KR101524239B1

KR101524239B1 - 로터리 피스톤 엔진

Info

Publication number: KR101524239B1
Application number: KR1020127023729A
Authority: KR
Inventors: 피터 케이. 에이. 러쉬카
Original assignee: 브란드스 운트 프로덕츠 이피에아르-홀딩 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2015-05-29
Also published as: EP2531699A2; KR20120139736A; WO2011092035A2; WO2011092035A3; CN103003525A; RU2012137175A; CN103003525B; DE102010006466B4; RU2565486C2; DE102010006466A1

Abstract

본 발명은 작동 가스의 압축 또는 팽창을 위해 각각 회전하는 작동 피스톤을 이용하는 압축 단계 및 팽창 단계를 포함하는 로터리 피스톤 엔진에 관한 것이다. 종래의 로터리 피스톤 엔진보다 더 짧은 가스 경로를 허용하는 로터리 피스톤 엔진을 제공하기 위하여, 본 발명은 압축 단계와 팽창 단계의 작동 피스톤이 축방향에서 서로 잇달아 배열되고, 바람직하게는 공통의 회전 축을 중심으로 회전가능한 것을 제시한다.

Description

로터리 피스톤 엔진{ROTARY PISTON ENGINE}

본 특허는 로터리 피스톤 엔진에 관한 것으로 작동 가스(Arbeitsgas)로 인한 압축과 팽창을 위하여 회전하는 피스톤을 구비한, 압축 단계(Verdichtungsstufe)와 팽창 단계(Expansionstufe)로 구성되어 있다.

이와 같은 계열의 로터리 피스톤 엔진은 이미 WO 2008/071326A1을 통해 공지되어 있다.

로터리 피스톤 엔진은 연료를 태우고 난 배기가스로 인한 가스팽창과 그리고 연료의 압축으로 회전하며 기능적으로 상응하는 실린더를 토대로 만들어진 일종의 일반가솔린 모터이다. 위에서 언급한 연료와 배기가스를, 본 특허 내에서는 모터를 움직이게 하는 작동 가스라 칭하기로 한다. 로터리 피스톤 엔진에서는 작동 가스의 압축과 작동 가스의 압축 단계에서 팽창 단계로 이어지는 과정을 통하여 모터의 효율이 결정된다. 로터리 피스톤 엔진은 피스톤 접속 로드 크랭크샤프트를 구비한 가솔린 엔진 등과 같은 왕복 엔진보다 훨씬 더 높은 RPM(엔진회전수)를 갖고 있지만, 동일한 작동 행정(흡입, 압축, 폭발, 팽창)을 초래한다. 로터리 피스톤 엔진은 로터리 엔진의 왕복 운동 시 압축 체적이 상당히 작기 때문에, 작동행정 사이에 더 많은 가스 행정(흡입, 압축, 폭발, 팽창)이 이루어져서 로터리 피스톤 엔진 모터가 피스톤(혹은 실린더) 모터(Hubkolbenmotor)보다 효율성이 훨씬 더 높다.

작동 가스가 행정(흡입, 압축, 폭발, 팽창) 사이에서 작동하는 경로를 짧게 만드는 것은 중요한 본 특허의 실현 사항이다.

본 특허의 목적은 기존의 로터리 피스톤 엔진보다 가스의 이동 경로가 더 짧은 새로운 로터리 피스톤 엔진을 만드는데 있다.

본 발명에 관련된 문제점을 해결하기 위하여 로터리 피스톤 엔진을 청구항 제1항과 같이 제공하되 작동 가스의 압축과 팽창을 위해 회전하는 작동 피스톤을 포함하는 압축 단계와 팽창 단계로 구성되고, 압축 단계와 팽창 단계의 피스톤은 축 방향으로 앞뒤로 배치되며, 공통의 회전축을 중심으로 회전할 수 있도록 구성하면 더 바람직하다.

압축 단계와 팽창 단계의 피스톤은 이로 인하여 축방향, 즉 회전축을 따라 바로 이어서 옆에 서로 밀착되어 구성될 수 있다. 그리하여 팽창 단계와 압축 단계의 가스 이동 경로가 기존의 해결책보다 더 짧게 만들어 본 특허의 문제점을 해결하였다.

바람직하게는, 작동 피스톤과 함께 변화하는 체적의 팽창 챔버를 만들기 위해 보조 피스톤을 사용한다. 이 보조 피스톤은 축 방향으로 잇달아 배치되거나, 공통 축을 중심으로 회전할 수 있게 되어서 작동피스톤과 보조 피스톤의 회전 동작이 쉽게 동기화하게 작동될 수 있다.

본 특허의 유리한 발전단계들은 종속청구항에서 청구된다.

압축 단계와 팽창 단계에서 작동 피스톤이 공통 축 상에 배치되는 것이 장점이 될 수 있다. 특히 압축 단계와 팽창 단계의 작동 피스톤이 회전되지 않게 연결되거나, 일체적으로 또는 하나의 부품으로 형성되는 것이 바람직하다. 그리하여 팽창 단계, 비행기 가스 터빈의 원리에 따른 압축 단계는 거의 손실없이 작동할 수 있어 압축 단계와 팽창 단계 사이의 클러치나 동력 전달기와 같은 동력 전달기 연결이 필요 없어졌다.

압축된 작동 가스가 작동 피스톤의 회전축의 연소 방향으로 반경의 안쪽 방향으로 배출되는 것이 도움이 될 수 있다. 그것에 의하여 압축 단계 및/또는 팽창 단계의 작동 피스톤의 내부 체적은 작동 가스의 점화와 연소를 위하여 사용할 수 있게 되었고 팽창 단계와 압축 단계의 사이의 가스 이동 경로도 기존의 해결책보다 더 짧게 만들 수 있게 되었다.

본 특허의 여러 피스톤의 행정(흡입, 압축, 폭발, 팽창) 중에서 압축 단계는 적어도 다음의 요구사항 중에서 한가지를 달성한다.

- 압축된 작동 가스는 작동 피스톤에 의해 점화 챔버로 공급된다. 그것에 의해서 압축된 작동 가스는 짧은 이동 경로를 통해 점화 챔버 내부에 배치되어 있는 작동 피스톤으로 투입될 수 있다. 이 짧은 이동 경로로 인하여 보다 적은 압력손실과 높은 압축비율을 이루게 된다.

- 작동 피스톤에는 작동 피스톤 자체를 통과하는 적어도 하나의 개구가 포함되어 있다. 바람직하게는, 이 압축 단계, 특히 작동 피스톤에 의해 형성된 압축 챔버, 하우징과 작동 피스톤은 작동 피스톤의 특정 회전 각도 범위에서 점화 챔버의 개구를 통해 연결하기 위해 보조 피스톤과 협력한다. 압축 챔버의 밀려나는 작동 가스의 역류(Ruckstroemen)를 막기 위해 압축 챔버와 점화 챔버 사이, 바람직하게는 개구쪽에는 작동 가스를 압축 챔버로부터 점화 챔버로만 진입할 수 있도록(역은 안 됨) 역류 방지 밸브(Ruckschlagventil)나 한쪽 방향 밸브(einwegeventil)를 구비할 수 있다. 바람직하게는 개구는 복수의 축 방향으로 일정한 간격으로 떨어져 있는 평행한 천공을 포함한다.

- 작동 피스톤은 개구를 반경 방향으로 통과한다. 그것으로 인하여 압축된 작동 가스는 제일 짧은 이동 경로를 통해 점화 챔버내에 배치되어 있는 피스톤으로 투입될 수 있다. 그래서 최소한의 압력 손실과 높은 압축 비율을 이룰 수 있다.

- 작동 피스톤은 로터리 피스톤 엔진의 하우징과 적어도 하나의 환상 공간부분을 정의하는 외면을 포함한다. 이 환상 공간 부분은 작동 가스는 작동 피스톤의 계속적인 회전 동작 중에 흡입되고 혼합되어 압축될 수 있다.

- 작동 피스톤의 외면은 실질적으로 원통형이다. 그로 인해서 하우징과 환상 공간 부분 사이에서 형성된 외면은 최고로 적합하게 밀봉될 수 있다. 하지만 작동 피스톤의 외면은 오목하거나 볼록하게 구성되어 있을 수 있다.

- 작동 피스톤은 외면으로부터 반경 방향으로 돌출한 적어도 하나의 슬라이더(Schieber)를 포함한다. 슬라이더는 작동 피스톤의 계속적인 회전 동작에서 하우징과 외면 사이에 형성된 환상 공간 부분의 투입된 작동 가스가 이상적으로 흡입되고, 혼합되어 압축되는 것을 이루게 한다.

- 슬라이더는 횡단면에서 봤을 때 인벌류트(Evolventen) 형태로 만들어졌다. 여기서 슬라이더의 에지는 인벌류트의 한 부분이다. 그로 인하여 작동 피스톤과 보조 피스톤을 횡단면에서 봤을 때 세 점에서 서로 밀접하며 뛰어나게 밀봉되는 것을 보장할 수 있다. 더 나아가 작동 가스의 최적의 흐름의 특성이 만들어진다. 슬라이더가 아래 부분에서 윗부분까지 좁아지며 꼭대기 부분에서 뽀족한 각도를 이룬다.

- 슬라이더는 로터리 피스톤 엔진의 하우징과 작동 피스톤의 외면을 통해 최대한 전면이 밀봉된 환상 공간 부분을 만들어 낸다. 그것으로 인하여 압축 단계에서의 작동 체적을 여러 개의 부분으로 나눌 수 있다.

- 작동 피스톤은 작동 피스톤의 회전축과 비교했을 때 규칙적인 각도로 작동 피스톤의 외면에서 돌출되어 있는 슬라이더를 포함한다. 그로 인하여 작동 피스톤의 회전당 운동 회수를 원하는 대로 높일 수가 있었다.

- 작동 피스톤은 작동 피스톤의 회전축을 중심으로 작동 피스톤의 외면에서 120°간격으로 돌출되어 있는 3개의 슬라이더를 포함한다. 이 3개의 슬라이더로 인하여 특히 장점인 엔진의 효율 특성을 만들어낼 수 있다.

- 개구는 슬라이더의 에지, 특히 회전 방향에 위치한 에지에서 끝난다. 그로 인하여 압축 챔버의 체적이 제일 안정적으로 사용될 수 있으며 높은 압축 비율을 이룰 수 있다.

- 작동 피스톤은 중공의 이중벽의 형태로 만들어졌으며 내부 실린더의 피스톤이 외부 실린더의 피스톤보다 축 방향으로 더 긴 길이를 보유하고 있다. 이 형태로 인하여 피스톤은 특별히 안정적인 형태를 보여준다.

- 작동 피스톤은 보조 피스톤과 함께 여러 체적을 가진 최소 한 개의 압축 챔버를 정의한다. 작동 피스톤과 보조 피스톤은 하우징과 함께 내부에서 작동 피스톤과 보조 피스톤이 정해진 회전으로 서로 마찰하면 수축되는 체적을 포함하는 압축 챔버를 형성한다.

- 보조 피스톤은 실질적으로 원통형의 외면을 포함한다. 보조 피스톤은 작동 피스톤의 홈의 개수에 맞추어진 슬라이더를 포함한다.

- 보조 피스톤은 근본적으로 원형의 외곽면을 포함한다. 보조 피스톤은 피스톤의 슬라이더의 갯수에 맞추어진 홈을 포함한다.

- 작동 피스톤과 보조 피스톤은 서로 인벌류트 형태로 롤 접촉하며, 슬라이더는 홈에 밀봉되게 수용된다.

- 작동 피스톤과 보조 피스톤은 동시에 같은 방향으로 강제로 회전될 수 있다.

- 압축 단계는 압축된 작동 가스가 밖으로 유출하는 것을 번갈아 허용하며 또한 방지하는 역할을 하며 조절할 수 있는 제어요소를 포함한다.

본 발명의 다른 유리한 실시예에서는 팽창 단계가 적어도 다음의 요구 사항 중 하나를 달성한다.

- 작동 가스는 팽창을 위해 점화되고 반경 방향으로 작동 피스톤의 회전축에 의해 안내되어 바깥쪽으로 보내진다. 짧은 이동 경로로 인하여 로터리 피스톤 엔진의 적은 압력 손실과 높은 효율이 이루어진다.

- 팽창을 위해 점화된 작동 가스는 팽창 단계의 작동 피스톤을 통과한다. 따라서 점화된 작동 가스는 단거리를 통과하여 팽창 챔버로 이끌어진다. 그로 인하여 로터리 피스톤 엔진의 적은 압력손실과 높은 능률이 이루어진다.

- 작동 피스톤은 적어도 한 개의 피스톤을 통과하는 개구가 있다. 이 팽창 단계, 특히 작동 피스톤에 의해 이루어지는 팽창 챔버, 하우징과 작동 피스톤은 보조 피스톤과 협동하여 점화 챔버의 개구를 통해 작동 피스톤의 특정 회전 각도 범위와 직접 연통되어 있다. 팽창 단계의 작동 피스톤을 통과하는 개구는 압축 단계의 작도 피스톤을 통과하는 개구보다 더 큰 단면적을 보유하고 있다.

