KR20040010674A - 회전식 내연기관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추진 엔지니어링(Propulsion Engineering)에 관한 것으로서, 특히 회전식 내연기관의 작동방법 및 그 구조에 관한 것이다.

본 발명에 의해 해결될 과제는, 연료 효율성과 생태학적 친화성을 개선함은 물론, 점화전진을 설정하는 능력을 제공하고, 작동축의 회전주파수를 증대시키고, 그 진동을 감소시키며, 내연기관을 보다 저렴한 비용으로 제조하는 것이다.

상기 과제는, 상기 작동실내로의 연소물질의 방출을 통하여 상기 연소성 혼합물의 압축이 끝나는 순간부터 상기 작동실과 관련하여 상기 압축실이 상기 작동실의 바깥쪽으로 움직이는 것으로 의해 해결된다. 이러한 설계에 따라 작동되는 회전식 내연기관은 압축실을 작동실의 바깥쪽으로 움직이도록 장착된 로터를 포함하며, 상기 작동실은 흡입구와 배출구를 분리하는 스크린(Screen)을 구비한다. 더욱이, 상기 회전식 내연기관은, 1개의 작동실에 대해 몇개의 연소실을 가짐은 물론, 1개의 연소실에 대해 몇개의 작동실을 갖는다. 동시에, 상기 압축실들은 서로 연결가능하게 형성될 수가 있다. 상기 작동실들도 서로 연결가능하게 형성될 수가 있다.

이러한 구성에 의해, 본 발명은 로터를 통하여 작동축에 활동력(연소성 혼합물내의 연소물질로부터의 압력으로 인해)을 보다 효율적으로 인가할 수가 있다.

Description

회전식 엔진의 작동방법 및 회전식 내연기관{Operating Method for a Rotary Engine and a Rotary Internal-Combustion Engine}

미국특허 제3,951,111호, F02B 53/08, 1976에는, 슬라이드 밸브(Slide Valve)의 플랜지(Flange)와 함께 충전탱크(Charging Tank)를 형성하는 2개의 슬라이딩 블레이드(Sliding Blade)를 구비하는 2개의 모터와 기관실로 구성된 회전식 내연기관의 작동방법에 있어서, 그 작동은 압축 스트로크(Compression Stroke) 후 제1 실린더의 충전탱크와 제2 실린더의 기관실 사이에 압축 및 점화준비 연소성 혼합물을 교차분사(Cross-Injection)하는 4개의 스트로크 싸이클(Stroke Cycle)에 근거되는 것을 특징으로 하는 회전식 내연기관의 작동방법이 개시되어 있다.

이러한 내연기관의 단점은 충전탱크에서 기관실로의 압축된 연소성 혼합물의 분사가 압축 스트로크의 효율을 저하시킨다는 것이다. 더욱이, 고속회전으로 조기 점화(Advance Ignition)를 설정할 능력이 없기 때문에 연료 효율성이 떨어지고 생태학적인 친화성이 나쁘다. 또한, 이는 엔진 작동축(Engine Working Shaft)의 회전주파수를 떨어뜨리기도 한다.

본 발명에 대한 가장 근접한 선행기술은, 동일축을 공유하는 2개의 실린더로 이루어지고 4개의 방사상 슬라이딩 블레이드를 갖는 2개의 편심로터(Off-Centre Rotor)를 포함하며, 그 각각은 스테이 스프링 로드(Stay-Spring Rod)의 단부를 수용하는 2개의 슬롯(Slot)를 구비하는 회전식 내연기관으로 구성되어 있다(미국특허 제3,858,550호, 분류 F02B 53/08, 1975).

이러한 해결책은, 슬라이딩 로터 블레이드로 인해 하나의 축으로부터 로터의 편심 변위가 생기기 때문에 엔진의 진동을 증대시킨다는 단점이 있다. 더욱이, 고속회전으로 점화전진을 설정할 능력이 없기 때문에, 연료의 효율성이 떨어지고 생태학적인 친화성이 저하된다. 또한, 이는 엔진 작동축의 회전주파수를 떨어뜨리기도 한다.

본 발명은 추진 엔지니어링(Propulsion Engineering)에 관한 것으로서, 특히 회전식 내연기관의 작동방법 및 그 구조에 관한 것이다.

도 1 및 도 2는, 본 발명에 의한 엔진의 단면도.

도 3은, 엔진의 종단면도.

도 4는, 1개의 작동실에 대하여 2개의 압축실을 갖는 엔진의 단면도.

도 5는, 1개의 작동실에 대하여 3개의 압축실을 갖고 1개의 압축실에 대하여2개의 작동실을 갖는 엔진의 단면도.

도 6은, 슬라이딩 블레이드가 로터의 운동시 로터의 슬롯내에서 왕복운동하는 상태로 로터를 수용하는 하우징의 비원통형 챔버(Chamber)를 갖는 엔진의 단면도.

도 7은, 스프링 장착 플레이트(Spring-loaded Plate)의 형태로 된 스크린을 갖는 엔진의 단면도.

