KR20090100637A - 로우터리 엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로우터리엔진(rotary engine)에 관한 것이다. 종래의 왕복등 내연기관(reciprocationg engine)은 진동,소음이 크고 마력당 중량 및 체적이 크고 크랭크피스톤의 관성저항이 커서 기계적 효율이 떨어지고, 기구가 복잡하여 생산원가가 높아지는 결점이 있다.

그리고 반켈엔진(wenkel engine)은 진동소음은 비교적 적으나 그 회전로우터(rotor)가 삼각형으로 형성되어서 하우징(Housing)과의 마찰 마멸이 심하고, 그 로우터의 삼각형 정점과 하우징의 기밀유지 및 윤활, 냉각이 곤란하여 연료와 윤활유의 소비율이 증가하고 하우징과 로우터 등의 제작이 어렵고, 기관각부의 온도차에 의한 열변형 처리가 곤란하다.

이러한 결점은 삼각형 로우터로 인한 구조상의 본질적 결합에서 오기 때문에 앞으로도 개선될 전망이 거의 없다.

본 발명은 이상과 같은 종래 엔진의 결점을 감안하여 마력당 중량 및 부피를 작게하고 엔진의 구조를 극히 간단케 하여 생산원가를 저감케 하고 저공해 고연비의 엔진을 제공코저 안출한 것으로 로우터(rotor)(4)가 회전하면 요함부(7)내에 약간 헐겁게 끼운 중공로울(roll)(8)이 원심력에 의하여 하우징(1)내벽에 긴밀히 접촉하여 구르면서 이동하다가 공기압축실(5)에 진입하면 용적변화와 함께 흡입행정을 하여 공기흡입구(18)로부터 신선한 공기를 흡입하고 그 반대편 에서는 압축행정으로 먼저 흡입된 공기를 압축하여 공기유출공(10)을 거쳐서 위의 자동개폐밸브 (11)를 밀치고 예비연소실(13)내에 유입하여 고압으로 충만된다.

로우터(rotor)(4)가 회전하여 중공로울(8)이 우측의 팽창연소실(6)에 진입하는 초기에 요면(凹面)(9)의 선두가 가스분출공(16)과 일치할 무렵에는 예비연소실(13)내의 고압공기와 연료분사펌프(14)에서 정시(定時)분사하는 연료가 격돌하여 혼합하고 점화플러그(15)에 의하여 착화되므로 폭발적인 고온고압의 연소가스는 가스분출공(16)및 오목한 요면(凹面)(9)을 통하여 팽창연소실(6)로 급속히 분출함과 동시에 중공로울(roll)(8)에 고압력이 부딪치는 팽창행정을 하기 때문에 로우터(4)의 토오크(torque)발생으로 출력축(3)은 화살표 방향으로 원활이 회전운동을 하고 중공로울(roll)(8)이 배기구(19)를 지날 때 부터는 배기행정이 시작된다.

이상과 같이 본 발명은 모두 회전운동만 하므로 진동 소음이 거의 없어 자동차의 경우 승차감이 좋고 엔진의 체적과 마력당 중량이 작고 각 부분의 기밀유지 및 윤활 냉각이 확보되어서 연비 및 기계적 효율이 향상되고 구조가 극히 간단하여 가격이 저렴하고 2차 연소로 완전 연소하기 때문에 공해가스배출이 개선된다.

없음

Description

로우터리 엔진{rotary engine}

종래의 왕복동내연기관(recipro cating engine)은 진동,소음,부피,무게가 크고 크랭크 피스톤의 왕복동에 따른 관심저항이 크고 구조가 복잡한 결점이 있고 회전피스톤형의 반켈엔진(Wankel engine)은 그 하우징(Housing)내의 회전로우터(rotor)가 삼각형으로 되어있기 때문에 그 정점시일(Apex seal)의 마멸로 인한 압축공기 및 연소가스의 누설이 심하여 연비가 낮고, 제작성이 까다로와서 생산원가가 상승하는 결점이 있었다.

본 발명은 이상과 같은 종래 엔진의 결점을 해결하기 위하여 엔진의 부피, 무게를 작게하고 로우터(rotor)의 작동 실내 기밀 확보로 출력 및 연비를 향상케 하고 마력당 중량, 부피를 작게 하고 윤활 냉각을 원활히 하고 간단한 구조로 내구성, 정비성 및 생산경제성을 높이고, 소음,진동,배기 등의 공해를 저감케 할 목적으로 안출한 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 왕복동 피스톤 내연기관의 큰 결점인 관성저 항으로 인한 기계적 손실 및 소음, 진동을 제거하고, 간단한 구조로서 마력당 중량 및 부피를 줄여서 생산원가를 절감한 고연비의 저공해 로우터리 엔진을 개발한다.