- 개구를 통과하는 작동 피스톤은 실질적으로 반경 방향을 이룬다. 이로 인하여 점화된 작동 가스는 제일 짧은 이동 경로로 팽창 챔버로 투입될 수 있다. 이로 인하여 로터리 피스톤 엔진의 적은 압력 손실과 높은 능률이 이루어진다.

- 작동 피스톤은 로터리 피스톤 엔진의 하우징과 함께 적어도 한 개의 환상공간 부분을 정의하는 외면을 포함한다. 이 환상공간 부분에서는 점화시킨 작동 가스를 피스톤에 계속적인 회전 동작 중에 안정적으로 팽창시켜 분사할 수 있다.

- 작동 피스톤의 외면은 실질적으로 원통형이다. 이로 인해서 하우징과 외면의 부분에서 최대한 밀봉될 수 있다. 하지만 작동 피스톤의 외면은 오목하거나 볼록하게 구성될 수 있다.

- 작동 피스톤은 적어도 한 개의 반경 방향으로 피스톤의 외면에서 돌출하는 슬라이더를 포함한다. 슬라이더는 피스톤의 계속적인 회전 동작 중의 연소로 인한 에너지가 안정적으로 피스톤을 움직이며 회전 에너지로 변하게 하는 것이다.

- 슬라이더는 횡단면으로 봤을 때 인벌류트 형태로 만들어졌다. 이때 슬라이더 에지는 인벌류트의 부분이 된다. 그로 인하여 작동 피스톤과 보조 피스톤을 횡단면에서 봤을 때 세 점에서 서로 아주 근접하며 뛰어나게 밀봉되는 것을 보장할 수 있다. 이로 인하여 더 나아가 작동 가스의 최적의 흐름의 특성이 만들어진다. 이 단면 형상은 하우징과 환상공간 부분 사이의 외면에 형성된 팽창하는 작동 가스의 흐름의 특성을 선호한다.

- 슬라이더는 로터리 피스톤 엔진의 하우징과 작동 피스톤의 외면과 함께 전면이 밀봉된 환상 공간 부분을 정의한다. 그로 인하여 팽창 단계의 작동 체적을 여러 개의 부분으로 나눌 수 있다.

- 작동 피스톤의 회전축을 중심으로 작동 피스톤의 외면에서 규칙적인 각도의 간격으로 돌출된 여러 개의 슬라이더를 포함한다.

- 작동 피스톤은 작동 피스톤의 회전축을 중심으로 작동 피스톤의 외면에서 120도 간격으로 돌출된 3개의 슬라이더를 포함한다. 이 3개의 슬라이더로 인하여 특히 장점인 엔진의 효율 특성을 만들어 낼 수 있다.

- 개구는 작동 피스톤의 에지에서 특히 회전 방향으로 후방에 위치한 에지에서 끝난다. 이로 인하여 점화된 작동 가스의 팽창에너지로 추가적으로 작동 피스톤을 가속시키는 구동력으로 사용할 수 있다.

- 슬라이더의 에지에서 끝나는 개구가 노즐 개구로 사용되며 작동 피스톤의 작동 가스가 배출되는 시기에 회전 모멘트가 작용된다.

- 작동 피스톤은 하나의 벽으로 이루어진 원통형으로 만들어졌다. 이 형태로는 작동 피스톤을 적은 비용으로 생산할 수 있다.

- 작동 피스톤은 보조 피스톤과 함께 최소 한 개의 가변 체적을 가진 팽창 챔버를 정의한다. 작동 피스톤과 보조 피스톤은 하우징과 함께 작동 피스톤과 보조 피스톤이 의도된 회전으로 서로 구를 때 내부의 체적이 커지는 하나의 팽창 챔버를 형성한다.

- 보조 피스톤은 실질적으로 원통형의 외면을 포함한다. 보조 피스톤은 작동 피스톤의 슬라이더의 개수에 맞추어진 홈을 포함한다.

- 작동 피스톤과 보조 피스톤은 서로 인벌류트 형태로 구름 접촉(톱니 맞물리게)하는 방식으로 서로 작동한다. 이때 슬라이더는 알맞은 홈에 밀봉되게 수용된다.

- 작동 피스톤과 보조 피스톤은 동시에 같은 방향으로 회전된다.

- 압축 단계는 점화된 작동 가스가 팽창 단계에서 침입하는 것을 번갈아 허용하며 또한 방지하는 역할을 하며 조절할 수 있는 제어요소를 포함한다.

로터리 피스톤 엔진이 하나의 점화 챔버를 가지고 있다면, 적어도 다음 사항 중에 하나를 달성하여 도움이 될 수 있다.

- 점화 챔버는 적어도 부분적으로 압축 단계의 작동 피스톤 내부와 팽창 단계의 작동 피스톤 내부에 반경 방향으로 배치되어 있다. 이 배치는 특히 콤팩트한 구조로 이루어져 있다.

- 점화 챔버는 압축 단계를 포함한 작동 피스톤의 조절이 가능한 회전 각도 범위에서 특히 압축 챔버와 연통되어 있다. 이로 인하여 압축된 작동 가스가 한꺼번에 연소 챔버에 투입되지 않는다. 결과적으로 더 나은 연소의 특성들이 달성될 수 있었다. 점화 챔버에 투입되는 작동 가스의 최적의 점화 시간과 최적의 시간 간격은 로터리 피스톤 엔진의 작동 조건으로 인해 달라질 수 있다. 본 발명에 의하여 예측되고 조절이 가능한 작동 가스의 점화 챔버에 투입되는 시간 간격과 점화 시점이 압축 단계의 작동 피스톤의 회전 각도 위치에 비례하여 로터리 피스톤 엔진의 성능을 훨씬 증가시킬 수 있다.

- 점화 챔버는 팽창 단계를 포함한 작동 피스톤의 조절이 가능한 회전 각도 범위에서 특히 팽창 챔버와 연통되어 있다. 이로 인하여 점화되지 않은 작동 가스가 한꺼번에 팽창 챔버에 투입되지 않는다. 결과적으로 더 나은 팽창의 특성들이 달성될 수 있었다. 특히 작동 피스톤의 슬라이더는 작동 가스와 팽창하는 직교하는(90°각도로 이루어지는) 힘으로 작용될 수 있다. 따라서 작동 가스의 팽창 에너지는 최대로 활용될 수 있다. 팽창 챔버에 투입되는 작동 가스의 이상적인 배출 시간과 시간 간격은 로터리 피스톤 엔진의 작동 조건으로 인해 달라질 수 있다. 본 발명에 의하여 예측되고 조절이 가능한 작동 가스의 팽창 챔버에 투입되는 시간 간격과 점화 시점이 팽창 단계 피스톤의 회전 각도 위치에 비례하여 로터리 피스톤 엔진의 성능을 훨씬 증가시킬 수 있다.

- 점화 챔버는 작동 피스톤의 조절할 수 있는 회전 각도 범위에서 압축 단계나 팽창 단계와 연통될 수 있다. 이로 인하여 특수 밸브가 없이도 압축된 작동 가스가 점화 챔버에 포함될 수 있다.

- 점화 챔버는 바람직하게는 압축 단계의 피스톤의 조절이 가능한 회전 각도 범위에서 압축 챔버를 포함한 입구를 통하여 연결되어 있는 점화 챔버 유입구를 포함한다.

- 점화 챔버는 바람직하게는 압축 단계의 피스톤의 조절이 가능한 회전 각도 범위에서 팽창 챔버를 포함한 입구를 통하여 연결되어 있는 점화 챔버 배출구를 포함한다.

- 점화 챔버는 실질적으로 평행하게 피스톤의 회전축을 향하고 있는 점화 플러그를 포함한다.

- 점화 챔버는 적어도 부분적으로 압축 단계의 피스톤의 내부와 팽창 단계의 피스톤의 내부와 축방향을 이루게 배치되어 있다.

- 점화 챔버는 적어도 부분적으로 압축 단계의 피스톤의 내부와 팽창 단계의 피스톤의 내부에 형성되었다. 점화 챔버는 바람직하게는 반경 방향으로나 원주 방향으로 오프셋되게 배치되어 있으며 크기가 다르다.

- 점화 챔버는 압축 단계의 작동 피스톤의 축과 팽창 단계의 축과 편심을 이루며 바람직하게는 작동 피스톤의 축과 점화 챔버의 간격이 작동 피스톤 외면과 점화 챔버의 간격보다 더 크게 구성되어 있다.

- 점화 챔버 유출구는 반경 방향이나 원주 방향으로 점화 챔버 유입구와 다른 곳에 위치해 있으며, 바람직하게는 반경 방향으로 점화 챔버 유입구 바깥쪽이나 작동 피스톤의 회전 방향으로 점화 챔버 유입구와 오프셋되게 배치되어 있다.

로터리 피스톤 엔진이 제어 콘솔을 지니고 있으며 최소한 다음 사항 중에서 하나를 달성하면 도움이 된다.

- 제어 콘솔은 조절할 수 있으며 회전될 수 있고 로터리 피스톤 엔진의 하우징에 비해서 작동 피스톤의 축을 중심으로 +/- 30°혹은 +/-20°혹은 +/-10°혹은 +/-5°로 작동 피스톤의 회전축과 관련하여 회전할 수 있다.

- 점화 챔버, 점화 챔버 유입구, 점화 챔버 유출구와 점화 플러그는 제어 콘솔에 배치되어 있다.

- 제어 콘솔은 제1 원통형 부분을 포함하며 압축 단계의 피스톤 내부에 반경 방향으로 배치되어 있다. 이 부분은 바람직하게는 지지하는 기능은 없으며 압축 단계의 작동 피스톤의 내부 피스톤과 외부 피스톤으로부터 약간 떨어져 있어서 각각 틈이 생기게 되어 있다. 하지만 제어 콘솔의 제1 원통형 부분과 압축 단계의 작동 피스톤 사이에는 홈이 형성된 구 형태의 지주(Rillenkugellager)가 설치될 수도 있다. 바람직하게는 제1 원통형 부분은 외면에 위치하며 홈 또는 오목부가 있으며 원주 방향으로 형성된 점화 챔버 유입구를 포함한다. 이 홈 또는 오목부는 압축 단계의 작동 피스톤의 회전 각도 범위에서부터 압축 단계의 작동 피스톤에 있는 유입구로 넘어가며 압축된 작동 가스가 점화 챔버에 투입될 수 있게 연결되어 있다. 바람직하게는 압축 단계의 작동 피스톤의 회전방향의 홈 또는 오목부의 끝 부분에는 점화 챔버와 연결되어 있는 채널에 유입구가 하나 있다. 각 슬라이더의 입구마다 한 개씩의 홈이나 오목부가 있는 게 제일 적합하다.

- 제어 콘솔은 제2 원통형 부분을 포함하며 팽창 단계의 작동 피스톤 내부에 반경 방향으로 배치되어 있다. 이 부분은 바람직하게는 지지하는 기능은 없으며 팽창 단계의 작동 피스톤의 내부 피스톤과 외부 피스톤으로부터 조금씩 떨어져 있어서 각각 틈이 생기게 되어있다. 하지만 제어 콘솔의 제1 원통형 부분과 팽창 단계의 작동피스톤 사이에는 홈이 형성된 구 형태의 지주가 설치될 수도 있다. 바람직하게는 제어 콘솔은 외면 뒤에서 제2 원통형 부분에서 점화 챔버 배출구를 적어도 원주 방향으로 한 개의 유입구에 맞는 팽창 단계의 작동 피스톤의 회전 각도 범위를 넘어가며 이 유입구와 연결되어 있다. 모든 각 점화 챔버 배출구를 위해 한 개의 슬라이더의 유입구가 팽창 단계의 작동 피스톤에 설치된다.

로터리 피스톤 엔진이 이런 하우징을 가지고 있으며 적어도 다음 사항 중 하나를 달성하면 장점이 될 수 있다.

- 하우징은 여러 부분으로 이루어지는 실질적으로 평판과 같은 부분으로 만들어져 있다. 모듈 방식의 설계방식은 하우징을 조립하는데 도움이 된다.

- 하우징은 앞면 하우징 덮개, 압축 단계를 위한 하우징 테두리, 팽창 단계를 위한 하우징 테두리와 뒷면 하우징 덮개로 나누어져 있다. 앞면과 뒷면의 하우징 덮개(혹은 커버)와 각 단계로 나누어진 하우징 테두리로 인하여 더욱 더 안정적으로 조립할 수 있다.

- 적어도 2개의 하우징 부품은 서로 밀봉되어 있다. 그로 인하여 로터리 엔진의 작동 도중에 적은 압력 손실과 높은 효율성을 이룰 수 있다.

- 하우징은 실질적으로 사각형의 윤곽을 보여 준다. 이 형태는 특별히 콤팩트함과 안정감을 준다.

- 하우징은 연료 유입구를 위한 인터페이스 및/또는 하우징 냉각 회로를 위한 인터페이스 및/또는 제어 콘솔 냉각 회로를 위한 인터페이스 및/또는 배기가스 유출구 및/또는 데이터와 신호 전달을 위한 인터페이스를 포함한다. 그로 인하여 본 발명의 로터리 피스톤 엔진은 쉽게 기존의 설비들과 연결될 수 있다.

- 하우징은 볼 체크 밸브가 배치되어 있는 연료 유입구가 포함되어 있다.

