을 폐색(閉塞)하고 있는 외륜(6)의 시일링(seal ring)(17)면까지 급속히 충만된다.

이순간 상승하였다가 다시 하강하는 요동판자(5)의 수평공(5')은 어긋나서 막히게 되므로 연료분사변(15)에서 분사하는 연료는 압축공기와 혼합되면서 점화플러그(16)에 의하여 착화되고 폭발적인 고온고압의 연소가스는 외륜(6)의 시일링(Seal ring)(17)표면에 강력히 격돌하여 편심로우터(rotor)(4)에 토오크(torque)를 발생케 하므로 출력축(3)은 화살표 방향으로 원활히 회전운동을 수행한다.

이상과 같이 본 발명은 편심로우터(4)1회전에 한번 폭발연소하게 된다.

그리고 출력축(3)의 중심과 편심로우터(4)에 천설된 윤활유통로(24)(24')에는 윤활유가 유통되어서 외륜(6)의 틈새로 침투하여 유막을 형성하므로 마찰마모가 방지되고 블록(block)(8)정상에도 윤활유실(9)을 형성하였으므로 중심공(7)과 반월형 로울(12)(12')의 틈새 및 요동판자(5)와 반월형 로울(12)(12')사이의 틈새로 윤활유가 침투하여 유막이 형성되어서 기밀유지와 함께 요동판자(5)의 승강(昇降)및 요동작용이 원활해진다.

그리고 편심로우터(4)의 측벽에 형성된 윤활유실(26)내의 윤활유는 사이드하우징(2)과의 틈새로 침투하여 편심로우터(4)의 회전운동을 원활케 하고 하우징(1)저면에 흘러떨어진 윤활유는 강력히 회전하는 로우터(4)외륜(6)의 시일 링(17)에 의하여 하우징(1)내벽으로 비산(飛散)하기 때문에 그 유막에 의하여 윤활과 기밀이 더욱 확실하게 유지되어 압축공기 및 연소가스의 누설(reak)을 방지하기 때문에 열효율 및 출력이 향상된다. 그리고 하우징(1)저면의 칸막이판(20)은 편심로우터(4)의 외륜(6)의 시일 링(Seal ring)(17)의 외주면에 스프링(22)의 탄력으로 항상 밀접되어 있기 때문에 우측의 배기구(19)로 배출되는 배기의 일부 잔류가스가 좌측의 흡입구(18)에서 흡입되는 신선한 공기에 혼입되는 것을 차단한다.

시일링(17)에 탄접된 칸막이판(20)이 회전하는 편심로우터(4)의 시일링(17)에 의하여 밑으로 눌릴때는 요면(凹面)(23)에 잠시 수용(收容)되었다가 시일링(17)이 지나간 직후에는 다시 원상으로 복귀한다.
본 발명을 실시함에 있어서 외륜(6)을 약간 두껍게 설계하면 시일링(17)을 생략해도 무방하다.

도 1은 본 발명의 공기압축상태를 표시한 종단면도

도 2는 본 발명의 연소가스 팽창상태를 표시한 종단면도

도 3은 도 1의 A-A선 단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

1 ; 하우징(Housing) 2 ; 사이드하우징(Side Housing)

3 : 출력축 4 : 편심 로우터(rotor)

5 : 요동판자 5' : 수평공

6 ; 외륜(外輪) 7 : 중심공

8 : 블록(block) 9 : 윤활유실 9' : 마개

10,10' : 다리 11,11' : 홈

12,12' : 반원형 로울(roll) 13 : 공기통로

14 : 연소실 15 : 연료분사변

16 : 점화플러그 17 : 시일 링(Seal ring)

18 : 공기흡입구 19 : 배기구

20 : 칸막이판 21 : 축

22 : 스프링 23 : 요면(凹面)

24,24' : 윤활유로

Claims

하우징(Housing)(1)내의 작동공간은 원형으로 형성하고 그 사이드하우징(side Housing)(2)의 중심공에서 지지(支持)된 출력축(3)에 편심으로 고정된 편심로우터(rotor)(4)에는 수평공(5')이 천설된 긴 요동판자(5)가 동일체로 붙어있는 외륜(6)을 미끄럽게(smooth)감입(嵌入)하고 그 외륜(6)에는 시일링(Seal ring)(17)을 끼우고 하우징(1)의 정상에는 하우징(1)내 공간으로 연통토록 원형의 중심공(7)이 천설(穿設)된 블록(block)(8)을 형성하고 그 정상에형성한 윤활유실(9)에는 주유공(注油孔)마개(9')를 나입(螺入)하고 중심공(7)에는 다리(10)(10')와 홈(11)(11')가 형성된 반원형 로울(roll)(12)(12')이 요동판자(5)의 양측면에 밀착토록 긴밀히 끼워넣고 그 다리(10)(10')와 반원형 로울(12)(12')사이에는 하우징(1)내 공간에 연통토록 공기통로(13)및 연소실(14)을 대칭으로 형성하고 그 연소실(14)측벽에는 연료분사변(15)과 점화플러그(16)를 장착하고 하우징(1)하저면의 좌측에는 공기흡입구(18),우측에는 배기구(19)를 천설하고 공기흡입구(18)와 배기구(19) 중간의 하우징(1)내벽에 형성된 요면(23)에 수용(收容)되는 칸막이판(20)은 그 기부(基部)에 붙은 축(21)의 양단이 양측사이드 하우징(2)에 삽입되어서 그 일단에 개입된 스프링(22)의 탄력에 의하여 시일 링(17)면에 항상 탄접(
接)케 된 것을 특징으로 하는 로우터리 엔진.