도 8은, 인접한 주압축실에 연결가능한 보조압축실과 인접한 주작동실에 연결가능한 보조작동실을 형성하는 보조로터의 형태로 된 스크린을 갖는 엔진의 단면도.

본 발명에 의해 해결될 과제는, 엔진의 연료 효율성과 생태학적 친화성을 개선하고, 조기점화 설정 능력을 제공하고, 작동축의 회전주파수를 증대시키며, 그 진동을 감소시킴은 물론, 엔진을 보다 저렴한 비용으로 제조하는 것이다.

상기 과제는 압축실과 작동실안의 연소성 혼합물의 성분 공급, 압축실에 대한 그 성분의 압축과 분출, 상기 작동실쪽으로 더 향하는 연소물질을 생성하는 연소성 혼합물의 점화와 연소, 상기 작동실로부터 나중에 방출되는 연소물질에 의해 작동축에 연결된 로터의 회전을 포함하는 회전식 내연기관의 작동방법에 있어서, 상기 작동실내로의 연소물질의 방출을 통하여 상기 연소성 혼합물의 압축이 끝나는 순간부터 상기 작동실과 관련하여 상기 압축실이 상기 작동실의 바깥쪽으로 움직이는 회전식 내연기관의 작동방법에 의해 해결된다.

또한, 상기 과제는, 뚜껑으로 밀폐되며 흡입구와 배출구를 구비한 하우징(Housing)으로 이루어지는 회전식 내연기관에 있어서, 상기 하우징에 로터(Rotor)가 장착된 하우징과, 그 뚜껑과, 작동실(Working Chamber)과 압축실(Compression Chamber)을 형성하는 상기 하우징과 뚜껑사이의 벽들에 대하여 기밀되며, 상기 로터는 상기 압축실을 작동실의 바깥쪽으로 이동시키도록 장착되고 이 작동실과 관련하여 상기 작동실이 상기 흡입구와 배출구를 분리하는 스크린(Screen)을 구비하는 회전식 내연기관에 의해 해결된다. 더욱이, 상기 회전식 내연기관은 1개의 작동실에 대하여 몇개의 연소실을 구비함은 물론, 1개의 연소실에 대하여 몇개의 작동실을 구비할 수도 있다. 동시에, 상기 압축실은 서로연결가능하게 형성될 수 있다. 상기 작동실도 서로 연결가능하게 형성될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의한 회전식 기관의 작동방법과 회전식 내연기관의 특징에 의해, 특히 압축실을 작동실과 관련하여 로터에 의해 작동실의 바깥쪽으로 이동시키기 때문에, 본 발명자등은 엔진축상에 장착된 로터에 보다 효율적인 활동력(연소성 혼합물내의 연소물질로부터의 압력에 의해)의 인가를 달성할 수가 있다.

본 발명에 의한 회전식 내연기관(Rotary Internal-Combustion Engine)은 하우징(Housing, 1)으로 구성되어 있고, 그 챔버(Chamber)들안에 로터(Rotor, 2, 3)가 장착되어 있다. 상기 하우징은 흡입구(4)와 배출구(5)를 구비하고 있다. 또한 상기 엔진의 하우징은 뚜껑(6)으로 밀폐되어 있고, 상기 뚜껑 위에 로터의 베어링(Bearing, 7)이 상기 하우징의 챔버들과 동축상으로 장착되어 있다. 상기 로터(3)는 상기 엔진의 작동축(8)과 연결되어 있다. 상기 로터는 스프링 장착 블레이드(9)로 구성되고 로터의 상호관련된 회전을 제공하는 변속장치(10, 예를들면 기어식 트랜스미션(Gear-type Transmission))를 통하여 서로 연결되어 있다. 상기 블레이드(9)가 상기 엔진의 작동중에 원심력에 의해 엔진의 하우징 쪽으로 압압되는 것을 감소시키기 위해 상기 블레이드(9)에는 카운터 로드(Counter-Load, 11, 도3)가 설치되어 있다. 압축실 12는 연료 분출기 또는 점화기 플러그(13)를 지지하고 있다. 상기 스크린은 스프링 장착 플레이트(15, 도 7)로서, 가스(공기) 차단부(16, 가압된 상태의 엔진에서 도 1, 도 2, 도 4, 도 5, 도 6)로서, 또는 보조로터(17, 도 8)로서 형성될 수도 있다. 상기 스프링 장착 블레이드(9)는 로터, 하우징 및 내연기관의 뚜껑 사이에서 가스켓(Gasket)으로서 작용한다. 이들 블레이드(9)는 엔진 하우징(도 1, 도 2, 도 4, 도 5, 도 7, 도 8)의 원통형 챔버내에서 회전하는 로터의 슬롯내에서 왕복운동을 수행할 수 없다. 그러나, 상기 블레이드(9)는 로터가 하우징(도 6)의 비원통형 챔버에서 회전할 때 로터의 슬롯내에서 왕복운동을 할 수 있어, 블레이드가 왕복운동할 수 없는 엔진과 비교하여, 압축도, 용량 및 토크가 증대된다. 본 발명에 의한 엔진의 구조는 1개의 작동실에 대하여 1개(도 1, 도 2, 도 6, 도 7, 도 8) 및 몇개의 압축실(도 4, 도 5)을 구비할 수도 있다. 또한, 상기 엔진(도 8)은 보조 압축실 18(보조로터(17)에 의해 형성)과 작동실 19을 구비하며, 상기 압축실 18은 압축실 12에 연결가능하게 되고, 상기 작동실 19는 작동실 14에 연결가능하게 된다. 이러한 구조의 엔진(도 8)에 의해 압축도 및 연료 효율성이 증대되게 된다.

