KR20070005440A - 로터리 엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리 엔진에 관한 것으로, 두 개의 서로 다른 내경을 가진 원통형 공간으로 형성되어 두 원통형 공간을 일부 겹쳐지게 연결한 실린더블록(410)과; 상기 실린더블록(410)의 내경이 더 큰 원통형 공간에 수용되어 그 중심축인 제1 회전축(421)에 의해 회전되고, 상기 실린더블록(410)의 내경보다 작은 직경을 가지며, 그 외주면에 길이 방향으로 일부가 외측으로 돌설된 회전익(411a)이 형성된 제1 로터(411)와; 상기 실린더블록(410)의 직경이 더 작은 다른 원통형 공간에 수용되어 그 중심축인 제2 회전축(422)을 중심으로 상기 제1 로터(411)와 동일한 회전속으로 회전되며, 상기 제1 로터(411)의 외주면과 일정 부분 접촉하며, 그 외주면에 상기 제1 로터(411)의 회전익(411a)이 삽입될 수 있는 원형홈(412a)이 형성된 제2 로터(412)와; 상기 제1 및 제2 로터(411, 412)는 서로 반대 방향으로 동일한 속도로 회전시키는 제1 및 제2 회전축(421, 422)의 단부에 각각 연결 설치된 동일한 크기 및 치형을 가진 제1 및 제2 기어(431, 432)와; 상기 제1 로터(411)의 회전익(411a)과 제2 로터(412)의 외주면 및 실린더블록(410)의 내주면 사이에 밀폐된 공간인 흡입영역(S3)으로 연료와 공기가 혼합되어 흡입되도록 상기 실린더블록(410) 내의 원통형 공간이 서로 접하는 면을 잇는 수직선상의 상측에 연결된 공기주입기(443)를 가진 흡입관(440)과; 상기 흡입관(440)에는 연료를 주입하도록 연결된 연료주입기(441)와; 상기 흡입관(440)의 일측인 상기 실린더블록(410)에 상기 흡입영역(S3) 내에 흡입된 공기 및 연료를 점화하도록 설치된 점화플러그(442)와; 상기 흡입관(440)과 대향되는 실린더블록(410)의 하측에 연결 설치되어 항상 개방된 상태인 배기관(450)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

로터리 엔진{Rotary engine}

도1은 본 발명의 제일실시예에 의한 로터리엔진을 도시한 사시도,

도2 내지 도7은 본 발명의 제일실시예에 의한 로터리엔진의 작동 순서를 도시한 단면도,

도8은 본 발명의 제이실시예에 의한 로터리엔진을 도시한 사시도,

도9 내지 도12는 본 발명의 제이실시예에 의한 로터리엔진의 작동 순서를 도시한 단면도,

도13은 본 발명의 제삼실시예에 의한 로터리엔진을 도시한 사시도,

도14 내지 도19는 본 발명의 제삼실시예에 의한 로터리엔진의 작동 순서를 도시한 단면도,

도20은 본 발명의 제사실시예에 의한 로터리엔진을 도시한 사시도,

도21 내지 도24는 본 발명의 제사실시예에 의한 로터리엔진의 작동 순서를 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 210, 410, 510 : 실린더블록 11, 12 : 제1, 제2 로터

11a : 회전익 12a : 원형홈

21, 22 : 제1, 제2 회전축 S : 흡입영역

31, 32 : 제1, 제2 기어 40 : 흡입관

41 : 연료주입기 42 : 점화플러그

50 : 배기관 211 : 메인로터

211a, 211b : 제1, 제2 회전익 212, 213 : 좌우측로터

212a, 213a : 제1, 제2 원형홈 214 : 회전축

311 : 메인기어 312, 313 : 좌우측기어

240, 340 : 제1, 제2 흡입관 241, 341 : 제1, 제2 연료주입기

242, 342 : 제1, 제2 점화플러그 S1, S2 : 제1, 제2 흡입영역

250, 350 : 제1, 제2 배기관

본 발명은 로터리 엔진에 관한 것이다.

일반적으로, 엔진이란 연료의 연소가 기관의 내부에서 이루어져 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 내연기관을 의미하며, 종래의 엔진은 실린더 내에서 연료를 연소시켜서 생긴 연소가스가 피스톤을 왕복운동시켜 연료가 가지고 있는 열에너지를 기계적인 일로 바꾸게 된다.

이러한 내연기관은 사용하는 연료에 의해 가스기관, 가솔린기관, 석유기관, 디젤기관 등으로 분류되는 데, 석유, 가스, 가솔린 기관은 점화플러그에 의해 전기불꽃으로 점화되고, 디젤기관은 연료를 고온 고압의 공기 속에 분사하여 자연 발화 시키는 원리를 이용한다. 또한, 이러한 종래의 실린더형 내연기관은 피스톤의 행정 동작에 따라 4행정, 2행정 사이클 방식이 있다. 현재 사용되는 대표적인 엔진은 자동차에 사용되는 내연기관이며, 이것은 작동방식에 따라 세 가지로 구분된다. 그 하나는 2행정사이클 기관이다. 이것은 크랭크축의 1회전마다 폭발이 일어나서 비교적 출력이 크고 회전이 원활하기는 하나, 저속회전에서는 배기 및 흡기가 완전히 행해지지 않아 회전이 불안정하고 비교적 경제성이 낮은 점 등의 문제가 있다. 더욱이 대형 기관에는 맞지 않기 때문에 오늘날의 승용차에는 거의 사용되지 않는다. 그러나 2륜차에는 아직도 상당히 사용되며, 대형 디젤기관에서도 2행정사이클 기관을 사용하고 있다. 둘째는 4행정사이클기관이다. 이것은 자동차용으로 가장 일반적인 것으로, 2 회전마다 1회의 폭발이 일어나기 때문에 회전력의 균일을 기하고, 진동방지를 위해 2, 4, 6, 8, 12기통 등과 같이 실린더수를 늘려야 하나, 저속회전이 비교적 안정되고, 또 연료 경제면에서 2행정사이클 기관보다 유리하다.

특히, 소형차에서는 크기와 가격 때문에 2기통으로 하나, 배기량 2,000 cc 정도까지의 소형차에서는 4기통, 4,000cc정도까지의 중형차에서는 6기통, 그 이상의 대형차에서는 8기통을 사용하고 있다. 일부의 고성능 스포츠카나 경주용 자동차에서는 3,000 cc 정도에서 12기통으로 한 것도 있다. 한국에서는 2,000 cc 정도면 고급차에 속하며, 6기통을 사용하는 것도 있다. 4기통이나 6기통에는 실린더를 1열로 세운 직렬형(直列型)이 많으며, 각 기통의 점화순서에 의해서 평형을 이루도록 되어 있다. 8기통인 경우 직렬로 하면 기관 자체가 길어져서 크랭크축의 강성(剛性)이 약해지고 객실의 공간도 좁아지기 때문에 4기통씩 V자로 대치시키고 하나의 크랭크축을 사용하는 V형 8기통 즉 V8이 압도적으로 많다. 이 밖에 2기통 이상의 기관에서 반수씩을 수평으로 대치시킨 수평대향형(水平對嚮型)도 있다. 이러한 내연기관은 적합한 시기에 혼합기를 흡입하고 적합한 시기에 연소가스를 배출하는 밸브 장치를 필요로 한다. 밸브는 실린더 헤드에 있는 연소실(燃燒室)에 설치되어 있으며, 크랭크축의 1/2의 속도로 회전하는 캠축에 의해서 열리고 스프링의 힘으로 닫힌다. 보통의 기관에서는 캠축을 실린더 블록 옆면의 낮은 쪽에 두고 긴 푸시 로드(push rod)로 로커 암(rocker arm)을 밀어서 밸브를 연다. 이 방식을 오버헤드 밸브식(overhead valve type; OHV)이라 한다. 이 방식은 기관이 고속회전을 하게 되면 푸시 로드의 관성 때문에 밸브의 개폐가 불확실하게 되어 매분 6000회전 이상은 무리이고, 배기량 1 리터 당 70마력(horse power) 이상을 얻기도 어렵다. 따라서 캠축을 실린더 헤드에 설치하고 직접 캠축으로 밸브를 개폐하게 하는 것이 있는데, 이것을 오버헤드 캠축식(overhead camshaft type; OHC)이라고 한다. 이러한 2행정기관 및 4행정기관은 모두 실린더 내에서 피스톤이 왕복 운동하게 하고, 피스톤의 왕복운동을 크랭크축을 이용해 회전운동으로 전환시킨다는 공통점이 있다. 현재 널리 사용되고 있는 이러한 방식은, 그러나, 피스톤의 왕복운동에 의해 진동 및 소음 발생을 피할 수 없으며, 진동과 소음을 억제하고 차단하기 위한 다양한 부품이 병설되어야 한다는 문제가 있다. 따라서, 종래의 실린더형 기관은 엔진 외에 다수의 부품이 사용되어 전체 부피가 매우 크며, 전체 중량이 늘어나 효율을 매우 저하시킨다는 단점이 있다. 또한, 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 전환하는 과정에서 막대한 기계적 에너지 손실이 발생하며, 이 또한 저효율의 원인이 되어 연료 낭비의 주범이 된다. 셋째는 로터리 기관(rotary engine)이다. 이것은 회전만으로 출력을 낼 수 있는 기관이며, 51년경 독일의 F.방켈에 의해 원리가 완성되었으며, 독일의 NSU회사가 1960년경 공업화에 성공, 1963년부터 소형 스포츠카에 탑재하여 판매하였다. 그 후 세계의 여러 제조회사가 NSU 방켈의 특허권하에 연구를 계속하고 있으며, 일본 마즈다 자동차 등이 자동차에 탑재하였으나, 그 원리는 누에고치(타원) 모양의 실린더 안을 피스톤에 상당하는 삼각형 로터(rotor)가 편심되어 회전하며, 로터와 실린더 사이에 생기는 공간의 부피 변화에 의하여 흡입, 압축, 연소, 배기를 하게 되어있다. 따라서 왕복운동 부분이 없어 출력의 손실이 적고, 1리터 당 100 내지 120 마력의 출력을 내며, 회전이 원활하다.

