KR101075472B1 - 로우터리 엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로우터리엔진(rotary engine)에 관한 것이다.

종래의 왕복동 내연기관(reciprocating engine)은 진동, 소음이 크고 구조가 복잡하여 마력당 중량 및 부피가 크고 피스톤의 관성 저항이 크고 회전 피스톤형인 반켈엔진(wankel engine)은 그 회전로우터리(rotor)가 삼각형으로 형성되어서 그 정점시일(apex seal) 과 하우징(housing)간의 기밀유지 및 윤활, 냉각이 곤란하고 연료 및 윤활유의 소비율이 증가하고 제작성, 경제성이 열악하고 또 엔진 각부의 온도차에 의한 열변형 처리가 곤란한 결점이 있었다.

본 발명은 이상과 같은 종래 엔진의 결점을 개선하여 마력당 중량 및 부피를 작게하여 저공해 고연비의 로우터리엔진을 제공코저 안출한 것으로 편심로우터(4)의 편심회전으로 용적변화와 함께 공기흡입구(15)에서 흡입된 신선한 공기는 극도로 압축되어서 압축공기실(11)로 유입하여 압축비를 높인다.

대륜(帶輪)(6)과 동일체로 형성된 상방의 요동판자(5)는 롤(9)(9') 사이에 개입되어서 상하운동과 함께 약간의 요동 운동을 하고 편심로우터(4) 주연의 요부(凹部)(20)는 계속 이동하다가 대류(6)의 공기통로(17)와 일치하는 순간 압축공기실(11)에서 급속히 유입하는 고압공기를 수용(受容)해서 우측의 연통공(18)을 통하여 연소실(12)로 급속히 분출하고 연료변(13)에서 분사하는 연료와 균일하게 혼합한다. 점화플러그(14)에 의하여 점화되면 폭발적으로 연소하는 고온 고압의 연소가스는 요부(20)와 대륜(6) 표면에 강력히 격돌하여 팽창 행정을 하므로 편심로우터(4) 에 고정된 출력축(3)에 토오크(torque)를 발생케 한 것이다.

따라서 공기압축비를 다소 높여도 진동 소음이 거의 없고 마력당 중량과 부피가 적고 기계적 효율이 좋고 열효율과 연비가 높고 생산원가가 저렵하고 고속 회전에 유리하고 비교적 저온 상태로 완전 연소하므로 질소산화물(nox)과 일산화탄소 등 공해물질 배출이 저감된다.

하우징(housing), 사이드하우징, 출력축, 로우터(rotor), 요동판자, 대륜(帶輪), 원형턱, 실린더블록, 반원형롤(roll), 윤활유실, 압축공기실, 연소실, 연료변, 점화플러그, 공기흡입구, 배기구, 공기통로, 연통공, 가스배출공 요부(凹部), 가스실(gas seal), 윤활유통로, 냉각수실, 동력전달바퀴

Description

로우터리 엔진{rotary engine}

본 발명은 종래의 왕복동 내연기관(recipro cating engine) 및 반켈엔진(wankel engine)의 결점을 해결하기 위하여 하우징(housing)내에서 회전하는 로우터(rotor)의 기밀유지로 출력 및 연비를 향상케하고 마력당 중량 및 부피를 작게하고 윤활냉각을 원활히 하고 간단한 구조로 내구성, 정비성, 생산설을 높이고 소음과 진동 및 배기공해를 저감케할 목적으로 안출한 로우터리엔진에 관한 것이다.

종래의 왕복동 내연기관은 진동, 소음, 무게, 부피가 크고 피스톤의 관성저항으로 인한 기계적 손실이 크고 구조가 복잡하여 생산원가가 높아지는 결점이 있고 회전피스톤형인 반켈엔진은 하우징(housing)내의 로우터(rotor)가 삼각형으로 형성되었기 때문에 정점시일(apex seal)의 기밀유지가 곤란하여 압축공기 및 연소가스의 누설(leak)과다로 출력 및 연비가 낮고 또 제작성이 곤란하여 생산원가가 상승하는 결점이 있다.

왕복피스톤 내연기관의 관성저항 및 진동, 소음을 개선하기 위하여 하우징 (housing)내에서 로우터(rotor)를 회전 운동케하고 로우터와 하우징 내벽과의 기밀유지를 확보하고, 압축비를 높여서 열효율 및 연비를 높이고 간단한 구조로서 마력당 중량 및 부피를 줄이고 생산원가를 낮추고 비교적 저온 연소로 완전 연소케하여 질소산화물(nox) 및 일산화탄소(Co)등 공해물질의 배출을 저감케한다.

