KR20020088524A - Rotary engine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 회전식 엔진(rotary engine)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 축의 회전이 원활하고, 윤활이 용이하며, 소음이 적고, 제작이 용이한 회전식 엔진에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary engine, and more particularly, to a rotary engine having a smooth rotation of a shaft, easy lubrication, low noise, and easy production.
일반적으로, 제한적이진 않지만 차량, 동력장치, 구동장치 등의 다양한 장치에는 다양한 연료를 적절하게 사용하는 내연기관을 탑재하고 있다. 이 같은 내연기관들 중 대표적인 것으로 연료의 연소에 의해 발생되는 동력 또는 에너지에 의한 엔진 피스톤의 왕복운동을 크랭크축을 이용하여 회전운동으로 변환시켜 작동하는 왕복동식 내연기관(reciprocating engine)이 있다. 그러나, 이 같은 왕복동식 내연기관은 흡기밸브 및 배기밸브를 개폐시키기 위한 캠축, 왕복동 운동을 회전운동으로 변환시켜주기 위한 크랭크축 등이 그 엔진의 성능을 극대화시키는데 장애가 되어 왔다. 또한, 상대적으로 중량이고, 복잡하며, 소음이 심한 문제점이 있다.Generally, but not limited to, various devices, such as vehicles, power units, and drive units, are equipped with internal combustion engines that properly use various fuels. Among such internal combustion engines, there is a reciprocating reciprocating engine which operates by converting a reciprocating motion of an engine piston by a power or energy generated by combustion of fuel into a rotational motion using a crank shaft. However, such a reciprocating internal combustion engine has been an obstacle to maximizing the performance of the engine such as a camshaft for opening and closing the intake valve and the exhaust valve, and a crankshaft for converting the reciprocating motion into a rotational motion. In addition, there is a relatively heavy, complicated, noisy problem.
한편, 왕복동식 내연기관의 문제점을 고려하여 개발된 것으로서 회전식 내연기관이 있다. 이 회전식 내연기관은 기본적으로 대체로 타원형의 연소실 내에 로터가 축에 의해 회전 가능하게 설치되어 있으며, 이 로터의 회전에 의해 흡입, 압축 및 배기를 행하도록 구성되었으며, 왕복동식 엔진에 비해 진동이 적고, 소형 및 경량으로 제조할 수 있으며, 가속이 용이한 장점이 있다. 이 같은 회전식 엔진의 대표적인 것으로, 독일의 반켈이 개발한 일명 "반켈 엔진(Wankel Rotary Engine)"이라 칭하는 회전식 내연기관이 있다.On the other hand, there is a rotary internal combustion engine that was developed in consideration of the problems of the reciprocating internal combustion engine. This rotary internal combustion engine is basically installed in a generally elliptical combustion chamber with a rotor rotatable by a shaft, and configured to perform suction, compression and exhaust by the rotation of the rotor, and has less vibration than a reciprocating engine, It can be manufactured in a small size and light weight, and has the advantage of easy acceleration. Representative of such a rotary engine, there is a rotary internal combustion engine, also known as "Wankel Rotary Engine" developed by Germany's Vankel.
그러나, 종래의 회전식 내연기관은 전술된 장점에도 불구하고 여러 가지 문제점이 발생되고 있는 것으로 나타났다. 먼저, 종래의 회전식 내연기관은 그 작동궤적에 따른 연소실의 형상이 복잡하고 회전체의 두 축이 상호간의 기어에 내접하여 회전함에 따라 구성이 복잡하고 여전히 진동 및 소음이 과도하게 발생되는 문제점이 있다.However, the conventional rotary internal combustion engine has been shown to generate various problems despite the advantages described above. First, the conventional rotary internal combustion engine has a problem that the shape of the combustion chamber according to the operation trajectory is complicated and the two shafts of the rotating body are inscribed in rotation with each other in the gears and the configuration is complicated and the vibration and noise are excessively generated. .