그러나, 이러한 종래의 로터리엔진은 타원형 실린더 내에서 편심 회전하는 삼각형 로터가 이루는 영역의 최대부피 및 최소부피의 차가 작으며, 폭발력이 로터의 회전방향에 수직하는 방향으로 작동하게 되어 연료의 폭발력 전체가 로터의 회전력으로 전달되지 않는다. 따라서, 종래의 로터리엔진은 폭발력이 상대적으로 로터 및 실린더로 전달되므로, 동력 효율이 낮음은 물론 고장이 잦아 장치 수명이 짧다. 또한, 삼각형 로터가 타원형 실린더의 내벽에 접촉, 비접촉을 반복하기 때문에 내구성에도 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 두 개의 동일한 직경을 가진 로터가 실린더 내에서 서로 맞물리며 회전하여 이루어진 연소영역에 연료를 분사하여 폭발시킴으로써, 직접 로터를 회전시켜 동력을 얻을 수 있도록 한 로터리 엔진을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 로터리 엔진은, 두 개의 서로 다른 내경을 가진 원통형 공간으로 형성되어 두 원통형 공간을 일부 겹쳐지게 연결한 실린더블록과; 상기 실린더블록의 내경이 더 큰 원통형 공간에 수용되어 그 중심축인 제1 회전축에 의해 회전되고, 상기 실린더블록의 내경보다 작은 직경을 가지며, 그 외주면에 길이 방향으로 일부가 외측으로 돌설된 회전익이 형성된 제1 로터와; 상기 실린더블록의 직경이 더 작은 다른 원통형 공간에 수용되어 그 중심축인 제2 회전축을 중심으로 상기 제1 로터와 동일한 직경을 가지고 동일한 회전속으로 회전되며, 상기 제1 로터의 외주면과 일정 부분 접촉하며, 그 외주면에 상기 제1 로터의 회전익이 삽입될 수 있는 원형홈이 형성된 제2 로터와; 상기 제1 및 제2 로터는 서로 반대 방향으로 동일한 속도로 회전시키는 제1 및 제2 회전축의 단부에 각각 연결 설치된 동일한 크기 및 치형을 가진 제1 및 제2 기어와; 상기 제1 로터의 회전익과 제2 로터의 외주면 및 실린더블록의 내주면 사이에 밀폐된 공간인 흡입영역으로 연료와 공기가 혼합되어 흡입되도록 상기 실린더블록 내의 원통형 공간이 서로 접하는 면을 잇는 수직선상의 상측에 연결된 공기주입기를 가진 흡입관과; 상기 흡입관에는 연료를 주입하도록 연결된 연료주입기와; 상기 흡입관의 일측인 상기 실린더블록에 상기 흡입영역 내에 흡입된 공기 및 연료를 점화하도록 설치된 점화플러그와; 상기 흡입관과 대향되는 실린더블록의 하측에 연결 설치되어 항상 개방된 상태인 배기관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 제일실시예를 도1 내지 도7을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 회전식 엔진의 구성을 보여주는 도면이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 제일실시예에 의한 로터리 엔진(100)은 대략적인 외형을 구성하는 실린더블록(10)을 구비한다. 실린더블록(10)은 대략적으로 두 개의 원통이 일부 겹친 형상을 가지며, 후술되는 흡기구 및 배기구를 제외한 모든 영역이 밀폐된다.

상기 실린더블록(10)은 두 개의 원통형 공간이 연결된 형상을 가지며, 이 내부에 두 개의 제1 및 제2 로터(11, 12)가 수용된다. 제1 로터(11)는 실린더블록(10)보다 작은 직경을 가지며, 제1 회전축(21)에 의해서 회전한다. 또한, 제1 로터(11)의 외주면에는 길이 방향으로 일부가 외측으로 돌설된 회전익(11a)이 형성되며, 상기 회전익(11a)의 끝단은 라운딩되어 실린더블록(10)의 내주면에 약간의 간격, 즉 0.5mm 이하의 간격을 두고 접촉된다. 또한, 상기 실린더블록(10)의 다른 원통형 공간에는 제2 로터(12)가 수용되는 데, 제2 로터(12) 또한 제2 회전축(22)에 의해서 회전 가능하게 설치되어 있으며, 제2 로터(12)는 제1 로터(11)와 일정 부분 접촉하도록 배치되는 바, 제2 로터(12)에는 제1 로터(11)의 회전익(11a)이 삽입될 수 있는 원형홈(12a)이 형성되어, 서로 제1 및 제2 로터(11, 12)가 동일한 회전속으로 회전될 때, 상기 제1 로터(11)의 회전익(11a)이 제2 로터(12)의 원형홈(12a) 내에 삽입된다. 물론 상기 회전익(11a)의 끝단은 상기 원형홈(12a)의 내주면에 약간의 간격, 0.5mm 이하의 간격을 두고 삽입된다. 상기 제2 로터(12)는 실린더블록(10)의 내주면에 거의 인접하는 직경을 가지며, 제2 로터(12)의 외주면과 실린더블록(10)의 내주면 사이에는 0.5mm 이하의 간격이 유지된다. 물론, 이 수치도 충분히 변경 가능하다.이 때, 상기 제1 로터(11)는 회전익(11a)을 제외한 영역의 외주면이 제2 로터(12)의 외주면과 거의 밀착되어 회전되며, 상기 제1 및 제2 로터(11, 12)는 서로 반대 방향으로 회전하게 된다. 또한, 제1 로터(11)의 회전익(11a)은 제2 로터(12)의 원형홈(12a)에 삽입될 때, 회전익(11a)의 외측 단부가 원형홈(12a)의 내측면에 밀착된다.