로터리 피스톤 엔진이 적어도 하나의 샤프트를 가지고 있으며 적어도 다음 사항 중 하나를 가지고 있으면 장점이 될 수 있다.

- 샤프트는 회전할 수 있게 하우징에 장착되어 있다.

- 샤프트는 하우징을 완전히 통해 신장하며 반대편으로 돌출한다.

- 샤프트는 작동 샤프트로 설계되며 압축 단계의 작동 피스톤과 팽창 단계의 작동 피스톤으로 고정되거나 조절될 수 있게 장착되어 있다.

- 샤프트는 압축 단계의 보조 피스톤과 팽창 단계의 보조 피스톤으로 고정되거나 조절될 수 있게 보조 샤프트로 형성되어 있다.

- 작동 샤프트와 보조샤프트는 기어 기구로 인하여 서로 연결되어 있다.

- 상기 기어 기구는 기어 변속기로 형성되어 있다.

- 기어 열의 기어는 하우징의 바깥부분에 배열되어 있다.

- 상기 기어 열의 기어 휠은 평 기어, 바람직하게는 헬리컬 기어로 만들어져 있다.

- 기어 변속기의 변속 비율은 1:1이다.

로터리 피스톤 엔진이 적어도 하나의 냉각 회로를 지니고 있다면 이것은 실용적이다. 바람직하게는 로터리 피스톤 엔진은 적어도 2개의, 예를 들어 하우징 및/또는 제어 콘솔을 위한 나뉘어져 있는 냉각 회로를 포함한다. 로터리 피스톤 엔진이 하나의 작동 가스를 처리하는 기화기를 보유하면 도움이 될 수 있다. 로터리 피스톤 엔진이 작동 가스를 분사하기 위한 분사기를 지니고 있으면 그것도 도움이 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점은 회전하는 작동 피스톤을 포함하는 압축 단계와 팽창 단계를 갖춘 로터리 피스톤 엔진과 관련하여 작동 가스의 압축과 팽창을 위해 점화와 연소를 위한 점화 챔버를 포함하고 있다. 이 점화 챔버는 조절할 수 있는 회전 각도 범위에서 압축 단계의 작동 피스톤과 팽창 단계를 지닌 작동 피스톤과 연결되어 있다. 바람직하게는 회전 각도 범위의 시작이나 끝을 조절할 수 있으며 회전 각도 범위는 옮겨질 수 있다. 제1 조절할 수 있는 회전 각도에서 점화 챔버는 바람직하게는 압축 단계와 연결되어 있으며 제2 조절이 가능한 회전 각도에서는 압축 단계나 팽창 단계든 양쪽으로 연결되어 있지 않으며 제3 조절할 수 있는 회전 각도 범위는 팽창 단계와만 연결되어 있다. 로터리 피스톤 엔진은 이런 발명의 관점을 두고 보았을 때 명세서와 청구항의 다른 속성과 조합될 수 있다. 압축 단계나 팽창 단계와 연결되어 있는 점화 챔버가 포함되어 있는 각각의 작동 피스톤의 회전 각도 범위를 조절하면 측정량에 의존되게 되어 바람직하게는 피스톤의 회전수를 조절하는 장점이 될 수 있다.

바람직하게는 회전 각도 부분의 처음이나 끝 부분은 조정이나 조절이 되며 회전 각도 범위 자체도 옮겨질 수 있다. 또 다른 관점은 회전하는 작동 피스톤을 포함하는 압축 단계와 팽창 단계를 갖춘 로터리 피스톤 엔진과 관련하여 작동 가스의 압축과 팽창을 위해 점화와 연소를 위한 점화 챔버를 포함하고 있다. 이 점화 챔버는 최소한 부분적으로 압축 단계의 작동 피스톤의 안쪽이나 팽창 단계의 작동 피스톤의 바깥쪽에 위치되어 있다.

로터리 피스톤 엔진은 이런 발명의 관점을 두고 보았을 때 본 명세서와 청구항의 명시된 속성과 조합될 수 있다. 형상의 구조에 따라서 로터리 피스톤 엔진은 가솔린 형의 자기 점화로 이루어져 있다. 바람직하게는 로터리 피스톤 엔진은 점화 챔버에서 작동 가스를 점화하기 위한 점화 코일을 포함한다. 점화 코일은 바람직하게는 정확히 자동적으로 점화하는 것을 보장하기 위해 하우징에 슬라이드식으로 부착되어 있다. 이 분사기는 조절할 수 있게 하우징에 장착되어 있다. 따라서 분사 시점과 점화 시점이 동시에 일어날 수 있게 보장할 수 있다. 대안적으로 연료를 압축 단계나 흡입 채널에 분사할 수도 있다. 로터리 피스톤 엔진의 효율성을 증가시키기 위하여 배기 가스에서 에너지를 재활용할 수 있는 대책은 세웠다. 바람직하게는 배기 가스로부터 최소한 1개의 열교환기나 적어도 1개의 터빈으로 에너지를 뽑아내어서 로터리 피스톤 엔진에 다시 돌려보낸다. 그러나 배기가스에서 얻은 에너지를 운용하는데 필요로 하는 다른 부품들을 위해 사용할 수도 있다. 바람직하게는 배기 가스는 흡입한 공기를 가열이나 미리 압축시켜 놓는 데 사용된다.

본 특허의 장점적인 단계에서는 청구항과 설명서에 나와 있는 속성과 부분 속성의 결합으로 이루어진다.

도 1은 로타리 엔진의 측면도;
도 2는 본 발명의 로터리 피스톤 엔진의 정면도;
도 3은 작동 및 보조 샤프트를 통과하는 도 2의 단면 III-III을 도시한 도면;
도 4는 본 발명의 로터리 피스톤 엔진의 정면 사시도;
도 5는 본 발명의 로터리 피스톤 엔진의 또 다른 정면 사시도;
도 6은 본 발명의 로터리 피스톤 엔진의 후면의 사시도;
도 7은 본 발명의 로터리 피스톤 엔진 배면도;
도 8은 본 발명의 로터리 피스톤 엔진의 부분 사시 단면도;
도 9는 제어 콘솔을 지니지만 박차(spur)가 없는 본 발명의 로터리 피스톤 엔진의 작동 샤프트의 부분 사시 단면도;
도 10은 제어 콘솔, 박차 기어를 구비한 본 발명의 로터리 피스톤 엔진의 동작 샤프트의 사시도;
도 11은 제어 패널과 박차를 구비한 본 발명의 로터리 피스톤 엔진의 다른 작동 샤프트의 사시도;
도 12는 결합 상태에서의 본 발명의 로터리 피스톤 엔진의 작동 샤프트와 보조 샤프트의 사시도;
도 13은 본 발명의 로터리 피스톤 엔진의 제어 콘솔의 사시도;
도 14는 본 발명의 로터리 피스톤 엔진의 제어 콘솔의 다른 사시도;
도 15는 제어 콘솔을 구비한 본 발명의 로터리 피스톤 엔진의 작동 샤프트의 전개도;
도 16은 박차 없이 적절하게 조립된 상태에서의 본 발명의 로터리 피스톤 엔진의 작동 샤프트 및 제어 패널의 부분 사시 단면도;
도 17은 기어 없이 그리고 정면 커버 없이 적절하게 조립된 상태의 본 발명의 로터리 피스톤 엔진의 정면 사시도
도 18은 압축 단계의 작동 조건에서 기어 없이 그리고 정면 커버 없이 적절하게 조립된 상태의 본 발명의 로터리 피스톤 엔진을 도시한 도면;
도 19는 팽창 단계의 제1동작 상태에서의 기어 없이 그리고 정면 커버 없는 본 발명의 로터리 피스톤 엔진을 개략적으로 도시한 도면;
도 20은 팽창 단계의 제 2 동작 상태에서 스퍼 기어 없이 그리고 전면 하우징 커버 없이 본 발명에 따른 회전 피스톤 엔진을 개략적으로 도시하는 도면;
도 21은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 본 발명에 따른 회전 피스톤 엔진의 일부 개략 단면도;
도 22는 본 발명의 제3 실시예에 따른 본 발명의 회전 피스톤 엔진의 개략 단면도;
도 23은 팽창 및 압축 단계의 보조 피스톤이 중첩되어 도시된, 본 발명의 제3 실시예에 따른 본 발명의 회전 피스톤 엔진의 동작 샤프트와 보조 샤프트의 개략 측면도;
도 24는 본 발명의 제4 실시예에 따른 본 발명에 따른 회전 피스톤 엔진의 개략 단면도;
도 25는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 본 발명에 따른 회전 피스톤 엔진의 개략 단면도;
도 26은 팽창 및 압축 단계의 동작 피스톤과 보조 피스톤이 부분적으로 중첩되어 도시된, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 본 발명의 회전 피스톤 엔진의 동작 샤프트와 보조 샤프트의 개략 측면도;
도 27은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 본 발명의 회전 피스톤 엔진의 동작 샤프트의 개략 단면도;
도 28은 팽창 단계와 압축 단계의 동작 피스톤이 중첩되어 도시된, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 본 발명의 회전 피스톤 엔진의 동작 샤프트의 개략 측면도;
도 29는 본 발명의 제 5 실시예에 따라 본 발명에 따른 회전 피스톤 엔진의 압축 단계의 동작 피스톤과 보조 피스톤의 개략 측면도;
도 29a는 점화 챔버의 충진 시작시에 회전 각도 위치에 있는 압축 단계의 동작 피스톤과 보조 피스톤을 도시하는 도면;
도 29b는 점화 챔버의 부하 종료시에 압축 단계의 동작 피스톤과 보조 피스톤을 도시하는 도면;
도 30은 본 발명의 제 5 실시예에 따라 본 발명에 따른 회전 피스톤 엔진의 팽창 단계의 동작 피스톤과 보조 피스톤의 개략 측면도;
도 30a는 점화 챔버의 배기 시작시에 회전 각도 위치에 있는 팽창 단계의 동작 피스톤과 보조 피스톤을 도시하는 도면;
도 30b는 점화 챔버의 배기 종료시에 팽창 단계의 동작 피스톤과 보조 피스톤을 도시하는 도면;
도 31은 본 발명의 제 5 실시예에 따라 회전 피스톤 엔진의 압축 단계의 제어 링의 여러 예를 도시하는 도면;
도 31a는 도 31c에 있는 단면(A-B)을 도시하고, 도 31b는 도 31c에 있는 부분(A)을 도시하는 반면, 도 31c는 도 31A에 있는 단면 C-D을 도시하는 도면;
도 32는 본 발명의 제 5 실시예에 따라 회전 피스톤 엔진의 팽창 단계의 제어 링의 여러 예를 도시하는 도면; 도 32(a)는 도 32(c)에서 부분(E-F)을 도시하고, 도 32(b)는 도 32(c)에서 부분(B)을 도시하고, 도 32(c)는 도 32(a)에서 부분(G-H)을 도시하는 도면;
도 33은 본 발명의 제6실시예에 따른 본 발명의 로터리 피스톤 엔진의 개략 단면도.

제1실시예:

각종 구성부품을 구비한 본 발명의 로터리 피스톤 엔진(1)의 구조를 도 1 내지 도 18을 참조하여 상세히 설명한다.

하우징

도 1은 본 발명의 로터리 피스톤 엔진(1)의 측면도를 도시하고 있다. 본 발명의 로터리 피스톤 엔진(1)의 하우징(10)은 정면 커버(101), 압축 단계 (2)용의 하우징 프레임(102), 팽창 단계(3)의 하우징 프레임(103) 및 배면 하우징 커버(104)를 포함한다. 프레임 부재들은 예를 들어 볼트(105)의 형태로 결합 수단에 의해 함께 유지되며, 이 볼트는 프레임 부재(102), (103) 및 정면 및 배면 하우징 커버(101),(104)를 통과한다. 하우징 상의 각종 주변 인터페이스에는, 연료 입구(11)(도 2), 냉각 회로를 수용하기 위한 단자(12)(도 2), 제어 콘솔 냉각 회로용의 단자(13), 배기 파이프 혹은 배기부(14), 스파크 플러그용 커넥터(15), 점화 케이블(16) 및 제어 콘솔(6)용의 조절 장치(17)를 위한 인터페이스가 있다. 또한, 전자 신호 및/또는 데이터용 단자가 구비되어 있다. 하우징을 통해서, 작동 샤프트(4)는 보조 샤프트(5)에 평행하게 신장되고, 하우징(10)의 외부에 위치한 평기어(40), (50)는 톱니가 맞물려 있으므로, 작동 샤프트(4) 및 보조 샤프트(5)의 회전 운동은 이에 따라서 결합되어 적극적으로 동기화된다. 하우징 개구내에, 소위 제어 콘솔(6)은 하우징(10)을 향해서 작동 샤프트(4)의 회전 축을 중심으로 회전가능하게 수용되고, 제어 콘솔(6)의 회전 혹은 각도 위치는 조절 장치(17)를 통해서 하우징(10)에 대해서 변경될 수 있다.