그리고, 로터의 삼각형상의 단부와 연소실 내벽간에 틈새가 발생되어 불완전 연소가 발생되고, 윤활성이 저하됨으로 인해 엔진의 성능 또는 효율이 저하되는 문제점이 있다.In addition, a gap is generated between the triangular end of the rotor and the inner wall of the combustion chamber, incomplete combustion occurs, and the performance or efficiency of the engine is deteriorated due to deterioration of lubricity.
또한, 내구성이 약하고 유효수명이 짧은 문제점이 있다.In addition, there is a problem of weak durability and short lifespan.
더욱이, 반켈엔진과 같은 종래의 회전식 엔진은 구동 중 과도한 충격의 발생으로 인해 소재가 충격에 강한 고가의 금속으로 한정되므로 소재의 제약은 물론 원가의 상승을 초래하는 문제점이 있다.Moreover, conventional rotary engines, such as Vankel engines, are limited to expensive metals that are resistant to impact due to excessive shocks during driving, resulting in problems of material limitation and cost increase.
이에 본 발명은 상술된 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 엔진효율이 향상되고, 구조가 간단하며, 윤활성 및 밀봉성이 향상되는 회전식 내연기관을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been invented to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotary internal combustion engine with improved engine efficiency, simple structure, improved lubricity and sealability.
본 발명의 다른 목적은 동일한 회전축에 장착되어 회전하는 회전식 흡입밸브를 통해 압축된 혼합가스가 별도의 연소실에서 폭발하여 이 폭발력을 동일 회전축에 장착된 배기밸브의 개폐에 따라 폭발력을 동력발생베인에 인가시켜 회전운동을 발생시킴으로써 엔진효율을 향상시킬 수 있는 회전식 내연기관을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is that the mixed gas compressed through the rotary suction valve is mounted on the same rotary shaft to explode in a separate combustion chamber to apply the explosion force to the power generating vanes according to the opening and closing of the exhaust valve mounted on the same rotary shaft. It is to provide a rotary internal combustion engine that can improve the engine efficiency by generating a rotary motion.
본 발명의 또 다른 목적은 별도의 윤활유 공급장치가 필요없이 엔진의 작동에 필요한 윤활유를 자동적으로 공급함으로써 내구성이 향상되는 회전식 내연기관을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a rotary internal combustion engine having improved durability by automatically supplying lubricating oil required for operation of an engine without requiring a separate lubricating oil supply device.
본 발명의 또 다른 목적은 단일의 회전체로만 구성됨으로써 제조 및 보수가 용이하고 내구성을 향상시킬 수 있으며, 적용성을 확대시킬 수 있는 회전식 내연기관을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a rotary internal combustion engine that can be easily manufactured and repaired, can improve durability, and can be expanded by being composed of only a single rotating body.
본 발명의 또 다른 목적은 편심회전이 발생하지 않고, 회전시 충격의 발생이 없으며, 연소실이 분리되는 회전식 엔진을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a rotary engine in which an eccentric rotation does not occur, no shock occurs during rotation, and a combustion chamber is separated.
본 발명의 또 다른 목적은 제조 가능한 소재를 다양하게 선택할 수 있는 회전식 엔진을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a rotary engine capable of selecting various materials that can be manufactured.
도 1은 본 발명에 따른 회전식 엔진을 전체적으로 보여주는 부분 절취사시도.1 is a partial cutaway perspective view showing a rotary engine according to the present invention as a whole;
도 2는 도 1의 엔진에서 압축섹션의 구조를 상세하게 보여주는 부분 절취 사시도.FIG. 2 is a partial cutaway perspective view showing the structure of the compression section in detail in the engine of FIG. 1; FIG.
도 3은 도 1의 엔진에서 흡기섹션의 구조를 상세하게 보여주는 부분 절취 사시도.Figure 3 is a partially cut perspective view showing in detail the structure of the intake section in the engine of Figure 1;
도 4는 도 1의 엔진에서 동력발생 섹션의 구조를 상세히 보여주는 부분 절취사시도.Figure 4 is a partial cutaway perspective view showing in detail the structure of the power generating section in the engine of Figure 1;
도 5는 도 1의 엔진의 횡단면도.5 is a cross-sectional view of the engine of FIG. 1.
