KR20100032280A - 분리형 로터리 베인 가솔린엔진 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기존 실린더형 내연기관의 진동과 무게를 획기적으로 줄이고, 구조가 간단하여 제작비를 절감함과 동시에 크랭크 축을 통하지 않고 직접 회전력을 발생시킴으로써 기계적인 효율을 증가시키고, 압축기와 힘 발생기를 분리하여 용도에 적합한 엔진의 설계가 용이한 로터리 베인 가솔린엔진을 개발할 목적으로 창안되었다.
도 1에 도시된 본 발명은 타원형으로 혹은 중심이 직경의 1/3 정도 떨어진 2개의 원과 두 원의 위, 아래 접선을 연결하여 내부 단면형상을 만든 하우징(1), 그 하우징 내부 정중앙에서 하우징에 접촉하여 회전하는 단면이 원형인 로터(3), 상기 로터 내부에서 자유롭게 슬라이딩이 가능하여 로터(3) 회전시 발생하는 원심력의 힘으로 하우징 내면(2)과 밀착되면서 내면을 따라 회전하는 2개 혹은 3개의 등각도로 배열된 베인(8), 압축과 팽창 과정에서 압축공기와 연소가스의 누압을 방지하여 엔진의 성능을 향상시키도록 고안된, 압력 실(seal)(13), 실(seal) 압력실(室)(13-1), 실(seal) 스프링(13-2), 체크밸브(18)로 이루어진 압력 실(seal) 장치로 각 각 구성된 압축기와 힘 발생기에, 일방통행 체크밸브(17)와 로터의 회전 위치에 따라 개폐가 조종되는 압축공기밸브(12) 사이에서 고압의 압축공기를 저장하는 압축공기탱크(11), 상기 압축공기탱크에서 고속으로 연소/팽창공간(20-1)에 방출되는 압축공기에 연료를 분사하는 연료노즐(14), 점화실(15)에서 연료를 연소시키는 점화장치(9), 그리고 연소가스의 압축공기탱크(11) 유입 방지를 확실히 하기위한 일방통 행 첵크밸브(16)를 추가하고, 배기공간(20-2)의 끝부분에서 연소가스를 엔진 밖으로 배출하는 배기구(22), 그리고 압축기의 공기흡입공간(20-3)의 선단에서 엔진 밖의 공기가 유입되는 통로인 공기흡입구(21)를 설치하여 완전한 엔진을 형성한다. 이 엔진은 로터에 2~4개 장착되는 베인의 수에 따라 1 회전에 4~8번의 연소가 이루어지므로 출력대비 무게나 부피가 획기적으로 감소된다.
또, 로터가 하우징 내에서 편심 되지 않고 정중앙에 있어 로터리 엔진(반켈 엔진)보다 진동이 더 작으며, 내구성이 뛰어나고, 기밀성이 뛰어나 엔진의 연비, 출력이 향상되며, 압축기와 힘 발생기가 동일 회전축 상에 독립적으로 구성되어 각 각의 크기 변경이 용이하므로 목적에 적합한 엔진 설계가 가능하다.