본 발명은 하우징(housing) 내에서 로우터(rotor)를 회전운동케 하고 그 로우터와 하우징 접촉면의 기밀유지를 확보하고 또 윤활, 냉각을 확실하게 하고 간단구조로서 엔진의 마력당 무게 및 부피를 작게하고 내구성, 제작성, 생산성을 제고하고 비교적 저온 연소로 완전 연소를 촉성한다.

본 발명은 로우터(rotor)가 하우징(housing)내에서 회전운동만 하기 때문에 공기압축비를 다소 높여도 진동 소음이 거의 없고 마력당 중량과 부피가 적고 로우터와 하우징간의 기밀유지 및 윤활냉각이 용이하고 열효율 및 연비가 높고 기계적 효율이 향상된다. 그리고 구조가 간단하여 내구성이 높고 생산성이 좋다. 하우징 내의 연소실은 표면적/체적 비가 크므로 엔진의 과열이 방지되고 공기흡입구와 배기구에는 밸브(valve)가 없어서 흡기와 배기의 제한을 받지 않아 공기와 연소가스의 흡배기 효율이 좋기 때문에 고속 회전에 유리하다. 그리고 비교적 저온 연소상태로 완전 연소하므로 질소산화물(nox)과 일산화탄소(Co) 등 공해물질 배출이 저감된다.

본 발명은 첨부도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

하우징(housing)(1) 내의 작동공간은 원형으로 형성하고, 그 사이드하우징(side housing)(2)(2')의 중심공에서 지지된 출력축(3)에 고정된 편심로우터(4)에는 긴 요동판자(5)가 동일체로 형성된 대륜(帶輪)(band ring)(6)을 미끄럽게(smooth)끼우고 하우징(1)의 정상에는 원형턱(7)이 형성된 실린더블록(cylinder block)(8)을 형성하고 원형턱(7)(7')에는 긴 판자(5)가 긴밀히 개입(介入)토록 반원형 롤(9)(9')을 장착하여 그 상방에 윤활유실(10)을 형성케 하고 롤(9) 직하에는 압축공기실(11)을 형성케 하고 하우징(1)의 우측상방에 형성한 오목한 연소실(12)에는 연료변(13) 및 점화플러그(14)를 설치하고 하저면 좌우측에는 공기흡입구(15)와 배기구(16)를 천설하고 요동판자(5) 근원부측 대륜(帶輪)(6)에는 압축공기실(11)에 연통하는 공기통로(17)를 천설하고 그 우측에는 공기/가스 연통공(18)을 천설하고 그 아래쪽에는 가스배출공(19)을 천설하고 편심로우터(4)의 외주연 한쪽에는 압축공기를 운송하는 요부(凹部)(20)을 형성하고 대륜(6)의 외주연과 그 원주면에는 가스시일(seal)(21)(22)을 장착하고 출력축(3) 중심과 편심로우터(4)에는 대륜(6)의 틈새에 연통하는 윤활유통로(23)(23')를 천설하여서 된 것이다.

도면 중 미 설명부호 24는 냉각수실, 25는 동력전달 바퀴를 표시한 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

편심로우터(4)가 회전하면 그 장반경(長半徑)쪽 대륜(6)의 외주면은 항상 하우징(housing) 내벽면에 면접촉 상태로 회전한다. 그 우측에서는 연소가스의 팽창 행정을 하고 배기구(16)로 배출한다. 그 좌측에서는 편심로우터(4)의 편심회전으로 용적변화와 함께공기흡입구(15)로 부터 흡입된 공기는 압축행정을 한다. 극도로 압축된 고압 공기는 압축공기실(11)로 밀려들어가서 압축비를 높인다. 대륜(6)과 동일체로 형성된 상방의 요동판자(5)는 롤(9)(9') 사이에 개입된 상태로 상하운동과 함께 약간의 진폭으로 용동운동을 하고 계속회전하는 편심로우터(4)의 요부(凹部)(20)는 계속 이동하다가 대륜(6)의 공기통로(17)와 일치하는 순간 압축공기실(11)에서 맥동(脈動)적으로 급속히 유입하는 고압공기를 수용(受容)하고 우측의 연통공(18)과 일치하는 순간 연소실(12)로 급속히 분출하여 연료변(13)에서 분사하는 연료와 균일하게 혼합된다. 점화플러그(14)에 의하여 점화되면 폭발적으로 연소하는 고온고압의 연소가스는 요부(凹部)(20)와 대륜(帶輪)(6) 표면에 강력히 격돌하여 팽창 행정을 하므로 편심로우터(4)에 토오크(torque)를 발생케 한다.

