KR101534531B1 - 내연기관 - Google Patents

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KR101534531B1
KR101534531B1 KR1020140044751A KR20140044751A KR101534531B1 KR 101534531 B1 KR101534531 B1 KR 101534531B1 KR 1020140044751 A KR1020140044751 A KR 1020140044751A KR 20140044751 A KR20140044751 A KR 20140044751A KR 101534531 B1 KR101534531 B1 KR 101534531B1
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Abstract

본 발명은 진동을 줄이면서 효율을 향상시킬 수 있도록 된 새로운 구조의 내연기관에 관한 것이다.
본 발명에 따른 내연기관은 연소실에 연료와 공기를 공급한 후 점화시키면 연료가 연소되면서 발생된 폭발력에 의해 상기 구동디스크가 상기 구동축을 중심으로 회전되면서 구동력을 발생시킴으로, 피스톤의 왕복운동을 크랭크기구를 이용하여 회전운동으로 변환시키는 종래의 2행정 또는 4행정식 내연기관에 비해 효율이 높고 진동이 적을 뿐 아니라, 로터리엔진에 비해 구조가 간단하고 내구성이 향상되는 장점이 있다.
특히, 상기 구동디스크가 플라이휠의 기능을 하게 됨으로, 별도의 플라이휠을 구비할 필요가 없어서, 구조가 더욱 간단해질 뿐 아니라, 사이즈를 컴팩트하게 제작할 수 있는 장점이 있다.

Description

내연기관{Internal combustion engine}
본 발명은 진동을 줄이면서 효율을 향상시킬 수 있도록 된 새로운 구조의 내연기관에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 엔진 등에 사용되는 내연기관은, 4행정식과, 2행정식, 로터리방식 등과 같이 다양한 종류가 개발되어 널리 사용되고 있으며, 4행정식 내연기관의 경우, 효율이 다른 종류의 엔진에 비해 높아서 일반적인 차량에 널리 사용되고 있다.
그러나, 전술한 4행정식과 2행정식의 엔진은 실린더의 내부에서 전후진되는 피스톤의 왕복운동을 크랭크기구를 이용하여 회전운동으로 변환시킴으로, 효율이 저하될 뿐 아니라, 피스톤의 왕복에 의한 진동이 발생되는 문제점이 있었다.
반대로, 로터리방식의 경우 피스톤이 실린더의 내부에서 원운동을 함으로, 동일한 출력을 내는 4행정엔진에 비해 사이즈를 줄일 수 있고, 진동발생이 줄어드는 장점이 있는 반면, 구조가 매우 복잡하고 내구성이 낮을 뿐 아니라, 연비가 매우 낮은 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방법이 필요하게 되었다.
공개특허 10-1997-0006803호 공개특허 10-1996-7004138호 등록특허 10-0374076호 공개특허 10-1998-048337호
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 진동을 줄이면서 효율을 향상시킬 수 있도록 된 새로운 구조의 내연기관을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 원통형의 공간부(11)가 형성된 엔진블록(10)과, 상기 엔진블록(10)의 내부에 회전가능하게 구비된 원판형태의 구동디스크(20)와, 상기 구동디스크(20)의 회전중심부에 연결된 구동축(30)과, 상기 엔진블록(10)에 연결된 연료공급장치(40) 및 공기공급장치(50)와, 상기 연료공급장치(40)에 의해 공급된 연료를 점화시키는 점화장치(60)를 포함하며, 상기 엔진블록(10)의 내주면에는 상기 구동디스크(20)의 둘레면에 밀착되는 돌출부(12)가 형성되고, 상기 구동디스크(20)의 둘레면에는 외측단이 상기 공간부(11)의 내주면에 밀착되어 연소실(14)을 형성하는 출몰블록(21)이 구비되며, 상기 연료공급장치(40)와 공기공급장치(50)는 상기 연소실(14)에 연료와 공기를 공급할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 내연기관이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 출몰블록(21)은 상기 구동디스크(20)의 회전방향쪽의 기단부가 상기 구동디스크(20)에 힌지결합되어 선단부가 상기 구동디스크(20)의 외측으로 출몰되도록 구성되고, 상기 출몰블록(21)에 연결되어 출몰블록(21)의 선단부가 상기 구동디스크(20)의 외측으로 돌출되도록 가압하는 탄성부재(23)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 공기공급장치(50)는 상기 구동축(30)에 연결되어 구동축(30)의 구동력에 의해 작동되는 에어컴프레서인 것을 특징으로 하는 내연기관이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 돌출부(12)의 내부에는 혼합챔버(15)가 형성되고, 상기 혼합챔버(15)의 측면에는 상기 구동디스크(20)의 원주방향으로 개방되어 상기 혼합챔버(15)와 연소실(14)을 연결하는 개구부(16)가 형성되며, 상기 연료공급장치(40)와 공기공급장치(50)는 상기 혼합챔버(15)의 내부로 공기와 연료를 분사할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관이 제공된다.