1 : 하우징 2 : 하우징 내면 3 : 로터 4 : 로터 외면 5 : 로터 회전축 8 : 베인 8-8 : 연결베인 9 : 점화장치 10 : 연료조절장치 11 : 압축공기탱크 12 : 압축공기밸브 12-1 : 자동압축공기밸브 13 : 압력 실(seal) 13-1 : 실(sela) 압력실(室) 13-2 : 실(seal) 스프링 14 : 연료노즐 15 : 점화실 16, 17, 18 : 체크밸브 19 : 압축공기공급통로 20-1 : 연소/팽창공간 20-2 : 배기공간 20-3 : 흡입공간 20-4 : 압축공간 21 : 공기흡입구 22 : 가스배기구 23 : 로터 회전축 베어링

Description

분리형 로터리 베인 가솔린엔진{Separated Rotary Vane Gasoline Engine}
타원형으로 혹은 중심이 직경의 1/3 정도 떨어진 2개의 원과 두 원의 위, 아래 접선을 연결하여 내부 단면형상을 만든 하우징(1), 그 하우징 내부의 정중앙에서 윗면과 아랫면이 하우징에 접촉하여 회전하는 단면이 원형인 로터(3), 상기 로터 내부에서 자유롭게 슬라이딩이 가능하여 로터(3) 회전시 발생하는 원심력의 힘으로 하우징 내면(2)과 밀착되면서 내면을 따라 회전하는 2개, 3개, 혹은 4개의 등각도로 배열된 베인(8), 그리고 실(seal) 압력실(室)(13-1)에 공급된 압축공기와 실(seal) 스프링(13-2)의 힘으로 하우징(1)과 로터(3)가 접촉하는 하우징(1) 상, 하부에 설치된 압력 실(seal)(13)이 로터 외면(4)에 항상 긴밀히 접촉하도록 함으로써 압축과 팽창 과정에서 압축공기와 연소가스의 누압을 방지하여 엔진의 성능을 향상시키도록 고안된, 압력 실(seal)(13), 실(seal) 압력실(室)(13-1), 실(seal) 스프링(13-2), 체크밸브(18)로 구성된 압력 실(seal) 장치를 각 각 적용한 압축기와 힘 발생기를 로터 회전축(5)에 앞, 뒤로 배치하고, 공기 흡입공간(20-3)의 선단에서 공기흡입구(21)를 통해 흡입한 공기를 고압으로 압축하여 압축공간(20-4) 끝 부분에 설치된 압축공기공급통로(19)를 통해 일방통행 체크밸브(17)와 로터의 회전 위치에 따라 개폐가 조종되는 압축공기밸브(12) 사이의 압축공기탱크(11)에 저장하 고, 베인(8-1)이 점화실(15)을 지날 때 상기 압축공기밸브(12)를 통해 압축공기를 연소공간(20-1)으로 고속 방출하면서 동시에 공기탱크(11)와 연소/팽창공간(20-1)을 연결하는 공기도관에 설치한 연료노즐(14)에서 연료를 분사하고, 점화실(15)의 점화장치(9)로 공기와 혼합된 연료를 연소시켜 힘 발생기에서 동력을 생산하고 배기공간(20-2)의 끝 부분에서 연소가스를 엔진 밖으로 배출하는, gasoline을 연료로 사용하는 분리형 로터리 베인 가솔린엔진(Type-I)과,
위에서 설명된 분리형 로터리 베인 가솔린엔진(Type-I)과 작동 원리는 매우 유사하나 원형 혹은 타원형 하우징(1) 내부에서 좌우 방향으로는 정중앙에, 상하 방향으로는 위쪽으로만 하우징에 접촉하고 아래쪽으로는 하우징 내면과 일정 간격을 유지하며 회전하는 로터(3)를 적용하며, 따라서 하우징 내부가 통일된 하나의 공간을 가지므로 베인의 수가 동일한 경우 로터 1회전 당 연소 회수가 분리형 로터리 베인 가솔린엔진(Type-I)의 1/2로 줄고 대신 효율이 향상되는 도 3의 분리형 로터리 베인 가솔린엔진(Type-II)에 관한 것이다.
도 1을 대표도면으로 하는 본 발명은 도 2의 형상으로 특허 등록된 로터리 베인 가솔린엔진(특허 제10-0892568호)을 응용하여 발명한 것으로, 공기의 흡입과 압축을 수행하는 로터리 베인 압축기 부분, 압축공기를 저장한 후 연료와 섞어 연소공간으로 내보내는 압축공기탱크 부분, 그리고 연료가 섞인 압축공기를 연소하여 얻은 열에너지를 기계적인 에너지로 바꾸어주는 힘 발생기 부분으로 구성되며 압축기와 힘 발생기는 동일 회전축(5)에 설치된다.