도 6은 도 2의 압축섹션의 횡단면도.6 is a cross-sectional view of the compression section of FIG.
도 7은 도 4의 동력발생섹션의 횡단면도,7 is a cross-sectional view of the power generation section of FIG. 4;
도 8은 흡기밸브의 측면도.8 is a side view of the intake valve;
도 9는 배기밸브의 측면도.9 is a side view of the exhaust valve;
도 10은 본 발명에 따른 로터리 엔진의 동력 행정도.10 is a power stroke diagram of a rotary engine according to the present invention;
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣♣ Explanation of symbols for the main parts of the drawing ♣
10: 실린더 블록12: 압축섹션10: cylinder block 12: compression section
34: 흡기섹션44: 연소섹션34: intake section 44: combustion section
54: 배기섹션64: 동력발생섹션54: exhaust section 64: power generation section
이 같은 목적들은, 측벽에 의해 일측이 밀폐되고, 혼합가스와 오일이 공급되는 흡입포트를 구비하며, 상기 흡입포트와 연통하는 압축실이 형성되며, 상기 압축실로 유입되는 혼합가스를 압축하기 위한 압축장치가 회전 가능하게 구비되는 압축섹션; 상기 압축섹션에 일체로 연통 형성되며, 상기 압축실에서 압축된 혼합가스를 흡입하여 이송시키기 위한 흡기밸브가 회전 가능하게 설치되는 흡기섹션; 상기 흡기섹션에 연통 형성되고, 상기 흡기섹션으로부터 이송되는 압축가스를 연소시켜 폭발시키기 위한 연소실을 구비하는 연소섹션; 상기 연소섹션에 일체로 연통 형성되며, 상기 연소실에서 연소 및 폭발되어 발생된 팽창가스를 이송시키기 위한 배기밸브가 회전 가능하게 구비되는 배기섹션: 및 상기 배기섹션에 연통 형성되며, 상기 배기섹션으로부터의 팽창가스가 공급되는 격실을 구비하며, 상기 격실에는 상기 팽창가스의 압력에 의해 가압되어 회전되는 로터를 구비하며, 상기 로터에는 동력을 외부로 공급하기 위한 구동샤프트가 일체로 구비되며, 측벽에 의해 밀폐되는 동력발생 섹션을 포함하는 회전식 엔진에 의해 달성될 수 있다.These purposes, one side is sealed by the side wall, has a suction port for supplying the mixed gas and oil, a compression chamber is formed in communication with the suction port, compression for compressing the mixed gas flowing into the compression chamber A compression section in which the device is rotatably provided; An intake section integrally formed in the compression section and rotatably provided with an intake valve for sucking and transporting the mixed gas compressed in the compression chamber; A combustion section formed in communication with the intake section and having a combustion chamber for combusting and exploding the compressed gas transferred from the intake section; An exhaust section formed integrally in communication with the combustion section, the exhaust section being rotatably provided with an exhaust valve for conveying the inflated gas generated by combustion and explosion in the combustion chamber, and in communication with the exhaust section, Comprising an expansion gas is supplied to the compartment, the compartment is provided with a rotor is rotated by the pressure of the expansion gas, the rotor is provided with a drive shaft for supplying power to the outside integrally, by the side wall It can be achieved by a rotary engine comprising a closed power generating section.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 1 내지 9를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전식 엔진은 그 외관이 대체로 장방형의 입방체를 이루는 실린더블록(10)을 구비한다. 그 실린더블록(10)은 상세히 후술되는 바와 같이 혼합가스를 압축하기 위한 압축섹션과, 압축된 가스를 흡입하여 연소시키기 위한 연소섹션과, 연소섹션에서 연소 및 폭발력을 이용하여 동력을 발생시키기 위한 팽창섹션이 상호 연통하는 방식으로 구성된다. 또한, 압축섹션과 연소섹션 사이에는 압축섹션으로부터 압축된 압축가스를 연소실내로 흡입시키기 위한 흡입섹션이 형성되며, 연소섹션과 팽창섹션 사이에도 연소실에서 연소되어 폭발된 팽창가스를 팽창실로 배출시키기 위한 배기섹션이 형성된다.First, referring to Figures 1 to 9, the rotary engine according to a preferred embodiment of the present invention is provided with a cylinder block 10 whose appearance forms a generally rectangular cube. The cylinder block 10 has a compression section for compressing the mixed gas, a combustion section for sucking and burning the compressed gas, and an expansion for generating power using combustion and explosive force in the combustion section, as will be described later in detail. The sections are organized in a way that they communicate with each other. In addition, a suction section is formed between the compression section and the combustion section to suck the compressed gas compressed from the compression section into the combustion chamber. An exhaust section is formed.