본 발명에 따른 내연기관은 연소실에 연료와 공기를 공급한 후 점화시키면 연료가 연소되면서 발생된 폭발력에 의해 상기 구동디스크가 상기 구동축을 중심으로 회전되면서 구동력을 발생시킴으로, 피스톤의 왕복운동을 크랭크기구를 이용하여 회전운동으로 변환시키는 종래의 2행정 또는 4행정식 내연기관에 비해 효율이 높고 진동이 적을 뿐 아니라, 로터리엔진에 비해 구조가 간단하고 내구성이 향상되는 장점이 있다.
특히, 상기 구동디스크가 플라이휠의 기능을 하게 됨으로, 별도의 플라이휠을 구비할 필요가 없어서, 구조가 더욱 간단해질 뿐 아니라, 사이즈를 컴팩트하게 제작할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 내연기관을 도시한 측단면도,
도 2는 본 발명에 따른 내연기관을 도시한 정단면도,
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 내연기관의 작용을 도시한 참고도,
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 내연기관의 변형예를 도시한 참고도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 내연기관을 도시한 것으로, 내부에 원통형의 공간부(11)가 형성된 엔진블록(10)과, 상기 엔진블록(10)의 내부에 구비된 원판형태의 구동디스크(20)와, 상기 구동디스크(20)의 회전중심부에 연결된 구동축(30)과, 상기 엔진블록(10)에 연결된 연료공급장치(40) 및 공기공급장치(50)와, 상기 연료공급장치(40)에 의해 공급된 연료를 점화시키는 점화장치(60)로 구성된다.
이를 자세히 설명하면, 상기 엔진블록(10)은 강도가 높은 금속재질로 구성된 것으로, 내주면 상측에는 상기 구동디스크(20)의 둘레면에 밀착되는 돌출부(12)가 형성된다.
이때, 상기 돌출부(12)의 하측면은 상기 공간부(11)의 내주면과 연결되는 곡선형태로 구성된다.
또한, 상기 엔진블록(10)의 일측에는 상기 공간부(11)의 둘레부에 연결되는 배기구(13)가 형성된다.
상기 구동디스크(20)는 상기 공간부(11)에 비해 지름이 작은 원통형태로 구성되어 상기 공간부(11)의 내부에 상기 공간부(11)와 동심을 이루도록 회전가능하게 결합된 것으로, 둘레면에는 외측단이 상기 공간부(11)의 내주면에 밀착되어 연소실(14)을 형성하는 출몰블록(21)이 구비된다.
이를 위해, 상기 구동디스크(20)의 둘레면에는 상기 출몰블록(21)이 결합되는 오목부(22)가 형성되며, 상기 출몰블록(21)은 상기 구동디스크(20)의 회전방향쪽(본 실시예의 경우 시계방향쪽)의 기단부가 상기 구동디스크(20)의 오목부(22) 내부에 힌지결합되어 선단부가 상기 구동디스크(20)의 외측으로 출몰되도록 구성된다.
이때, 상기 출몰블록(21)에 출몰블록(21)의 선단부가 상기 구동디스크(20)의 외측으로 돌출되도록 가압하는 탄성부재(23)가 연결된다.
상기 탄성부재(23)는 양단이 상기 출몰블록(21)의 내측면과 상기 오목부(22)에 고정된 압축코일스프링을 이용한다.