이와 같은 제1 및 제2 로터(11, 12)는 서로 반대 방향으로 동일한 속도로 회전하게 되는 데, 이를 위해서 각 로터의 제1 및 제2 회전축(21, 22)에는 동일한 크기 및 치형을 가진 제1 및 제2 기어(31, 32)가 설치되고, 이들 기어(31, 32)는 서로 맞물려 반대 방향으로 동일한 속도로 회전하게 된다. 이와 같이 반대 방향으로 회전하는 제1 및 제2 로터(11, 12)는 회전시 제1 로터(11)의 회전익(11a)이 제2 로터(12)의 원형홈(12a)을 빠져 나온 이후(도3)에, 회전익(11a)과 제2 로터(12)의 외주면 및 실린더블록(10)의 내주면 사이에 밀폐된 공간을 형성하게 되는 바, 이 공간은 공기와 연료가 동시에 흡입되어 채워지는 흡입영역(S)이다. 이러한 흡입영역(S)은 도3 내지 도7에 도시되어 있다. 이러한 흡입영역(S)은 종래의 실린더형 내연기관에서 하우징과 피스톤에 의해 형성된 내부공간과 동일한 역할을 한다. 즉, 본 발명의 로터리 엔진에서 흡입영역은 연소공기와 연료가 흡입되고, 폭발에 의해 로터를 회전시키며, 이후 연소가스가 배기되는 공정을 거치게 된다.이를 위해서 실린더블록(10)은 최초로 흡입영역(S)이 형성되는 위치, 즉, 실린더블록(10) 내의 원통형 공간이 서로 대칭을 이루는 수직선상의 상측에 공기를 흡입하는 흡입관(40)이 연결되고, 그 하측에 항상 개방된 상태인 배기관(50)이 연결된다. 그리고, 상기 흡 입관(40)에는 연료를 주입하는 연료주입기(41)가 연결되어 공기와 연료가 혼합되어 상기 실린더블록(10) 내의 흡입영역(S)으로 흡입된다. 상기 흡입관(40)의 일측에는 흡입영역(S) 내에 흡입된 공기 및 연료를 점화하기 위한 점화플러그(42)가 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 로터리 엔진의 작동원리를 도2 내지 도7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도2는 본 발명의 제일실시예에 따른 로터리 엔진의 제1 및 제2 로터(11, 12)가 서로 맞물린 상태를 도시한다. 즉, 이 상태에서 제1 로터(11)의 회전익(11a)은 제2 로터(12)의 원형홈(12a) 내로 삽입된 상태가 된다. 이 상태에서 제 1로터(11)는 반시계 방향으로, 제2 로터(12)는 시계방향으로 회전하게 되면, 도3과 같이 회전익(11a)은 원형홈(12a)의 내주면과 접촉 회전하면서 이 원형홈(12a)을 빠져 나와 서로 분기된다. 이 때, 제1 로터(11)의 외주면과 제2 로터(12)의 외주면은 서로 맞닿게 되고, 따라서 제1 로터(11)의 회전익(11a)의 측부와 제1 및 제2 로터(11, 12)의 외주면으로 흡입영역(S)이 형성된다. 일단, 흡입영역(S)이 형성되면, 흡입관(40)으로 유입되는 공기와, 이 흡입관(40)의 일측에 연결된 연료주입기(41)를 통하여 분사되는 연료가 혼합되어 흡입영역(S) 내로 유입된다. 도4에 도시된 바와 같이, 제1 로터(11)의 회전익(11a)이 회전하여 점화플러그(42)를 지나치게 되면, 점화플러그(42)에 스파크를 발생시키고, 그에 따라서 흡입영역(S) 내에서 공기와 혼합된 연료가 폭발하게 된다. 그러면, 연료의 폭발력은 제1 로터(11) 회전익(11a)의 측면을 강하게 압박하게 되어, 제1 로터(11)는 진행하던 방향으로 더욱 더 힘을 받아 회전하게 된다. 또한, 제2 로터(12)는 도1에 도시 된 것처럼 기어(31, 32)에 의해 제1 로터(11)와 동일한 속도로, 반대방향으로 회전하게 된다.따라서, 제1 및 제2 로터(11, 12)는 서로 반대방향으로 도5 및 도6에 도시된 것처럼 지속적으로 회전하고, 이에 따라 연소가스로 채워진 흡입영역(S)은 점차 넓어지게 된다. 그 후, 도7에 도시된 것처럼, 제1 로터(11)의 회전익(11a)이 배기관(50)이 연결된 배기구를 지나게 되어, 흡입영역(S)은 배기관(50)과 서로 연통되고, 따라서 흡입영역 내에 잔류중인 배기가스는 배기관(50)을 통해 배출된다. 이 때, 배기가스로 채워진 흡입영역은 도2 내지 도7의 과정을 반복하는 동안, 즉, 다음 연료가스가 폭발하는 동안 회전익(11a)의 반대쪽 측면에 의해 밀려나게 되고, 로터(11, 12)가 360도 회전하는 동안 이전 사이클의 연료 폭발에 의해 발생한 연소가스는 대

부분이 배기관(50)을 통해 외부로 강제적으로 배출된다.그 후, 제1 및 제2 로터(11, 12)는 계속 회전하여 도2와 같이 회전익(11a)과 원형홈(12a)이 서로 맞물리는 상태로 되돌아가며, 이와 같은 과정이 지속적으로 되풀이되면서 연속적인 회전력을 외부에 공급하게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 로터리 엔진은 왕복운동을 회전운동으로 변환시키는 별도의 크랭크가 없어도 흡입, 폭발, 배기의 3행정에 의해 지속적인 회전력을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에서는 피스톤의 왕복운동이 전혀 없이 두 로터의 회전만을 이용해서 구동력을 발생시키기 때문에, 피스톤의 왕복운동에 따른 진동 및 소음 발생이 전혀 없으며, 따라서 진동 및 소음 방지를 위한 별도의 부품을 필요로 하지 않기 때문에 전체적인 설비의 구조를 매우 단순화시킬 수 있고, 또 한 소형화가 충분히 가능하다. 또한, 본 발명의 로터리 엔진을 다수 개 연결해서 사용할 경우 보다 큰 토크(torque)를 얻을 수 있으며, 이 때 연결방식은 직렬방식, 병렬방식, 2열방식 등 다양하게 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 제이실시예에 의한 로터리 엔진을 도8 내지 도12를 참조하여 설명한다. 본 발명의 제이실시예에 의한 로터리 엔진(200)은 대략적인 외형을 구성하는 실린더블록(210)을 구비한다. 실린더블록(210)은 대략적으로 세 개의 원통이 일부 겹친 형상을 가지며, 후술되는 흡기구 및 배기구를 제외한 모든 영역이 밀폐된다.

상기 실린더블록(210)은 세 개의 원통형 공간이 연결된 형상을 가지며, 상기 실린더블록(210)의 중앙 원통 내부에는 실린더블록(210)보다 작은 직경을 가진 메인로터(211)가 수용되고, 상기 메인로터(211)의 외주면에는 길이 방향으로 일부가 외측으로 돌설된 제1 및 제2 회전익(211a, 211b)이 서로 대칭되게 형성되며, 상기 실린더블록(210)의 양측 원통 내부에는 상기 메인로터(211)와 서로 접촉 회전하는 좌우측로터(212, 213)가 수용된다. 상기 메인로터(211)의 제1 및 제2 회전익(211a, 211b)의 끝단은 라운딩되어 실린더블록(210)의 내주면에 약간의 간격, 즉 0.5mm 이하의 간격을 두고 접촉된다. 또한, 상기 좌우측로터(212, 213)의 양측에는 서로 대칭되게 제1 및 제2 원형홈(212a, 213a)이 형성되어, 메인로터(211) 및 좌우측로터(212, 213)가 동일한 회전속으로 회전될 때, 상기 메인로터(211)의 제1 및 제2 회전익(211a, 211b)이 좌우측로터(212, 213)의 제1 및 제2 원형홈(212a, 213a) 내에 삽입된다. 물론 상기 제1 및 제2 회전익(211a, 211b)의 끝단은 상기 제1 및 제2 원형홈(212a, 213a)의 내주면에 약간의 간격, 0.5mm 이하의 간격을 두고 삽입된다.

상기 좌우측로터(212, 213)는 실린더블록(210)의 내주면에 거의 인접하는 직경을 가지며, 상기 좌우측로터(212, 213)의 외주면과 실린더블록(210)의 내주면 사이에는 0.5mm 이하의 간격이 유지된다. 물론, 이 수치도 충분히 변경 가능하다.

이 때, 상기 메인로터(211)의 제1 및 제2 회전익(211a, 211b)을 제외한 영역의 외주면이 상기 좌우측로터(212, 213)의 외주면과 거의 밀착되어 회전되며, 상기 메인로터(211)는 좌측로터(212)와 반대 방향으로 회전하고, 우측로터(213)는 좌측로터(212)는 동일한 방향으로 회전한다. 즉, 도9 내지 도12에서 보는 바와 같이, 상기 메인로터(211)를 시계 방향으로 회전시키면, 좌우측로터(212, 213)는 반시계 방향으로 회전한다.