이하 첨부되는 도면과 함께 종래 기술의 구성과 작동례 및 문제점을 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 특허 등록된 로터리 베인 가솔린엔진(특허 제10-0892568호)으로 본 발명과 유사하게 타원형 혹은 중심이 직경의 1/3 정도 떨어진 2개의 원과 두 원의 위, 아래 접선을 연결하여 내부 단면형상을 만든 하우징(1), 그 하우징 내부의 정중앙에서 윗면과 아랫면의 하우징에 접촉하여 회전하는 단면이 원형인 로터(3), 상기 로터 내부에서 자유롭게 슬라이딩이 가능하여 로터(3) 회전시 발생하는 원심력과 외부에서 공급되는 공기압의 힘으로 하우징 내면(2)과 밀착되면서 내면을 따라 회전하는 2개, 혹은 3개의 등각도로 배열된 베인(8), 압축과 팽창 과정에서 압축공기와 연소가스의 누압을 방지하여 엔진의 성능을 향상시키도록 고안된, 압력 실(seal)(13), 실(seal) 압력실(室)(13-1), 실(seal) 스프링(13-2), 체크밸브(18)로 구성된 압력 실(seal) 장치, 압축공기를 저장하고 로터의 회전 위치에 따라 개폐가 조종되는 압축공기밸브(12)를 통하여 연소공간(20-1)에 보내주는 압축공기탱크(11), 연소공간으로 방출되는 압축공기에 연료를 분사하는 연료노즐(14), 점화실(15)에서 연료를 연소시키는 점화장치(9), 연소가스의 압축공기탱크(11) 유입을 방지하는 일방통행 첵크밸브(16), 배기공간(20-2)의 끝부분에서 연소가스를 엔진 밖으로 배출하는 배기구(22), 그리고 압축기의 공기흡입공간(20-3)의 선단에서 엔진 밖의 공기가 유입되는 통로인 공기흡입구(21) 등의 주요 구성품으로 이루어져 있다.
이 엔진은 타원형 하우징 내면(2)과 원형 로터 외면(4)사이에 만들어진 좌우 2개의 공간 중 한쪽(도 2에서는 왼쪽 공간)은 흡입과 압축을 그리고 다른 한쪽(오른쪽 공간)에서는 연소와 팽창을 하도록 고안된 엔진이다.
흡입과 압축이 일어나는 왼쪽 공간(20-3, 20-4)은 상대적으로 공기의 온도가 오른쪽 공간보다 매우 낮아 하우징은 낮은 온도로 유지되고 베인(8-3)은 냉각되며, 오른쪽 공간(20-1, 20-2)에서는 연료의 연소열로 인하여 하우징은 고온으로 유지되고 베인(8-1, 8-2)은 가열된다. ①이와 같은 지역적인 온도의 불균형은 열팽창의 불균형을 초래하여 하우징(1)의 형상을 찌그러뜨리고 베인의 피로를 증가시켜 엔진의 성능과 수명에 악영향을 준다. 반켈 엔진(Wankel engine)에서도 동일한 문제가 발생하였으며 현재는 소재의 발달과 냉각방법의 개발로 상당부분 해결되고 있으나 엔진 성능을 저하시키고 시스템을 복잡하게 하는 원인이 되고 있다.
②베인이 압축공간을 지날 때 베인(8-3)에 작용하는 힘은 압축공기의 압력에 의해 베인의 진행방향과 반대 방향으로 작용하고 팽창공간을 지날 때는 연소가스의 압력으로 베인의 진행방향과 동일한 방향으로 작용한다. 이와 같이 베인에 작용하는 힘의 방향이 계속 바뀌면 베인에 반복적인 부하를 주어 수명에 상당한 영향을 줄 것으로 예상된다.
도 2의 로터리 베인 가솔린엔진에서도 흡입/압축 공간의 평균 반경을 팽창/배기 공간의 평균 반경과 다르게 하여 공기의 양이나 압축비를 어느 정도 조절할 수는 있으나 베인과 로터 및 하우징의 기하학적 관계로 인하여 그 범위는 상당히 제한되어 있다. ③특정 목적에 적합한 엔진을 개발하기 위해서는 흡입공기의 양이나 압축비를 목적에 맞도록 정할 수 있어야 하는데 도 2의 로터리 베인 가솔린엔진의 경우에 는 극히 제한된 범위에서만 가능하며 이 범위를 넘어서면 추가적인 압축기를 적용해야하는 단점이 있다.
