KR101909521B1 - 하이브리드 내연기관 - Google Patents

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예브게니 표도로비치 드라치코
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Abstract

하이브리드 내연기관 (그 외 유사변종장치)으로, 그 본체는 흡입구, 배기구, 크로스플로우 덕트(cross flow duct)가 붙어있는 원통형 동공(cavity)과 동축 동공, 두 개의 구동축(샤프트), 중앙고정 썬기어(SUN 기어), 양쪽 구동축의 레버가 커네팅 로드로 연결된 캐리어를 갖춘 유성기어 (planetary gear)가 장착된 캠의 배기(출력) 샤프트로 구성되며, 이 경우 크로스플로우 채널 (cross flow channel)은 동공, 압축부 및 팽창부와 연결되어 있다.

Description

하이브리드 내연기관{HYBRID INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 하이브리드 내연기관(HICE)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화석연료를 사용(연소)하여 기계적인 운동으로 변환시키는 장치로 사용이 가능한 하이브리드 내연기관에 관한 것이다.
본 발명은 로터리 피스톤 기계(Rotary-Piston Machine) (이하 RPM)설계에 해당하며, 본 발명은 피스톤, 플런저(plunger), 슬리브 개스킷이 장착된 RPM 챔버로 구성된다. 이들 장치의 작동은 기어장치(평기어와 내기어)에 의해 이루어지며 RPM의 동공(cavity)의 체적이 변하면서 회전운동을 가능케 한다.
이러한 동공이 가변(cavity variant) 되는 RPM은 옵션장치에 따라 내부 및/또는 외부 기화기 (카뷰레이터:carburetor)를 통하여 임의의 액체 및/또는 기체연료를 공기와 혼합하여 공급하므로서 로터리피스톤내연기관 (이하 Rotary-piston internal combustion engines RPICE)이 작동된다.
여기서 하이브리드 내연기관 (HICE)의 구동(작동) 특성은 HICE의 효율적인 작동을 위해 연료가열(예열)을 강제로 중단할 필요가 없다. 기존 엔진의 경우 정상적인 작동을 위해 주기적으로 연료의 연소 중단이 필요하다. 반대로, 가스터빈엔진의 정상적인 작동을 위해서는 지속적으로 연료를 연소시켜야 한다. HICE의 작동은 연료의 체적팽창(cubical expansion)면에서 열기관 작동과 많은 공통점을 가지고 있지만, 연료의 가열(예열) 및 연소처리 면에서 특정의 기능을 지닌다. 일반적인 내연기관과의 이러한 차이점이 있기 때문에 여기서는 “하이브리드”기관이라고 부른다.
이러한 기관들은 다음과 같은 곳에 장착된다.
a) 다양한 운송수단, 예를 들어,
자동차, 택시, 화물차
모터보트, 요트와 같은 소형선박,
파라모터 글라이더 형태의 초경량 및 경비행기, 모터글라이더, 비행기, 경헬리콥터,
b) 오토바이, 삼륜오토바이, 스쿠터 및 스노모빌과 같은 레저 및 스포츠 용 모터사이클
c) 트랙터, 콤바인 등 자동식 농기구
d) 소형 및 휴대용 발전기
본 발명에만 적용되는 용어들은 다음과 같이 정의 된다.
용어 “RPM Rotary-Piston Machine”- 하나의 본체에 피스톤, 플런저, 슬리브 개스킷이 장착된 RPM의 볼륨(체적)이 주기적으로 변하는 동공(cavity)이 있는 기관.
용어 “RPICE - Rotary-piston internal combustion engines”- 하나의 원형 본체에 축(shaft)이 장착된 적어도 두 쌍의 연소실이 포함된 엔진. 상기 원형 본체는 여러 개가 될 수 있으며, 서로 인접하여 구성할 수 있다.
용어 “로터리 피스톤”- 이동이 가능하고 볼륨변경을 가능하게 하는 구성부품(component)이며, 로터리피스톤과 섹션내부면 사이에서 주기적으로 작동동공본체(cavity)의 볼륨을 조절한다.
용어 “끝(端)” - 각각의 로터리피스톤의 가장자리 면이다. 작동동공(cavity)의 본체(body)의 내부면과 일치한다.
용어 “면” - 본체의 동공의 내부 벽의 경계 면과 접촉되는 로터리 피스톤의 면(습동부분).
용어 “면의 인접” - 가장자리(끝(端)) 사이의 최소거리로 로터리피스톤에 접한 면.
용어 “본체의 동공” - 본체 작동동공(working cavity/working space)의 내부 면과 로터리피스톤 면 사이에 있는 공간. 이 동공은 한번에 4개 이상의 기존 볼륨 및 변경된 볼륨으로 구성된다. RPM이 구동하면서 본체의 작동동공은 로터리피스톤의 각각 위치에 상관없이 일정한 볼륨을 갖는다.
용어 “현재 볼륨” - 본체(body)의 작동공간(cavity)볼륨에 따른 각각의 변수를 가리킨다. 이 공간은 로터리피스톤에 인접한 면과 하나의 섹션 내부면 사이에 위치한 것이며, 이에 따른 구동프로세스가 이루어진다.
용어 “활성체(activator)” - 본 장치는 연료/연료기체혼합물 입자의 양자에너지포텐셜을 증대시키기 위한 장치이며, 채널 및 라디에이터로 전송되는 외부에너지원(external power source)으로 구성되는 부품이다.
용어 “추가본체” - 물, 증기 또는 기타 수분을 함유하고 있는 것
유성기어가 장착된 유사한 로터리피스톤기어는 잘 알려져 있다. 예를 들면, 저자 Eugene Kauertz의 미국 특허 Rotary Radial-Piston Machine, US patent #3144007, Aug. 11, 1964, publ. 1967과 US patent #6886527 ICT가 있다.
또한 이 기계의 특허로는 독일특허 №142119 1903년, №271552 cl. 46a6 5/10 1914년, 프랑스특허 №844351 cl. 46 a5 1938년, 미국특허는 №3244156 cl. 12-8.47, 1966년, #6,739,307 US Cl. 123/245 Internal Combustion Engine and Method, author Ralph Gordon Morgado 2004년 5월 25일 출원 등이 있다. 이와 유사한 용도의 기어 및 기계에 대한 러시아특허로는 №2013597 cl. 5 F02B 53/00, №2003818 cl. 5 F 02 B 53/00, №2141043 cl. 6 F 02 B 53/00, F 04 C 15/04, 29/10 1998년, 우크라이나특허는 №18546 cl. F 02 B 53/00, F 02 G 1/045, 1997년, №93603 cl. F01C 1/063 (2006/01), F02B 53/10 (2006/01), F04C 2/063 (2006/01) 이 있다.
이러한 유성기어 는 로터리피스톤과 같은 압축장치들의 상호 연계 회전운동을 한다. 한편, 이와 같이, 기존의 유성기어는 로터리피스톤으로부터 강력한 힘, 예를 들어 RPICE의 경우 동력행정(파워스트로크) 시 몇 톤의 부하가 출력샤프트에 걸리기 때문에 수천 시간에 달하는 구동 내구성을 충족하지 못한다.
유성기어가 장착된 기존의 로터리 피스톤 기계의 공통적인 구조적 특징들은 다음과 같다.
- 흡입 및 배기 채널로 구성된 원통형 작동동공이 있는 본체.
- 두 개의 구동샤프트와 그 동축(同軸)에 단단히 고정된 적어도 두 쌍의 로터리피스톤과 크랭크가 있는 최소 하나의 샤프트.
- 캐리어가 장착된 동축 구동 출력샤프트.
- 출력샤프트의 케리어에 위치하며 중앙 고정기어, 작동동공의 동축과 출력샤프트가 달린 외부기어로 구성된 최소 하나의 유성기어.
- 크랭크 샤프트, 동축(同軸) 유성 기어.
- 커네팅로드, 유성기어에 크랭크샤프트가 달린 구동샤프트의 회전식 연결 캐리어.
이러한 엔진의 유성기어는 일련의 결함을 지닌다.
첫째, 워크로드(작동부하) 전송 시 유성기어의 능률을 보장하기 위해서 외접기어의 유성기어의 크기가 커야 한다. 또 다른 결함은 유성기어와 동축 크랭크 샤프트의 회전 속도가 출력샤프트의 회전 수 보다 몇 배는 커야 하는데, 이는 베어링의 구동조건을 악화하고 수명을 단축시킨다. 세 번째 결함은 크랭크 샤프트와 동축 유성기어가 출력샤프트의 축으로부터 상당한 범위의 반경 캐리어에 위치해 있다. 이러한 이유로 인해 유성기어의 베어링에 추가적인 부하를 생성하는 상당한 원심력이 작용하며, 이는 RPM의 수명 또한 감소시킨다.
2009년 6월 11자 국제특허출판물 WO/2009/07/072994 (International Application NoPCT/UA2007/000080)에서 RPM에 대해 잘 알려져 있다.
2011년 1월 27일자 국제특허출판물 WO/2011/010978 A1에서 유성기어로 구성된 장치의 디자인은 본 발명의 기술적 본질에 매우 가깝다.
이 장치는 유성기어가 장착된 RPM 이다. 유성기어에 필요한 기어비는 i = n / (n + 1)이며 n = 1, 2, 3, 4.... 등으로 RPM 각각의 구동샤프트에 로터리피스톤 n의 고유의 수가 정해진다.
특히, 이 RPM은 원형 작동동공(working cavity), 흡입 및 배기 채널과 크로스플로우채널이 장착된 본체로 구성되며, 그 밖의 구성요소(component)로는
작동동공의 원형표면에 동축이며 한쪽은 로터리피스톤이 있고 다른 한 쪽에는 레버가 달린 최소 두 개의 구동 샤프트,
작동동공 표면과 구동샤프트에 동축인 중앙고정기어가 최소 한 개,
유성기어가 달린 캐리어가 장착된 구동샤프트의 동축 캠 출력샤프트,
커네팅로드, 회전식 연결 캐리어와 두 개의 구동샤프트 레버가 있다.
유성 기어는 내접기어가 있는 중앙고정기어의 기어에 위치해 있다.