실린더블록(10)은 그 일측에서 혼합기를 압축하기 위한 압축섹션(12)을 구비한다. 압축섹션(12)은 실리더블록(10)의 일측을 형성하는 측벽(14)을 구비한다. 측벽(14)의 중심축의 대체로 상부에는 후술되는 회전축이 회전 가능하게 삽입되는 관통공(16)이 형성된다. 압축섹션(12)의 일측에는 도시되지 않은 혼합가스공급원으로부터 혼합가스를, 그리고 도시되지 않은 오일공급원으로부터 오일을 함께 압축섹션의 내부로 공급하기 위한 흡입포트(18)가 형성된다.The cylinder block 10 has a compression section 12 for compressing the mixer on one side thereof. The compression section 12 has sidewalls 14 forming one side of the cylinder block 10. A through hole 16 is formed in the upper portion of the central axis of the side wall 14 so that the rotating shaft, which will be described later, is rotatably inserted. One side of the compression section 12 is formed with a suction port 18 for supplying the mixed gas from the mixed gas supply source (not shown) and the oil from the oil supply source (not shown) to the inside of the compression section.
압축섹션(12)의 내부에는 흡입포트(18)로부터 유입되는 혼합기가 유입되는 로터 하우징(rotor housing), 즉 압축실(20)이 형성된다. 압축실(20)의 내측에는 흡입포트(18)로부터 유입되는 혼합기를 압축시키기 위한 압축장치(22)가 회전 가능하게 내설된다. 압축장치(22)는 일축이 제1측벽(14)의 관통공(16)에 회전 가능하게 지지되는 피동축(24)을 구비한다. 특히, 피동축(24)에는 그 것의 중심축을 횡으로 관통하는 장착홈(26)이 형성되어 있으며, 그 장착홈(26)에는 압축실내의 혼합기를 실제로 압축하기 위한 압축베인(28)이 삽설되는 것이 바람직하다. 압축베인(28)은 그 것의 양단부가 압축실(20)의 내측벽에 접촉하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 압축베인(28)의 단부와 압축실(20)의 내측면간의 접촉 및 그 같은 접촉을 기밀적으로 유지하기 위해 압축베인(28)은 2개의 절반부(28a;28b)로 구획되며, 이들 각각의 절반부(28a:28b)는 피동축(24)의 내부에서 탄성부재(29)에 의해 압축실의 내측면을 향해 탄성적으로 강제되며, 또한 엔진이 회전함에 따른 원심력의 작용에 의해 압축베인의 단부와 압축실 내면간의 기밀이 유지된다.In the compression section 12, a rotor housing, that is, a compression chamber 20, into which a mixer flowing from the suction port 18 flows is formed. Inside the compression chamber 20, a compression device 22 for compressing the mixer flowing from the suction port 18 is rotatably installed. The compression device 22 has a driven shaft 24 whose one axis is rotatably supported by the through hole 16 of the first side wall 14. In particular, the driven shaft 24 is provided with a mounting groove 26 that penetrates the central axis thereof, and the mounting groove 26 is provided with a compression vane 28 for actually compressing the mixer in the compression chamber. It is preferable. The compression vane 28 is preferably configured such that both ends thereof contact the inner wall of the compression chamber 20. As such, the compression vane 28 is divided into two halves 28a and 28b to maintain the contact between the end of the compression vane 28 and the inner surface of the compression chamber 20 and such contact confidentially. Each of these half portions 28a and 28b is elastically forced toward the inner side of the compression chamber by the elastic member 29 inside the driven shaft 24, and furthermore, the engine is rotated by the centrifugal force as the engine rotates. As a result, airtightness between the end of the compression vane and the inner surface of the compression chamber is maintained.