본 발명은 모두 회전운동만 하도록하여 진동소음이 거의 없고 자동차의 경우 승차감이 좋고 엔진의 체적과 마력당 중량이 작고 각 부분의 기밀유지 및 윤활 냉각을 확보하여 연비 및 기계적 효율을 향상케 하고 구조를 간단케 하여 가격이 저렴하고 2차 연소에 의한 완전 연소로 공해가스배출을 개선한다.

본 발명은 모두 회전운동이므로 진동, 소음이 거의 없고 저속에서 고속회전에 이르기까지 설계가 가능하고 엔진의 체적과 마력당 중량이 적고, 로우터(4)와 하우징(1)(2)사이의 기밀유지 및 윤활이 확보되어서 열효율과 연비 및 기계적 효율이 향상된다.

또 구조가 극히 간단하여 내구성이 높고 생산원가가 절감되며, 하우징(1)정성에 형성한 예비연소실(13)에서 일차로 연소한 고온고압의 연소가스는 팽창연소실(6)에서 2차로 비교적 저온연소로 완전 연소하기 때문에 일산화탄소(CO)및 질소산화물(Nax)등의 공해가스배출이 개선되고, 또 하우징(1)과 사이드하우징(2)에는 냉각수실(22)및 윤활유실(23)이 형성되어서 엔진 각부의 온도 차에 의한 열변형이 용이하게 처리되고 또 정비도 용이하다.

하우징(Housing)(1)내의 작동공간은 타원형으로 형성하고 그 사이드 하우징 (Sidehousing)(2)의 중심공에서 지지(支持)된 출력축(3)에는 동심의 로우터(rotor)(4)를 하우징(1)의 상방과 하방의 내벽면에만 밀접하도록 고정하고 그 좌우양측에 반달형의 공기압축실(5)와 반달형의 팽창연소실(6)을 형성케 하고 로우터(4)의 한쪽 반지름면에 형성된 요함부(7)에 비교적 가벼운 중공(中空)로울(roll)(8)을 구르면서 미끄럽게 슬라이딩(sliding)하도록 끼워넣고, 그 측근주연에는 길죽한 요면(凹面)(9)을 형성하고, 공기압축실(5)의 상단측하우징(1)에는 압축된 공기유출공(10)을 마련하여 그 상단에 수직으로 자동개폐밸브(11)를 설치하고, 그 상방에는 복개(覆蓋)(12)를 설치하여 그 내부에 작은 용적의 예비연소실(13)을 형성케 하고 그 복개(12)에는 연료분사펌프(14)및 점화플러그(15)를 장착하고 예비연소실(13)밑의 하우징(1)에는 회전하는 로우터(4)의 원주면에 밀접되어서 그 구멍이 막히도록 가스분출공(16)을 천설(穿設)하고 그 좌측에 마련된 가스시일(seal)(17)로 그 하단이 항상 로우터(3)주면에 밀접케 하고 공기압축실(5)밑의 하우징(1)에는 공기흡입구(18)를 천설하고 우측의 팽창연소실(6)밑의 하우징(1)에는 배기구(19)를 천설하고 그 중간하우징(1)에는 가스시일(20)을 설치하여 항상 로우터(3)면에 밀접케한 것이다.

도면중 미설명부호 21은 고정볼트, 22는 냉각수실, 23은 윤활유실, 24는 기어 를 표시한 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작용을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

로우터(4)가 회전하면 요함부(7)내에 미끄럽게 끼운 중공(中空)로울 (roll)(8)은 원심력과 내부공기의 탄성작용에 의하여 하우징(1)내벽에 밀접하며 구르면서 이동하다가 좌측공기압축실(5)내에 진입하면 용적변화와 함께 흡입행정을 하여 공기흡입구(18)로부터 신선한 공기를 흡입하고 그 반대편에서는 압축행정으로 먼저 흡입된 공기를 압축하여 공기유출공(10)을 거쳐서 수직의 자동개폐밸브(11)를 밀치고 예비연소실(13)내에 압송된다.

이와 같이 압입된 공기는 연소가스분출공(16)까지 충만되나 그 구멍은 회전하는 로우터(4)의 원주면에 밀접하여 폐색되어 있기 때문에 압축공기의 누설(leak)을 저지하고 좌측의 가스시일(17)도 회전하는 로우터(rotor)(4)의 원주면에 항상 밀접되어 있어서 압축공기 및 연소가스의 누설을 차단하는작용을 한다. 로우터(4)가 회전하여 로울(roll)(8)에 길죽한 요면(9)의 선두가 가스분출공(16)과 일치할 무렵에는 예비연소실(13)내의 고압공기와 연료분사펌프(14)에서 정시(定時)분사하는 연료가 격돌하여 혼합하고 점화플러그(15)에 의하여 착화하므로 폭발적인 고온고압의 연소가스는 가스분출공(16) 및 오목한 요면(9)을 통하여 팽창연소실(6)로 급속히 분출함과 동시에 이동하는 중공로울(roll)(8)에 고압력이 부딪히는 팽창행정을 하기 때문에 로우터(4)의 토오크(torque)발생으로 출력축(3)은 화살표 방향으로 원활히 회전운동을 수행한다.