도 2는 본 발명의 로터리 피스톤 엔진(1)의 정면도를 도시하고 있다. 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 하우징(10)은 상부 측면과 저부 측면이 둥그런 코너부를 지닌 실질적으로 평행 육면체 윤곽을 포함하며, 그 곡률 중심은 작동 샤프트(4)와 보조 샤프트(5)의 회전 축과 일치한다. 정면 및 배면 하우징 커버(101), (104)의 각각의 외측에 대한, 작동 샤프트(4) 및 보조 샤프트(5)의 회전 축을 따라 측정된 바와 같은 하우징(10)의 깊이는, 예를 들어 대략 175㎜이고, 총 높이는 약 465㎜이다. 작동 및 보조 샤프트(4, 5)는 정면 커버(101) 상에서 약 87㎜ 돌출한다. 배기 파이프(14)는 배면 하우징 커버(104)의 외측을 넘어 대략 124㎜ 돌출한다. 이와 같이 해서, 위쪽에서부터 작동 및 보조 샤프트(4, 5)위의 정면 커버(101)로부터 배기 파이프(14)까지의 작동 샤프트(4) 및 보조 샤프트(5)의 회전 축을 따라 측정된 본 발명의 로터리 피스톤 엔진(1)의 총 깊이는 약 386㎜이다. 작동 샤프트 및 보조 샤프트(4, 5)의 회전 축에 직교하게 측정된, 배기부 없는 하우징(14)의 전체 폭은, 예를 들어, 배기부까지 311mm 및 373㎜이다. 하우징(10)의 치수는 본 발명의 로터리 피스톤 엔진(1)의 요구되는 정격파워에 따라 변할 수 있다.

도 3은, 로터리 피스톤 엔진(1)의 작동 및 보조 샤프트(4, 5)를 통과하여 신장하는, 도 2의 단면 III-III을 도시하고 있다. 이 단면에 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 구성요소, 즉, 정면 커버(1), 압축 단계(2)용의 하우징 프레임(102), 팽창 단계(3)용의 하우징 프레임(103) 및 배면 하우징 커버(4)를 포함하고 있다. 작동 샤프트(4)는 복수개의 롤러 베어링, 바람직하게는, 각도-접촉 볼 베어링을 통해서 제어 콘솔(6) 및 하우징(10) 또는 정면 커버(101)에 관련되며 하우징(10) 및 제어 콘솔(6)에 대해서 회전가능하게 지지된다. 작동 샤프트(4) 상에는, 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20), 및 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)이 회전가능하게 배치되어 있다. 보조 샤프트(5)는, 복수의 롤러 베어링, 바람직하게는, 각도-접촉 볼 베어링을 통해 정면 혹은 배면 커버(101), (104)를 수용하며 하우징(10)에 대해서 하우징(10)에 대항하여 회전가능하게 지지된다. 보조 샤프트(5) 상에는, 압축 단계(2)의 보조 피스톤(25) 및 팽창 단계(3)의 보조 피스톤(35)이 회전 가능하게 배치된다. 각도-접촉 볼 베어링의 사용에 의해, 하우징 벽의 내부와 하우징 벽들 사이 및 작업 피스톤(20, 30)이 접촉하지 않도록 하우징(10) 내의 보조 피스톤(25, 35) 및 작동 피스톤(20, 30)의 축 방향 거리를 설정하는 것이 가능하다. 보조 피스톤(25, 35)과 하우징 벽 간에는 최소 거리를 규정하고 있다.

압축 단계의 작동 피스톤

압축 단계(2)의 작동 피스톤(20)은 이중벽을 가지는 실질적으로 중공 원통형 형상을 포함한다. 작동 피스톤(20)의 내부 실린더는 하우징(10)의 프레임 부분(102, 103)의 거의 전체 폭에 걸쳐 신장하며 작동 샤프트(4)에 직접 위치하는 반면, 압축 단계(2)의 프레임 부분(102)에 대한 외부 실린더의 외면(22)은 작동 가스 또는 공기-연료 혼합물의 흡기, 압축 및 혼합을 위해 슬라이더(23)를 통해 분할된 수개의 챔버(2a, 2b, 2c)(도 18)를 형성한다. 챔버(2a, 2b, 2c)(도 18)는 환상 공간 부분으로 형성된다. 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20)은 작동 피스톤(10)의 외부 실린더를 관통하는 제1 개구(21)(도 9)를 슬라이더(23)마다 포함하며, 상기 제1 개구는 반경 방향으로 표면(22)을 통해 돌출하는 슬라이더(23) 각각 앞에 회전 방향으로 형성된다. 제1 개구(21)는 3개의 평행한 보어를 구비하며, 이 보어는 로터리 피스톤 엔진(1)의 점화 챔버(60)와 작동 피스톤(20)의 소정의 회전 각도 범위에서 연동하기 위하여 작동 피스톤(20)의 외부 실린더를 반경 방향으로 통과한다.

팽창 단계의 작동 피스톤

압축 단계(2)의 작동 피스톤(20)의 내부 실린더와 동심으로, 팽창 단계(3)의 대략 원통형의 작동 피스톤(30)이 배열된다. 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)의 외면(32)은 점화된 작동 가스의 팽창을 위해 팽창 단계(3)의 프레임 부분(103)과 슬라이더(33)를 통해 복수회 분할되어 환상 공간 부분으로 형성된 챔버(3a, 3b, 3c)(도 19 및 도 20)를 형성한다. 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)은 적어도 하나의 제2 개구(31)(도 9)를 슬라이더(33)마다 포함하며, 이 제2 개구는 표면(32)을 넘어 반경 방향으로 돌출하는 슬라이더(33) 각각 뒤에 회전 방향으로 형성된다. 제2 개구(31)는 로터리 피스톤 엔진(1)의 점화 챔버(60)와 작동 피스톤(30)의 적어도 하나의 설정된 회전 각도 범위에서 연동하기 위하여 반경 방향으로 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)을 통과한다.

압축 단계 및 팽창 단계의 분리

압축 단계(2)의 전면 하우징 커버(101)와 작동 피스톤(20) 사이, 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20)과 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30) 사이, 및 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)과 후방측 하우징 커버(104) 사이에는 링 또는 디스크 형상의 블레이드가 배열되고, 이 블레이드는 바람직하게는 작동 샤프트(4) 상에 회전가능하게 배열되고 압축 및 팽창 단계(2, 3)의 환상 공간 부분으로 형성된 챔버를 축방향으로 한정한다. 압축 및 팽창 단계(2, 3)의 작동 피스톤(20, 30) 사이의 블레이드는 팽창 단계(3)의 챔버(3a, 3b, 3c)(도 19 및 도 20) 중 하나에서 압축 단계(2)의 챔버(2a, 2b, 2c)(도 18) 중 하나로부터 작동 가스가 통과하기 위하여 바람직하게는 래비린드 시일(labyrinth seal)을 달성한다.

제어 콘솔

제어 패널(또는 제어 콘솔)(6)은 하우징(10)에 대해 회전가능하며, 조절 장치(17)의 작동에 의해 하우징(10)에 대한 제어 콘솔(6)의 각 위치는 사전결정된 각 범위 내에서 조절된다. 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20)의 바깥 실린더는 제어 콘솔(6)의 제1 원통 부분(61)을 통해 접촉하지 않고 미끄러지는 한편, 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)은 접촉하지 않고 제어 콘솔(6)의 제2 원통 부분(66) 위로 미끄러진다. 제어 콘솔(6)의 제1 원통 부분 위에 있는 제어 콘솔(6)의 제2 원통 부분(66)은 약간 더 큰 직경을 가진다. 제어 콘솔(6)(도 13)은 점화 챔버(60)의 내부로 및 밖으로 작동 가스의 유입 및 배출의 조절을 가능하게 하는데, 이는 작동 피스톤(20, 30)의 각 위치에 의존한다. 대략 ±10°의 각도로 하우징에 대해 조절 장치(17)의 작동에 의해 제어 콘솔(6)은 압축 및 팽창 단계(2, 3)의 작동 피스톤(20, 30)의 회전축에 대해 회전될 수 있다. 점화 챔버(60), 즉 반경 방향의 보어(63)를 갖는 흡입구(Zundkammerablauf)(62, 63, 64) 및 점화 챔버(60) 연결 보어(64)로의 축 개구, 및 제어 콘솔(6) 내의 점화 플러그(65)가 배열되거나 형성된다. 점화 플러그(65)는 작동 피스톤(20, 30)의 회전 축과 실질적으로 평행하게 배열되는 것으로 의도된다. 제어 콘솔(6)의 제1 원통 부분(61)은 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20의 반경 방향 내부인 것으로 의도되는 한편, 제어 콘솔(6)의 제2 원통 부분(66)은 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)의 반경 방향 내부에 배치된다. 점화 챔버(60)는 제어 콘솔(6)의 제2 원통 부분 내에서 형성되며, 따라서 제3 팽창 단계의 작동 피스톤(30)의 반경 방향 내부인 것으로 의도된다. 예시적 실시형태에서 점화 챔버(60)는 13.44cm³의 부피를 가진다. 이는, 예를 들어 제어 콘솔(6)의 밀링 커터로 밀링된다. 작동 피스톤(20, 30)의 회전 축에 대해 평행하는 축 방향으로 신장되는 보어(64)를 가로지르거나 연결하는 흡입구(62) 및 점화 챔버(60)의 작동 피스톤(20, 30) 전단부의 회전 방향에 대한 반경 방향 흡입구(63)는 압축 용적에 비례하며, 가능한 한 큰 직경을 가지고, 따라서 최소의 흐름 저항 및 최대의 샌드 콤팩션이 달성될 수 있다. 그것은 그 원주 방향으로 제어 콘솔(6)의 제2 원통 부분(66) 내 대략 60°이상의 각도 범위로 신장된다. 즉 점화 챔버(60)는 하우징(10)과 제어 콘솔(6)에 대해 회전가능하게 배치되며, 점화 챔버(60)는 압축 단계(2) 및 팽창 단계(3)에 대해 작동 피스톤(20) 및 작동 피스톤(30)의 조절 가능한 각도로 연결된다. 특히, 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20)의 조절가능한 각도 범위에서 흡입구(62, 63, 64)는 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20) 내 제1 개구(21)를 통해 연결되는 한편, 제2 개구(31)를 통한 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)의 조절가능한 각도범위 내 흡입구는 팽창 챔버를 가지는 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)에서 연결될 수 있다. 바람직하게는, 흡입구(62, 63, 64)뿐만 아니라 작동 피스톤(20) 및 작동 피스톤(30)의 조절가능한 각도 범위에 있는 흡입구는 차단되고, 따라서 점화 챔버(60)는 팽창 단계(2) 또는 팽창 단계(3)와 연결될 수 있고, 압축 작동 가스는 점화 챔버(60) 내에 있다. 이 각도 범위에서, 압축된 작동 가스의 점화가 바람직하게는 일어난다.

압축 단계의 보조 피스톤

도 3의 개략도에서 도시된 바와 같이, 압축 단계(2)는 이상적인 경우에 있어서 인볼류트 방식으로 접촉없이 보조 피스톤(25)의 원주 면 상에서 압축 단계(2)의 보조 피스톤(25)의 표면 상으로 순환되고, 작동 피스톤(20)의 외면(22)을 넘어 방사상으로 돌출하고, 슬라이드(23)는 보조 피스톤(25)의 외면 내로 채널 형상 오목부(26)에 120°의 각도 간격으로 적절하게 구비되어 있다.

팽창 단계의 보조 피스톤

대응하는 방식으로, 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)의 외면(32)은 팽창 단계(3)로 보조 피스톤(35)의 원주면 상에 3개의 롤을 구비하여 접촉 없이 이상적으로 인벌류트되고, 상기 작동 피스톤(30)의 외면(32)을 넘어 방사상으로 보조 피스톤(35)의 외면에 120°각도 간격으로 대응하는 오목부(36)가 인볼류트 슬라이더(33)를 돌출시킨다. 작동 및 보조 샤프트(4), (5)를 롤링하는 동안, 이들 피스톤 (20, 30) 사이에 디스크가 있고, 상기 보조 피스톤(25)의 대응하는 오목부에 하우징 부분(101), (104)이 밀봉 수용된다.

반복을 피하기 위하여, 상기 설명한 추가의 도면 내 참조 부호를 참조하여 설명한다.

도 4 및 도 5는 로터리 피스톤 엔진(1)으로서의 정면도를 도시하고, 도 6은 그의 이면의 사시도를 도시하며, 도 7은 그의 배면도를 도시한다. 하우징(106)에 대한 제어 콘솔의 각도 위치를 도시하는 스케일은 하우징(10)의 후면 상에 위치되어 있다.

도 8은 로터리 피스톤 엔진(1)으로서 본 발명의 후면을 부분 절단하여 취한 사시도를 도시하고 있다. 하우징의 정면 및 후면 커버(101), (104)의 보다 개괄적인 부분은 생략되어 있을 뿐만 아니라, 압축, 팽창 단계(2), (3)의 하우징 프레임(102), (103)이 도시되어 있다. 동일 회전 각 및 회전 각 간격에서 회전의 공축에 관하여 피스톤(20), (30)의 슬라이더(23), (33)는 정렬되어 있는 것으로 인지된다. 또, 보조 피스톤(25), (35) 시트의 대응하는 구멍에서 작동 및 보조 샤프트(4), (5)의 맞물림 시 피스톤(20), (30) 사이의 블레이드, 그리고 하우징 부분(101), (104)이 어떻게 포함되어 있는지 알 수 있다. 또한, 보조 피스톤(25), (35)을 지닌 피스톤(20), (30)과, 표면 영역(22), (32) 사이의 하우징(10)과 상기 블레이드, 노치, 작동 및 보조 피스톤(20), (25), (30), (35)의 슬라이더(23), (33) 간의 상호작용에 있어서의 압축 단계(2)의 챔버(2a), (2b), (2c)(도 18) 및 팽창 단계(3)의 챔버(3a), (3b), (3c)(도 19 및 도 20)가 어떻게 정의되어 있는지를 알 수 있다.