이러한 RPM(로터리피스톤기구)의 특성으로는, 본체(body)의 원형동공(cavity)에 만들어진 크로스플로우 채널을 포함한다.
이러한 RPM 운동기어의 결함은 높은속도에서 캐리어의 베어링에 부하가 상당히 걸린다. 이는 캐리어가 있는 캠 출력샤프트의 회전방향과 캐리어 자체의 회전방향이 정반대로 되어 있어 발생된다. 출력샤프트와 캐리어의 각도가 추가되어 캐리어 베어링이 강력한 고속모드로 전환된 결과이다. 이는 베어링의 급격한 마모를 초래하고, 따라서 RPM의 가동속도와 그 구동의 신뢰성을 감소시킨다. 또한 이러한 부정적인 영향으로 인해 구성품의 마찰이 증가되고 따라서 비효율적인 에너지 소비가 이루어진다.
발명의 목적은 내부마찰, RPM냉각 및 불완전연소로 인한 에너지 손실을 감소시켜 내연기관의 경제성을 향상시키는 하이브리드 내연기관을 제공하기 위한 것이다.
이러한 발명의 과제는 체적팽창의 로터리피스톤기계에 의해 해결되었다. 로터리피스톤 기계의 구성요소는 다음과 같다.
- 흡입, 배기 및 유동 채널이 장착된 작동동공이 있는 본체
- 작동동공의 원형표면에 동축이며 한쪽은 로터리피스톤이, 다른 쪽은 레버가 설치된 최소 두 개의 구동 샤프트
- 작동동공의 표면과 구동샤프트에 동축인 최소 한 개의 고정식 중앙 평기어
- 구동샤프트에 동축이며, 내기어에 연결된 캐리어가 장착된 캠 출력샤프트
- 커네팅로드, 양쪽 구동샤프트의 회전식 연결레버와 캐리어.
이 기계의 특징은, 캐리어에 고정된 유성기어가 내접기어를 가지고 있고 외접 기어가 있는 고정식 중앙 평기어에 위치해 있는 것인데, i = (n + 1) / n (n = 2, 3, 4, 5 ... 등의 정수)의 기어비를 갖고, n은 각각의 구동샤프트에 장착된 로터리피스톤의 수와 같다. 그 밖에 크로스플로우 채널은 작동동공에 인접하고 작동동공을 압축부분과 팽창부분을 연결한다.
기존의 RPM과 프로토 타입과의 차이점은, 본 발명에서 제안하는 RPM이 엔진의 내부마찰과 에너지 불완전 연소로 인한 에너지 손실을 감소시켜 내연기관의 경제성을 향상하기 위한 것이다. 또한, 다른 운동마찰에서의 상대각 속도를 증가시키지 않고 출력샤프트와 캐리어의 각도 차이를 줄여 RPM의 운동기어 마찰로 인한 마찰마모를 감소시킬 수 있다. 이는, 프로토 타입과 비교해, 캐리어와 출력샤프트의 단방향 회전을 보장하기 위한 것으로 기어장치의 기어비율을 변경함으로써 가능하다. 단, 흡입, 배기 및 크로스플로우채널에 대한 로터리피스톤의 단면 상 불변 조건이 보장되어야 한다. 이는 발명의 특징인 구동샤프트에서 로터리피스톤 수에 따른 RPM 유성기어의 특정비율에 관한 과제를 해결함으로써 가능하며 (이는 전문가에게도 이해하기 힘든), 전반적인 발명과제를 해결한 것이다.
결과적으로 이러한 RPM의 운동기어는 발명의 목적 달성을 위한 기계적 에너지의 손실을 최소화하고, 마찰마모를 감소시키며 내연기관의 경제성을 개선하기 위해 마찰결합 시 최소 변위의 원리를 구현하고 있다.
- 로터리피스톤이 있는 동축 구동샤프트와 출력샤프트는 단방향 회전하는데, 즉 각속도의 격차를 최소화 한 것이다.
- 커네팅로드의 베어링은 작은 각도면에서 최소한의 속도로 왕복회전운동을 할 뿐이다. (이는 피스톤기계의 크랭크 샤프트 회전운동과의 차이점이다)
- 캐리어는 출력샤프트와 한 방향으로 출력샤프트의 캠에서 회전하는데, 즉 각속도의 차이를 최소화한 것이다.
이러한 RPM의 크로스플로우채널은 작동동공에 인접하며 압축 및 팽창 부분과 연결된다. 실제로 크로스플로우채널은 여기에서 내연기관의 연소실 기능을 수행한다.
본 발명의 제 1의 추가적인 기능은, 윤활장치의 출력포트가 흡입채널과 크로스플로우채널 사이에 위치해 있는 것이다. 이는 엔진의 작동동공 표면과 로터리피스톤의 압축개스킷 사이의 마찰 접촉면에 필요한 윤활유를 직접적으로 공급해주는 것을 가능케 한다. 이로 인해 건조마찰에서 반 건조 마찰로 전환이 이루어지며, 이는 상당부분 압축개스킷의 마찰과 마찰마모에 대한 에너지 손실을 감소시킨다. 따라서 엔진의 경제성이 향상된다.
본 발명의 제 2의 추가적인 기능은, 본체의 원형 구동동공이 도넛 모양을 갖는 것이다. 압축가스켓은 모서리 커플링을 포함하여, 로터리타입의 내연기관에 있어 상당한 문제가 된다. 작동동공의 도넛 모양과 압축개스킷은 개스킷의 모서리 커플링의 수를 최소화하고 따라서 이를 통과하는 작동유체의 유출을 최소화한다. 이는 하이브리드 내연기관의 작동 시 압축손실을 최소화하고 엔진의 경제성을 향상시킨다.
본 발명의 제 3의 추가적인 기능은, 본체가 구동샤프트와 로터리피스톤이 장착된 최소 두 개의 원형 작동동공으로 구성되는 것이다. 출력샤프트는 내기어가 달린 캐리어가 있는 최소 두 개의 캠 샤프트을 가지고 있으며, 또한 내기어는 고정식 중앙 평기어가 있는 캠샤프트에 접한다. 캐리어는 커넥팅로드에 의해 구동샤프트 레버와 연결된다. 본체의 구동동공 섹션과 출력샤프트 캠은 상대각 180도까지 전개할 수 있다. 두 개의 섹션으로 구성된 이러한 RPM의 크로스플로우 채널은 작동동공에 인접하며 압축 및 팽창 부분과 연결된다. 실제로, 크로스플로우채널은 여기에서 내연기관의 연소실 기능을 수행한다. 로터리식 단일 섹션으로 구성된 내연기관의 출력샤프트 회전의 비 균일성은 엔진의 운동 마찰 결합에서 기계적인 부하가 최고치에 다다른다. 따라서 마찰에 대한 기계적 에너지 손실은 증가된다. 두 개의 섹션으로 구성된 하이브리드 내연기관의 경우 작동동공이 누적볼륨일 때 출력샤프트의 회전은 보다 더 균일하며, 기계적 에너지 손실이 감소하고 따라서 경제성이 개선된다.
본 발명의 제 4의 추가적인 기능은, 본체가 구동샤프트와 로터리피스톤을 포함한 최소 두 개의 다른 볼륨의 원형 구동동공으로 구성되며, 전체 볼륨의 압축 및 팽창 부분은 크로스플로우채널을 통해 서로 연결된다. 동일한 볼륨의 작동유체의 압축 및 팽창을 할 경우, 예를 들면, 내연기관의 피스톤에서 이루어지는 것과 같이, 배출되기 바로 전의 배기 가스는 상당한 압력을 지니며, 따라서 그 만큼의 에너지를 가지고 있다. 이 에너지는 이와 같은 하이브리드 내연기관에서 작동유체의 추가팽창 시 유용한 구동을 수행하는 더 큰 볼륨의 팽창섹션에서 사용된다. 따라서 하이브리드 내연기관의 경제성이 향상된다.
본 발명의 제 5의 추가적인 기능은, 크로스플로우채널이 단열재가 있는 본체에 장착된다. 크로스플로우채널은 하이브리드 내연기관에서 열의 강도가 큰 구성품인데, 그 이유는 크로스플로우채널이 사실상 연소실의 기능을 하기 때문이다. 크로스플로우채널이 하이브리드 내연기관의 구동동공의 가장자리로 이전하고 단열재에 장착함으로써 장치의 다른 구성요소의 열 배출을 보장하고 내연기관 냉각 시 열 손실을 최소화 한다. 이는 하이브리드 내연기관의 경제성을 향상시킨다.
본 발명의 제 6의 추가적인 기능은, 크로스플로우 채널이 높은 다공성의 가스투과성 내열 세라믹을 도포 또는 채운 것이다. 연료와 공기의 혼합기를 분산하여 연소효율이 보장된다. 가열된 크로스플로우 채널과 백열(白熱) 가스투과성 세라믹에 연료를 투입할 때 증발, 간단한 탄화수소(HC)로 분할, 공기와의 혼합, 가열(예열), 연소 등과 같은 복잡한 변화과정이 일어난다. 뜨거운 가스투과성 세라믹은 크로스플로우채널에서 연료가 더 잘 연소되고 하이브리드 내연기관의 경제성을 향상시킨다.
본 발명의 제 7의 추가적인 기능은, 크로스플로우채널은 활성제를 가지고 있다. 연소의 질은 열을 생산하는 연소 사전준비에 의해 결정된다. 연료의 미세 분산된 분무는 가열(예열)하기 전 가장 단순한 초기의 기계적 준비이다. 더 좋은 것은 독립적인 활성제로 볼 수 있는 뜨거운 가스투과성 세라믹이다. 전기장, 방사성 및/또는 마이크로파 및/또는 광학 양자장의 연료-기체 혼합물에 대한 반응 활성제는 양자역학적 단계와 연료가열과정에서 보다 양질의 연소를 준비를 가능하게 한다. 결과적으로 완전한 연료의 연소와 하이브리드 내연기관의 경제성을 향상시킨다.