중공로울(roll)(8)이 배기구(19)를 지날때부터는 배기행정이 시작되고, 중공로울(8)의 반대쪽에서는 먼저 배기하다 약간 잔류된 배기까지도 완전히 소기(掃氣)하는 작용을 한다.

그리고 가스시일(20)은 항상 로우터(4)의 원주면에 밀접하고 있으므로 배기 가스의 일부가 공기압축실쪽으로 누설되지 않고, 도 2에서 사이드하우징(2)의 측면공에서 로우터(4)의 양쪽면에 형성한 윤활유실(23)내에 주입된 윤활유는 하우징(1)(2)에 밀접된 로우터의 접촉면을 윤활,냉각하고 밑으로 흘러내리는 것은 이동하는 중공로울(roll)(8)에 의하여 하우징(1)의 내벽면으로 비산(飛散)케 하여 냉각작용도 하고 또 한편으로는 더워지는 윤활유를 통상의 오일팬(oil pan)으로 흡수하고, 냉각과정을 거쳐서 주유공으로 재차 압송하는 작용을 반복한다.

이와 같이 일정량의 윤활유는 과열되지 않도록 순환시켜서 냉각윤활 매체로 이용되기 때문에 중공로울(roll)(8)과 로우터(4)의 과열을 방지하고 로우터(4)와 사이드하우징(2)사이에도 윤활유침투로 인한 유막형성으로 가스시일(7)(20)과 함께 기밀을 유지케 하며 중공로울(roll)(8)과 하우징(1)사이도 기밀과 윤활이 확보되어서 마찰 마모를 방지한다.

본 발명을 실시함에 있어서 중공로울(8)이 도면과 같이 1개인 경우에는 로우터(4) 1회전에 한번 연소하고 2개인경우에는 2번 연소하므로 저속에서 고속에 이르기까지 회전범위를 넓게 설계할 수 있다.

도 1은 본 발명의 종단면도

도 2는 도 1의 A-A선 종단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

1 : 하우징(Housing) 2 : 사이드하우징(side housing)

3 : 출력축 4 : 로우터(rotor)

5 : 공기압축실 6 : 팽창연소실

7 : 요함부 8 : 중공(中空)로울(roll)

9 : 요면(凹面) 10 : 공기유출공

11 : 자동개폐밸브 12 : 복개(覆蓋)

13 : 예비연소실 14 : 연료분사펌프

15 : 점화플러그 16 : 가스분출공

17 : 가스시일(seal) 18 : 공기흡입구

19 : 배기구 20 : 가스시일

Claims (1)

1. 하우징(Housing)(1)내의 작동공간은 타원형으로 형성하고, 그 사이드 하우징(side Housing)(2)의 중심공에서 지지(支持)된 출력축(3)에는 동심의 로우터(rotor)(4)를 하우징(1)의 상방과 하방의 내벽면에만 밀접하도록 고정하고, 그 좌우 양측에 반달형의 공기압축실과 반달형의 팽창연소실(6)을 형성케 하고 로우터(4)의 한쪽 반지름면에 형성된 요함부(7)에 비교적 가벼운 중공(中空)로울(roll)(8)을 구르면서 미끄럽게 슬라이딩(sliding)하도록 끼워넣고 그 측근 주연에는 길죽한 요면(凹面)을 형성하고 공기압축실(5)의 상단측하우징(1)에는 공기유출공(10)을 마련하여 그 상단에 자동개폐밸브(11)를 설치하고, 그 상방에는 복개(覆蓋)(12)를 설치 고정하여 그 내부에 작은 용적의 예비연소실(13)을 형성케 하고 그 복개(12)에는 연료분사펌프(14)및 점화플러그(15)를 장착하고 예비연소실(13)밑의 하우징(1)에는 회전하는 로우터(4)의 원주면에 밀접되어서 그 구멍이 막히도록 연소가스분출공(16)을 천설하고 그 좌측에 마련한 가스시일(17)도 그 하단이 항상 로우터(3)주면에 밀접케 하고 공기압축실(5)밑의 하우징(1)에는 공기흡입구(18)를 천설하고, 우측의 팽창연소실(6)밑의 하우징(1)에는 배기구(19)를 천설하고 그 중간 하우징(1)에는 가스시일(20)을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 로우터리 엔진.

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