KR20010001384A - 압축과 팽창속도를 달리하여 내연기관의 효율개선 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관의 압축과정의 속도에 비해 팽창과정 속도를 느리게 하여 연료의 연소시간을 길게 한 다음 팽창이 이루어 지도록 하여 내연기관의 효율을 높일 수 있는 방법이다.

Description

압축과 팽창속도를 달리하여 내연기관의 효율개선 방법{Improve method for the efficincy of internal combution engine}

내연기관, 로터리기관, 왕복운동내연기관, 동력전달기구, 동력전달장치, 에너지 효율, 내연기관의 효율, 열역학.

내연기관의 효율은 완전 단열 팽창이 될때 가장 높다. 본실험은 내연기관에 이러한 완전 단열팽창 조건을 실현하도록 노력하였다.

본 발명의 원리는 다음과 같다.

기존의 내연기관(왕복운동기관, 로터리기관)은 일정하게 회전하는 축에 대해 압축과 팽창 과정이 모두 같은 시간 또는 같은 속도로 이루어 지고 있다. 내연기관의 동작 과정은 흡입 -〉 압축 -〉 팽창 -〉 배기 인데 점화는 보통 압축과 팽창의 경계부에서 일어난다. 내연기관의 동력은 압축과정에서 연료가 점화되면 고분자의 연료가 산소와 결합하여 분해되어 기체의 분자수가 많아지며, 또한 이때 발생하는 열로인해 연소실 내부의 온도가 상승하게 된다. 이렇게 상승된 온도는 기체의 압력을 증가시기게 되며 또한 연료가 연소되면서 많아진 기체분자로 인해서 연소실 내의 압력은 더욱 상승하게 되는 것이다. 이렇게 상승된 기체의 압력을 외부에 단열된 상태로 팽창시키면 이게 바로 운동에너지로 바뀌게 되는데 이렇게 발생한 운동에너지를 우리가 사용하면 그게 동력기관이 된다.

그런데 외부와 열적으로 단열된 내연기관에서 압축 -〉연소 -〉팽창의 과정에서 최고로 압축한 상태에서 완전히 연소한 다음 최대의 압력으로 팽창이 이루어 질때 최대효율을 얻을 수 있다. 그러나 현실적으로 엔진은 계속 회전을 하고 있기 때문에 압축에서 연소가 일어나는 과정에서도 계속 팽창이 진행되지 때문에 실제 연료가 완전히 연소했을때는 상당히 팽창이 진행된 후가 된다. 따라서 점화에서 완전연소 사이에서 불완전 연소로 인한 팽창이 진행되기 때문에 효율이 떨어진다.

반면 본 발명의 방법은 팽창이 압축에 비해 서서히 진행되도록 하여 상대적으로 연소를 충분히 시킨후 최대압력에서 팽창행정이 이루어지도록 하여 효율을 증가시키는 방법이다.

일정하게 회전하는 회전축에 부등속 회전전달 기구(또는 왕복운동 내연기관에서는 크랭크 축의 위치를 실린더 축에대해 어긋하게 형성할수도 있다)등을 형성하고 그러한 부등속 회전비를 갖는 회전력을 로터리 기관에 적용하여 팽창시간이 압축시간보다 길게하여 완전연소가 이루어지도록 하고 그러한 완전연소 후에 단열 팽창이 되도록 하였고, 또 크랭크와 피스톤의 조합을 통해 왕복운동에 적용하여 압축에 비해 팽창시간이 길게 즉, 팽창 속도록 느리게하여 완전연소후 팽창하도록 하였다. 그러한 방법으로는 첫째, 출력측의 축과 크랭크 축 사이에 부등속회전비 전달기구를 형성하여 압축과정은 출력축의 회전각이 180도보다 적게 하고 팽창시에는 출력축의 회전각을 180도보다 크게 하는 방법이 있다.

내연기관의 효율을 높일 수 있다.

Claims (9)

1. 내연기관에서 압축과정의 시간에 비해 팽창과정의 시간을 길게 하여 완전연소에 더 가깝게 하여 가스를 팽창시켜 효율을 높이는 방법.
2. 제 1항에서 "내연기관"이함은 왕복운동내연기관뿐만 아니라, 로터리 기관도 포함된다.
3. 제 1항에서 압축과정의 시간에 비해 팽창과정의 시간을 길게 하는 방법으로서는 부등속 회전전달기구를 이용하여 내연기관의 압축과 팽창속도비 및 압축과 팽창시간비를 다르게 함으로써 내연기관의 팽창과정에서 연소시간을 부등속회전전달기구를 사용하지 않은경우에 비해 상대적으로 길게하여 완전연소가 되도록 하는게 있고 특히, 왕복운동기관일 경우에는 크랭크축의 위치를 실린더 바로아래 두지않고 실린더 축에서 약간 비켜나게 형성하여 피스톤이 압축될때 크랭크 축의 회전각이 180도 보다 적게 되고 피스톤이 팽창될때 크랭크 축의 회전각이 180도 보다 크게 되도록 하는 방법이 있다.
4. 제 3항에서 부등속 회전전달 기구라 함은 동력이 입력되는 일정한 회전각속도를 갖는 입력 회전축에 대해 동력을 전달받은 출력 회전축의 회전각속도가 1주기내에 일정하지 않도록 하거나, 반대로 1주기내에 일정하지 않은 회전각속도를 가진 회전 동력이 부등속 회전전달 기구를 통해서 1주기 내의 회전각속도가 일정하게 되도록 구성된 기구를 말한다.
5. 제 4항에서 동력의 입력축과 출력축은 1주기내에 서로 바뀔 수 있다.
6. 제 3항에서 "압축과팽창 속도비 및 압축과 팽창시간비를 다르게"라는 말은 입력 회전축이 일정하게 회전할때 이 회전운동이 부등속 회전전달기구를 거치고 나면 1주기내에 회전각속도가 압축과정과 팽창과정에서 다르게 되어 이 부등속비내연기관의 압축 및 팽창 시간을 다르게 한다는 뜻이다.
7. 제 1항에서 " 압축과정의 시간에 비해 팽창과정의 시간을 길게 하여"라는 항목에 대해 그 방법중에 위의 청구항 3, 4, 5,6번외에 부등속 전달기구를 사용하지 않고 크랭크 축을 실린더 바로 밑에 두지않고 실린더 중심을 연결하는 직선에 대해 약간 떨어지게 형성 함으로써 피스톤의 압축과정과 팽창과정의 시간을 달리두는 방법이 있다.
8. 제 1항에서 "압축과정의 시간에 비해 팽창과정의 시간을 길게 하여 "라는 뜻은 플라이휠이나 내연기관 내, 혹은 내연기관과 연결된 회전하는 물체의 관성모멘트로 인해 비교적 1주기내의 회전속도가 일정한 축에 대해 내연기관의 압축과정동안 일어나는 이러한 축의 회전각이 내연기관이 팽창하는 동안에 회전한 각보다 작으면 내연기관에서 압축과정의 시간은 팽창과정의 시간보다 작아지게 된다.
9. 특히 내연기관에서 팽창과 흡입의 과정을 동일과정으로 볼 때 흡입시의 시간이 혼합기의 압축시간이나 가스의 배출시간에 비해 상대적으로 길기 때문에

   흡입시에 진공의 정도가 덜하여 흡입효율을 높일 수 있다.