본 발명의 제 8의 추가적인 기능은, 크로스플로우채널은 연료노즐 및/또는 추가적인 작동유체 공급의 분무 노즐을 가지고 있다. 내연기관의 경제성은 대부분 연료의 완전한 연소에 의해 결정된다. 예를 들어, 물 또는 수증기와 같은 추가적인 작동유체는 높은 온도에서 수소와 탄소로 구성된 합성가스를 생성하는 탄화수소 연료와 반응하게 한다. 이러한 가스는 추가적인 열 방출과 함께 산화된다. 이러한 합성가스가 존재할 경우 하이브리드 내연기관의 경제성이 개선된다.
본 발명의 제 9의 추가적인 기능은, 연료노즐 및/또는 추가적인 작동유체 공급의 분무 노즐은 열교환기를 가진다. 연료 및 추가적인 작동유체/수분/수증기의 고온가열은 열교환기에 의해 반응물의 열교환기상태를 팽창시켜 양질의 연료연소 준비를 보장한다. 크로스플로우채널의 뜨거운 내화 세라믹 기공에서의 뜨거운 연료와 과열된 활성증기의 상호작용 결과 연료 혼합물이 생성된다. 이 혼합물은 양질의 연료 연소와 하이브리드 내연기관의 경제적 작동을 보장한다.
본 발명의 제 10의 추가적인 기능은, 연료노즐 및/또는 추가적인 작동유체 공급의 분무 노즐은 흡입 채널과 크로스플로우채널 사이에 위치한다. 연료분무 및/또는 추가적인 작동유체 공급의 분무 노즐이 크로스플로우채널의 입구의 바로 근처에 위치함으로 인해 연료폭발의 위험 없이 (디젤에 가까운) 하이브리드 내연기관의 높은 수준의 압축을 가능하게 한다. 그 밖에, 높은 와류(渦流)와 함께 연료-공기 혼합물을 크로스플로우채널/연소실에 집중적으로 주입한 결과 양질의 카뷰레이션을 보장한다. 이러한 모든 과정은 하이브리드 내연기관의 경제성을 향상시킨다. 또한 이러한 건설적 솔루션은 고온의 기체로부터 연료분사 노즐의 분리를 보장한다. 이는 매우 적절한 방법으로, 분사 시 약간의 연료 누출이 있을 경우에도 그 노즐은 고온의 기체와 접촉해 있기 때문이다. 이는 내연기관의 오작동을 야기 시킨다.
본 발명의 제 11의 추가적인 기능은, 내연기관의 흡입채널은 연료노즐 및/또는 추가적인 작동유체 공급의 분무 노즐을 가지고 있다. 추가적인 작동유체 공급과의 조합하는 외부 카뷰레이션은 그 과정의 흐름이 길기 때문에 내부구성품과 비교해 볼 때 양질의 혼합물 품질을 보장한다. 또한 유체 질량이 추가적으로 증가할 경우 높은 압력의 기체팽창으로 인해 내연기관의 구동 효율성과 엔진의 경제성을 최대한 향상시킨다.
본 발명의 제 12의 추가적인 기능은, 내연기관의 흡입채널은 흡입채널과 연료노즐 및/또는 추가적인 작동유체의 공급 분무 노즐 사이에 위치하는 활성제가 포함된다. 하이브리드 내연기관의 흡입채널에 활성제가 포합 될 경우 연료기체 혼합물의 열역학상태의 증가와 그 혼합물을 양질의 보다 더 완전한 연료 연소를 준비할 수 있게 보장한다. 결과적으로 이는 하이브리드 내연기관 구동의 경제성을 향상시킨다.
본 발명의 제 13의 추가적인 기능은, 흡입채널에 인터쿨러가 있는 터보압축기가 장착되며, 이는 활성제가 채워진 흡입채널과 연료노즐 및/또는 추가적인 유동체 공급의 분무 노즐 사이에 위치한다. 추가적인 유동체 및/또는 연료를 터보압축기의 입구로 공급할 경우 생성되는 연료-가스 혼합물은 분사 측면에서 양질의 최초 기계적 가공물을 얻는다. 이 때 인터쿨러는 가공물의 냉각과 엔진 입구에서 유동체의 높은 밀도를 보장한다. 이는 마찰에 대한 내부손실의 증가 없이 성능 면에서 하이브리드 내연기관의 높은 수준의 지수를 보장한다. 그 다음 활성제는 연소에 대한 추가적인 연료기체 화합물의 양자에너지 준비를 실현한다. 이 모든 과정은 연료의 완전한 연소와 하이브리드 내연기관 작동의 경제성 향상을 보장한다.
본 발명의 제 14의 추가적인 기능은, 터보압축기는 먼지제거용 컨베이어가 장착되어 있다. 하이브리드 내연기관은 먼지가 있는 도로나 모래폭풍을 포함한 매우 다양한 환경에서 작동할 수 있다. 연료기체 혼합물이 포함된 먼지(연마입자)가 하이브리드 내연기관의 유동체에 유입될 경우 압축 개스킷의 정상적인 작동을 중단시키고, 엔진 작동의 경제성을 저하시키며, 고장을 일으키기도 한다. 터보압축기는 먼지입자를 적시에 제거해 원심필터기능을 효과적으로 수행하게 한다. 이는 먼지제거용 컨베이어가 수행한다. 연료기체 혼합물에서 먼지를 제거함으로써 압축 개스킷의 마찰에 대한 소실을 감소시키고 하이브리드 내연기관의 경제성을 향상시킨다.
본 발명의 제 15의 추가적인 기능은, 터보압축기의 흡입 블레이드는 내마모성 코팅이 되어있다. 터보압축기의 흡입 블레이드는 고속력으로 회전한다. 따라서 흡입 블레이드는 먼지입자와 물방울이 유입될 경유 고장을 일으킬 수 있다. 게다가 터보압축기의 블레이드의 연마(마모)자체가 하이브리드 내연기관의 문제를 일으키는 원인이 될 수 있다. 터보압축기의 블레이드 전면모서리를 고무형태의 내마모성 코팅제로 코팅할 경우 손상을 예방할 수 있으며, 마찰에 대한 최소한의 소실이 가해진 압축개스킷의 정상적인 작동이 보장된다. 이는 하이브리드 내연기관의 경제성을 개선한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 구동샤프트에서 로터리피스톤 수에 따른 RPM 유성기어의 특정비율에 관한 과제를 해결함으로써 가능하며 (이는 전문가에게도 이해하기 힘든), 전반적인 발명과제를 해결한 것이다.
결과적으로 이러한 RPM의 운동기어는 발명의 목적 달성을 위한 기계적 에너지의 손실을 최소화하고, 마찰마모를 감소시키며 내연기관의 경제성을 개선하기 위해 “마찰결합 시 최소 변위”의 원리를 구현하고 있다.
이제는 대체로 소량의 예를 들어, 아래 도면의 그림을 참조하여 하이브리드 내연기관의 유사장치의 디자인을 통해 발명의 본질을 설명한다.
도 1, 9 12 내기어와 고정식 중앙 평기어의 비율의 특별한 값의 기어가 있는 RPM
i = (4+1) / 4 (4는 RPM의 각각의 샤프트에 대한 로터리피스톤의 수이다).
일반적인 경우 i=(n+1)/n, (n=2,3,4,5, 등, n은 RPM 각각의 로터리피스톤 수임)은 다양한 용도 (예를 들어, 내연기관)의 체적팽창 RPM의 기본 구성이다.
도 2-8 운동기어의 구동 설명을 위한 연속적인 링크의 상태.
도 9-12 RPICE 작동 시 RPM,의 로터리 피스톤의 연속적 형태
도 13 구동동공에 윤활유 공급을 위한 윤활장치의 커넥팅로드
도 14 도넛 모양의 구동동공에 장착된 단일섹션의 하이브리드 내연기관
도 15-17 두 개 섹션의 하이브리드 내연기관과 근사(approximated) 그래픽 토크
도 18-22 두개 섹션의 하이브리드 내연기관과 압축 및 팽창 섹션
도 23-30 하이브리드 내연기관의 크로스플로어 채널의 디자인 유사장치
도 31 내부 카뷰레이터가 포함된 하이브리드 내연기관
도 32-35 외부 카뷰레이터가 장착된 하이브리드 내연기관의 디자인 유사장치
도 36 먼지 제거 컨베이어가 장착된 터보압축기
개략적인 도면의 설명
도 1은 체적팽창 기계의 RPICE 예로 내기어와 고정식 중앙 평기어가 장착된 하이브리드 내연기관의 종단면이 표시됨.
도 2-8은 출력샤프트의 캠의 편심오차에 관계없이 장치의 로터리피스톤과 운동사슬고리의 다양한 각도에서 기어의 비율 i=5/4일때 기어장치의 구동이 표시됨. 내기어로 고정된 캐리어. 양쪽 모두 출력샤프트 캠에 장착되었다. 축은 Q로 표시되었고, 캐리어의 레버(arm)는 A 와 B, 구동샤프트의 동축 레버는 CO와 DO로 표시됨. 캠의 편심오차는 임시로 직선/막대 OQ로 표시되었고, O는 출력 및 동축 구동샤프트의 축과 RPM의 원형의 작동동공 축이 표시됨.
한 쌍의 커네팅로드는 직선/막대 AC와 BD로 표시되며, 캐리어 AB를 레버 CO와 동축 구동샤프트 DO와 연결한다.
도 2 - 출력샤프트 캠의 기존 초기 (낮은)각도 위치 0° (360°, 720° 등)과 캐리어의 수평위치 AB일 때 로터리피스톤과 운동기관 고리의 초기 각도 위치
도 3 도 2와 같음. 단, 시계방향으로 출력샤프트가 45° 회전일 때 (405°, 765° 등).
도 4 - 도 2와 같음. 단, 출력샤프트가 90° 회전일 때.
도 5 - 도 2와 같음. 단, 출력샤프트가 135° 회전일 때.
도 6 - 도 2와 같음. 단, 출력샤프트가 180° 회전일 때.
도 7 - 도 2와 같음. 단, 출력샤프트가 225° 회전일 때.
도 8 - 도 2와 같음. 단, 출력샤프트가 450° 회전일 때.