따라서 출력축(3)은 화살표 방향으로 원활히 고속회전 운동을 하고 팽창 행정이 완료된 배기는 배기구(16)로 배출한다. 그리고 편심로우터(4)의 요부(20)에 충만된 연소가스는 대륜(6)에 천설된 배출공(19)으로 빠져나가서 배기구(16)로 배출되므로 공기 압축행정 완료시 고압공기의 재 유입이 가능하다. 또 출력축(3)의 중심과 편심 로우터(4)에 천설된 윤활유통로(23)(23')에는 윤활유가 항상 유통되어서 대륜(帶輪)(6)의 틈새로 침투하여 유막을 형성하므로 마찰 마모가 방지되고 또 실린더블록(8)의 정상에도 윤활유실(10)이 형성되었으므로 원형턱(7)과 반원형 롤(9)(9')의 틈새 및 요동판자(5)와 반원형 롤(9)(9')의 틈새로 윤활유가 침투하여 기밀유지와 함께 요동판자(5) 상하운동 및 요동작용이 원활해진다. 그리고 하우징(1)저면에 흘러떨어진 윤활유는 강력히 회전하는 편심로우터(4)와 대륜(6)의 가스 시일(seal)(21)(22)에 의하여 하우징(1) 내벽으로 비산(飛散)하기 때문에 그 유막으로 인하여 윤활과 기밀이 확실하게 유지되고 압축공기 및 연소가스의 누설(reak)을 방지하므로 열효율 및 출력이 향상된다.

이상과 같이 편심로우터 한번 회전에 에 한번 폭발 연소한다.

도 1 은 본 발명의 공기 압축상태를 표시한 종단면도

도 2 는 본 발명의 폭발 연소상태를 표시한 종단면도

도 3 은 도 2 의 A-A 선 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 하우징(housing) 2, 2' : 사이드하우징(side housing)

3 : 출력축 4 : 편심로우터(rotor)

5 : 요동판자(板子) 6 : 대륜(帶輪)(band ring)

7, 7' : 원형턱 8 : 실린더블록(cylinder block)

9, 9' : 반원형 롤(roll) 10 : 윤활유실

11 : 압축공기실 12 : 연소실

13 : 연료변 14 : 점화플러그

15 : 공기흡입구 16 : 배기구

17 : 공기통로 18 : 연통공

19 : 가스배출공 20 : 요부(凹部)

21, 22 : 가스시일(seal) 23, 23' : 윤활유통로

24 : 냉각수실 25 : 동력전달바퀴

Claims (1)

1. 하우징(housing)(1)내의 작동공간은 원형으로 형성하고 그 사이드하우징(side housing)(2)(2')의 중심공에서 지지(支持)된 출력축(3)에 고정된 편심 로우터(rotor)(4)에는 긴 요동판자(5)가 동일체로 형성된 대륜(帶輪)(band ring)(6)을 미끄럽게 끼우고 하우징(1)의 정상에는 원형턱(7)이 형성된 실린더 블록(cilinder block)(8)을 형성하고 원형턱(7)에는 요동판자(板子)(5)가 긴밀히 개입(介入)토록 반원형 롤(9)(9')을 장착하여 그 상방에 윤활유실(10)을 형성캐하고 롤(9) 직하에는 압축공기실(11)을 형성케 하고 하우징(1)의 우측상방에 형성한 오목한 연소실(12)에는 연료변(13) 및 점화플러그(14)를 설치하고 하저면 좌우측에는 공기흡입구(15)와 배기구(16)를 천설하고 요동판자(5) 근원부측 대륜(6)에는 압축공기실(11)에 연통하는 공기통로(17)를 천설하고 그 우측에는 공기/가스 연통공(18)을 천설하고 그 아래쪽에는 가스배출공(19)을 천설하고 편심로우터(4)의 외주연 한쪽에는 압축공기를 운송하는 요부(凹部)(20)을 형성하고 다륜(6)의 외주연과 그 원주면에는 가스시일(seal)(21)(22)을 장착하고 출력축(3) 중심과 편심로우터(4)에는 대륜(6)의 틈새에 연통하는 윤활유 통로(23)(23')룰 천설하여서 된 것을 특징으로 하는 로우터리 엔진.

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