도 9는 제어 콘솔(6)을 구비하는 본 발명에 따른 로터리 피스톤 엔진의 작동 샤프트(4)의 부분 사시도를 도시한다. 간략화를 위하여, 평기어와, 압축 단계의 작동 피스톤(20)과 전면측 하우징 커버(101) 사이에 제공된 본 발명에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)의 블레이드는 도시되어 있지 않다.

도 10 및 도 11은 의도된 장착 상태에서 작동 샤프트(4)의 여러 사시도를 도시하고 도 12는 단부측에 배열된 헬리컬 평기어(40, 50)를 통해 연결 상태에 있는 작동 샤프트(4)와 보조 샤프트(5)를 도시하며, 이를 통해 작동 샤프트(4)와 보조 샤프트(5)의 회전 운동이 연결되고 동기화된다.

도 13은 본 발명에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)의 제어 콘솔(6)의 사시도를 도시한다. 도 14는 제어 콘솔(6)의 다른 사시도를 도시한다. 도 15는 동축으로 배열된 제어 콘솔(6)을 가지는 작동 샤프트(4)의 분해도를 도시한다. 도 16은 의도된 장착 상태에서 제어 콘솔(6)과 작동 샤프트(4)의 부분 절단 사시도를 도시한다. 도 17 및 도 18은 압축 단계(2)의 작동 단계에서 평기어가 없이 그리고 전면 하우징 커버(101)가 없이 의도된 장착 상태에 있는 본 발명에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)을 도시한다. 도 19 및 도 20은 팽창 단계의 제1 및 제 2 동작 상태에서 평기어가 없이 그리고 전면 하우징 커버(101)가 없이 본 발명에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)을 개략적으로 도시한다.

본 발명에 따른 회전 피스톤 엔진(1)의 기능은 도 18 내지 도 20을 참조하여 상세히 설명된다.

도 18 내지 도 20에서 화살표는 작동 피스톤(20, 30)과 보조 피스톤(25, 35)의 의도된 회전방향을 도시한다. 작동 피스톤(20, 30)은 시계 방향으로 도 18 내지 도 20에서 회전하며 보조 피스톤(25, 35)은 반 시계 방향으로 회전한다. 도 18 및 도 19를 참조하면, 작동 피스톤(20, 30)의 슬라이더(23, 33)의 위치는 점화시에, 즉 압축 종료시에 그리고 팽창 시작 전에 있다는 것을 알 수 있다. 슬라이더(23, 33)를 각각 120도 만큼 이동시키기 위하여 압축 단계(2)와 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(20, 30)은 하우징(10)과 대응하는 보조 피스톤(25, 35)과 함께 각각 환상 공간 부분으로 형성된 3개의 챔버{2a, 2b, 2c(도 18) 또는 3a, 3b, 3c(도 19)}를 형성한다. 각 경우에 인벌류트식으로 작동 피스톤(20, 30) 및 연관하는 보조 피스톤(25, 35)이 롤링할 때, 압축 단계(2)의 챔버{2a, 2b, 2c(도 18)} 중 각각과 팽창 단계(3)의 챔버{3a, 3b, 3c(도 19)} 각각은 서로 밀봉되게 유지되는 작동 피스톤(20, 30)과 그 연관하는 보조 피스톤(25, 35)을 통해 양분된다. 도 20은 챔버 부분(3c* 및 3c)을 가지는 팽창 단계(3)의 양분된 팽창 챔버(3c/3c*)를 도시한다. 작동 피스톤(30)과 연관하는 보조 피스톤(35)의 밀봉된 배열은 2개의 챔버 부분(3c* 및 3c) 사이에 오일 필름으로 밀봉된 록을 야기한다. 압축 단계(2)의 챔버는 작동 피스톤(20)과 보조 피스톤(25)의 밀봉된 배열을 통해 또한 양분되며, 이를 통해 2개의 챔버 부분 사이에 록이 형성된다. 환상 공간 부분으로 형성된 환상의 챔버(2a, 2b, 2c 또는 3a, 3b, 3c)는 이 실시예에서 대략 147cm³의 체적을 가진다. 압축 단계(2)의 양분된 챔버(2c)의 축소 부분은 압축 챔버를 형성한다. 압축 단계(2)의 양분된 챔버(2c)의 팽창 부분은 흡입 챔버를 형성한다. 팽창 단계(3)의 양분된 챔버(3c/3c*)의 팽창 부분은 팽창 챔버를 형성한다.

흡입

구형의(spherical) 역류방지밸브가 배치된 연료공급부(11)에 의하여, 작동 가스가 상기 압축 단계(2)의 흡입 챔버(2a)로 진입한다. 혼합 준비가 기화기를 사용하여 실현되거나(도시되지 않음), 연료가 연료 분사(fuel-injected)시스템에 의하여 상기 압축 챔버(2c) 또는 점화 챔버(60) 안으로 직접 이송된다. 상기 흡입 챔버(2a)의 최대 체적은 대략 147cm³이다. 상기 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20)의 회전 운동에 의하여, 상기 흡입 챔버(2a)의 체적이 변하므로, 상기 작동 가스가 흡입된다. 예를 들어, 10,000rpm의 회전속도로 회전하는 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20)이 회전할 때, 상기 흡입 챔버(2a)는 회전 당 세 번 작동 가스로 채워진다. 상기 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20)이 연속적으로 회전할 때, 상기 작동 가스는 챔버(2a, 2b) 안에서 혼합된다.

압축

압축 단계(2)의 작동 피스톤(20)이 연속적으로 회전할 때, 상기 작동 가스는 압축챔버(2c) 안에서 압축된다. 슬라이더(23)가, 상기 작동 피스톤(20)의 제1 개구(21)가 점화 챔버 흡입구(62, 63, 64)의 홈(groove)(62)을 통과하는 회전 각도 위치에 도달하면, 상기 압축 챔버(2c)는 상기 점화 챔버(60)와 연통할 수 있다. 상기 작동 가스는, 상기 작동 피스톤(20)의 회전운동에 의하여 상기 점화 챔버 흡입구(62, 63, 64)의 홈(62)의 호(arc) 길이에 상응하는 60°의 회전각 범위를 지나 상기 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20) 내의 제1 개구(21) 및 점화 챔버 흡입구(62, 63, 64)를 통하여 상기 점화 챔버(60) 안으로 압축된다. 이러한 각 범위에서, 상기 점화 챔버 흡입구(62, 63, 64)가 개방되고, 점화 챔버 배출구는 차단되어 상기 점화 챔버(60)는 상기 압축 단계(2)와만 연통될 수 있다. 60°의 회전 각도 범위가 상기 슬라이더(23)에 의해 통과되면, 상기 점화 챔버(60)는 다시 폐쇄되고, 상기 압축 단계(2c)와 상기 점화 단계(60) 사이의 연통이 중단된다. 따라서, 상기 압축된 작동 가스의 대략 90 체적% (vol%)가 상기 점화 챔버(60) 안에 포함된다. 잔류하는 10 체적%(vol%)는 다음 회전에서 동반된다. 이러한 이유로, 상기 작동 피스톤(20)의 증가하는 회전수에 의하여 압축이 상승하고, 그에 따라, 로터리 피스톤 엔진(1)의 효율도 상승한다. 상기 작동 가스가 상기 점화 챔버(60)로부터 배출되는 것을 방지하기 위해서, 상기 압축 챔버(2c)와 상기 점화 챔버(60) 사이에는 역류방지밸브가 배치될 수 있다. 작동 샤프트(4) 위에 배치된 절삭용 디스크(cutting disc)에 의하여, 상기 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20) 및 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)이 서로 분리되어, 상기 압축된 작동 가스는 상기 압축 챔버(2c)로부터 상기 팽창 챔버(3c*)로 직접 전환되지 않을 수 있다. 중앙의 절삭용 디스크와 상기 작동 피스톤(20) 사이 및/또는 외부의 절삭용 디스크와 하우징 부분(101, 104) 사이에는 바람직하게는 비접촉으로 작동하는 밀봉재(seal)가 구비될 수 있다.

점화

도 18 및 도 19는 점화시점에 대한 작동 피스톤(20, 30)의 회전 각도 위치를 도시한다. 이러한 회전 각도 위치에서, 상기 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20) 부근의 상기 슬라이더(23)는 압축된 점화 혼합물을 상기 점화 챔버(60) 안으로 압축하였고, 보조 피스톤(25)의 오목부(26) 안에 존재한다. 이러한 회전 각도 위치에서, 상기 점화 챔버 흡입구(62, 63, 64)는 상기 점화 챔버 배출구처럼 차단되어, 상기 점화 챔버(60)는 다시 상기 압축 단계(2)뿐만 아니라 상기 팽창 단계(3)와도 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 압축된 작동 가스는 상기 점화 챔버(60) 안에 포함된다. 11:1의 압축비로 상기 작동 가스는 11의 압력으로 이제 상기 점화 챔버(60) 안으로 돌출하는 점화 플러그(65)에 의하여 점화된다. 상기 점화 시점은 바람직하게는, 상기 작동 피스톤(20, 30 등)의 회전수처럼 다양한 측정크기에 따라서 상기 작동 피스톤(20, 30)의 회전 각도 위치에 대한 비율로 제어장치에 의해 조절되거나 제어될 수 있다.

팽창

도 20은 점화 이후 및 팽창 중에 상기 팽창 단계의 작동 피스톤(30)의 회전각도 위치를 도시한다. 이러한 시점에서, 상기 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30) 부근의 슬라이더(33)는 상기 팽창 단계(3)의 보조 피스톤(35)의 오목부(36)로부터 이제 막 등장하며 상기 점화된 작동 가스의 팽창에 의하여 구동된다. 이러한 회전각도 위치에서, 상기 점화 챔버 흡입구(62, 63, 64)가 차단되고, 상기 점화 챔버 배출구만이 개방되므로, 상기 점화 챔버(60)는 상기 팽창 단계(3)와만 연통될 수 있다. 상기 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)은 세 개의 전면측의, 120°로 서로 엇갈린 제2 개구(31)를 포함한다. 모든 120°가 상기 작동 피스톤(30)의 제2 개구(31) 및 상기 점화 챔버 배출구와 중첩된다. 여기서, 상기 점화된 작동 가스는 대략 60°의 상기 회전 각도 범위 중에 상기 점화 챔버 안에서 점화된다. 연소 및 팽창 이후, 흡입된 가스 체적은 실질적으로 큰 공간을 필요로 한다. 여기서, 상기 점화 챔버(60)로부터 배출되는 연소가스는 자체의 체적을 초 단위의 소부분으로 증가시킨다. 상기 연소된 작동 가스는 상기 제2 개구(31)를 통하여 회전방향으로 뒤에 배치된 슬라이더의 에지 안에서 상기 팽창챔버(3c*) 안으로 배출된다. 발생한 압력으로 인해, 힘이 회전축(슬라이더(33)의 접선방향)에 직각으로 작용하여, 상기 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30) 또는 모든 작동 샤프트(4)가 일정한 회전 모멘트로 가동된다. 따라서, 각각의 시점에서 상기 압력의 결과로 발생하는 최대 토오크가 사용되거나, 예를 들어 차량 또는 그와 유사한 것의 구동에 사용된다. 상기 연소가스는 연소 및 팽창 이후에 상기 팽창 단계(3)를 떠나며 배출가스 배출구(14)를 통해 배출된다. 비행기 가스터빈의 원리에 따라서, 상기 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)은 상기 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20)을 구동시킨다.

밀봉 개념

상기 압축 및 팽창 단계(2, 3)의 챔버(2a, 2b, 2c)(도 18) 또는 (3a, 3b, 3c)(도 19 및 도 20)는 예를 들어, 하우징에 대해 비접촉으로 작동하는 밀봉재에 의하여 밀봉되므로, 상기 압축된 작동 가스는 상기 점화 챔버(60) 안으로 압축되며 상기 팽창하는 작동 가스는 점화 수행 이후에 상기 압축 챔버 안으로 퍼지지 않는다.

점화시점의 미세조절

조절나사로 형성된 조절장치(17)의 회전에 의하여, 제어 콘솔(6)이 상기 하우징(10) 안에서 회전될 수 있다. 이러한 회전에 의하여, 상기 점화 챔버(60)의 위치가 조절될 수 있다. 본 발명에 따라 구비된 점화시점의 조절가능성과 조합하여, 상기 작동 가스의 점화가 정확하게 제어될 수 있다.