도 2의 엔진이 가지고 있는 문제점들 즉, ①흡입과 압축이 일어나는 왼쪽 공간(20-3, 20-4)과 연소/팽창과 배기가 일어나는 오른쪽 공간(20-1, 20-2)의 온도차로 인한 열팽창의 불균형으로 엔진 성능 저하와 수명 단축을 초래하는 하우징(1)과 베인(8)의 형상 찌그러짐과 피로가 발생되며, ②압축공간과 팽창공간을 통과할 때 베인에 작용하는 힘의 방향이 연속적으로 바뀌어 베인에 피로를 가하고 수명을 단축시키며, ③특정 목적에 적합한 엔진을 개발하기 위해서는 흡입공기의 양이나 압축비를 목적에 맞도록 정할 수 있어야 하는데 도 2의 로터리 베인 가솔린엔진의 경우에는 극히 제한된 범위에서만 가능하며 이 범위를 넘어서면 추가적인 압축기를 적용해야하는 단점 등이 해결하고자 하는 과제이다.
위 ①, ②, ③번 문제는 도 1과 같이 공기의 흡입과 압축을 수행하는 압축기 부분과 열에너지를 기계적인 에너지로 바꾸어주는 힘 발생기 부분을 각 각 별도의 하우징과 로터로 구성하여 해결한다. 압축기를 형성하는 하우징(1')과 로터(3'), 베인(8-3)은 계속 압축만 하여 압축된 공기를 연소실로 보내주므로 상대적으로 저온 상태에서 운용되며, 힘 발생기를 형성하는 하우징(1)과 로터(3), 베인(8-1,8-2)은 연료가 혼합된 압축공기를 연소시키고 팽창/배기하는 공간에 있으므로 모두 높은 열에 노출되고 전체적으로 고온조건에서 작동된다. 힘 발생기는 고온 특성이 우수한 재료를 사용하고, 공기 혹은 물이나 연료를 사용하여 전체적으로 냉각을 함으로 써 ①번 문제인 고온 및 온도의 불균형에서 오는 문제를 해결한다.
압축기 부분과 힘 발생기 부분을 각 각 별도의 하우징과 로터로 구성하면 압축기 베인(8-3)에 작용하는 힘은 항상 베인의 진행과 역방향으로 작용하고, 힘 발생기 베인(8-1)에는 진행방향과 동일한 방향으로만 작용하므로 ②번 문제가 자연스럽게 해결된다.
별도의 하우징(1')과 로터(3')로 구성된 압축기에서 전체적인 압축기의 크기를 조정하거나, 단면의 형상은 동일하게 유지하되 두께(하우징 측면에서 맞은편 측면까지 길이)를 조정함으로써 유입하는 공기의 양과 압축비를 엔진 용도에 맞게 조정할 수 있으므로 ③번 문제가 해결된다.
Type-I의 경우 최종형상은 도 1과 같으며 기존 발명인 도 2와 비교하면 기본 원리는 동일하나 공기의 흡입과 압축을 수행하는 압축기 부분과 연료가 섞인 압축공기를 연소하여 얻은 열에너지를 기계적인 에너지로 바꾸어주는 힘 발생기 부분을 각 각 별도의 하우징과 로터로 구성한 점에서 다르다. 압축기와 힘 발생기를 별도로 구성하므로 전체 엔진의 크기는 대략 2배정도 더 커지나 연소공간이 2개가 되어 로터 1회전 당 연소 횟수가 2배로 증가하므로 출력 또한 2배로 증가한다. 결국 엔진 부피당 출력은 거의 동일하면서 도 2의 발명이 갖고 있던 문제점들을 해결한다.