따라서, 상기 탄성부재(23)에 의해 상기 출몰블록(21)이 구동디스크(20)의 외측으로 돌출되면, 상기 돌출부(12)와 출몰블록(21)의 사이에, 상기 연료공급장치(40) 및 공기공급장치(50)에 의해 공급된 연료와 공기가 혼합되어 폭발되는 연소실(14)이 형성된다.
상기 구동축(30)은 상기 엔진블록(10)의 양측면을 관통하여 상기 구동디스크(20)에 결합되어, 상기 구동디스크(20)를 회전가능하게 지지함과 동시에, 상기 구동디스크(20)가 회전되면서 발생되는 구동력을 외부로 전달하는 기능을 한다.
상기 연료공급장치(40)와 공기공급장치(50)는 상기 연소실(14)에 연료와 공기를 공급할 수 있도록 구성된다.
이를 위해, 상기 돌출부(12)의 내부에는 혼합챔버(15)가 형성되고, 상기 혼합챔버(15)의 측면에는 상기 구동디스크(20)의 원주방향으로 개방되어 상기 혼합챔버(15)와 연소실(14)을 연결하는 개구부(16)가 형성된다.
그리고, 상기 연료공급장치(40)는 공급관(41)을 통해 상기 혼합챔버(15)의 내부로 연장되도록 구비된 분사노즐(42)에 연결되어, 상기 혼합챔버(15)의 내부로 연료를 분사할 수 있도록 구성된다.
이때, 상기 연료공급장치(40)에 의해 공급되는 연료의 종류는 내연기관의 설계특성에 맞도록 디젤유나 가솔린, 알코올 또는 가스 등과 같이 다양한 것을 이용할 수 있다.
그리고, 상기 공기공급장치(50)는 급기관(51)을 통해 상기 혼합챔버(15)에 연결된 에어컴프레서를 이용하는 것으로, 상기 혼합챔버(15)에 고압으로 압축된 공기를 공급한다.
이때, 상기 에어컴프레서는 상기 엔진블록(10)의 외측면에 고정된 상태로 상기 구동축(30)의 일단부에 연결되어, 상기 구동축(30)에 의해 구동되도록 구성된다.
상기 점화장치(60)는 전원공급장치(61)에 연결되어 전원이 인가되면 스파크를 발생시키는 일반적인 점화장치(60)를 이용한다.
이와 같이 구성된 내연기관의 작동원리를 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 출몰블록(21)이 상측에 위치된 상태에서, 상기 공기공급장치(50)와 연료공급장치(40)를 이용하여 상기 혼합챔버(15)의 내부에 공기와 연료를 공급한 후, 상기 점화장치(60)를 이용하여 스파크를 발생시키면, 상기 혼합챔버(15)에서 연료가 폭발하게 되며, 이때 발생된 고압의 팽창가스가 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 개구부(16)를 통해 상기 연소실(14)로 배출된 후, 상기 출몰블록(21)을 밀어 구동디스크(20)가 시계방향으로 회전되도록 한다.
이때, 상기 구동축(30)은 상기 구동디스크(20)에 결합되어, 구동디스크(20)와 함께 회전되면서 구동력을 외부로 전달한다.
그리고, 상기 구동디스크(20)와 출몰블록(21)이 시계방향으로 회전됨에 따라, 상기 연소실(14)의 체적은 점차 확대된다.
그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 구동디스크(20)가 더욱 회전되어 상기 출몰블록(21)이 상기 배기구(13)의 형성위치를 통과하면, 확대된 연소실(14)이 상기 배기구(13)와 연결되어 연소실(14) 내부의 연소가스가 상기 배기구(13)를 통해 외부로 배출된다.
그리고, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 구동디스크(20)가 더욱 회전되어 상기 출몰블록(21)이 상기 돌출부(12)에 접촉되면 상기 돌출부(12)의 하측면의 형상을 따라 상기 출몰블록(21)이 상기 구동디스크(20)의 내측으로 회동되어 상기 돌출부(12)의 하측을 통과한다.