또한, 상기 엔진은 연료장치, 점화장치, 윤활장치, 냉각장치 및 가스분배장치를 구비한다.

이하, 상기 엔진의 작동에 대하여 설명한다.

가동시, 로터(2와 3)가 회전하기 시작하여 압축실 12와 작동실 14를 형성하여 움직인다. 흡입구(4)를 통하여 챔버 A안에 연소성 혼합물의 성분을 분사하고(그 체적이 증가되도록 함, 도 2) 압축실 12의 체적만큼 더 압축한다. 이후 상기 압축실 12는 작동실 14의 바깥쪽으로 이동되고 이 작동실과 관련하여 이 작동실에서 점화가 일어나서(필요하다면, 미리), 연소성 혼합물을 연소시켜 상기 작동실 14쪽으로 더 향하고 작동축(8)에 연결된 로터(3)를 회전시키는 연소물질을 생성한다. 도 8에 도시된 엔진에서는, 먼저 연소성 혼합물의 성분을 분사하여 상기 압축실 18안에서 압축시키고 나서, 압축실 12로 분출시킨다. 연소물질을 상기 작동실 14로부터 작동실 19로 향하게 하여서, 엔진의 작동축(8)으로 로터(3)를 회전시키고, 이어서 배출구(5)를 통하여 상기 엔진으로부터의 연소를 방출시킨다.

회전식 엔진의 4개의 스트로크 작동싸이클을 반복시킨다.

본 발명의 사용에 의하면, 엔진을 보다 저렴한 비용으로, 생태학적 친화성으로 제조할 수 있고, 엔진에 음의 토크(Negative Torque)를 발생시키지 않은 상태에서 조기점화을 제공함에 의해 상기 내연기관의 작동축의 회전주파수를 증대시킬 수가 있으며, 그 로터를 로터가 장착된 하우징내의 챔버들과 동축상으로 위치시킴으로 인해 엔진의 진동을 감소시킴은 물론, 그 설계가 간소화됨으로 인해 엔진을 보다 저렴한 비용으로 제조할 수가 있다.

Claims (5)

1. 압축실(Compression Chamber)과 작동실(Working Chamber)안의 연소성 혼합물의 성분 공급, 압축실에 대한 그 성분의 압축과 분출, 상기 작동실쪽으로 더 향하는 연소물질을 생산하는 연소성 혼합물의 점화와 연소, 상기 작동실로부터 후방으로 방출되는 연소물질에 의해 작동축에 연결된 로터(Rotor)의 회전을 포함하는 회전식 내연기관의 작동방법에 있어서,

   상기 작동실내로의 연소물질의 방출을 통하여, 상기 연소성 혼합물의 압축이 끝나는 순간부터 상기 작동실과 관련하여 상기 압축실이 상기 작동실의 바깥쪽으로 움직이는 것을 특징으로 하는 회전식 내연기관의 작동방법.
2. 뚜껑으로 밀폐되며 흡입구와 배출구를 구비한 하우징(Housing)으로 이루어지고, 상기 하우징에 로터가 장착된 하우징과, 그 뚜껑과, 작동실과 압축실을 형성하는 상기 하우징과 뚜껑사이의 벽들에 대하여 기밀되는 구조로 된 회전식 내연기관에 있어서,

   상기 로터는 상기 압축실을 작동실의 바깥쪽으로 움직이도록 장착되고, 이 작동실과 관련하여 상기 작동실이 상기 흡입구와 배출구를 분리하는 스크린(Screen)을 구비한 것을 특징으로 하는 회전식 내연기관.
3. 제2항에 있어서,

   상기 회전식 내연기관은 1개의 작동실에 대하여 몇개의 연소실을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 내연기관.
4. 제2항에 있어서,

   상기 회전식 내연기관은, 1개의 연소실에 대하여 몇개의 작동실을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 내연기관.
5. 제2항에 있어서,

   상기 스크린은, 보조로터의 형태로 형성되는 반면, 로터, 하우징 및 뚜껑의 벽들에 의해 형성된 챔버(Chamber)는 주 압축실에 연결된 보조 압축실로서 작용하는 것을 특징으로 하는 회전식 내연기관.