Type-II는 도 3과 같으며 Type-I과 다른 점은 로터(3)가 하우징(1)의 중앙 상단에만 접촉되어 하우징 내부가 하나의 긴 공간으로 통일되어 있으며 따라서 Type-I에 비해 효율은 향상되나 동일한 수의 베인을 갖는 경우 로터 1회전 당 연소 횟수가 반으로 줄어 출력이 1/2 가까이 줄어든다는 것이다.
이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 Type-I과 Type-II의 작동례를 살펴보면 다음과 같다.
먼저 Type-I에 대해 살펴본다. 도 1과 같이 본 엔진은 타원형으로 혹은 중심이 직경의 1/3 정도 떨어진 2개의 원과 두 원의 위, 아래 접선을 연결하여 내부 단면형상을 만든 하우징(1), 그 하우징 내부에서 하우징에 접촉하여 회전하는, 단면이 원형인 로터(3), 상기 로터 내부에서 자유롭게 슬라이딩이 가능하여 로터(3) 회전시 발생하는 원심력과 외부에서 공급되는 공기압의 힘으로 하우징 내면(2)과 밀착되면서 내면을 따라 회전하는 2개, 3개, 혹은 4개의 등각도로 배열된 베인(8), 압축과 팽창 과정에서 압축공기와 연소가스의 누압을 방지하여 엔진의 성능을 향상시키도록 고안된, 압력 실(seal)(13), 실(seal) 압력실(室)(13-1), 실(seal) 스프링(13-2), 체크밸브(18)로 구성된 압력 실(seal) 장치, 압축공간(20-4)의 끝 부분에 설치된 압축공기공급통로(19)를 통해 받아들인 압축공기를 일방통행 체크밸브(17)와 로터의 회전 위치에 따라 개폐가 조종되는 압축공기밸브(12) 사이에 저장하는 압축공기탱크(11), 압축공기를 연소공간(20-1)으로 방출해주기 위한 압축공기밸브(12), 공기탱크(11)와 연소/팽창공간(20-1)을 연결하는 공기도관에서 고속으로 방출되는 압축공기에 연료를 분사하도록 설계된 연료노즐(14), 점화실(15)에서 연료를 연소시키기 위한 점화장치(9), 연소가스가 압축공기탱크(11)로 유입되지 않도록 하는 일방통행 체크밸브(16), 배기공간(20-2)의 끝 부분에서 연소가스를 엔진 밖으로 배 출하는 가스 배기구(22), 그리고 공기 흡입공간(20-3)의 선단에서 엔진 밖의 공기가 유입되는 통로인 공기흡입구(21) 등의 주요 구성품으로 구성된다. 압축기와 힘 발생기가 각 각 별도의 하우징과 로터로 구성되며 동일 회전축(5)에 앞뒤로 설치된다.
타원형을 갖는 압축기의 하우징 내면(2)은 정중앙에 위치한 원형의 로터(3)에 의해 2개의 흡입/압축공간으로 나뉘고 각 공간 초입(베인의 공간 진입 위치)에는 외부에서 공기를 흡입할 수 있도록 흡입구(21)가 뚫려 있다. 로터(3)가 회전하면 앞선 베인은 흡입구에서 공기를 흡입하고 뒤따라오는 베인은 회전하면서 공기를 압축한다. 공기는 로터(3)와 하우징(1)의 접촉에 의해서 뿐만 아니라 압축공기와 스프링에 의해 로터와 항상 접촉이 되어있는 압력 실(seal)(13')에 의해 한쪽이 밀봉되어 있고 다른 한쪽은 베인(8-3)에 의해 밀봉되어 있으며 베인(8-3)이 회전하면서 압축되어 실(seal) 압력실(室)(13-1' 및 13-1)을 채우고 대부분은 압축공기탱크(11)에 저장된다(도 1 참조).
실(seal) 압력실(室)(13-1', 13-1)에 저장된 압축공기는 압력 실(seal)(13', 13)이 로터 면에 더욱 강하게 접촉되도록 위에서 밑으로 밀어주는 역할을 하며 또 상기 압력 실(seal)과 하우징 사이의 미소한 공간으로 압축공기를 내보내면서 압력 실(seal)을 냉각시키는 역할도 한다.