그리고, 상기 구동디스크(20)가 더욱 회동되어 상기 출몰블록(21)이 상기 돌출부(12)의 하측을 통과하면, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 탄성부재(23)에 의해 상기 출몰블록(21)이 구동디스크(20)의 외측으로 돌출되어 상기 돌출부(12)와 출몰블록(21)의 사이에 연소실(14)을 형성하며, 이때, 상기 공기공급장치(50)와 연료공급장치(40)를 이용하여 상기 혼합챔버(15)의 내부에 공기와 연료를 공급한 후 상기 점화장치(60)를 이용하여 스파크를 발생시키면, 전술한 바와 같이, 상기 연료가 폭발을 하여 상기 구동디스크(20)가 지속적으로 회전되도록 하며, 이에 따라, 상기 구동축(30)이 지속적으로 회전된다.
이와 같이 구성된 내연기관은 내부에 원통형의 공간부(11)가 형성된 엔진블록(10)과, 상기 엔진블록(10)의 내부에 상기 공간부(11)와 동심원을 이루도록 구비된 원판형태의 구동디스크(20)와, 상기 구동디스크(20)의 회전중심부에 연결된 구동축(30)과, 상기 엔진블록(10)에 연결된 연료공급장치(40) 및 공기공급장치(50)와, 상기 연료공급장치(40)에 의해 공급된 연료를 점화시키는 점화장치(60)로 구성되며, 상기 엔진블록(10)의 내주면에는 상기 구동디스크(20)의 둘레면에 밀착되는 돌출부(12)가 형성되고, 상기 구동디스크(20)의 둘레면에는 외측단이 상기 공간부(11)의 내주면에 밀착되어 연소실(14)을 형성하는 출몰블록(21)이 구비되며, 상기 연료공급장치(40)와 공기공급장치(50)는 상기 연소실(14)에 연료와 공기를 공급할 수 있도록 구성된다.
따라서, 상기 연소실(14)에 연료와 공기를 공급한 후 점화시키면 연료가 연소되면서 발생된 폭발력에 의해 상기 구동디스크(20)가 상기 구동축(30)을 중심으로 회전되면서 구동력을 발생시킴으로, 피스톤의 왕복운동을 크랭크기구를 이용하여 회전운동으로 변환시키는 종래의 2행정 또는 4행정식 내연기관에 비해 효율이 높고 진동이 적을 뿐 아니라, 로터리엔진에 비해 구조가 간단하고 내구성이 향상되는 장점이 있다.
특히, 상기 구동디스크(20)가 플라이휠의 기능을 하게 됨으로, 별도의 플라이휠을 구비할 필요가 없어서, 구조가 더욱 간단해질 뿐 아니라, 사이즈를 컴팩트하게 제작할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 출몰블록(21)은 상기 구동디스크(20)의 회전방향쪽의 기단부가 상기 구동디스크(20)에 힌지결합되어 선단부가 상기 구동디스크(20)의 외측으로 출몰되도록 구성되고, 상기 출몰블록(21)에 연결되어 출몰블록(21)의 선단부가 상기 구동디스크(20)의 외측으로 돌출되도록 가압하는 탄성부재(23)가 구비됨으로, 상기 출몰블록(21)이 상기 돌출부(12)의 하측면의 형상에 따라 절절히 회동되면서 상기 출몰블록(21)이 상기 공간부(11)의 내측면에 지속적으로 밀착되어, 연료가 연소되면서 발생된 폭발력이 유출되어 출력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 상기 공기공급장치(50)는 상기 구동축(30)에 연결되어 구동축(30)의 구동력에 의해 작동되는 에어컴프레서를 이용함으로, 별도의 동력을 이용하지 않고, 상기 혼합챔버(15)에 고압으로 압축된 공기를 원활히 공급할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 돌출부(12)의 내부에는 혼합챔버(15)가 형성되고, 상기 혼합챔버(15)의 측면에는 상기 구동디스크(20)의 원주방향으로 개방되어 상기 혼합챔버(15)와 연소실(14)을 연결하는 개구부(16)가 형성되며, 상기 연료공급장치(40)와 공기공급장치(50)는 상기 혼합챔버(15)의 내부로 공기와 연료를 분사할 수 있도록 구성됨으로, 공기와 연료가 효과적으로 혼합될 수 있도록 유도하고, 연료가 연소되면서 발생된 폭발력이 상기 구동디스크(20)의 원주방향으로 작용되어, 상기 구동디스크(20)를 효과적으로 회전시킬 수 있는 장점이 있다.