또한, 메인로터(211)의 제1 및 제2 회전익(211a, 211b)은 좌우측로터(212, 213)의 제1 및 제2 원형홈(212a, 213a)에 삽입될 때, 제1 및 제2 회전익(211a, 211b)의 외측 단부가 제1 및 제2 원형홈(212a, 213a)의 내측면에 밀착된다.

이와 같은 상기 메인로터(211) 및 좌우측로터(212, 213)는 서로 반대 방향으로 동일한 속도로 회전하게 되는 데, 이를 위해서 각 로터(211, 212, 213)의 회전축(214)에는 동일한 크기 및 치형을 가진 메인기어(311) 및 좌우측기어(312, 313)가 설치되고, 이들 기어(311, 312, 313)는 서로 맞물려 메인기어(311)는 시계방향으로, 좌우측기어(312, 313)는 반시계방향으로 서로 동일한 속도로 회전하게 된다.

도9에 도시된 바와 같이, 상기 메인로터(211)의 제1 회전익(211a)이 좌측로터(212)의 제1 원형홈(212a) 중의 하나에 삽입되고, 제2 회전익(211b)이 우측로터(213)의 제2 원형홈(213a) 중의 하나에 삽입된 상태에서 메인로터(211)를 시계 방 향으로 회전시키면, 상기 메인로터(211)의 제1 및 제2 회전익(211a, 211b)이 각각 제1 및 제2 원형홈(212a, 213a)을 빠져 나온 이후에 제1 및 제2 회전익(211a, 211b)과 좌우측로터(212, 213)의 외주면 및 실린더블록(210)의 내주면 사이에 밀폐된 공간을 형성하게 되는 바, 이 공간은 공기와 연료가 동시에 흡입되어 채워지는 제1 및 제2 흡입영역(S1, S2)이다. 이러한 제1 및 제2 흡입영역(S1, S2)은 도9 내지 도12에 도시되어 있다. 이러한 제1 및 제2 흡입영역(S1, S2)은 종래의 실린더형 내연기관에서 하우징과 피스톤에 의해 형성된 내부공간과 동일한 역할을 한다. 즉, 본 발명의 로터리 엔진에서 흡입영역은 연소공기와 연료가 흡입되고, 폭발에 의해 로터를 회전시키며, 이후 연소가스가 배기되는 공정을 거치게 된다.이를 위해서 실린더블록(210)은 최초로 제1 흡입영역(S1)이 형성되는 위치, 즉, 실린더블록(210) 내의 중앙 원통형 공간과 좌측 원통형 공간이 서로 접하는 면을 잇는 수직선상의 상측에 공기를 흡입하는 제1 흡입관(240)이 연결되고, 그 수직선상의 하측에 항상 개방된 상태인 제1 배기관(250)이 연결된다. 그리고, 상기 제1 흡입관(240)에는 연료를 주입하는 제1 연료주입기(241)가 연결되어 공기와 연료가 혼합되어 상기 실린더블록(210) 내의 제1 흡입영역(S1)으로 흡입된다. 상기 제1 흡입관(240)의 일측에는 제1 흡입영역(S1) 내에 흡입된 공기 및 연료를 점화하기 위한 제1 점화플러그(242)가 설치된다.

또한, 실린더블록(210)은 상기 메인로터(211)의 중심점에 대하여 대칭으로 상기 제1 흡입영역(S1)과 제2 흡입영역(S2)이 형성되고, 최초로 제2 흡입영역(S2)이 형성되는 위치, 즉, 실린더블록(210) 내의 중앙 원통형 공간과 우측 원통형 공 간이 서로 접하는 면을 잇는 수직선상의 하측에 공기를 흡입하여 분사하도록 공기주입기(343)를 가진 제2 흡입관(340)이 연결되고, 그 수직선상의 상측에 항상 개방된 상태인 제2 배기관(350)이 연결된다. 그리고, 상기 제2 흡입관(340)에는 연료를 주입하는 제2 연료주입기(341)가 연결되어 공기와 연료가 혼합되어 상기 실린더블록(210) 내의 제2 흡입영역(S2)으로 흡입된다. 상기 제2 흡입관(340)의 일측에는 제2 흡입영역(S2) 내에 흡입된 공기 및 연료를 점화하기 위한 제2 점화플러그(342)가 설치된다. 이와 같이 구성된 본 발명의 제이실시예에 따른 로터리 엔진의 작동원리를 도8 내지 도12를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도8은 본 발명의 제이실시예에 따른 로터리 엔진의 메인로터(211)의 제1 및 제2 회전익(211a, 211b)이 좌우측로터(212, 213)의 제1 및 제2 원형홈(212a, 213a)이 서로 맞물린 상태를 도시한다. 즉, 이 상태에서 메인로터(211)를 시계 방향으로 회전시키면, 좌우측로터(212, 213)의 회전축(214)에 연결된 좌우측기어(312, 313)가 메인기어(311)에 맞물려 반시계 방향으로 회전하게 된다. 도10과 같이 메인로터(211)의 제1 및 제2 회전익(211a, 211b)은 제1 및 제2 원형홈(212a, 213a)의 내주면과 접촉 회전하면서 이들 원형홈(212a, 213a)을 빠져 나와 서로 분기된다. 이 때, 메인로터(211)의 외주면과 좌우측로터(212, 213)의 외주면은 서로 맞닿게 됨에 따라 메인로터(211)의 제1 회전익(211a)의 측부와 좌측로터(212)의 외주면으로 제1 흡입영역(S1)이 형성되고, 일단, 제1 흡입영역(S1)이 형성되면, 제1 흡입관(240)의 공기주입기(243)을 통해 유입되는 공기와, 이 제1 흡입관(240)의 일측에 연결된 연료주입기(241)를 통하여 분사되는 연료가 혼합되어 제1 흡입영역(S1) 내로 유입된다. 도11에 도시된 바와 같이, 메인로터(211)의 제1 회전익(211a)이 회전하여 점화플러그(242)를 지나치게 되면, 점화플러그(242)에 스파크를 발생시키고, 그에 따라서 제1 흡입영역(S1) 내에서 공기와 혼합된 연료가 폭발하게 된다. 그러면, 연료의 폭발력은 메인로터(211)의 제1 회전익(211a)의 측면을 강하게 압박하게 되어, 메인로터(211)는 진행하던 방향으로 더욱 더 힘을 받아 회전하게 된다.

따라서, 메인로터(211)의 시계 방향 회전에 따라 좌우측로터(212, 213)는 반시계 방향으로 회전하여 연소가스로 채워진 제1 및 제2 흡입영역(S1, S2)은 점차 넓어지게 된다. 그 후, 도12에 도시된 것처럼, 메인로터(211)의 제1 및 제2 회전익(211a, 211b)이 각각 제1 및 제2 배기관(250, 350)이 연결된 배기구를 지나게 되어 제1 및 제2 흡입영역(S1, S2)이 연통되고, 따라서 제1 및 제2 흡입영역(S1, S2) 내에 잔류중인 배기가스는 제1 및 제2 배기관(250, 350)을 통해 배출된다. 그 후, 메인로터(211)는 계속 회전하여 도9와 같이 제1 및 제2 회전익(211a, 211b)과 제1 및 제2 원형홈(212a, 213a)이 서로 맞물리는 상태로 되돌아가며, 이와 같은 과정이 지속적으로 되풀이되면서 연속적인 회전력을 외부에 공급하게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 제이실시예에 따른 로터리 엔진은 왕복운동을 회전운동으로 변환시키는 별도의 크랭크가 없어도 흡입, 폭발, 배기의 3행정에 의해 지속적인 회전력을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에서는 피스톤의 왕복운동이 전혀 없이 로터의 회전만을 이용해서 구동력을 발생시키기 때문에, 피스톤의 왕복운동에 따른 진동 및 소음 발생이 전혀 없으며, 따라서 진동 및 소음 방지를 위한 별도의 부품을 필요로 하지 않기 때문에 전체적인 설비의 구조를 매우 단순화시킬 수 있고, 또한 소형화가 충분히 가능하다. 또한, 본 발명의 로터리 엔진을 다수 개 연결해서 사용할 경우 보다 로터의 수를 증가시킨 본 발명의 제이실시예가 더 큰 토크(torque)를 얻을 수 있다.이하, 본 발명의 제삼실시예를 도13 내지 도19을 참조하여 상세히 설명한다.