도 9 RPM 로터리피스톤이 근접한(밀폐)면에 있을 때 RPM의 현재 볼륨 위치 (RPM의 로터리피스톤의 기존 초기 위치가 0°도 (360°, 720° 등)일 때)
도 10과 도 11 출력샤프트의 회전이 0°이상 (360°, 720° 등)에서 225°미만의 회전범위에서 RPM의 현재 볼륨의 동적 변경이 있을 때 RPM의 현재 볼륨 위치.
도 12 - RPM의 로터리피스톤이 근접한(밀폐) 면에 있을 때 RPM의 현재 볼륨 위치 (출력샤프트의 위치. 내기어와 고정식 중앙 평기어의 비율은 각각의 구동샤프트의 로터리피스톤이 4개일때 i= (4+1)/4이다.
도 13 구동동공에 윤활유를 공급하기 위한 윤활장치의 커넥팅로드
도 14 도넛 모양의 구동 동공이 있는 한 개 섹션 하이브리드 내연기관
도 15 도넛 모양의 구동동공이 있는 두 개 섹션 하이브리드 내연기관
도 16과 도 17 각각 한 개 또는 두 개 섹션의 하이브리드 내연기관의 회전모멘트 근사그래픽
도 18 다른 볼륨의 도넛 모양 구동동공이 장착된 두 개 섹션의 하이브리드 내연기관
도 19 도 20 압축섹션 구동에서 로터리피스톤의 현재 각 위치
도 21 도 22 팽창섹션 구동에서 로터리피스톤의 현재 각 위치
도 23과 도 24 다공성 가스투과성 내열 세라믹으로 코팅/채워진 각각 한 개 섹션 및 두 개 섹션의 하이브리드 내연기관의 크로스플로우채널
도 25와 도 26 활성제가 장착된 각각 한 개 섹션 및 두 개 섹션의 하이브리드 내연기관의 크로스플로우채널
도 27과 도 28 다공성 세라믹, 연료노즐 및 추가적인 유동체의 공급노즐이 장착된 각각 한 개 섹션 및 두 개 섹션의 하이브리드 내연기관의 크로스플로우채널
도 29와 도 30 다공 세라믹, 열교환기, 연료노즐 및 추가적인 유동체의 공급노즐이 장착된 각각 한 개 섹션 및 두 개 섹션의 하이브리드 내연기관의 크로스플로우채널
도 31 흡입채널과 크로스플로우채널 사이의 본체에 연료노즐 및 추가적인 유동체 공급노즐이 장착된 하이브리드 내연기관 일부.
도 32 - 흡입채널에 연료노즐 및 추가적인 유동체 공급노즐이 있는 하이브리드 내연기관 일부
도 33 - 흡입채널에 활성제, 연료노즐 및 추가적인 유동체 공급노즐이 있는 하이브리드 내연기관 일부
도 34 - 흡입채널에 활성제, 인터쿨러, 터보압축기, 연료노즐 및 추가적인 유동체 공급노즐이 있는 하이브리드 내연기관 일부
도 35 - 활성제, 인터쿨러, 먼지제거용 컨베이어가 달린 터보압축기, 연료노즐 및 추가적인 유동체 공급노즐이 흡입채널에 연결된 하이브리드 내연기관 일부
도 36 먼지제거용 컨베이어가 달린 터보압축기.
도 1, 14, 15에서 RPICE의 배기 채널에서 생성된 가스의 주요이동방향이 화살표로 표시되었다. 도 19, 21, 23, 25, 27, 29에서 크로스플로우 채널에 대한 유체/가스의 주된 이동 방향이 화살표로 표시되었다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
체적팽창 로터리피스톤기계의 내기어와 고정식 중앙 평기어 구동은 RPICE의 가장 단순한 구동을 다음과 같이 예로 들 수 있다. 내기어와 고정식 중앙 평기어 쌍의 기어비는 i=5/4 (참조. 도 1)이고 구동샤프트(2,3)에 본체(섹션)(1) 작동동공(working cavity)이 있고 여기에 장착된 로터리피스톤(5,6)은 4개 이다. RPICE 작동 시 시동장치(15)는 에너지 공급을 받는다. 따라서 시동장치는 오버러닝 클러치(16)와 기어(17)를 통해 기어(13)와 이와 단단히 연결된 구조의 캠(8)과 동시에 수행되는 출력샤프트(7)를 회전시킨다. 왜냐하면, (따로 정의 되지 않은) 베어링 위의 캠(8)에 내기어(11)와 단단히 연결된 캐리어(9)가 장착되며, 이들 기어의 (Q로 표시된) 공통의 축은 O 축 둘레에서 회전운동을 한다. 또한 고정식 중앙 평기어(12)와 연결된 내기어(11)의 기어 지점은 내기어(11)와 캐리어(9)를 위한 순간속도의 “제로”지점이다. 그 다음으로 케넥팅로드(10)에 의한 캐리어(9)의 운동은 로터리피스톤(5,6)가 고정된 구동샤프트(2,3)의 레버(4)에 전달된다. 이에 따른 결과로 이 장치들은 RPM 원형구동동공에서 회전운동을 수행하기 시작한다.
이러한 운동은 내기어 및 고정식 중앙 평기어 장치의 둘레가 오랫동안 연결된 지점인 순간속도 “제로”지점에 캐리어(9)의 위치각과 거리가 계속해서 변화한 것에 따른 결과이다. 커넥팅로드(10)는 구동샤프트(2,3)의 동축 레버(4)와 캐리어(9) 레버와의 운동연계를 수행한다. 이로 인해 로터리피스톤(5,6)의 회전운동이 가능해 진다. 또한 캠(8)이 있는 출력샤프트(7), 캐리어(9), 로터리피스톤(5,6)이 장착된 구동샤프트(2,3)는 한 방향으로 회전한다. 이에 따라 마찰손실에 대한 유효에너지 소실을 최소화하기 위한 목적으로 RPM 운동의 마찰과 관계있는 각 속도 (또한 선형운동)의 차이를 최소화 할 수 있게 된다.
도 2에서 캠 (8)(점 Q)가 있는 출력샤프트 (7)(점 O)의 초기각도위치 0°가 표시되었다. 캐리어(9)가 있는 내기어(11), 커넥팅로드(10), 고정식 중앙 평기어(12)와 본체(1)의 로터리피스톤(5, 6)의 레버(4)의 위치가 이에 해당한다. 출력샤프트(7)의 캠(8)의 편심오차는 구간 O로 표시되고 낮은 초기 수직 위치를 차지한다. (도 2에서 Q축은 샤프트 2, 3, 7의 축에 비해 아래에 위치해 있다.) 또한 캐리어(9)는 수평위치를 차지하고, AB로 표시되어 있다. 캐리어(9)와 구동샤프트(2,3)의 레버(4) 사이의 운동 연계는 도 2에서 직선/막대 AC와 BD로 표시된 커넥팅로드(10)에 의해 이루어진다. 로터리 피스톤(5,6)은 도 2의 수직 및 수평 축에 대해 대칭으로 위치하고 있다. 또한 이 구간은 최소 간격이다.
다음으로 캠(8)이 있는 출력샤프트(7)는 시계방향으로 O축 둘레에서 회전운동을 하기 시작한다. 이때 연동운동에 따라 고정식 중앙 평기어(12)를 따라 캠(8)에 장착된 캐리어(9)에 고정시킨 내기어(11)가 굴러간다. 이로 인해순간속도 “제로”지점에 대한 캐리어(9)는 (방향과 속도면 모두에서) QA와 QB구간의 지속적인 운동변화가 가능하게 된다. 이 지점은 기어(11, 12)의 긴 원주와 인접한 지점이다. 이러한 속도변화는 커넥팅로드(10)에 의해 캐리어(9)의 A와 B구간의 축으로부터 동축 구동샤프트(2,3)의 레버(4)의 C와 D축으로 전달되고 그 다음에는 로터리피스톤(5,6)로 전달된다. 이렇게 해서 RPM에서 회전운동이 일어난다.
도 3에서는 출력샤프트(7)와 (편심오차 OQ인) 캠(8)이 축 O의 둘레를 시계방향으로 45°로 돌아가 있다. 따라서 캐리어(9)가 있는 유성기어(11)가 시계방향으로 회전한다. 따라서 연동운동으로 인해 로터리피스톤(5,6)의 가장자리가 떨어져 있다.
도 4, 도 5, 도 6에서는 출력샤프트(7)의 다음 단계의 회전이 시계방향 축O의 둘레를 따라 90°, 135°, 180°로 나타나있다. RPM(로터리피스톤기구)의 kinematic relations(운동학적관계)와 축 대칭(axial symmetry)에 의해 로터리피스톤의 면이 겹쳐지거나 떨어진다.
도 7에서는 출력샤프트의 다음 단계 회전이 시계방향으로 225°기울어져 있다. 또한 이 각도에서 로터리피스톤(5,6)이 가장 먼 거리에 떨어져있다 (오른쪽 상단 참조). 하지만 다른 로터리피스톤(5,6)은 이들의 축 대칭으로 인해 상호 인접하고 있다 (아래 도 7 참조).
도 8에서는 출력샤프트(7)의 다음단계 회전이 시계방향 450°기울기로 나타나있다. 또한 이 각에서 같은 로터리피스톤(5,6)의 가장자리가 다시 인접하고, 상호 인접했던 로터리피스톤(5,6)는 가장 넓은 간격으로 떨어져 있다. 450°의 각도에서 캐리어(9)는 수직에 위치해있다. 따라서 내기어와 고정식 중앙 평기어의 기어비는 i = 5/4 (도 1-8참조)이고 각각의 동축샤프트(2,3)에서 로터리피스톤(5,6)은 4개이다. 로터리피스톤(5,6)은 작동동공에서 회전운동을 수행한다. 이 경우 출력샤프트(7)이 회전할 때 초기 위치에 비해 본체(1) 구동동공의 같은 장소에서 225°의 최소간격에서 떨어지고 만난다. 이는 로터리피스톤(5,6)의 가장자리가 본체(1) 작동동공에 비해 지속적으로 인접하고 고정적으로 위치해 있기 때문이다. 그 지점에는 고정식 중앙 평기어(12), 흡입채널(18), 배기채널(19), 크로스플로우 채널(23)이 위치해 있다.