바람직한 실시예 및 부품

현재의 전개상태 이후, 본 발명에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)은 대략 11:1의 압축비로 회전 당 세 번의 점화로 수냉각된(water-cooled) 로터리 피스톤 엔진의 구조 형태에 따른 내연 엔진으로 형성된다. 상기 작동 및 보조 샤프트(4, 5)의 변형비는 1:1이다. 상기 점화는 Type NGK M16x1 (2핀)의 점화 플러그(65)에 의하여 수행된다. 혼합물은 변형된 발브로 기화기(Walbro carburetor)에 의하여 수행된다.

제2실시예

이하, 본 발명의 제2 실시예는 도 21을 참조하여 설명된다. 반복적 설명을 피하기 위해, 동일한 부품에 대한 동일한 참조번호는 선행한 실시예와 같이 사용된다. 선행한 실시예에 비해 상이한 점은 이하에 설명된다.

도 21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)의 일부분에 대한 개략적 단면도를 도시한다. 압축 단계(2) 및 팽창 단계(3)의 보조 피스톤, 그리고 다른 부재들은 더욱 양호한 개관상의 이유로 미도시되었다. 선행한 실시예와 다르게, 로터리 피스톤 엔진(1)은 압축 챔버와 점화 챔버(60)사이에서 및/또는 점화 챔버(60)와 팽창 챔버 사이에서 밸브(692, 693) 또는 자가 작동식 개/폐 잠금부를 포함한다. 밸브(692)는 압축 챔버로부터 점화 챔버(60)안으로의 가스 이송을 조절하거나/조절하고 밸브(693)는 점화 챔버(60)로부터 팽창 챔버안으로의 가스 이송을 조절한다. 점화 챔버(60)는 제어 콘솔(6) 내에 형성되고, 제어 콘솔은 작동 샤프트(4)의 축을 중심으로 하여 하우징(10)에 대해 위치 조절 가능함으로써, 점화 챔버(60)는 각각의 작동 피스톤(제어 콘솔)(20, 30)의 위치 조절 가능한 회전 각도 범위 내에서 압축 단계(2)나 압축 챔버 및/또는 팽창 단계(3)나 팽창 챔버와 연통할 수 있다. 압축 단계(2) 내에서 작동 피스톤 및 보조 피스톤(20, 25)의 직경은, 이러한 피스톤의 원주 속도가 동일하도록 선택된다. 따라서, 원주 속도의 차는 0과 같다. 그러므로, 더 작은 공차(tolerance), 더욱 양호한 압축 및 더욱 적은 마모가 가능하다. 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)의 직경은 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20)보다 더 크게 선택된다. 이를 통해, 토오크가 증대되고, 회전수는 (연소 속도에 의존하여) 감소한다. 이와 동일한 비율로 보조 피스톤(35)의 직경이 줄어들 수 있다; 관련된 피스톤(30, 35)의 공차는 증대될 수 있다. 압축 단계(2)와 팽창 단계(3) 사이에서 작동 피스톤(20, 30)의 축 방향 길이 차이에 따라 압축 비율이 구성적으로 결정된다. 작동 피스톤(20, 30)의 직경 차에도 불구하고 가급적 짧은 가스 경로를 구현하기 위해, 팽창 단계(3) 내의 점화 챔버 배출구는 반경 방향으로 압축 단계(2) 내의 점화 챔버 흡입구의 밖에 위치한다. 또한, 점화 챔버(60)는 작동 샤프트(4)의 축에 대해 편심으로 배치되며, 바람직하게는 보조 샤프트(5)의 축 방향으로 어긋나 있다. 이를 통해, 작동 가스는 각각, 반경 방향에서 점화 챔버(60)안으로 또는 점화 챔버로부터 단일의 짧은 구간만을 가야 한다. 압축 단계(2)의 챔버들(2a, 2b, 2c) 및 팽창 단계(3)의 챔버들(3a, 3b, 3c)은 축 방향에서, 작동 샤프트와 회전 안정적으로 결합한 작동 샤프트 블레이드(403, 405) 및 고정식 블레이드(402)에 의해 한정되어 있다. 챔버들은 반경 방향에서 작동 피스톤(20, 30)의 외면들(22, 32)과 하우징 부분들(102, 103) 사이에 형성되어 있다.

제3 실시예

이하, 본 발명의 제3 실시예는 도 22, 도 23을 참조하여 설명된다. 반복적 설명을 피하기 위해, 동일한 부품에 대한 동일한 참조번호는 앞의 실시예들과 같이 사용된다. 앞의 실시예들에 비해 상이한 점은 이하에 설명된다.

도 22는 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)의 개략적 단면도를 도시한다. 선행한 실시예들과 달리, 하우징(10)은 압축 단계(2)와 팽창 단계(3) 사이에서 중간 부품(105)을 포함한다. 축 방향 및 반경 방향에서 실질적으로 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20)과 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30) 사이에 배치되는 제어 콘솔(6)은 2개의 부분으로 나뉘어 있고, 조절 레버(6c)에 의해 소정의 회전 각도 범위 내에서 상기 중간 부품(105)에 대해 위치 조절 가능하다. 제어 콘솔(6)의 두 부분들(6a, 6b)의 분리면은 중간 부품(105)의 범위 내에 위치한다. 제어 콘솔(6)의 적어도 일 부분(6b)은 중간 부품(105) 내에 연장된 조절 레버(6c)에 의해, 다른 부분(6a)과 무관하게 작동 가능하거나 위치 조절 가능하다. 제어 콘솔(6)이 분리됨으로써, 한편으로는 조립이 간단해지고, 다른 한편으로는 압축 챔버로부터 점화 챔버(60) 안으로, 및/또는 점화 챔버(60)로부터 팽창 챔버 안으로의 가스 이송을 조절하는 것이 간단해진다. 점화 챔버(60)는 복수 개의 부분들을 포함하고, 이러한 부분들의 치수는 반경 방향 및/또는 원주 방향에서 압축 단계(2) 측의 점화 챔버 흡입구로부터 팽창 단계(3) 측의 점화 챔버 배출구까지 가면서 증가한다. 특히, 점화 챔버(60)는, 원주 방향으로 신장되면서 활 세그먼트(bow segment) 형태를 가진 부분을 포함하며, 이러한 부분은 외향 반경 방향에서 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)으로 가면서 적어도 부분적으로 개방되어 있다. 점화 챔버(60) 또는 점화 챔버 배출구의 이러한 활 세그먼트 형태의 부분은 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)의 특정한 회전 각도 범위 내에서 제2 개구(31)에 포괄됨으로써, 작동 가스는 점화 챔버(60)로부터 팽창 단계(3)안으로 이송될 수 있다.

도 23은 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)의 작동 샤프트 및 보조 샤프트(4, 5)의 개략적 측면도를 도시하며, 팽창 단계 및 압축 단계(3, 2)의 작동 피스톤 및 보조 피스톤(20, 25, 30, 35)은 겹쳐서 도시되어 있다. 작동 샤프트 및 보조 샤프트(4, 5)의 회전 방향은 화살표로 표시되어 있다. 압축 단계(2) 및 팽창 단계(3)의 작동 피스톤들(20, 30)은 -도시된 바와 같이- 서로 어긋나 있으되, 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20)의 슬라이더(23)의 전방 말단에서 제1 개구(21)는 정확히 압축 단계(2)의 보조 피스톤(25)에 의해 닫히는 반면, 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)의 대응 슬라이더(33)의 후방 말단에서 제2 개구(31)는 정확히 팽창 단계(3)의 보조 피스톤(35)에 의해 노출된다. 이를 통해, 팽창 단계(3)로부터 점화 챔버(60)를 경유하여 압축 단계(2) 안으로 가는 작업 가스의 역류가 방지된다. 점화 챔버(60)와 압축 단계(2)와 연통할 수 있는 회전 각도 범위는, 바람직하게는, 직접적으로, 점화 챔버(60)와 팽창 챔버(3)와 연통할 수 있는 회전 각도 범위와 이웃하되, 겹치지는 않는다. 슬라이더(23, 33)는 압축 단계(2) 및 팽창 단계(3)의 작동 피스톤들(20, 30)의 원주를 중심으로 하여 규칙적 간격을 두어 배치되고, 동일하게 형성됨으로써, 슬라이더(23, 33)들로 이루어진 동일한 쌍(pare)을 형성한다. 이로써, 슬라이더(23, 33)의 수에 상응하여, 이에 상응하는 수의, 앞에 설명한 작동 샤프트(4)의 회전 당 작업 사이클이 유사하게 실시된다.

제4실시예

이하, 본 발명의 제4 실시예는 도 24를 참조하여 설명된다. 반복적 설명을 피하기 동일한 부품에 대한 동일한 참조번호는 앞의 실시예들과 같이 사용된다. 앞의 실시예들에 비해 상이한 점은 이하에 설명된다.

도 24는 본 발명의 제4 실시예에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)의 개략적 단면도를 도시한다. 선행한 실시예들과 달리, 점화 챔버(60)는 일부는 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20) 내에 형성되고, 일부는 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)내에 형성되고, 그리고 일부는 작동 피스톤들(20, 30) 사이에 위치하며 작동 샤프트(4)와 단단히 결합된 분리 블레이드(405) 내에 형성됨으로써, 점화 챔버(60)는 작동 샤프트(4)와 함께, 작동 샤프트의 축을 중심으로 회전한다. 따라서, 3개의 점화 챔버들(60)이 있으며, 이 때 각각의 점화 챔버(60)에는 압축 챔버(2a, 2b, 2c) 및 팽창 챔버(3a, 3b, 3c)가 연관된다. 또한, 하우징(10)에 대해 위치 조절 가능한 2개의 제어 부재들 또는 제어링들(control rings) 또는 제어 스트립들(620, 630)이 제공되고, 이들은 점화 챔버(60)와 압축 단계(2)의 연통 및/또는 점화 챔버와 팽창 단계(3)와의 연통을 일시적으로 가능하게 할 수 있고 일시적으로 중단시킨다. 제어 스트립들(620, 630)은, 하우징 부분들(101, 104) 내에서 신장되는 제어 레버(621, 631)에 의해, 서로 독립적으로, 작동 샤프트(4)의 축을 중심으로 회전할 수 있다. 또한, 제어 스트립들(620, 630)은 실질적으로 원통형으로 형성되고, 슬롯형(slot-shaped) 개구들(622, 632)을 포함하고, 이러한 개구들은 서로 평행하게 각각 원주 방향으로 신장된다. 이러한 슬롯형 개구들을 경유하여, 점화 챔버(60)는 각각의 작동 피스톤(20, 30)의 위치 조절 가능한 회전 각도 범위 내에서 압축 단계(2) 또는 압축 챔버와, 및/또는 팽창 단계(3) 또는 팽창 챔버와 연통할 수 있다. 점화 플러그(15)는 팽창 단계(3)의 측으로부터 실질적으로 작동 샤프트(4)의 축에 대해 평행하게, 팽창 단계(3)의 제어 스트립(630)을 통과하여 점화 챔버(60)안으로 신장되어, 압축된 작동 가스를 점화한다. 점화 플러그(15)는 제어 스트립(630)과 함께, 하우징(10)에 대해 위치 조절 가능하다. 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20)은 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30)보다 더 작은 직경을 가지나, 더 긴 축방향 길이를 가진다. 직경차에도 불구하고 가급적 짧은 가스 경로를 구현하기 위해, 점화 챔버(60)는 작동 샤프트(4)의 축에 대해 편심으로 배치되고, 점화 챔버 배출구는 반경 방향에서 점화 챔버 흡입구의 밖에 위치한다. 팽창 단계(3)의 작동 피스톤(30) 내에 형성된, 점화 챔버(60)의 부분(603)은 압축 단계(2)의 작동 피스톤(20) 내에 형성된 점화 챔버(60)의 부분(602)보다 더 작은 체적을 가진다. 점화 챔버(60)의 두 부분들(602, 603)은 반경 방향 및 둘레 방향에서도 어긋나 있으나, 상호 겹쳐서 배치됨으로써, 부분들(602, 603)은 서로 연통할 수 있다. 로터리 피스톤 엔진(1)의 구동 시, 점화 챔버(60) 내의 작동 가스는 원심력으로 인하여 강제적으로 외향 반경 방향에서 점화 챔버 배출구 및 팽창 단계(3)의 방향으로 안내된다. 바람직하게는, 팽창 단계(3) 내의 점화 챔버 부분(603)은 압축 단계(2) 내의 점화 챔버 부분(602)에 비해 외향 반경 방향으로, 그리고 작동 샤프트(4)의 회전 방향으로 어긋나 있다. 분리 디스크(405) 내에 형성된 점화 챔버 부분(603)은 바람직하게는 반경 방향 및 원주 방향으로, 두 점화 챔버 부분들(602, 603) 사이에 위치한다.

제5 실시예

이하, 실질적으로 제4 실시예를 기초로 하는 본 발명의 제5 실시예는 도 25-32를 참조하여 설명된다. 반복적 설명을 피하기 위해, 동일한 부품에 대한 동일한 참조번호는 제4 실시예에서와 같이 사용된다. 제4 실시예에 비해 상이한 점은 이하에 설명된다.