도13은 본 발명의 제삼실시예에 따른 회전식 엔진의 구성을 보여주는 도면이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 제삼실시예에 따른 두 개의 동일한 직경의 로터를 로터리 엔진(400)은 대략적인 외형을 구성하는 실린더블록(410)을 구비한다. 실린더블록(410)은 대략적으로 두 개의 원통이 일부 겹친 형상을 가지며, 후술되는 흡기구 및 배기구를 제외한 모든 영역이 밀폐된다.상기 실린더블록(410)은 내경이 서로 다른 두 개의 원통형 공간이 연결된 형상을 가지며, 상기 실린더블록(410)의 내경이 큰 쪽에는 제1 로터(411)가, 내경이 작은 쪽에는 제2로터(412)가 수용된다. 제1 로터(411)는 실린더블록(410)보다 작은 직경을 가지며, 제1 회전축(421)에 의해서 회전한다. 또한, 제1 로터(411)의 외주면에는 길이 방향으로 일부가 외측으로 돌설된 회전익(411a)이 형성되며, 상기 회전익(411a)의 끝단은 라운딩되어 실린더블록(410)의 내주면에 약간의 간격, 즉 0.5mm 이하의 간격을 두고 접촉된다. 또한, 상기 실린더블록(410)의 다른 원통형 공간, 즉, 내경이 작은 쪽에는 제2 로터(412)가 수용되는 데, 제2 로터(412) 또한 제2 회전축(422)에 의해서 회전 가능하게 설치되어 있으며, 제2 로터(412)는 제1 로터(411)와 일정 부분 접촉하도록 배치됨과 동시에 동일한 직경을 가지는 바, 제2 로터(412)에는 제1 로터(411)의 회전익(411a)이 삽입될 수 있는 원형홈(412a)이 형성되어, 서로 제1 및 제2 로터(411, 412)가 동일한 회전속으로 회전될 때, 상기 제1 로터(411)의 회전익(411a)이 제2 로터(412)의 원형홈(412a) 내에 삽입된다. 물론 상기 회전익(411a)의 끝단은 상기 원형홈(412a)의 내주면에 약간의 간격, 0.5mm 이하의 간격을 두고 삽입된다. 상기 제2 로터(412)는 실린더블록(410)의 내주면에 거의 인접하는 직경을 가지며, 제2 로터(412)의 외주면과 실린더블록(410)의 내주면 사이에는 0.5mm 이하의 간격이 유지된다. 물론, 이 수치도 충분히 변경 가능하다.

이 때, 상기 제1 로터(411)는 회전익(411a)을 제외한 영역의 외주면이 제2 로터(412)의 외주면과 거의 밀착되어 회전되며, 상기 제1 및 제2 로터(411, 412)는 서로 반대 방향으로 회전하게 된다. 또한, 제1 로터(411)의 회전익(411a)은 제2 로터(412)의 원형홈(412a)에 삽입될 때, 회전익(411a)의 외측 단부가 원형홈(412a)의 내측면에 밀착된다.

이와 같은 직경이 서로 동일한 제1 및 제2 로터(411, 412)는 서로 반대 방향으로 동일한 속도로 회전하게 되는 데, 이를 위해서 각 로터의 제1 및 제2 회전축(421, 422)에는 동일한 크기 및 치형을 가진 제1 및 제2 기어(431, 432)가 설치되고, 이들 기어(431, 432)는 서로 맞물려 반대 방향으로 동일한 속도로 회전하게 된다. 이 때 상기한 제1 및 제2 로터(411, 412)는 서로 직경이 동일하기 때문에 이들 로터가 맞닿아 반대 방향으로 동일한 속도로 회전될 때, 두 로터 사이에는 미끄럼에 의한 마모는 일어나지 않게 된다. 이와 같이 반대 방향으로 회전하는 제1 및 제2 로터(411, 412)는 회전시 제1 로터(411)의 회전익(411a)이 제2 로터(412)의 원형홈(412a)을 빠져 나온 이후에, 회전익(411a)과 제2 로터(412)의 외주면 및 실린더 블록(410)의 내주면 사이에 밀폐된 공간을 형성하게 되는 바, 이 공간은 공기와 연료가 동시에 흡입되어 채워지는 흡입영역(S3)이다. 이러한 흡입영역(S3)은 도15 내지 도19에 도시되어 있다. 이러한 흡입영역(S3)은 종래의 실린더형 내연기관에서 하우징과 피스톤에 의해 형성된 내부공간과 동일한 역할을 한다. 즉, 본 발명의 로터리 엔진에서 흡입영역은 연소공기와 연료가 흡입되고, 폭발에 의해 로터를 회전시키며, 이후 연소가스가 배기되는 공정을 거치게 된다. 이를 위해서 실린더블록(410)은 최초로 흡입영역(S3)이 형성되는 위치, 즉, 실린더블록(410)의 서로 다른 내경의 원통형 공간이 서로 접하는 면을 잇는 수직선상의 상측에 공기를 흡입하는 흡입관(440)이 연결되고, 그 하측에 항상 개방된 상태인 배기관(450)이 연결된다. 그리고, 상기 흡입관(440)에는 연료를 주입하는 연료주입기(441)가 연결되어 있고, 상기 흡입관(440)의 내부에는 압축 공기를 분사하는 공기주입기(443)가 설치되어 있어, 공기와 연료가 혼합되어 상기 실린더블록(410) 내의 흡입영역(S3)으로 흡입된다. 상기 흡입관(440)의 일측에는 흡입영역(S3) 내에 흡입된 공기 및 연료를 점화하기 위한 점화플러그(442)가 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 로터리 엔진의 작동원리를 도14 내지 도19를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도14는 본 발명의 제삼실시예에 따른 로터리 엔진의 제1 및 제2 로터(411, 412)가 서로 맞물린 상태를 도시한다. 즉, 이 상태에서 제1 로터(411)의 회전익(411a)은 제2 로터(412)의 원형홈(412a) 내로 삽입된 상태가 된다. 이 상태에서 제 1로터(411)는 반시계 방향으로, 제2 로터(412)는 시계방향으로 회전하게 되면, 도15와 같이 회전익(411a)은 원형홈(412a)의 내주 면과 접촉 회전하면서 이 원형홈(412a)을 빠져 나와 서로 분기된다. 이 때, 제1 로터(411)의 외주면과 제2 로터(412)의 외주면은 서로 맞닿게 되고, 따라서 제1 로터(411)의 회전익(411a)의 측부와 제1 및 제2 로터(411, 412)의 외주면으로 흡입영역(S3)이 형성된다. 일단, 흡입영역(S3)이 형성되면, 흡입관(440)의 공기주입기(443)을 통해 분사되어 유입되는 공기와, 이 흡입관(440)의 일측에 연결된 연료주입기(441)를 통하여 분사되는 연료가 혼합되어 흡입영역(S3) 내로 유입된다. 도16에 도시된 바와 같이, 제1 로터(411)의 회전익(411a)이 회전하여 점화플러그(442)를 지나치게 되면, 점화플러그(442)에 스파크를 발생시키고, 그에 따라서 흡입영역(S3) 내에서 공기와 혼합된 연료가 폭발하게 된다. 그러면, 연료의 폭발력은 제1 로터(411)의 회전익(411a)의 측면을 강하게 압박하게 되어, 제1 로터(411)는 진행하던 방향으로 더욱 더 힘을 받아 회전하게 된다. 또한, 제2 로터(412)는 도13에 도시된 것처럼 기어(431, 432)에 의해 제1 로터(411)와 동일한 속도로, 반대방향으로 회전하게 된다. 따라서, 제1 및 제2 로터(411, 412)는 서로 반대방향으로 도5 및 도6에 도시된 것처럼 지속적으로 회전하고, 이에 따라 연소가스로 채워진 흡입영역(S3)은 점차 넓어지게 된다. 그 후, 도19에 도시된 것처럼, 제1 로터(411)의 회전익(411a)이 배기관(450)이 연결된 배기구를 지나게 되어, 흡입영역(S3)은 배기관(450)과 서로 연통되고, 따라서 흡입영역 내에 잔류중인 배기가스는 배기관(450)을 통해 배출된다. 이 때, 배기가스로 채워진 흡입영역은 도15 내지 도19의 과정을 반복하는 동안, 즉, 다음 연료가스가 폭발하는 동안 회전익(411a)의 반대쪽 측면에 의해 밀려나게 되고, 로터(411, 412)가 360도 회전하는 동안 이전 사이클의 연료 폭발에 의 해 발생한 연소가스는 대부분이 배기관(450)을 통해 외부로 강제적으로 배출된다.