도 9 내지 12는 구동샤프트(7)의 회전각 225°에서 로터리피스톤(5,6)의 다양한 위치를 위해 원형 구동동공의 가장 단순한 RPICE 본체(1) 단면(도 1 참조)을 보여준다. 이러한 RPICE는 본체(1)의 연결요소가 따로 표시되지 않고 구분된 흡입채널(18)과 배기채널(19)로 구성된다. 이러한 RPICE 내기어와 고정식 중앙 평기어의 구동은 위에서 상세히 살펴보았다 (도 2 내지 도8 참조). 로터리피스톤(5,6)의 가장자리와 본체(1) 내부동공사이의 RPICE의 원형동공에는 볼륨(“현재”)크기에 따라 8개의 변수가 있다. 이 8개의 구동볼륨은 도 9 내지 도 12에서 둘레에 ①에서부터 ⑧까지 표시되었다.
도 9에서는 (샤프트(7)의 초기 지점을 표시하기 위해) 현재 구동볼륨이 표시 되었다.
“1” - 흡입채널(18)과 배기채널(19)사이에 위치한 최소 볼륨.
“2” - 최대 볼륨. 이 경우 RPICE구동에서 “흡입”사이클의 종료와 “압축”사이클의 시작에 일치한다.
“3” - “상단”크로스플로우채널(23)의 반대편에 위치하는 최소 볼륨.
“4” - 최대 볼륨. 이는 RPICE구동에서 “파워스트로크”사이클의 종류와 “가스배출”사이클의 시작과 일치한다.
“5” - 흡입채널(18)과 배기채널(19)사이에 위치한 최소 볼륨.
“6” - 최대 볼륨. 이 경우 RPICE구동에서 “흡입”사이클의 종료와 “압축”사이클의 시작에 일치한다.
“7” - “하단”크로스플로우채널(23)의 반대편에 위치하는 최소 볼륨.
“8” - 최대 볼륨. 이는 RPICE구동에서 “파워스트로크”사이클의 종류와 “가스배출”사이클의 시작과 일치한다.
도 10에서 현재의 구동볼륨.
“1”- 흡입채널(18)과 (외부 카뷰레이션에만 사용되는) 연료장비/카뷰레이터 (20)가 연결되고 증가하는 볼륨 값을 갖는다. 이는 RPICE구동에서 “흡입”사이클의 시작에 일치한다.
“2”- 밀폐 감소 볼륨을 갖는다. 이 경우 RPICE구동에서 “압축”사이클에 일치한다.
“3”- “상단”크로스플로우채널(23)과 연결되고 증가하는 볼륨을 갖는다. 이는 RPICE구동에서 “파워스트로크”사이클의 시작에 일치한다.
“4” - 배기채널(19)와 연결되고, 감소하는 볼륨을 갖는다. 이는 RPICE구동에서 “가스배출”사이클 흐름의 시작에 일치한다.
“5”- 흡입채널(18)과 (외부 카뷰레이션에만 사용되는) 연료장비/카뷰레이터 (20)가 연결되고 증가하는 볼륨 값을 갖는다. 이는 RPICE구동에서 “흡입”사이클의 시작에 일치한다.
“6”- 밀폐 감소 볼륨을 갖는다. 이 경우 RPICE구동에서 “압축”사이클에 일치한다.
“7”- “하단”크로스플로우채널(23)과 연결되고 증가하는 볼륨을 갖는다. 이는 RPICE구동에서 “파워스트로크”사이클의 시작에 일치한다.
“8”- 배기채널(19)와 연결되고, 감소하는 볼륨을 갖는다. 이는 RPICE구동에서 “가스배출”사이클 흐름의 시작에 일치한다.
도 11에서의 현재 구동볼륨.
“1”- 흡입채널(18)과 연료장비/카뷰레이터(20)가 연결되고 증가하는 볼륨 값을 갖는다. 이는 RPICE구동에서 “흡입”사이클의 시작에 일치한다.
“2”- 밀폐 감소 볼륨을 갖는다. 이 경우 RPICE구동에서 “압축”사이클의 진행에 일치한다.
“3”- 증가하는 밀폐 볼륨을 갖는다. 이는 RPICE구동에서 “파워스트로크”사이클의 진행에 일치한다.
“4”- 배기채널(19)와 연결되고, 감소하는 볼륨을 갖는다. 이는 RPICE구동에서 “가스배출”사이클 흐름의 진행에 일치한다.
“5”- 흡입채널(18)과 연료장비(20)가 연결되고 증가하는 볼륨을 갖는다. 이는 RPICE구동에서 “흡입”사이클의 진행에 일치한다.
“6”- 밀폐 감소 볼륨을 갖는다. 이 경우 RPICE구동에서 “압축”사이클의 진행에 일치한다.
“7”- “하단”크로스플로우채널(23)과 연결되고 증가하는 볼륨을 갖는다. 이는 RPICE구동에서 “파워스트로크”사이클의 시작에 일치한다.
“8”- 배기채널(19)와 연결되고, 감소하는 볼륨을 갖는다. 이는 RPICE구동에서 “가스배출”사이클 흐름의 진행에 일치한다.
도 12에서는 현재 구동볼륨의 다른 위치가 표시 되어 있다. 도 9와 도 12에는 현재 볼륨이 나타났음을 쉽게 알 수 있다. 2와 1, 3과 2, 4와 3, 5와 4, 6과 5, 7과 6, 8과 7 등과 같고, RPICE 구동사이클에서의 흐름과도 유사하다. 즉, RPICE의 현재 구동볼륨에서 주기적으로 내연기관의 모든 구동과정이 반복된다. 상호로터리피스톤(5,6)의 가장자리는 주기적으로 중간 위치를 차지하고, 본체(1)의 같은 곳에서 최소볼륨이 생성되어 출력샤프트(7)의 회전각도 225°마다 맞물린다 (도 9와 도 12 참조). 로터리피스톤(5,6)과 그 가장자리의 상의 위치는 흡입채널(18), 배기채널(19), 크로스플로우채널(23)과 비교해 이 전에 자세히 살펴본 RPM의 운동메커니즘에 의해 유일하게 결정된다.
출력샤프트(7)의 회전각 225°마다 (도 2, 도 7, 도 8) 로터리피스톤(5,6)은 초기 위치(도 2)에 비해 축 대칭위치를 차지하게 될 것이다. 그 결과 본체(1)의 구동동공의 “상단” 및 “하단”부분에서 각각 RPICE 구동과정의 4개의 모든 사이클이 차례로 이루어진다. 따라서, 8개의 모든 현재구동볼륨에서 RPICE의 구동과정은 출력샤프트(7)의 각각의 회전각도 900°마다 주기적으로 반복된다.
RPICE의 구동은 다음과 같이 이루어진다. 연료공급장치/카뷰레이터(20)에 의해 흡입채널(18)에 연료가 공급된다(외부 카뷰레이션을 위한 것이다). 측면(22)이 있는 냉각동공을 갖는 본체(1)에서 수행된다. 다음으로 연료는 공기와 혼합되고 팽창된 현재 볼륨 상태가 된다(도 10과 도 11). 이렇게 “흡입”사이클이 이루어진다. 그 다음 연료기체 혼합물은 현재 밀폐 감소되는 볼륨 상태로 압축된다(도 9, 도 10, 도 11). 이렇게 “압축”사이클이 이루어진다. 다음 단계로 감소되는 현재 볼륨은 연료기체 혼합물을 과압(過壓)상태에서 크로스플로우 채널(23)에 주입하기 시작한다. 연료기체 혼합물이 크로스플로우 채널(23)로의 주입이 시작된 것은 RPICE의 정격회전 수에서 크로스플로우채널(23)로 연료기체혼합물을 단방향으로 공급하기위해 과압(過壓)을 유지하기 위함이다. 여기서 과압(過壓)에 의한 크로스플로우채널(23)로의 연료기체혼합물의 투과 속도는 연소물의 전방전달속도를 크게 한다[1, 2]. 이는 크로스플로우채널(23)을 통해 유체가 단방향으로 흐를 수 있게 하는데, 이는 RPICE의 정상적인 작동을 위해 필요한 것이다.
이러한 엔진에서 (카뷰레이터(20)를 사용하는 외부카뷰레이터의 경우) 압축사이클이 이루어지는 동안 로터리피스톤의 단면 사이에 연료와 공기의 지속적이고 양질의 혼합이 이루어진다. 크로스플로우채널(23)로의 다음 단계의 연료기체 혼합물의 주입은 추가적으로 난류를 생성한다. RPICE의 정상적인 작동이 이루어 질 때 크로스플로우채널(23)으로 연료기체혼합기의 주입시간은 연료의 가열(예열)지연시간을 단축한다. 따라서 로터리피스톤(5및/또는 6)에 의해 경계 면에 의해 고온의 밀폐 크로스플로우채널(23)에서 연료가 증발하고 안정적으로 가열(예열) 및 연소된다.
연료기체혼합물의 초기 가열(예열)은 가열(예열)플러그(21)에 의해 이루어진다. 그 후, 그 가열(예열)플러그는 꺼지지만, RPICE가 작동되면서 크로스플로우 채널(23)과 가열 면에서 유체의 고온에 의해 다음단계의 연료의 가열이 이루어진다. 연료연소로 인한 보다 집중적인 열방출은 로터리피스톤(5,6)의 밀폐가장자리에 있는 크로스플로우 채널(23)에서 이루어진다. “파워(팽창)스트로크”의 사이클 초기의 증가되는 현재볼륨에서 연료가열이 이루어진다(연료연소시간이 제한된 경우 RPICE의 고속상태에서 진행 됨). 다음으로 “파워(팽창)스트로크”사이클은 증가하는 현재 밀폐볼륨에서 이루어진다(도 10, 도 11).
배기채널(19)의 현재 볼륨이 팽창되는 동안 로터리피스톤(5,6)의 폐쇄면까지(도 12) “가스배출”사이클은(도 10과 도 11) 계속 진행된다. 로터리피스톤(5,6)의 인접 면에 현재 볼륨의 최소치이다. 이는 본체(1)의 작동동공으로부터 생성된 가스를 사실상 완전히 제거시킨다. 순차적인 구동과정 사이클의 이행과 크로스플로우채널(23)의 통한 기체교환의 특징적인 부분은 외부 카뷰레이션이 있는 RPICE (“하이브리드”라는 명칭이 붙은 하이브리드 내연기관)의 정상적인 구동을 가능하게 한다.