도 25는 본 발명의 제5 실시예에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)의 개략적 단면도를 도시한다. 이러한 구성 방식에서, 작동 가스의 점화는 점화 플러그(15)에 의해 이루어지며, 점화 플러그는 제4 실시예와 달리 압축 단계(2)의 측에서, 하우징(10)에 대해 위치 조절 가능한 점화 샤프트 칼라(shaft collar)(610) 내에 배치되고, 외부로부터 나사 조립되어 있다. 점화 샤프트 칼라(610)는 점화 플러그(15)와 함께, 실행 시, 두 회전 방향으로 회전 가능하게 배치되며, 각각의 정확한 점화 시점 및 정확한 점화 지점이 산출 및 조절될 수 있다. 점화불꽃은 압축된 가스의 폭발을 야기함으로써, 압력파(pressure wave)는 점화 챔버(60)로부터 제2 개구(31)를 경유하여 팽창 단계(3)안으로 새나가고, 이곳에서 작동 피스톤(30)의 슬라이더(33)를 움직인다. 점화 샤프트 칼라(610)는 제어 스트립들(620, 630)과 독립적으로, 하우징(10)에 대해 위치 조절 가능하다. 제4 실시예와 달리, 점화 플러그(15)의 위치는 압축 단계(2)로부터 점화 챔버(60)안으로의 가스 이송을 실시하기 위한 회전 각도 범위와 독립적으로, 및/또는 점화 챔버(60)로부터 팽창 단계(3)안으로의 가스 이송을 실시하기 위한 회전 각도 범위와 독립적으로, 위치 조절 가능하다. 제4 실시예와 달리, 점화 챔버 부분들(602, 603, 605)은 서로 맞물리며, 이때 분리 블레이드(405) 내에 형성된 점화 챔버 부분(605)은 경사진 축을 따라 이어지고, 점화 챔버 부분들(602, 603)은 매끄럽게 이어진다.

대안적 실시예에서, 점화 플러그(15)는 점화 챔버(60) 내에 설치된다(각각의 점화 챔버(60)에 점화 플러그(15)가 있다). 이로부터, 동반 회전하는 3개의 점화 플러그들(15)을 포함한 작동 샤프트(4)의 구성이 얻어진다. 점화 펄스(ignition pulse)는 슬라이딩 접촉에 의해 전송될 수 있거나, 유도(induction)에 의해 실시된다.

도 26은 본 발명의 제5 실시예에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)의 작동 샤프트 및 보조 샤프트(4, 5)의 개략적 측면도를 도시하며, 이때 팽창 단계 및 압축 단계(3, 2)의 작동 피스톤 및 보조 피스톤(20, 25, 30, 35)은 부분적으로 겹쳐서 도시되어 있다. 이러한 도면에는 각각의 작동 피스톤(20, 30)의 회전 각도 범위들(α1, β1)이 표시되어 있으며, 이러한 범위들 내에서 점화 챔버(60)는 제어 스트립들(620, 630)의 개구들(622, 632)을 경유하여, 압축 단계(2) 또는 압축 챔버 및/또는 팽창 단계(3) 또는 팽창 챔버와 연통할 수 있다.

도 27은 본 발명의 제5 실시예에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)의 작동 샤프트(4)의 개락적 측면도를 도시한다.

도 28은 본 발명의 제5 실시예에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)의 작동 샤프트(4)의 개략적 측면도를 도시하고, 이때 팽창 단계(3) 및 압축 단계(2)의 작동 피스톤들(20, 30)은 겹쳐서 도시되어 있다.

도 29는 본 발명의 제5 실시예에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)의 압축 단계(2)의 작동 피스톤 및 보조 피스톤(20, 25)의 개략적 측면도를 도시하고, 이 때 도 29A는 점화 챔버(60)의 로딩(loading) 시작 직전에 회전 각도 위치에서 압축 단계(2)의 작동 피스톤 및 보조 피스톤(20, 25)을 도시하는 반면, 도 29B는 점화 챔버(60)의 로딩 종료 직후에 압축 단계(2)의 작동 피스톤 및 보조 피스톤(30, 35)을 도시한다. 압축 단계(3)와 점화 챔버(60)간의 연통은, 슬라이더(23)의 제1 개구(21)가 회전 각도 범위(α1) 내에서 제어 스트립(620)의 개구(622)의 영역을 포괄하는 경우에만 가능하다. 회전 각도 범위(α1) 및/또는 회전 각도(α2)는 하우징(10)에 대한 제어 스트립(620)의 위치 조절에 의해 조절될 수 있다. 이를 통해, 압축 단계(2)로부터 점화 챔버(60)안으로의 가스 이송의 시작 및 종료(점화 챔버(60)의 로딩)가 정확하게 조절될 수 있다.

도 30은 본 발명의 제5 실시예에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)의 팽창 단계(3)의 작동 피스톤 및 보조 피스톤(30, 35)의 개략적 측면도를 도시하고, 이때 도 30A는 점화 챔버(60)의 배출 시작 직전 회전 각도 위치에서 팽창 단계(3)의 작동 피스톤 및 보조 피스톤(30, 35)을 도시하는 반면, 도 30B는 점화 챔버(60)의 배출 종료 직후 팽창 단계(3)의 작동 피스톤 및 보조 피스톤(30, 35)을 도시한다. 점화 챔버(60)와 팽창 단계(3)간의 연통은, 슬라이더(33)의 제2 개구(31)가 회전 각도 범위(β1)내에서 제어 스트립(630)의 개구(632)의 영역을 포괄할 때에만 가능하다. 회전 각도 범위(β1)는 작동 샤프트(4) 및 보조 샤프트(5)의 축들의 결합선에 대해 어긋난 상태의 회전 방향에서 회전 각도(β2) 둘레에서 시작한다. 회전 각도 범위(β1) 및/또는 회전 각도(β2)는 하우징(10)에 대한 제어 스트립(630)의 위치 조절에 의해 조절될 수 있다. 이를 통해, 점화 챔버(60)로부터 팽창 단계(3) 안으로의 가스 이송의 시작 및 종료(점화 챔버(60)의 배출)가 정확히 조절될 수 있다.

도 31은 본 발명의 제5 실시예에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)의 압축 단계(2)의 제어 부재 또는 제어링(620)에 대한 다양한 도면을 도시하고, 이때 도 31A는 도 31C의 A-B 단면을 도시하고, 이때 도 31B는 도 31C의 A측면을 도시하는 한편, 도 31C는 도 31A의 C-D 단면을 도시한다.

도 32는 본 발명의 제5 실시예에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)의 팽창 단계(3)의 제어 부재 또는 제어링(630)에 대한 다양한 도면을 도시하고, 이때 도 32(a)는 도 32(c)의 E-F 단면을 도시하고, 이때 도 32(b)는 도 32(c)의 B측면을 도시하는 한편, 도 32(c)는 도 32(a)의 G-H 단면을 도시한다.

제어 부재들 또는 제어 링들 또는 제어 스트립들(620, 630)은, 점화 챔버(60)와 압축 단계(2)의 연통 및/또는 점화 챔버(60)와 팽창 단계(3)의 연통을 가능하게 하고, 일시적으로 중단시킨다. 앞에 설명한 바와 같이, 제어 스트립들(620, 630)은 실질적으로 원통형으로 형성되고, 슬롯형 개구들(622, 632)을 포함하며, 이러한 개구들은 서로 평행하게 각각 원주 방향으로 신장된다. 이러한 슬롯형 개구들을 경유하여, 점화 챔버(60)는 각각의 작동 피스톤(20, 30)의 위치 조절 가능한 회전 각도 범위 내에서, 압축 단계(2) 또는 압축 챔버 및/또는 팽창 단계(3) 또는 팽창 챔버와 연통할 수 있다.

제6 실시예

이하, 실질적으로 제5 실시예를 기초로 하는 본 발명의 제6 실시예는 도 33을 참조하여 설명된다. 반복적 설명을 피하기 위해, 동일한 부품에 대한 동일한 참조번호는 제5 실시예에서와 같이 사용된다. 제5 실시예에 비해 상이한 점은 이하에 설명된다.

도 33은 본 발명의 제6 실시예에 따른 로터리 피스톤 엔진(1)의 개략적 단면도를 도시한다. 제5 실시예와 달리, 로터리 피스톤 엔진(1)은 가솔린계 자가 점화기로서 형성된다. 압축의 임계점을 넘어서자마자, 자가 점화가 달성된다. 회전 자가 점화기에서, 소위 노크 저항(knock resistance)은 무시된다. 공지된 바와 같이, 노크의 공정은, 압축 공정 시 가솔린-공기 혼합은 제어할 수 없는 상태로 초기에 또는 차후에 연소를 야기한다는 점을 기초로 한다. 그러나 정확히 이러한 혼합 특성은 회전 자가 점화기에서 결코 방해가 되지 않는데, 이러한 근소한 차이는 흔적도 없이 처리되기 때문이다.

이러한 대안적 실시예에서, 점화 플러그(15)는 히터 코일(heater coil)로 대체된다. 히터 코일은 점화 플러그(15) 대신 점화 샤프트 칼라(610) 내에 배치된다. 점화 플러그(15)와 동일하게, 히터 코일은 점화 챔버(60) 내의 창(window)을 경유하여 가스를 점화한다. 히터 코일은 영구적으로 작열하며, 점화 샤프트 칼라(610)에 의해 위치 조절 가능하고, 정확한 점화점에 맞춰진다. 따라서, 어느 때에도, 정확한 지점의 점화가 보장된다. 점화는 자가 작동식으로 이루어진다.

또한, 점화 샤프트 칼라(610) 내에는 분사 밸브 또는 분사 노즐(611)이 배치된다. 이로써, 분사 시점 및 점화 시점이 동시에 시작하도록 보장된다. 분사 및 점화 순간에 제어링(620)은 압축 단계(2)를 위한 제1 개구(21)를 차단하므로, 불꽃이 도로 압축 단계(2)안으로 튀는 것이 방지되며, 압력파는 점화 챔버(60)를 경유하여 팽창 단계(3)안으로만 새나갈 수 있다. 점화 챔버(60)로부터 압력파가 시작되어 새나가는 이상적이고 원하는 지점은 가스의 관성(inertia)에 의존하여 조절 가능하며, 제어링(630)을 이용하여 조절된다.

연료의 공급은 직접 분사를 이용한다. 로터리 피스톤 엔진(1)의 회전수로 인하여, 작동 가스의 혼합이 문제이다. 이미 압축 단계(2) 내에서 또는 흡입 채널 내에서 분사가 이루어져, 혼합이 길어질 수 있다. 또는 분사가 직접적으로 점화 챔버(60)의 입구에서 압축 챔버안으로 이루어진다.

적재된 기능 부재의 내부 윤활을 위해, 압축 단계(2) 또는 흡입 채널 내에는 오일 윤활부가 내장된다.

효율 증대를 위한 조처들

로터리 피스톤 엔진(1)의 효율을 증대시키기 위해, 배기가스의 에너지 재획득을 위한 조처가 이루어질 수 있다. 이때, 로터리 피스톤 엔진(1)의 뜨거운 배기 가스로부터 적어도 하나의 열 교환기 및/또는 적어도 하나의 터빈에 의해 에너지가 추출되어 시스템안으로 되돌아간다. 또한, 배기 가스로부터 획득한 에너지는 에너지를 소모하는 엔진 차량에 있어 에너지를 소모하는 다른 구성요소를 구동시키기 위해 활용된다. 바람직하게는, 배기 가스는 흡입된 공기의 가열 및/또는 사전 압축을 위해 활용된다.

본 발명은 설명한 실시예들에 한정되지 않는다. 실시예들에 설명된 특징들의 조합에 의해 본 발명의 유리한 발전예들이 도출된다.