그 후, 제1 및 제2 로터(411, 412)는 계속 회전하여 도14와 같이 회전익(411a)과 원형홈(412a)이 서로 맞물리는 상태로 되돌아가며, 이와 같은 과정이 지속적으로 되풀이되면서 연속적인 회전력을 외부에 공급하게 된다.

다음에, 본 발명의 제사실시예에 의한 로터리 엔진을 도20 내지 도24를 참조하여 설명한다. 본 발명의 제사실시예에 의한 로터리 엔진(500)은 대략적인 외형을 구성하는 실린더블록(510)을 구비한다. 실린더블록(510)은 대략적으로 세 개의 원통이 일부 겹친 형상을 가지며, 후술되는 흡기구 및 배기구를 제외한 모든 영역이 밀폐된다.

상기 실린더블록(510)은 세 개의 원통형 공간이 연결된 형상을 가지며, 중앙의 원통형 공간의 내경이 가장 크고, 양측 원통형 공간은 서로 동일한 내경을 갖는 형상이다. 상기 실린더블록(510)의 중앙 원통형 공간의 내부에는 실린더블록(510)의 내경보다 작은 직경을 가진 메인로터(511)가 수용되고, 상기 메인로터(511)의 외주면에는 길이 방향으로 일부가 외측으로 돌설된 제1 및 제2 회전익(511a, 511b)이 서로 대칭되게 형성되며, 상기 실린더블록(510)의 양측 원통 내부에는 상기 메인로터(511)와 서로 접촉 회전하는 좌우측로터(512, 513)가 수용된다. 상기 메인로터(511)의 제1 및 제2 회전익(511a, 511b)의 끝단은 라운딩되어 중앙 실린더블록(510)의 내주면에 약간의 간격, 즉 0.5mm 이하의 간격을 두고 접촉된다. 또한, 상기 좌우측로터(512, 513)의 양측에는 서로 대칭되게 제1 및 제2 원형홈(512a, 513a)이 형성되어, 메인로터(511) 및 좌우측로터(512, 513)가 동일한 회전속으로 회전될 때, 상기 메인로터(511)의 제1 및 제2 회전익(511a, 511b)이 좌우측로터(512, 513)의 제1 및 제2 원형홈(512a, 513a) 내에 삽입된다. 물론 상기 제1 및 제2 회전익(511a, 511b)의 끝단은 상기 제1 및 제2 원형홈(512a, 513a)의 내주면에 약간의 간격, 0.5mm 이하의 간격을 두고 삽입된다.상기 좌우측로터(512, 513)는 실린더블록(510)의 내주면에 거의 인접하는 직경을 가지며, 상기 좌우측로터(512, 513)의 외주면과 실린더블록(510)의 내주면 사이에는 0.5mm 이하의 간격이 유지된다. 물론, 이 수치도 충분히 변경 가능하다.

이 때, 상기 메인로터(511)의 제1 및 제2 회전익(511a, 511b)을 제외한 영역의 외주면이 상기 좌우측로터(512, 513)의 외주면과 거의 밀착되어 회전되며, 상기 메인로터(511)는 좌측로터(512)와 반대 방향으로 회전하고, 우측로터(513)는 좌측로터(512)는 동일한 방향으로 회전한다. 즉, 도20 내지 도24에서 보는 바와 같이, 상기 메인로터(511)를 시계 방향으로 회전시키면, 좌우측로터(512, 513)는 반시계 방향으로 회전한다. 또한, 메인로터(511)의 제1 및 제2 회전익(511a, 511b)은 좌우측로터(512, 513)의 제1 및 제2 원형홈(512a, 513a)에 삽입될 때, 제1 및 제2 회전익(511a, 511b)의 외측 단부가 제1 및 제2 원형홈(512a, 513a)의 내측면에 밀착된다.

이와 같은 상기 메인로터(511) 및 좌우측로터(512, 513)는 서로 반대 방향으로 동일한 속도로 회전하게 되는 데, 이를 위해서 각 로터(511, 512, 513)의 회전축(514)에는 동일한 크기 및 치형을 가진 메인기어(611) 및 좌우측기어(612, 613)가 설치되고, 이들 기어(611, 612, 613)는 서로 맞물려 메인기어(611)는 시계방향 으로, 좌우측기어(612, 613)는 반시계방향으로 서로 동일한 속도로 회전하게 된다.

도21에 도시된 바와 같이, 상기 메인로터(511)의 제1 회전익(511a)이 좌측로터(512)의 제1 원형홈(512a) 중의 하나에 삽입되고, 제2 회전익(511b)이 우측로터(513)의 제2 원형홈(513a) 중의 하나에 삽입된 상태에서 메인로터(511)를 시계 방향으로 회전시키면, 상기 메인로터(511)의 제1 및 제2 회전익(511a, 511b)이 각각 제1 및 제2 원형홈(512a, 513a)을 빠져 나온 이후에 제1 및 제2 회전익(511a, 511b)과 좌우측로터(512, 513)의 외주면 및 실린더블록(510)의 내주면 사이에 밀폐된 공간을 형성하게 되는 바, 이 공간은 공기와 연료가 동시에 흡입되어 채워지는 제1 및 제2 흡입영역(S4, S5)이다. 이러한 제1 및 제2 흡입영역(S4, S5)은 도21 내지 도24에 도시되어 있다. 이러한 제1 및 제2 흡입영역(S4, S5)은 종래의 실린더형 내연기관에서 하우징과 피스톤에 의해 형성된 내부공간과 동일한 역할을 한다. 즉, 본 발명의 로터리 엔진에서 흡입영역은 연소공기와 연료가 흡입되고, 폭발에 의해 로터를 회전시키며, 이후 연소가스가 배기되는 공정을 거치게 된다.이를 위해서 실린더블록(510)은 최초로 제1 흡입영역(S4)이 형성되는 위치, 즉, 실린더블록(510)의 중앙 원통형 공간과 좌측 원통형 공간이 서로 접하는 면을 잇는 수직선상의 상측에 공기주입기(543)가 삽입 설치된 제1 흡입관(540)이 연결되고, 그 수직선상의 하측에 항상 개방된 상태인 제1 배기관(550)이 연결된다. 그리고, 상기 제1 흡입관(540)에는 연료를 주입하는 제1 연료주입기(541)가 연결되어 상기 공기주입기(543)에서 분사되는 압축 공기와 연료가 혼합되어 상기 실린더블록(510)의 중앙 원통형 공간과 좌측 원통형 공간 내인 제1 흡입영역(S4)으로 흡입된다. 상기 제1 흡입관 (540)의 일측에는 제1 흡입영역(S4) 내에 흡입된 공기 및 연료를 점화하기 위한 제1 점화플러그(542)가 설치된다.