이러한 하이브리드 내연기관의 크로스플로우채널(23)은 구동동공에 인접하고 압축 및 팽창부분과 연결된다. 실제로, 하이브리드 내연기관의 크로스플로우채널(23)은 내연기관의 연소실 기능을 수행한다.
하이브리드 내연기관의 정상적인 구동은 로터리피스톤(5,6)의 압축개스킷(따로 구분하거나 표시되지 않음)의 성능에 의해 대부분 결정된다. 원칙적으로, 건조한 마찰환경에서 본체(1)의 작동동공의 매끄러운 표면을 따라 압축개스킷의 윤활특성으로 인해 로터리피스톤(5,6)의 구동이 가능하며, 또한 흑연(graphite)과 같은 건조윤활제를 사용한다. 이를 위해 건조윤활제를 압축개스킷 또는 엔진의 구동표면 구성요소에 포함 시킬 수 있다. 한편, 압축개스킷의 마찰율을 감소시키기 위해 특별한 윤활장치 및/또는 내연기관 케이스의 본체(1) 작동동공 표면에 대한 윤활유 공급이 적절히 이루어져야 한다. 이를 위해 공급되는 오일피팅(24)은 본체(1)(도 13)에 고정되고 하이브리드 내연기관의 운동기어 윤활장치 및/또는 케이스와 연결된다. 원칙적으로, 케이스에는 내연기관 운동에 의해 윤활유가 살포되는 오일포그(oil fog)가 발생한다. 이 오일포그는 운동기어를 윤활하고 냉각하기 위해 필요하다. 그 밖에, 과압(過壓) 하에서 작동동공의 케이스에 기체가 공급된다. 따라서, 윤활유 또는 윤활유가 함유된 기체는 주유에 의해 본체(1) 구동동공에 적절히 공급되어야 한다. 도 13에서 따로 표시 되지 않은 세 개 원형의 방사형 배열은 본체(1) 작동동공의 측면에 피팅출구(24)가 표시되어 있다. 오일피팅(24)의 공급은 크로스플로우채널(23)과 배기채널(18) 사이에서 근접에 있는 로터리피스톤(5,6)의 경계가장자리를 따라 적절히 배치되어야 한다. 본체(1) 작동동공의 이 지역은 낮은 압력/방출 및 저온에 적합하다. 이러한 조건은 윤활유를 구동동공표면에 공급하기 위해 중력에 있어서도 최적의 환경이다. 윤활유 공급의 제한/투입은 소결청동(sintered bronze)펠릿과 같은 수분투과성 재질(25)의 피팅(24)에 적용이 가능하다. 이와 같은 윤활은 압축개스킷의 온도와 마찰을 감소시키기 위한 결과이며, 이는 하이브리드 내연기관의 연료소모효율과 경제성을 개선하는 도움을 준다.
도 14에서는 도넛모양의 작동동공이 있는 본체(1)로 구성된 가장 단순한 하이브리드 내연기관이 나타나있다. 이 기관의 구동은 전에 설명된 링모양의 작동동공이 있는 RPICE와 유사하다 (도1, 도 9 내지 도 12 참조). 도넛모양의 작동동공이 있는 본체(1)의 작동을 위해 링을 사용한 압축개스킷의 모서리이음의 수를 감소시킨다. 이는 압축가스 누출을 최소화 하고, 로터리피스톤(5,6)의 개스킷구조를 단순화 시키며 하이브리드 내연기관의 경제성을 향상시킨다.
도 15에 나타난 하이브리드 내연기관은 두 개의 캠(8)이 있는 출력샤프트(7)와 전에 서술한 두 쌍의 내기어와 고정식 중앙 평기어(도 2 내지 8 참조)사이에 위치한 두 개 섹션으로 구성된 본체(1)를 가지고 있다. 본체(1)의 섹션과 공통의 출력샤프트(7) 캠(8) 둘 다 RPICE 작동 시 양 섹션의 추진력을 출력샤프트(7)에 부가하기 위해 서로 상호전개 된다. 이러한 회전의 크기는 180°까지 가능하며 출원자(제작자)는 RPICE의 세부사항 및 구동조건을 기반으로 하여 이를 정한다. 일반적으로 보다 더 “안정적인” 전체 추진력을 얻기 위해서 각각의 섹션의 추진력의 크기를 최대 및 최소 진폭으로 보정하기 위하여 이러한 본체(1) 섹션과 캠(8)의 회전각이 선택된다. 두 개의 섹션으로 구성된 하이브리드 내연기관의 크로스플로우채널(23)은 작동동공에 인접하고 각각의 개별 섹션의 압축 및 팽창부분과 연결된다. 실제로 이러한 하이브리드 내연기관의 크로스플로우채널(23)은 내연기관의 연소실 기능을 수행한다.
도 16에서는 추진력 크기 변화에 대한 근사 사인파 그래프가 나타나있다. M = f (φ), φ 는 1개의 섹션으로 구성된 가장 단순한 RPICE의 출력샤프트(7)의 회전각 이다 (도 1, 도 9 내지 12, 도 14 참조). 이 경우 추진력은 크기변화의 큰 진폭을 지닐 뿐만 아니라 부정적인 구성요소 또한 갖는다. RPICE의 가장 단순한 구동을 처리하는 과정 중 특히 저속에서 추진력의 부정적인 구성요소를 제거하기 위해 플라이휠/발란서(14)를 크게 만들어 엔진의 무게를 증가시킨다.
두 개의 섹션으로 구성된 본체(1)를(도 15참조) 지닌 하이브리드 내연기관은 양 섹션의 추진력을 동공 출력샤프트(7)에서 부과한 결과 매끄러운 추진력을 갖게 된다. 도 17에서 왼쪽 섹션의 추진력 근사 사인파 그래프는 “A”로 표시되었고, 오른쪽 섹션의 것은 “B”로, 양 섹션의 전체 그래프는 “C”로 표시되었다. 따라서 두 개의 섹션으로 구성된 본체(1)가 있는 하이브리드 내연기관의 구동의 경우 새로운 수준의 결과를 얻을 수 있다. 즉, 이는 출력샤프트(7)에서 추진력은 부정적인 요소가 없고 크기의 큰 차이가 없는 것이다. 이러한 엔진의 구동 시 그리고 엔진부하가 결합될 때 하중과 진동의 피크레벨은 감소될 것이다. 이는 엔진의 경제성, 구동안정성 및 연료소모효율등이 좋게 나타난다. 이 경우 플라이휠/발란스(14)는 최소한의 중량을 지니고 충분한 강도의 조건을 만들어 하이브리드 내연기관의 무게와 물질의 소비성을 줄인다.
도 18에서는 도면상 다른 용량의 두 섹션으로 구성된 작동동공이 달린 하이브리드 내연기관의 본체(1)를 보여주고 있다. 이러한 섹션들은 크로스플로우채널(23)을 통해 연결된다. 최소한의 압축섹션에서는 혼합기의 압축이 수행되고, 최대한 대용량의 팽창섹션에서는 유체/기체의 팽창이 이루어진다. 이는 하이브리드 내연기관의 경제성 향상을 위해 이들 에너지를 보다 완전한 활용하는 것을 목적으로 한다. 두 개의 섹션은 크로스플로우채널(23)을 통해 연결된다. 하나의 섹션 및 두 개의 섹션으로 구성된 하이브리드 내연기관 모두 실제로 로터리피스톤(5,6)에서 이루어지는 연소실의 역할을 수행한다.
압축섹션의 구동은 도 19와 도 20에서 보여진다. 로터리피스톤(5)의 하나의 구동은 인접한 현재 볼륨이 증가되고 흡입채널(18; 도 19)로부터 혼합기를 주입한다. 로터리피스톤(5)의 다른 구동은 인접한 현재 볼륨이 감소하고 입구를 통해 크로스플로우채널(23)로 들어간 혼합기를 압축한다(도 19와 도 20에서 23번으로 표시되어 있음). 또한 과압(過壓)이 압출 압축섹션으로 다시 주입되는 것을 막기 위해 크로스플로우채널(23)은 로터리피스톤(5,6)으로 조절된다(도 20). 로터리피스톤(5) 다음으로 이와 같은 구동이 로터리피스톤(6)에서 이루어진다.
팽창섹션의 구동은 도 21 과 도 22에서 나타난다. 로터리피스톤(5)의 구동 과정에서 하나는 인접한 현재 볼륨이 증가되고 크로스플로우채널(23)의 혼합기 초과 압력이 유용한 구동을 수행한다(도 21). 게다가 팽창섹션에서 뜨거운 기체의 팽창으로 인해 최대 기압까지 최대한 팽창이 가능하다. 로터리피스톤(5)의 또 다른 구동은 인접한 현재 볼륨이 감소되고 배기채널(19)로 작동유체가 배출된다. 로터리피스톤(5)의 구동이 이루어진 후 로터리피스톤(6)에서 같은 구동이 이루어진다. 또한 로터리피스톤(5,6)의 밑면은 크로스플로우채널(23; 도 22)과 출구(도 21과 도 22에서 23번으로 표시됨.)를 조절한다. 즉, 유동체/가스를 최대한 팽창하여 하이브리드 내연기관의 경제성을 향상시킨다.
도 23과 도 24에서는 한 개의 섹션과 두 개의 섹션으로 구성된 하이브리드 내연기관의 각각의 유사장치에 대한 크로스플로우 채널(23)이 나타나있다. 이 채널은 하이브리드 내연기관의 열응력 장치로, 이 곳에서 연료의 고온 가열이 이루어지기 때문이다. 엔진 구성요소들의 열방출을 목적으로 크로스플로우채널(23)이 본체(1)의 작동동공의 끝단으로 이동되어 단열재(26)에 장착되었다. 단열재(26)로 인해 본체(1) 크로스플로우채널(23)의 방열판은 최소화 되었다. 따라서 크로스플로우채널(23)에서의 연료의 연소과정은 측면과 유체/가스 사이의 온도 차이를 줄여 단열효과를 높인다. 이러한 방법으로 엔진의 냉각과정에 미치는 열 손실이 최소화 된다. 이는 하이브리드 내연기관의 경제성을 개선하고 구동을 안정화 시킨다.