본 실시예의 경우, 상기 엔진블록(10)의 내부에 하나의 공간부(11)가 형성된 것을 예시하였으나, 상기 엔진블록(10)에 복수개의 공간부(11)를 형성하고, 각각의 공간부(11)에 상기 구동디스크(20)를 1개씩 구비하여, 다기통으로 구성하는 것도 가능하다.
또한, 상기 구동디스크(20)에 1개의 출몰블록(21)이 구비된 것을 예시하였으나, 상기 구동디스크(20)에 복수개의 출몰블록(21)을 동일한 간격으로 형성하는 것도 가능하다.
또한, 상기 출몰블록(21)은 상기 탄성부재(23)에 의해 상기 구동디스크(20)의 외측으로 돌출되도록 구성된 것을 예시하였으나, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 출몰블록(21)의 일측에 캠핀(21a)을 구비하고, 상기 공간부(11)의 내부 측면에 홈캠(11a)을 형성하여, 상기 구동디스크(20)가 회전됨에 따라 상기 캠핀(21a)과 홈캠(11a)의 작용에 의해 상기 출몰블록(21)이 상기 구동디스크(20)의 외측으로 출몰되도록 구성하는 것도 가능하다.
또한, 상기 출몰블록(21)은 상기 구동디스크(20)에 힌지결합되는 것을 예시하였으나, 상기 출몰블록(21)은 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 구동디스크(20) 외측으로 출몰되도록 구동디스크(20)에 슬라이드가능하게 결합되어 탄성부재(23)에 의해 외측으로 돌출되도록 가압될 수 있다.
10. 메인블록 20. 구동디스크
30. 구동축 40. 연료공급장치
50. 공기공급장치 60. 점화장치

Claims (4)

  1. 내부에 원통형의 공간부(11)가 형성된 엔진블록(10)과,
    상기 엔진블록(10)의 내부에 회전가능하게 구비된 원판형태의 구동디스크(20)와,
    상기 구동디스크(20)의 회전중심부에 연결된 구동축(30)과,
    상기 엔진블록(10)에 연결된 연료공급장치(40) 및 공기공급장치(50)와,
    상기 연료공급장치(40)에 의해 공급된 연료를 점화시키는 점화장치(60)를 포함하며,
    상기 엔진블록(10)의 내주면에는 상기 구동디스크(20)의 둘레면에 밀착되는 돌출부(12)가 형성되고,
    상기 구동디스크(20)의 둘레면에는 외측단이 상기 공간부(11)의 내주면에 밀착되어 연소실(14)을 형성하는 출몰블록(21)이 구비되며,
    상기 연료공급장치(40)와 공기공급장치(50)는 상기 연소실(14)에 연료와 공기를 공급할 수 있고,
    상기 출몰블록(21)은 상기 구동디스크(20)의 회전방향쪽의 기단부가 상기 구동디스크(20)에 힌지결합되어 선단부가 상기 구동디스크(20)의 외측으로 출몰되도록 구성되고,
    상기 출몰블록(21)에 연결되어 출몰블록(21)의 선단부가 상기 구동디스크(20)의 외측으로 돌출되도록 가압하는 탄성부재(23)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공기공급장치(50)는 상기 구동축(30)에 연결되어 구동축(30)의 구동력에 의해 작동되는 에어컴프레서인 것을 특징으로 하는 내연기관.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 돌출부(12)의 내부에는 혼합챔버(15)가 형성되고,
    상기 혼합챔버(15)의 측면에는 상기 구동디스크(20)의 원주방향으로 개방되어 상기 혼합챔버(15)와 연소실(14)을 연결하는 개구부(16)가 형성되며,
    상기 연료공급장치(40)와 공기공급장치(50)는 상기 혼합챔버(15)의 내부로 공기와 연료를 분사할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 내연기관.
KR1020140044751A 2014-04-15 2014-04-15 내연기관 KR101534531B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5049508A (ko) * 1973-06-23 1975-05-02
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JP2002004874A (ja) * 2000-06-20 2002-01-09 Katsunori Onishi 2サイクルロータリーエンジン
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