또한, 실린더블록(510)은 상기 메인로터(511)의 중심점에 대하여 대칭으로 상기 제1 흡입영역(S4)과 제2 흡입영역(S5)이 형성되고, 최초로 제2 흡입영역(S5)이 형성되는 위치, 즉, 실린더블록(510)의 중앙 원통형 공간과 우측 원통형 공간이 서로 접하는 면을 잇는 수직선상의 하측에 공기주입기(643)가 삽입 설치된 제2 흡입관(640)이 연결되고, 그 수직선상의 상측에 항상 개방된 상태인 제2 배기관(650)이 연결된다. 그리고, 상기 제2 흡입관(640)에는 연료를 주입하는 제2 연료주입기(641)가 연결되어 상기 공기주입기(643)의 압축 공기와 연료가 혼합되어 상기 실린더블록(510) 내의 제2 흡입영역(S5)으로 흡입된다. 상기 제2 흡입관(640)의 일측에는 제2 흡입영역(S5) 내에 흡입된 공기 및 연료를 점화하기 위한 제2 점화플러그(642)가 설치된다. 이와 같이 구성된 본 발명의 제사실시예에 따른 로터리 엔진의 작동원리를 도20 내지 도24를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도20은 본 발명의 제사실시예에 따른 로터리 엔진의 메인로터(511)의 제1 및 제2 회전익(511a, 511b)이 좌우측로터(512, 513)의 제1 및 제2 원형홈(512a, 513a)이 서로 맞물린 상태를 도시한다. 즉, 이 상태에서 메인로터(511)를 시계 방향으로 회전시키면, 좌우측로터(512, 513)의 회전축(514)에 연결된 좌우측기어(612, 613)가 메인기어(611)에 맞물려 반시계 방향으로 회전하게 된다. 도21과 같이 메인로터(511)의 제1 및 제2 회전익(511a, 511b)은 제1 및 제2 원형홈(512a, 513a)의 내주면과 접촉 회전하면서 이들 원형홈(512a, 513a)을 빠져 나와 서로 분기된다. 이 때, 메인로터(511) 의 외주면과 좌우측로터(512, 513)의 외주면은 서로 맞닿게 됨에 따라 메인로터(511)의 제1 회전익(511a)의 측부와 좌측로터(512)의 외주면으로 제1 흡입영역(S4)이 형성되고, 일단, 제1 흡입영역(S5)이 형성되면, 제1 흡입관(540)의 공기주입기(543)를 통해 유입되는 공기와, 이 제1 흡입관(540)의 일측에 연결된 연료주입기(541)를 통하여 분사되는 연료가 혼합되어 제1 흡입영역(S4) 내로 유입된다. 도22에 도시된 바와 같이, 메인로터(511)의 제1 회전익(511a)이 회전하여 점화플러그(542)를 지나치게 되면, 점화플러그(542)에 스파크를 발생시키고, 그에 따라서 제1 흡입영역(S4) 내에서 공기와 혼합된 연료가 폭발하게 된다. 그러면, 연료의 폭발력은 메인로터(511)의 제1 회전익(511a)의 측면을 강하게 압박하게 되어, 메인로터(511)는 진행하던 방향으로 더욱 더 힘을 받아 회전하게 된다.

따라서, 메인로터(511)의 시계 방향 회전에 따라 좌우측로터(512, 513)는 반시계 방향으로 회전하여 연소가스로 채워진 제1 및 제2 흡입영역(S4, S5)은 점차 넓어지게 된다. 그 후, 도24에 도시된 것처럼, 메인로터(511)의 제1 및 제2 회전익(511a, 511b)이 각각 제1 및 제2 배기관(550, 650)이 연결된 배기구를 지나게 되어 제1 및 제2 흡입영역(S4, S5)이 연통되고, 따라서 제1 및 제2 흡입영역(S4, S5) 내에 잔류중인 배기가스는 제1 및 제2 배기관(550, 650)을 통해 배출된다. 그 후, 메인로터(511)는 계속 회전하여 도21과 같이 제1 및 제2 회전익(511a, 511b)과 제1 및 제2 원형홈(512a, 513a)이 서로 맞물리는 상태로 되돌아가며, 이와 같은 과정이 지속적으로 되풀이되면서 연속적인 회전력을 외부에 공급하게 된다. 이 때, 로터 1회전당 4번의 폭발이 일어나므로 엔진의 출력은 연료 효율을 무시하면, 하나의 회 전익을 가진 로터로 구성된 로터리 엔진의 출력에 비해 4배의 출력을 얻을 수 있는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 로터리 엔진은 왕복운동을 회전운동으로 변환시키는 별도의 크랭크가 없어도 흡입, 폭발, 배기의 3행정에 의해 지속적인 회전력을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에서는 피스톤의 왕복운동이 전혀 없이 두 로터의 회전만을 이용해서 구동력을 발생시키기 때문에, 피스톤의 왕복운동에 따른 진동 및 소음 발생이 전혀 없으며, 따라서 진동 및 소음 방지를 위한 별도의 부품을 필요로 하지 않기 때문에 전체적인 설비의 구조를 매우 단순화시킬 수 있고, 또한 소형화가 충분히 가능하다. 또한, 본 발명의 로터리 엔진을 다수 개 연결해서 사용할 경우 보다 큰 토크(torque)를 얻을 수 있으며, 이 때 연결방식은 직렬방식, 병렬방식, 2열방식 등 다양하게 구현될 수 있다.상기한 제일실시예 및 제이실시예에서는 제1 로터(11) 및 메인로터(211)의 직경이 제2 로터(12) 및 좌우측로터(212, 213)의 직경보다 작고, 동일한 속도로 회전하고 있어, 상기 제1 및 제2 로터(11, 12)의 접촉면과, 메인로터(211)와 좌우측로터(212, 213)의 접촉면에서 슬립 현상이 발생하지만, 흡입영역을 최대로 할 수 있어, 비교적 큰 용량의 엔진에 사용할 수 있다.

그리고, 제삼실시예 및 제사실시예에서는, 로터의 직경이 모두 동일하게 되어 있고, 동일한 속도로 회전하도록 되어 있어, 이들 로터의 접촉면에서 슬립현상이 발생하지 않으며, 회전익의 회전반경을 변화시킴에 따라 엔진의 용량을 변화시킬 수 있는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 로터리 엔진에 의하면, 피스톤의 왕복운동이 전혀 없이 로터의 회전만을 이용해서 구동력을 발생시키기 때문에, 피스톤의 왕복운동에 따른 진동 및 소음 발생이 전혀 없으며, 따라서 진동 및 소음 방지를 위한 별도의 부품을 필요로 하지 않기 때문에 전체적인 설비의 구조를 매우 단순화시킬 수 있고, 또한 소형화가 충분히 가능하다. 또한, 본 발명의 로터리 엔진을 다수 개 연결해서 사용할 경우 보다 로터의 수를 증가시킨 본 발명이 더 큰 토크(torque)를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 두 개의 원통형 공간을 일부 겹쳐지게 연결한 형상을 가진 실린더블록(10)과;

   상기 실린더블록(10)의 원통형 공간 중 하나에 수용되어 그 중심축인 제1 회전축에 의해 회전되고, 상기 실린더블록(10)의 내경보다 작은 직경을 가지며, 그 외주면에 길이 방향으로 일부가 외측으로 돌설된 회전익(11a)이 형성된 제1 로터(11)와;

   상기 실린더블록(10)의 다른 원통형 공간에 수용되어 그 중심축인 제2 회전축으로 하여 상기 제1 로터(11)와 동일한 회전속으로 회전되며, 상기 제1 로터(11)의 외주면과 일정 부분 접촉하며, 그 외주면에 상기 제1 로터(11)의 회전익(11a)이 삽입될 수 있는 원형홈(12a)이 형성된 직경이 제1 로터(11)의 직경보다 큰 제2 로터(12)와;

   상기 제1 및 제2 로터(11, 12)는 서로 반대 방향으로 동일한 속도로 회전시키는 제1 및 제2 회전축(21, 22)의 단부에 각각 연결 설치된 동일한 크기 및 치형을 가진 제1 및 제2 기어(31, 32)와;

   상기 제1 로터(11)의 회전익(11a)과 제2 로터(12)의 외주면 및 실린더블록(10)의 내주면 사이에 밀폐된 공간인 흡입영역(S)으로 연료와 공기가 혼합되어 흡입되도록 상기 실린더블록(10) 내의 원통형 공간이 서로 대칭을 이루는 수직선상의 상측에 연결된 공기주입기(43)를 가진 흡입관(40)과;

   상기 흡입관(40)에는 연료를 주입하도록 연결된 연료주입기(41)와;

   상기 흡입관(40)의 일측인 상기 실린더블록(10)에 상기 흡입영역(S) 내에 흡입된 공기 및 연료를 점화하도록 설치된 점화플러그(42)와;

   상기 흡입관(40)과 대향되는 실린더블록(10)의 하측에 연결 설치되어 항상 개방된 상태인 배기관(50)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로터리 엔진.
2. 세 개의 원통형 공간을 일부 겹쳐지게 연결한 형상을 가진 실린더블록(210)과;

   상기 실린더블록(210)의 중앙 원통형 공간에 수용되어 그 중심축인 회전축에 의해 회전되고, 상기 실린더블록(210)의 내경보다 작은 직경을 가지며, 그 외주면에 원점을 중심으로 대칭되게 돌설된 제1 및 제2 회전익(211a, 211b)이 형성된 메인로터(211)와;