압축공기탱크(11)에 저장된 압축공기는 일방통행 체크밸브(17)와 압축공기밸브(12)에 의해 기밀이 유지된다. 압축탱크(11)의 공기는 힘 발생기의 베인(8-1)이 점화실(15)을 지날 때 로터 회전축에 연결된 캠과 같은 적절한 기구에 의해 조종되는 압축공기밸브(12)가 열리면서 힘 발생기의 연소/팽창공간(20-1)으로 방출된다.
고속으로 방출되는 공기에 연료조절장치에서 조절된 일정 양의 연료를 연료노즐(14)을 통해 분사시키면 연료는 미세한 알갱이로 분무되어 연소/팽창공간(20-1)로 들어오게 되며 이때 점화장치(9)에서 스파크를 발생하여 연료를 연소시킨다. 연소가스의 압축공기탱크(11) 유입 방지를 확실히 하기위해 일방통행 첵크밸브(16)를 선택적으로 장착할 수 있다.
고압의 연소가스는 베인(8-1)에 압력을 가하여 로터 회전축(5)에 회전력을 발생시킨다.
압축기와 힘 발생기 로터에는 베인을 등각도 간격으로 2~4개까지 설치할 수 있으며 설치하는 베인의 수가 많을수록 엔진의 효율은 약간씩 떨어지는 대신 출력은 점점 커진다. 베인이 2개씩 설치된 경우 로터 1회전당 4번의 연소가 이루어지며 3개씩 설치될 때는 6번의 연소가 이루어진다.
다음 Type-II에 대해 살펴본다. 도 3과 같이 Type II 엔진은 원형으로 혹은 타원 모양으로 내부형상을 만든 하우징(1)과 좌우 방향으로는 정중앙에, 상하 방향으로는 위쪽으로만 하우징에 접촉하고 아래쪽으로는 하우징 내면과 일정 간격을 유지하며 회전하는 로터(3) 및 로터 내부에서 자유롭게 슬라이딩이 가능하여 로터 회전시 원심력과 공기압의 힘으로 하우징 내면(2)과 밀착되면서 내면을 따라 회전하는 베인(8)으로 구성된다. 압축기와 힘 발생기가 각 각 별도의 하우징과 로터로 구성되며 동일 회전축(5)에 앞뒤로 설치된다.
원형 혹은 타원형을 갖는 압축기 하우징 내면에는 내면의 중앙 윗면에만 접촉하도 록 설치된 로터에 의해 하나의 긴 초승달 모양의 공간(20-3, 20-4)이 형성된다. 공간 초입(베인의 공간 진입 위치)에는 외부에서 공기를 흡입할 수 있도록 흡입구(21)가 뚫려 있다. 흡입구의 위치와 크기는 로터에 설치된 베인의 수에 따라 다르다. 베인이 2개인 경우 도 3에 예시된 것처럼 공간의 초입부터 베인이 수평위치에 이를 때까지 공기가 유입될 수 있도록 길게 뚫는다. 로터가 회전하면 앞선 베인은 흡입구에서 공기를 흡입하고 뒤따라오는 베인은 회전하면서 공기를 압축한다. 공기는 로터와 하우징의 접촉에 의해서 뿐만 아니라 압축공기와 스프링에 의해 로터와 항상 접촉이 되어있는 압력 실(seal)(13',13)에 의해 한쪽이 밀봉되어 있고 다른 한쪽은 베인(8-3)에 의해 밀봉되어 있으며 베인이 회전하면서 압축되어 실(seal) 압력실(室)(13-1' 및 13-1)을 채우고 대부분은 압축공기탱크(11)에 저장된다(도 3 참조).
실(seal) 압력실(室)(13-1', 13-1)에 저장된 압축공기는 압력 실(seal)(13', 13)이 로터 면에 더욱 강하게 접촉되도록 위에서 밑으로 밀어주는 역할을 하며 또 압력 실(seal)과 하우징 사이의 미소한 공간으로 압축공기를 내보내면서 압력 실(seal)(13', 13)을 냉각시키는 역할도 한다.