크로스플로우채널(23)은 하이브리드 내연기관 본체(1) 작동동공의 압축부분과 팽창부분 사이에 위치해 있다. 따라서 내연기관과 반켈 (Felix Wankel)의 로터리피스톤기관의 피스톤영역에서 이루어지는 것과 같은 강제적인 연료의 연소 중단이 필요로 하지 않는다. 사실상 크로스플로우채널(23)은 가스터빈엔진과 같은 연소실의 기능을 수행한다. 이러한 점에서 로터리 내연기관의 “하이브리드” 특성을 갖는다.
내연기관의 잘 알려진 특징으로는 연소하기 전에 바로 초기 원료를 공기와 정밀하게 혼합하는 것이다. 다시 말해, 연료와 연료기체 혼합물은 순차적으로 효과적인 연소를 위해 일반적으로 특별히 추가적인 준비가 이루어 지지 않는다. 연소를 위한 연료의 준비가 이루어지지 않는 것이 불완전 연소의 주요 원인이다 (연료의 연소시간이 엄격히 제한되었을 경우, 특히 작동동공의 냉각 면에 인접한 곳과 높은 속도에서 나타난다). 도 23에서는 카바이드 세라믹과 같이 높은 가스투과성을 가진 내열성 고다공성 세라믹(27)으로 처리된 한 개의 섹션으로 구성된 하이브리드 내연기관의 크로스플로우채널(23)을 보여준다. 이와 같은 구동은 도 24에서도 보여지는데, 높은 가스투과성, 내열성 고다공성 세라믹(27)으로 처리된 두 개의 섹션으로 구성된 하이브리드 내연기관에 사용되는 크로스플로우채널(23)이다. 하이브리드 내연기관 작동 시 이러한 세라믹(27)은 연료 연소 시 가열되며 섭씨 1000도 이상의 온도를 갖는다. 연료와 기체 혼합물의 투입 시에 일련의 과정이 이루어진다. 이는 연료의 증발, 보다 단순한 탄화수소로의 열분해, 기체와의 혼합 등 연소 직전에 연료의 가열에서 이루어진다[3, 4, 5]. 이러한 과정은 연료의 완전연소와 하이브리드 내연기관의 경제성을 개선한다.
다공성 세라믹(27)의 질량 및 열용량은 크로스플로우채널(23)에 위치한 기체의 질량 및 열용량을 상당량 초과한다. 이는 연료 가열 온도의 최고치를 제한한다. 엔진의 배기 유해가스, 예를 들어, NOx와 같은 가스가 소량 배출되어 하이브리드 내연기관의 사용에 따른 환경안전을 보장한다.
도 25와 도 26은 각각 한 개 섹션 및 두 개 섹션으로 구성된 하이브리드 내연기관의 활성제(28)가 장착된 크로스플로우 채널(23)을 나타낸다. 활성제(28)는 연료연소 전에 그리고 연소과정[6,7]에서 전기장, 방사성 및/또는 마이크로파 및/또는 광학 양자장에 의해 연료와 가스의 합성물에 대한 양자에너지활동을 일으킨다. 이는 단순한 탄화수소로 연료를 분할을 한다. 이러한 반응으로 연소시간을 줄이고 연료가스혼합물을 완전 연소하는 긍정적인 효과를 낳는다. 전반적으로 하이브리드 내연기관의 경제성을 향상시킨다.
도 27 과 도 28은 연료노즐(29) 및 추가적인 유체 공급으로 인한 각각의 한 개 구성 섹션 및 두 개 구성의 하이브리드 내연기관의 크로스플로우 채널(23)을 보여준다. 내연기관의 경제성은 대부분 연료가스 혼합물의 발열량에 의해 결정된다. 추가적인 유체, 예를 들면, 물 또는 수증기를 하이브리드 내연기관의 작동동공에 투입할 경우 크로스플로우 채널(23)은 유체의 질량, 압축 및 팽창 시 볼륨을 증가시킨다. 그 밖에, 고온일 때 수증기는 수소와 일산화탄소가 함유된 “합성가스”를 생성하는 탄소와 탄화수소에 반응한다. 이러한 기체들은 추가적인 열을 방출하여 산화된다. 이 모든 것은 하이브리드 내연기관의 경제성을 개선한다.
도 29와 도 30은 연료노즐(29) 및 추가적인 유체 공급 노즐(30)에 대한 열교환기가 각각 장착된 한 개 섹션 및 두 개 섹션 구성의 하이브리드 내연기관의 크로스플로우채널(23)을 보여준다. 열교환기(31)는 추가적인 유동체 및/또는 연료를 연소 직전에 가열시킨다. 고온의 환경은 연소 이전에 연료 및/또는 추가적인 유동체의 높은 에너지 포텐셜을 보장하고 과열된 (연료)증기로 변환하는 미세분산을 한다. 실제로, 열교환기(31)는 추가적인 유체 및/또는 연료의 열 활성제이다. 크로스플로우 채널(23)에서 뜨거운 연료와 내열성 세라믹(27)에 의해 과열된 (연료)증기에서의 반응으로 연료에너지를 혼합한 물질이 생성된다. 고온의 반응으로 탄화수소 연료는 단순한 구성으로 분리된다. 또한 (연료)증기가 존재 할 경우 수소와 일산화탄소가 함유된 “합성가스”를 생성한다. 이들은 추가적인 열의 증가로 산화가 이루어지며 엔진 배기구에서 연소되지 않은 탄소분자가 사실상 존재하지 않는다. 이는 연료의 완전연소와 하이브리드 내연기관의 경제성을 향상시킨다.
내부카뷰레이터가 장착된 RPICE의 구동은 흡입채널(18)과 크로스플로우채널(23) 사이에 위치한 연료노즐(29) 및/또는 추가적인 유체 공급 노즐(30)에 의해 이루어진다. 도 31에서는 로터리피스톤(5,6)의 초기 상의 위치가 나타나며, 노즐(29)과 노즐(30)을 통해 추가적인 유체가 하이브리드 내연기관의 작동동공으로 공급된다. (디젤에 가까운) 대부분의 압축과정에서 로터리피스톤(5,6)의 크로스플로우채널(23)이 개방될 때 연료공급이 시작되고 종료된다. 연료가스 혼합물이 작동동공에서 크로스플로우 채널(23)로 흐르는 과정에서 높은 난류로 인해 집중적인 주입이 이루어진다. 이때 “압축”사이클을 하는 동안 연료의 가열(예열) 가능성을 배제해야 한다. 양쪽에서 크로스플로우 채널(23)에 대한 유동체의 열역학 변수들이 선택되는데, 유출의 속도가 연소속도 보다 높도록 해야 한다 [1, 2]. 크로스플로우 채널(23)에서 초기의 연료가열(예열)는 가열(예열)플러그(21)로 이루어진다. 다음 단계의 연료가열(예열)는 뜨거운 기체, 크로스플로우채널(23)의 측면 및 고온 다공성 세라믹(27; 도 23과 도 24)을 통해 가능하다. 이 경우 연료노즐(29)의 개구부(開口部)는 로터리피스톤(5,6) 중 한 개의 밑면으로 안전하게 차단된다. 이러한 상태에서 노즐(29)를 통한 연료공급은 중단된다. 연료의 “누유”가 있을 경우라도 노즐(29)을 뜨거운 가스와 접촉하는 것은 발생하지 않는다. 전반적으로 연료의 완전연소와 하이브리드 내연기관의 경제성을 개선한다.
도 32는 흡입채널(18) 앞에 위치한 연료노즐(29)과 엔진의 추가 유체의 공급노즐(30)이 장착된 한 개 섹션 구성의 하이브리드 내연기관을 나타낸다. 이러한 건설적인 솔루션은 하이브리드 내연기관 입구에 있는 카뷰레이션의 시간과 품질을 최대화한다. 또한 크로스플로우채널(23)로 높은 난류를 통해 집중분사가 이루어지는 과정에서 연료기체합성물의 추가 분산이 이루어진다. 이는 연료의 완전연소와 하이브리드 내연기관의 경제성을 향상시킨다.
도 33은 엔진의 흡입채널(18)과 노즐(29) 및/또는 노즐(30)사이에 위치한 흡기관(별도로 표시되지 않음)의 활성제(28)가 있는 한 개 섹션으로 구성된 하이브리드 내연기관을 나타낸다. 큰 단면과 볼륨을 가지고 있는 엔진 입구에 활성제(28)가 있을 경우 연료와 기체의 합성물에 대한 반응시간을 증가시킬 수 있다. 이는 연료와 기체의 합성물에 상당량의 연료기체의 양자에너지 포텐셜 (Quantum energy potential)을 가하게 되는데, 이는 전기장, 방사성 및/또는 마이크로파 및/또는 광학양자장에 의해 가능하다. 가열(예열)하기 전에 이러한 추가적인 구동은 연료의 완전연소 및 하이브리드 내연기관의 경제성 향상을 보장한다.
도 34는 활성제(28)가 공급된 흡입채널과 연료노즐(29) 및/또는 추가 유체 공급 노즐(30) 사이에 위치한 인터쿨러(33)가 있는 터보압축기(32)를 장착한 하이브리드 내연기관을 보여준다. 추가 유동체 및/또는 연료를 고속의 터보압축기(32) 입구로 공급할 때 연료와 기체의 합성물은 압축에서 가열을 포함한 초기의 열의 기계적 처리를 잘 수행한다. 인터쿨러(33)는 엔진 입구의 유체의 냉각과 고밀도를 보장한다. 이는 마찰에 대한 내부손실이 지속될 경우 하이브리드 내연기관의 높은 성능지표를 유지하기 위해 필요하다. 활성제는 연소를 위한 연료와 기체의 합성물의 추가적인 양자에너지(Quantum energy) 공급하는 역할을 한다. 이 모든 것은 연료의 완전연소와 하이브리드 내연기관의 경제성을 향상시킨다.