   상기 실린더블록(210)의 양측 원통형 공간에 수용되어 상기 메인로터(211)와 동일한 회전속으로 회전되며, 상기 메인로터(211)의 양외주면과 일정 부분 접촉하며, 그 외주면에 상기 메인로터(211)의 제1 및 제2 회전익(211a, 211b)이 각각 삽입될 수 있는 제1 및 제2 원형홈(212a, 213a)이 형성되며, 상기 메인로터(211)의 직경보다 큰 직경을 가진 좌우측로터(212, 213)와;

   상기 메인로터(211) 및 좌우측로터(212, 213)에 연결된 회전축(214)의 단부에 각각 연결 설치되고, 서로 맞물려 동일한 크기 및 치형을 가진 메인 및 좌우측기어(311, 312, 313)와;

   상기 메인로터(211)의 제1 회전익(211a)과 좌측로터(212)의 외주면 및 실린더블록(210)의 내주면 사이에 밀폐된 공간인 제1 흡입영역(S1)으로 연료와 공기가 혼합되어 흡입되도록 상기 실린더블록(210) 내의 중앙 원통형 공간과 좌측 원통형 공간이 서로 대칭을 이루는 수직선상의 상측에 연결된 공기주입기(243)를 가진 제1 흡입관(240)과;

   상기 제1 흡입관(240)에는 연료를 주입하도록 연결된 제1 연료주입기(241)와;상기 제1 흡입관(240)의 일측인 상기 실린더블록(210)에 상기 제1 흡입영역(S1) 내에 흡입된 공기 및 연료를 점화하도록 설치된 제1 점화플러그(242)와;

   상기 제1 흡입관(240)과 대향되는 실린더블록(210)의 하측에 연결 설치되어 항상 개방된 상태인 제1 배기관(250)과;

   상기 메인로터(211)의 제2 회전익(211b)과 우측로터(213)의 외주면 및 실린더블록(210)의 내주면 사이에 밀폐된 공간인 제2 흡입영역(S2)으로 연료와 공기가 혼합되어 흡입되도록 상기 실린더블록(210) 내의 중앙 원통형 공간과 우측 원통형 공간이 서로 대칭을 이루는 수직선상의 하측에 연결된 제2 흡입관(340)과;

   상기 제2 흡입관(340)에는 연료를 주입하도록 연결된 제2 연료주입기(341)와;

   상기 제2 흡입관(340)의 일측인 상기 실린더블록(210)에 상기 제2 흡입영역(S2) 내에 흡입된 공기 및 연료를 점화하도록 설치된 제2 점화플러그(342)와;

   상기 제2 흡입관(340)과 대향되는 실린더블록(210)의 상측에 연결 설치되어 항상 개방된 상태인 제2 배기관(350)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로터 리 엔진.
3. 두 개의 서로 다른 내경을 가진 원통형 공간으로 형성되어 두 원통형 공간을 일부 겹쳐지게 연결한 실린더블록(410)과;

   상기 실린더블록(410)의 내경이 더 큰 원통형 공간에 수용되어 그 중심축인 제1 회전축(421)에 의해 회전되고, 상기 실린더블록(410)의 내경보다 작은 직경을 가지며, 그 외주면에 길이 방향으로 일부가 외측으로 돌설된 회전익(411a)이 형성된 제1 로터(411)와;

   상기 실린더블록(410)의 직경이 더 작은 다른 원통형 공간에 수용되어 그 중심축인 제2 회전축(422)을 중심으로 상기 제1 로터(411)와 동일한 직경을 가지고, 동일한 회전속으로 회전되며, 상기 제1 로터(411)의 외주면과 일정 부분 접촉하며, 그 외주면에 상기 제1 로터(411)의 회전익(411a)이 삽입될 수 있는 원형홈(412a)이 형성된 제2 로터(412)와;

   상기 제1 및 제2 로터(411, 412)는 서로 반대 방향으로 동일한 속도로 회전시키는 제1 및 제2 회전축(421, 422)의 단부에 각각 연결 설치된 동일한 크기 및 치형을 가진 제1 및 제2 기어(431, 432)와;

   상기 제1 로터(411)의 회전익(411a)과 제2 로터(412)의 외주면 및 실린더블록(410)의 내주면 사이에 밀폐된 공간인 흡입영역(S3)으로 연료와 공기가 혼합되어 흡입되도록 상기 실린더블록(410) 내의 원통형 공간이 서로 접하는 면을 잇는 수직선상의 상측에 연결된 공기주입기(443)를 가진 흡입관(440)과;상기 흡입관(440)에 는 연료를 주입하도록 연결된 연료주입기(441)와;

   상기 흡입관(440)의 일측인 상기 실린더블록(410)에 상기 흡입영역(S3) 내에 흡입된 공기 및 연료를 점화하도록 설치된 점화플러그(442)와;

   상기 흡입관(440)과 대향되는 실린더블록(410)의 하측에 연결 설치되어 항상 개방된 상태인 배기관(450)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로터리 엔진.
4. 세 개의 원통형 공간이 연결된 형상을 가지며, 중앙의 원통형 공간의 내경이 가장 크고, 양측 원통형 공간은 서로 동일한 내경을 가지며, 세 개의 원통형 공간을 일부 겹쳐지게 연결한 형상을 가진 실린더블록(510)과;

   상기 실린더블록(510)의 중앙 원통형 공간 내에 수용되어 그 중심축인 회전축(514)에 의해 회전되고, 상기 실린더블록(510)의 내경보다 작은 직경을 가지며, 그 외주면에는 길이 방향으로 일부가 외측으로 돌설된 제1 및 제2 회전익(511a, 511b)이 원점을 중심으로 서로 대칭되게 형성된 메인로터(511)와;

   상기 실린더블록(510)의 양측 원통형 공간에 수용되어 상기 메인로터(511)와 동일한 직경을 가지며, 상기 메인로터(511)의 양외주면과 일정 부분 접촉하면서 동일한 회전속으로 회전되며, 그 외주면에 상기 메인로터(511)의 제1 및 제2 회전익(511a, 511b)이 각각 삽입될 수 있는 제1 및 제2 원형홈(512a, 513a)이 형성된 좌우측로터(512, 513)와;

   상기 메인로터(511) 및 좌우측로터(512, 513)에 연결된 회전축(514)의 단부에 각각 연결 설치되고, 서로 맞물려 동일한 크기 및 치형을 가진 메인 및 좌우측 기어(611, 612, 613)와;

   상기 메인로터(511)의 제1 회전익(511a)과 좌측로터(512)의 외주면 및 실린더블록(510)의 내주면 사이에 밀폐된 공간인 제1 흡입영역(S4)으로 연료와 공기가 혼합되어 흡입되도록 상기 실린더블록(510)의 중앙 원통형 공간과 좌측 원통형 공간이 서로 접하는 면을 잇는 수직선상의 상측에 연결된 공기주입기(543)를 가진 제1 흡입관(540)과;

   상기 제1 흡입관(540)에는 연료를 주입하도록 연결된 제1 연료주입기(541)와;

   상기 제1 흡입관(540)의 일측인 상기 실린더블록(510)에 상기 제1 흡입영역(S3) 내에 흡입된 공기 및 연료를 점화하도록 설치된 제1 점화플러그(542)와;

   상기 제1 흡입관(540)과 대향되는 실린더블록(510)의 하측에 연결 설치되어 항상 개방된 상태인 제1 배기관(550)과;

   상기 메인로터(511)의 제2 회전익(511b)과 우측로터(513)의 외주면 및 실린더블록(510)의 내주면 사이에 밀폐된 공간인 제2 흡입영역(S5)으로 연료와 공기가 혼합되어 흡입되도록 상기 실린더블록(510)의 중앙 원통형 공간과 우측 원통형 공간이 서로 접하는 면을 잇는 수직선상의 하측에 연결된 공기주입기(643)를 가진 제2 흡입관(640)과;

   상기 제2 흡입관(640)에는 연료를 주입하도록 연결된 제2 연료주입기(641)와;

   상기 제2 흡입관(640)의 일측인 상기 실린더블록(510)에 상기 제2 흡입영역 (S5) 내에 흡입된 공기 및 연료를 점화하도록 설치된 제2 점화플러그(642)와;

   상기 제2 흡입관(640)과 대향되는 실린더블록(510)의 상측에 연결 설치되어 항상 개방된 상태인 제2 배기관(650)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로터리 엔진.

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