압축공기탱크(11)에 저장된 압축공기는 일방통행 체크밸브(17)와 압축공기밸브(12)에 의해 기밀이 유지된다. 압축공기탱크(11)의 공기는 힘 발생기의 베인(8-1)이 점화실(15)를 지날 때 로터 회전축에 연결된 캠과 같은 적절한 기구에 의해 조종되는 연료탱크밸브(12)가 열리면서 연소/팽창공간(20-1)으로 방출된다.
고속으로 방출되는 공기에 연료조절장치(10)에서 조절된 일정양의 연료를 연료노 즐(14)을 통해 분사시키면 연료는 미세한 알갱이로 분무되어 연소/팽창공간(20-1)로 들어오게 되며 이때 점화장치(9)에서 스파크를 발생하여 연료를 연소시킨다. 연소가스의 압축공기탱크(11) 유입 방지를 확실히 하기위해 일방통행 첵크밸브(16)를 선택적으로 장착할 수 있다.
고압의 연소가스는 베인(8-1)에 압력을 가하여 로터 회전축(23)에 회전력을 발생시킨다.
압축기와 힘 발생기 로터에는 베인을 등각도 간격으로 1~4개까지 설치할 수 있으며 설치하는 베인의 수가 많을수록 엔진의 효율은 약간씩 떨어지는 대신 출력은 점점 커진다. 베인이 1개씩 설치된 경우 로터 1회전당 1번의 연소가 이루어지며 2개씩 설치될 때는 2번, 3개씩 설치될 때는 3번, 그리고 4개 설치될 때에는 4번의 연소가 이루어진다.
도 3처럼 베인이 2개 설치되어 있을 때에는 각 베인이 180도 이상 회전하여 배기구에 도달(도 3의 배기구 위치)하여 배기가 시작될 때까지 힘의 전달이 지속되며, 베인이 1개 설치되어 있을 때에는 베인이 배기구에 도달할 때까지 약 270도(베인이 1개일 때 배기구는 팽창공간의 끝단에 설치) 회전하는 동안 긴 거리에 걸쳐 지속적으로 힘을 전달하므로 엔진의 효율이 향상된다.
베인이 2개인 경우에는 2개의 베인을 서로 결합하여 도 5에 도시된 것처럼 연결베인(8-8)을 적용할 수 있다. 연결베인(8-8)은 로터(3)의 중심을 관통하여 연결된 하나의 긴 베인이며, 로터(3)의 회전에 따라 함께 회전하면서 양 끝단이 하우징 내면(2)에 항상 접촉되도록 되어있다. 연결베인(8-8)을 적용하기 위해서는 도 5와 같 이 로터(3)의 중심에서 양 방향의 하우징 내면(2)까지 거리의 합(즉, 베인의 길이)이 항상 일정하도록 하우징 내면(2)의 프로파일(profile)을 정해야 한다.
도 1은 본 발명의 대표도이며 분리형 로터리 베인 가솔린엔진(Type-I)이다.
도 2는 종래의 기술이 적용된 로터리 베인 가솔린엔진(특허 제10-0892568호)을 도시한다.
도 3은 본 발명의 2번째 형상인 분리형 로터리 베인 가솔린엔진(Type-II) 이다.
도 4는 연결베인(8-8)을 적용한 분리형 로터리 베인 가솔린엔진 (Type-II)이다.