하이브리드 내연기관은 예를 들어, 먼지가 있는 도로나 모래폭풍 등 매우 다양한 형태의 환경조건에서 작동할 수 있다. 연료와 기체의 합성물과 함께 연마성 입자가 하이브리드 내연기관 작동동공으로 유입될 경우 압력개스킷의 정상적인 작동이 중단되고, 마찰이 증가되며, 엔진의 경제성이 악화되고 고장이 일어난다. 따라서 먼지가 하이브리드 내연기관으로 투입되는 것을 배제시킬 필요가 있다. 도 35는 먼지제거용 컨베이어(34)를 터보압축기에 연결하는 것을 구조적으로 보여준다. 터보압축기(32)와 먼지제거용 컨베이어(34)는 구조적으로 하나의 장치에 결합할 수 있으며 같은 본체(35; 도 36)를 구성할 수 있다. 터보압축기(32)의 고속 회전 블레이드(36)는 원심력을 이용해 먼지가 있는 기체/연료와 기체 합성물을 주변 환형채널(37)에 공급한다. 원심력 작용에 의해 먼지가 외부장치(39)로부터 회전되는 나사컨베이어 및/또는 코일스프링(38)의 동공으로 공급된다. 결국 먼지는 터보압축기(32)로부터 먼지저장소(40)로 제거된다. 터보압축기(32)는 먼지를 적시에 제거할 경우 먼지입자의 원심필터기능을 효과적으로 수행한다. 이것을 수행하는 것은 먼지제거용 컨베이어(34)이다. 이와 같이 하이브리드 내연기관의 경제성 개선을 위해 최소 마찰로 압축개스킷이 작동한다.
터보압축기(32)의 흡입블레이드(36)는 고속으로 회전한다. 따라서 먼지입자나 물방울이 유입될 경우 손상을 입을 수 있다. 또한 터보압축기(32)의 블레이드(36)가 마모되는 연마성 재질로 사용할 경우 그 자체가 하이브리드 내연기관의 문제 원인이 될 수 있다. 고무형태의 내마모성 연마제로 터보압축기(32)의 블레이드(36) 전면모서리를 코팅할 경우 그 손상을 방지할 수 있다. 이는 최소의 마찰로 압축가스켓의 구동을 보장하고 하이브리드 내연기관의 경제성을 향상시킨다.
제안된 내연기관은 어떠한 특별한 재료, 코팅제, 기어, 장비의 사용 및 기계분야에서 잘 알려지지 않은 특별한 구동방법 등의 특징을 가지고 있지 않다. 발명을 실현하기 위해서 기존의 재료, 장비 및 현대기술에서 잘 알려진 기술을 사용할 것을 권하고 있다. 따라서 제안된 하이브리드 내연기관은 상업적인 용도로 제작 및 산업부분에서 사용될 수 있다.
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1 : 원형 작동동공이 있는 본체
2 : 외부 구동샤프트
3 : 내부 구동샤프트
4 : 레버(외부 및 내부 구동 샤프트(2, 3)에 대한 레버).
5, 6 : 축 대칭 로터리피스톤(구동샤프트 동축(2, 3)에 각각 단단히 장착됨. 로터리피스톤5, 6은 방사성 및 측면씰링(sealing)요소를 갖는다 (특별히 명시되거나 구분하지 않음)
7 :출력샤프트(도면상 도 1, 도 14, 도 15, 도 18에서 굵은 선으로 표시됨.)
8 : 캠(출력샤프트7에 부착된 것으로 도면상 도 1, 도 14, 도 15, 도 18에서 굽은 관(elbow) 형태로 표시 됨.)
9 : 캐리어(출력샤프트7에 대한 캠 8에 장착 됨.)
10 : 커네팅로드(레버4와 캐리어 9와 연결 됨.)
11 : 내기어(캐리어9와 견고하게 연결 됨.)
12 : 고정식 중앙 평기어(내기어11의 기어에 접하며, 구동샤프트2, 3와 출력샤프트7 및 본체(섹션) 작동동공에 동축(同軸)이다.)
13 : 기어(출력샤프트7에 단단히 고정 됨.)
14 : 플라이휠(fly wheel)/ 평형장치(balancer)(캠8, 캐리어9, 평기어11, 커네팅로드 10의 질량 균형을 맞추기 위한 것.)
15 : 시동장치(starter)(본체 1에 부착 됨.)
16 : 오버러닝 클러치
17 : 기어(오버러닝 클러치 16에 부착되며 기어13가 있는 기어에 위치한다.)
18 : 흡입 채널(본체(섹션) 1의 작동동공과 연결 됨.)
19 : 배기채널(본체(섹션) 1의 작동동공과 연결 됨)
20 : 카뷰레터(carburettor)(외부 카뷰레이션의 경우에만 사용된다.)
21 : 전기 가열(예열)플러그
22 : 본체(1의 냉각 동공의 측면)
23 : 크로스플로우채널(본체(섹션) 1의 작동동공에 인접함)
24 : 오일 주입구
25 : 오일 주입구24의 수력투과 물질
26 : 단열재
27 : 가스 투과성 내열 세라믹
28 : 활성제
29 : 연료노즐
30 : 추가 유체 공급 노즐
31 : 열교환기
32 : 터보압축기
33 : 인터쿨러
34 : 먼지 컨베이어
35 : 터보압축기32와 먼지 컨베이어34의 동공 몸체
36 : 터보압축기32의 임펠러
37 : 먼지추출을 위한 환형채널
38 : 나사컨베이어 및/또는 코일스프링
39 : 컨베이어 드라이브(나사컨베이어 및/또는 코일스프링38에 해당하는 드라이브.)
40 : 먼지 저장소

Claims (16)

  1. 하이브리드 내연기관에 있어서,
    상기 하이브리드 내연기관은,
    흡입채널, 배기채널 및 크로스플로우 채널로 구성된 원형의 작동동공과 기어장치가 장착된 본체(1);
    동축(同軸) 작동동공의 원형평면과 한쪽은 로터리피스톤(5,6)이 다른 쪽은 레버(4)가 설치된 최소 두 개의 구동 샤프트(2,3);
    작동동공과 상기 구동샤프트(2,3)에 동축(同軸)인 최소 한 개의 고정식 중앙 평기어(12);
    상기 구동샤프트(2,3)에 위치하고, 기어장치(11,12)가 달린 캐리어(9)가 있는 캠(8)이 장착된 출력샤프트(7);
    커넥팅로드(10), 원형연결 캐리어(9)와 양쪽 구동샤프트(2,3)의 레버(4);를 포함하며,
    상기 캐리어(9)에 고정된 상기 기어장치는 내기어(11)를 가지고 있고, 상기 평기어가 달린 상기 고정식 중앙 평기어(12)가 접하고 있으며, 기어비는 i = (n+1) / n이고 (n = 2, 3, 4, 5..... n은 각각의 구동샤프트에 장착된 로터리피스톤의 수)[문단0054]이고, n은 각각의 상기 구동샤프트(2,3)에 설치된 상기 로터리피스톤(5,6)의 수와 같으며, 크로스플로우 채널(23)은 작동동공에 접해 있고, 압축부분과 팽창부분을 연결하고,
    윤활장치의 출구(24)가 상기 흡입채널(18)과 상기 크로스플로우 채널(23) 사이에 위치하고,
    활성제가 장착된 상기 흡입채널과 연료노즐 및/또는 추가 유동체 공급노즐 사이에 위치한 인터쿨러(33)가 달린 터보압축기(32)에 연결되고,
    상기 터보압축기(32)에는 먼지제거용 컨베이어(34)가 제공되되, 상기 먼지제거용 컨베이어(34)는 상기 터보압축기(32)의 회전 블레이드(36)의 원심력에 의해 공급된 먼지를 안내하는 나사컨베이어 및/또는 코일스프링(38)과, 상기 나사컨베이어 및/또는 코일스프링(38)에 의해 안내된 먼지가 저장되는 먼지저장소(40)를 가지는[문단 142] 것을 특징으로 하는 하이브리드 내연기관.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체의 상기 원형의 작동동공이 도넛 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내연기관.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체는 구동샤프트(2,3)와 상기 로터리피스톤(5,6)이 있는 최소 두 개 섹션의 원형 작동동공이 있으며, 출력샤프트는 상기 기어장치(11,12)와 캐리어(9)가 장착된 최소 두 개의 캠(8)을 가지고, 상기 내기어(11)는 상기 고정식 중앙 평기어(12)에 접하고 있고, 캐리어(9)는 상기 커넥팅로드(10)에 의해 회전식으로 상기 구동샤프트(2, 3)와 연결되며, 본체 작동동공 섹션과 상기 출력샤프트(7)의 상기 캠은 180°각도로 전개되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내연기관.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 본체가 상기 구동샤프트(2, 3)와 상기 로터리피스톤(5, 6)이 장착된 최소 두 개의 다른 볼륨의 섹션으로 구성된 상기 원형의 작동동공을 가지고 있고, 큰 볼륨의 압축 섹션과 팽창섹션은 상기 크로스플로우 채널(23)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내연기관.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 크로스플로우 채널(23)이 단열재(6)가 있는 상기 본체에 장착되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내연기관.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 크로스플로우 채널(23)이 고 다공성 가스투과성 내열성 세라믹(27)으로 방수 처리할 수 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내연기관.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 크로스플로우 채널(23)이 활성제(28)를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내연기관.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 크로스플로우채널이 연료노즐 및/또는 추가 유동체 공급노즐(30)을 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내연기관.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 연료노즐 및/또는 추가 유동체 공급노즐이 열교환기(31)를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내연기관.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 연료노즐 및/또는 추가 유동체 공급노즐(29, 30)이 상기 흡입채널과 상기 크로스플로우 채널 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내연기관.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡입채널이 연료노즐 및/또는 추가 유동체 공급노즐(29, 30)을 구성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내연기관.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡입채널이 상기 흡입채널과 연료노즐 및/또는 추가 유동체 공급노즐 사이에 위치한 활성제(28)를 구성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내연기관.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 터보압축기의 상기 회전블레이드에는 내마모성 코팅이 되어있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 내연기관.
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