Claims

로터리 피스톤 엔진(1)으로서, 작동 가스의 압축 또는 팽창을 위해 각각 회전하는 작동 피스톤(20, 30)을 이용하는 압축 단계(2)와 팽창 단계(3)를 포함하고, 상기 작동 가스의 점화 및 연소를 위해 점화 챔버(60)를 포함하되, 상기 점화 챔버(60)는 각각의 작동 피스톤(20, 30)의 변위 가능한 회전각 영역에서 상기 압축 단계(2)와 상기 팽창 단계(3) 중 적어도 어느 하나와 연통할 수 있는 것을 특징으로 하는 로터리 피스톤 엔진(1).
제1항에 있어서, 상기 압축 단계(2)와 상기 팽창 단계(3)의 상기 작동 피스톤(20, 30)은 공통의 샤프트(4) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 로터리 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 압축된 상기 작동 가스는 점화를 위해 반경 반향으로 상기 작동 피스톤(20, 30)의 회전축 방향으로 안쪽으로 배출되는 것을 특징으로 하는 로터리 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압축 단계(2)는 하기의 요건 가운데 적어도 하나를 충족하는,
a. 상기 압축된 작동 가스는 점화를 위해 상기 작동 피스톤(20)에 의해 공급되거나,
b. 상기 작동 피스톤(20)은 상기 작동 피스톤(20)을 통과하는 적어도 하나의 제1 개구(21)를 포함하거나,
c. 상기 제1 개구(21)는 상기 작동 피스톤(20)을 실질적으로 반경 방향으로 통과하거나,
d. 상기 작동 피스톤(20)은 외면(22)을 포함하되, 이 외면은 상기 로터리 피스톤 엔진(1)의 하우징(10)과 함께 적어도 하나의 환상 공간 구간(2a, 2b, 2c)을 한정하거나,
e. 상기 작동 피스톤(20)의 상기 외면(22)은 실질적으로 원통형이거나,
f. 상기 작동 피스톤(20)은 적어도 하나의 슬라이더(23)를 포함하거나,
g. 상기 슬라이더(23)는 횡단면으로 보아 인벌류트 곡선 형태로 형성되거나,
h. 상기 슬라이더(23)는 상기 로터리 피스톤 엔진(1)의 하우징(10) 및 상기 작동 피스톤(20)의 상기 외면(22)과 함께 환상 공간 구간을 한정하거나,
i. 상기 작동 피스톤(20)은 여러 개의 슬라이더(23)를 포함하되, 상기 슬라이더(23)는 상기 작동 피스톤(20)의 회전축과 관련하여 상기 작동 피스톤(20)의 상기 외면(22)으로부터 일정한 각도 간격으로 배치되거나,
j. 상기 작동 피스톤(20)은 3 개의 슬라이더(23)를 포함하되, 상기 슬라이더(23)는 상기 작동 피스톤(20)의 상기 회전축과 관련하여 상기 작동 피스톤(20)의 상기 외면(22)으로부터 120°의 각도 간격으로 배치되거나,
k. 상기 제1 개구(21)는 상기 슬라이더(23)의 에지에서 끝나거나,
l. 상기 작동 피스톤(20)은 상기 작동 피스톤(20)의 내부 실린더를 갖는 이중 벽의 중공 실린더로서 형성되거나,
m. 상기 작동 피스톤(20)은 보조 피스톤(25)과 협동하여 가변 용적을 지닌 적어도 하나의 압축 챔버를 한정하거나,
n. 상기 작동 챔버(20)는 보조 피스톤(25)과 협동하여, 가변 용적을 지닌 적어도 하나의 흡기 챔버를 한정하거나,
o. 상기 보조 피스톤(25)은 실질적으로 원통형의 외면을 포함하거나,
p. 상기 보조 피스톤(25)은 상기 작동 피스톤(20)의 상기 슬라이더(23) 개수에 맞추어 조절되는 개수의 오목부(26)를 지니거나,
q. 상기 작동 피스톤(20)과 상기 보조 피스톤(25)은 슬라이더(23)가 오목부부(26) 내에 밀봉되도록 수용되는 방식으로 상호 인접하여 구르거나,
r. 상기 작동 피스톤(20)과 상기 보조 피스톤(25)은 강제적으로 동시 회전 가능하거나,
s. 상기 압축 단계(2)는 조절 가능한 제어 부재(620)를 포함하되, 이 제어 부재(620)는 상기 압축된 작동 가스가 상기 압축 단계(2)로부터 교대로 유출되게 하고 그리고 유출을 방지하는 것을 특징으로 하는 로터리 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 팽창 단계(3)는 하기의 요건 가운데 적어도 하나를 충족하는,
a. 상기 점화된 작동 가스는 팽창을 위해 반경 방향으로 바깥쪽으로, 상기 작동 피스톤(20, 30)의 회전축으로부터 멀리 통과되거나,
b. 상기 점화된 작동 가스는 팽창을 위해 상기 팽창 단계(3)의 상기 작동 피스톤(30)에 의해 통과되거나,
c. 상기 작동 피스톤(30)은 적어도 하나의 제2 개구(31)를 포함하되, 이 개구는 상기 작동 피스톤(30)을 통과하거나,
d. 상기 제2 개구(31)는 상기 작동 피스톤(30)을 실질적으로 반경 방향으로 통과하거나,
e. 상기 작동 피스톤(30)은 외면(32)을 포함하되, 이 외면(32)은 상기 로터리 피스톤 엔진(1)의 하우징(10)과 함께 적어도 하나의 환상 공간 구간을 한정하거나,
f. 상기 작동 피스톤(30)의 상기 외면(32)은 실질적으로 원통형이거나,
g. 상기 작동 피스톤(30)은 적어도 하나의 슬라이더(33)를 포함하거나,
h. 상기 슬라이더(33)는 횡단면으로 보아 인벌류트 곡선 형태로 형성되거나,
i. 상기 슬라이더(33)는 상기 로터리 피스톤 엔진(1)의 하우징(10) 및 상기 작동 피스톤(30)의 상기 외면(32)과 함께 환상 공간 구간을 한정하거나,
j. 상기 작동 피스톤(30)은 다수의 슬라이더(33)를 포함하되, 상기 슬라이더(33)는 상기 작동 피스톤(30)의 상기 회전축과 관련하여 상기 작동 피스톤(30)의 상기 외면(32)으로부터 일정한 각도 간격으로 배치되거나,
k. 상기 작동 피스톤(30)은 3개의 슬라이더(33)를 포함하되, 이 슬라이더(33)는 상기 작동 피스톤의 상기 회전축과 관련하여 상기 작동 피스톤(30)의 상기 외면(32)으로부터 120°의 각도 간격으로 돌출되거나,
l. 상기 제2 개구(31)는 상기 슬라이더(33)의 에지에서 끝나거나,
m. 상기 작동 피스톤(30)은 단일 벽의 실린더로 형성되거나,
n. 상기 작동 피스톤(30)은 보조 피스톤(35)과 협동하여 가변 용적을 지니는 적어도 하나의 팽창 챔버를 한정하거나,
o. 상기 보조 피스톤(35)은 실질적으로 원통형인 외면을 포함하거나,
p. 상기 보조 피스톤(35)은 상기 작동 피스톤(30)의 상기 슬라이더(33)의 개수에 맞추어 조절되는 개수의 오목부(36)를 포함하거나,
q. 상기 작동 피스톤(30)과 상기 보조 피스톤(35)은 슬라이더(33)가 오목부(36) 내에서 밀봉되게 수용되도록 상호 인접하여 구르거나,
r. 상기 작동 피스톤(30)과 상기 보조 피스톤(35)은 강제적으로 동시 회전 가능하거나,
s. 상기 팽창 단계(3)는 조절 가능한 제어 부재(630)를 포함하되, 상기 제어 부재(630)는 상기 점화된 작동 가스가 상기 팽창 단계(3)로 교대로 침투되게 하고 그리고 침투를 방지하는 것을 특징으로 하는 로터리 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로터리 피스톤 엔진(1)은 점화 챔버(60)를 구비하되 하기의 요건 가운데 적어도 하나를 충족하는,
a. 상기 점화 챔버(60)는 적어도 부분적으로 반경 방향으로 상기 압축 단계(2)의 상기 작동 피스톤(20)의 안쪽으로 배치되거나,
b. 상기 점화 챔버(60)는 상기 작동 피스톤(20)의 회전 각도 범위에서 상기 압축 단계(2)와 연통할 수 있거나,
c. 상기 점화 챔버(60)는 상기 작동 피스톤(30)의 회전 각도 범위에서 상기 팽창 단계(3)와 연통할 수 있거나,
d. 상기 점화 챔버(60)는 상기 작동 피스톤(30)의 회전 각도 범위에서 상기 압축 단계(2)와도 연통하고 상기 팽창 단계(3)와도 연통하거나,
e. 상기 점화 챔버(60)는 흡입구(62, 63, 64)를 포함하되, 상기 흡입구는 상기 압축 단계(2)의 상기 작동 피스톤(20)의 회전 각도 범위에서 제1 개구(21)를 통해 압축 챔버와 연통할 수 있거나,
f. 상기 점화 챔버(60)는 점화 챔버 배출구를 포함하되, 상기 배출구는 상기 팽창 단계(3)의 상기 작동 피스톤(30)의 회전 각도 범위에서 제2 개구(31)를 통해 팽창 챔버와 연통할 수 있거나,
g. 상기 점화 챔버(60)는 점화 플러그(65)를 포함하되, 상기 점화 플러그는 실질적으로 상기 작동 피스톤(20, 30)의 회전축에 대해 평행하게 배향되거나,
h. 상기 점화 챔버(60)는 적어도 부분적으로 축 방향으로 상기 압축 단계(2)의 상기 작동 피스톤(20)의 안쪽에 배치되거나,
i. 상기 점화 챔버(60)는 적어도 부분적으로 상기 압축 단계(2)의 상기 작동 피스톤(20)의 안쪽에 배치되거나,
j. 상기 점화 챔버(60)는 상기 압축 단계(2)의 상기 작동 피스톤(20)의 축에 대해 편심되게 배치되거나,
k. 상기 점화 챔버 배출구는 반경 방향으로 및 원주 방향으로 점화 챔버 흡입구에 대해 오프셋되게 위치하는 점화 챔버를 구비하는 것을 특징으로 하는 로터리 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로터리 피스톤 엔진(1)은 제어 콘솔(6)을 가지되, 하기의 요건 가운데 적어도 하나를 충족하는,
a. 상기 제어 콘솔(6)은 조절 가능하게 상기 로터리 피스톤 엔진(1)의 상기 하우징(10) 내에 배치되거나,
b. 상기 제어 콘솔(6)은 상기 로터리 피스톤 엔진(1)의 상기 하우징(10)에 대하여 +/-30°의 각도로 상기 작동 피스톤(20, 30)의 상기 회전축과 관련하여 회전될 수 있거나,
c. 상기 점화 챔버(60)는 상기 제어 콘솔(6)에 배치되고,
d. 상기 제어 콘솔(6)은 제1 원통형 부분(61)을 포함하되, 상기 제1 원통형 부분(61)은 반경 방향으로 상기 압축 단계(2)의 상기 작동 피스톤(20)의 안쪽에 배치되거나,
e. 상기 제어 콘솔(6)은 제2 원통형 부분(66)을 포함하되, 상기 제2 원통형 부분(66)은 반경 방향으로 상기 팽창 단계(3)의 상기 작동 피스톤(30)의 안쪽에 배치되는 제어 콘솔을 지니는 것을 특징으로 하는 로터리 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로터리 피스톤 엔진(1)은 하우징(10)을 구비하되, 하기의 요건 가운데 적어도 하나를 충족하는,
a. 상기 하우징(10)은 여러 부재로, 실질적으로 평판 형태의 부재들(101, 102, 103, 104)로 제조되거나,
b. 상기 하우징(10)은 정면의 하우징 커버(101)와, 압축 단계(2)에 대한 하우징 프레임(102)과, 팽창 단계(3)에 대한 하우징 프레임(103) 및 배면의 하우징 커버(104)를 구비하거나,
c. 적어도 2개의 하우징 부재(101, 102, 103, 104)는 서로 밀봉되거나,
d. 상기 하우징(10)은 실질적으로 직육면체 형태의 윤곽을 포함하거나,
e. 상기 하우징(10)은 연료 유입구(11)를 위한 인터페이스를 포함하거나,
f. 상기 하우징(10)은 연료 유입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로터리 피스톤 엔진(1)은 적어도 하나의 샤프트(4, 5)를 가지되, 하기의 요건 가운데 적어도 하나를 충족하는,
a. 상기 샤프트(4, 5)는 상기 하우징(10) 내에 회전 가능하게 배치되거나,
b. 상기 샤프트(4, 5)는 상기 하우징(10)을 완전히 통과하여 신장되고 맞은 편 측면에서 상기 하우징(10)으로부터 돌출되거나,
c. 상기 샤프트는 작동 샤프트(4)로서 형성되되, 이 작동 샤프트(4) 상에는 상기 압축 단계(2)의 상기 작동 피스톤(20)이 고정되게 또는 조절 가능하게 배치되거나,
d. 상기 샤프트는 보조 샤프트(5)로서 형성되되, 이 보조 샤프트(5) 상에는 상기 압축 단계(2)의 보조 샤프트(25)가 고정되게 또는 조절 가능하게 배치되거나,
e. 상기 작동 샤프트 및 보조 샤프트(4, 5)는 기어 기구에 의해 함께 연결되거나,
f. 상기 기어 기구는 기어 변속기로서 형성되거나,
g. 기어 열의 기어 휠(40, 50)은 상기 하우징 외부에 배치되거나,
h. 상기 기어 열의 상기 기어 휠(40, 50)은 평기어로서 형성되거나,
i. 상기 변속기의 변속 비율은 1:1인 것을 특징으로 하는 로터리 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로터리 피스톤 엔진(1)은 적어도 하나의 냉각 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 로터리 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로터리 피스톤 엔진(1)은 상기 작동 가스의 준비를 위해 가스화기를 갖는 것을 특징으로 하는 로터리 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로터리 피스톤 엔진(1)은 상기 작동 가스를 상기 압축 단계(2) 또는 상기 점화 챔버(60)로 분사하기 위해 분사 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 로터리 피스톤 엔진(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압축 단계(2)의 상기 작동 피스톤(20, 30)과 상기 팽창 단계(3)의 상기 작동 피스톤(20, 30)은 축방향으로 앞뒤로 배치되며, 공통의 회전축을 중심으로 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 로터리 피스톤 엔진(1).
제1항에 있어서, 상기 점화 챔버(60)가 상기 압축 단계(2)와 연통할 수 있는 상기 각각의 작동 피스톤(20, 30)의 회전 각도 범위는 측정량에 따라 제어 또는 조절되는 것을 특징으로 하는 로터리 피스톤 엔진(1).
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