Claims (3)

  1. 도 1처럼 타원형으로 혹은 중심이 직경의 1/3 정도 떨어진 2개의 원과 두 원의 위, 아래 접선을 연결하여 내부 단면형상을 만든 하우징(1), 그 하우징 내부의 정중앙에서 윗면과 아랫면이 하우징에 접촉하여 회전하는 단면이 원형인 로터(3), 상기 로터 내부에서 자유롭게 슬라이딩이 가능하여 로터(3) 회전시 발생하는 원심력의 힘으로 하우징 내면(2)과 밀착되면서 내면을 따라 회전하는 2개, 3개, 혹은 4개의 등각도로 배열된 베인(8), 그리고 실(seal) 압력실(室)(13-1)에 공급된 압축공기와 실(seal) 스프링(13-2)의 힘으로 하우징(1)과 로터(3)가 접촉하는 하우징(1) 상, 하부에 설치된 압력 실(seal)(13)이 로터 외면(4)에 항상 긴밀히 접촉하도록 함으로써 압축과 팽창 과정에서 압축공기와 연소가스의 누압을 방지하여 엔진의 성능을 향상시키도록 고안된, 압력 실(seal)(13), 실(seal) 압력실(室)(13-1), 실(seal) 스프링(13-2), 체크밸브(18)로 구성된 압력 실(seal) 장치를 각 각 적용한 압축기와 힘 발생기를 로터 회전축(5)에 앞, 뒤로 배치하고, 공기 흡입공간(20-3)의 선단에서 공기흡입구(21)를 통해 흡입한 공기를 고압으로 압축하여 압축공간(20-4) 끝 부분에 설치된 압축공기공급통로(19)를 통해 일방통행 체크밸브(17)와 로터의 회전 위치에 따라 개폐가 조종되는 압축공기밸브(12) 사이의 압축공기탱크(11)에 저장하고, 베인(8-1)이 점화실(15)을 지날 때 상기 압축공기밸브(12)를 통해 압축공기를 연소/팽창공간(20-1)으로 고속 방출하면서 동시에 공기탱크(11)와 연소/팽창공간(20-1)을 연결하는 공기도관에 설치한 연료노즐(14)에서 연료를 분사하고, 점화 실(15)의 점화장치(9)로 공기와 혼합된 연료를 연소시켜 힘 발생기에서 동력을 생산하고 배기공간(20-2)의 끝 부분에서 연소가스를 엔진 밖으로 배출하는 분리형 로터리 베인 가솔린엔진(Type-I)
  2. 도 3처럼 원형 혹은 타원형의 내부형상을 갖는 하우징(1)과 좌우 방향으로는 정중앙에, 상하 방향으로는 위쪽으로만 하우징에 접촉하고 아랫쪽으로는 하우징 내면과 일정 간격을 유지하며 회전하는 단면이 원형인 로터(3), 상기 로터 내부에서 자유롭게 슬라이딩이 가능하여 로터 회전시 원심력의 힘으로 하우징 내면(2)과 밀착되면서 내면을 따라 회전하는 1~4개의 등각도로 배열된 베인(8), 실(seal) 압력(室)(13-1)에 공급된 압축공기와 실(seal) 스프링(13-2)의 힘으로 하우징(1)과 로터(3)가 접촉하는 하우징(1) 상부에 설치된 압력 실(seal)(13)이 로터 외면(4)에 항상 긴밀히 접촉하도록 함으로써 압축과 팽창 과정에서 압축공기와 연소가스의 누압을 방지하여 엔진의 성능을 향상시키도록 고안된, 압력 실(seal)(13), 실(seal) 압력실(室)(13-1), 실(seal) 스프링(13-2), 체크밸브(18)로 구성된 압력 실(seal) 장치를 각 각 적용한 압축기와 힘 발생기를 로터 회전축(5)에 앞, 뒤로 배치하고, 그 외 엔진구조는 청구항 1의 Type-I과 동일한 분리형 로터리 베인 가솔린엔진(Type-II)
  3. 청구항 2에 있어서, 베인 2개를 서로 연결하여 만든 연결베인(8-8)을 로터(3)의 중심을 관통하도록 로터(3) 내에 설치하고, 도 4와 같이 로터(3)의 중심에서 양 방 향의 하우징 내면(2)까지 거리 합이 항상 일정한 하우징 내면(2) 프로파일(profile)을 정하여 로터(3)의 회전에 따라 함께 회전하는 연결베인(8-8)의 양 끝단이 하우징 내면(2)에 항상 접촉되도록 만든 분리형 로터리 베인 가솔린엔진(Type-II).
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