한편, 압축실(20)에는 그 압축실에서 압축된 혼합가스를 수용하여 저장하기 위한 혼합기 저장탱크(30)가 그 압축실과 연통되어 형성된다. 혼합기 저장탱크(30)는 수용되는 혼합기와 함께 유입되는 오일을 완전하고 용이하게 분리할 수 있도록굴곡 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 혼합기 저장탱크(30)의 하부에는 그곳에서 혼합기로부터 분리되어 중력에 의해 하방으로 낙하하는 윤활유, 즉 오일을 수집하기 위한 윤활유 저장탱크(32)가 연통 형성된다.On the other hand, in the compression chamber 20, a mixer storage tank 30 for receiving and storing the mixed gas compressed in the compression chamber is formed in communication with the compression chamber. The mixer storage tank 30 is preferably formed to be bent to completely and easily separate the oil introduced with the mixer to be accommodated. In addition, a lower portion of the mixer storage tank 30, there is formed a lubricating oil storage tank 32 for collecting the lubricating oil, that is, oil which is separated from the mixer there and dropped downward by gravity.
압축섹션(12)의 일측에는 그 압축섹션의 혼합기 저장탱크(30)에 저장된 혼합기를 후술되는 연소실로 공급하기 위한 흡기섹션(34)이 형성된다. 흡기섹션(34)에는 상기 피동축(24)에 일체로 연결되는 흡기밸브(36)가 내설된다. 흡기밸브(36)는 원판형의 회전형 로터 또는 회전밸브로 형성되는 것이 바람직하다. 흡기밸브(36)의 제위치에는 압축된 혼합기를 후술되는 연소실로 공급하기 위한 흡기구(38)가 형성된다. 흡기구(38)는 2개를 구비하며, 각각의 흡기구(38)는 상호 대향하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 흡기섹션(34)의 하부에는 그 흡기섹션의 내부의 압력 및 연소실로 공급되는 혼합기의 압력을 측정하기 위한 압력게이지(manometer)(40)가 설치된다. 한편, 흡기밸브(36)에는 그 것의 회전을 원활하게 하기 위해 윤활유가 공급되거나 이동될 수 있는 윤활유통로(42)가 형성되는 것이 바람직하다.On one side of the compression section 12 is formed an intake section 34 for supplying the mixer stored in the mixer storage tank 30 of the compression section to the combustion chamber described later. The intake section 34 is provided with an intake valve 36 which is integrally connected to the driven shaft 24. Intake valve 36 is preferably formed of a disc-shaped rotary rotor or rotary valve. In place of the intake valve 36, an inlet 38 is provided for supplying the compressed mixer to the combustion chamber described later. The inlet port 38 is provided with two pieces, and each inlet port 38 is preferably formed at a position facing each other. In addition, a pressure gauge 40 is provided below the intake section 34 for measuring the pressure inside the intake section and the pressure of the mixer supplied to the combustion chamber. On the other hand, the intake valve 36 is preferably formed with a lubrication passage 42 through which lubricating oil can be supplied or moved in order to smooth the rotation thereof.
흡기섹션(34)에는 그로부터 유입되는 혼합기를 연소시키기 위한 연소섹션(44)이 구비된다. 연소섹션(44)은 흡기섹션(34)의 흡기밸브(36)의 회전 중 그 흡기밸브(36)의 흡기구(38)와 연통 가능한 흡입구(46)를 구비한다. 물론, 연소섹션(44)은 흡입구(46)로부터 유입되는 혼합기를 실제로 연소시키기 위한 연소실(48)을 구비한다. 그리고, 그 연소실(48)에는 혼합기에 화염을 공급하여 연소시키기 위한 점화플러그(50)가 설치된다. 이 같은 구성에 따라, 흡기밸브(36)가흡입구(46)와 일치되거나 연통할 때 혼합기가 그 연통구를 통해 연소실로 유입되며, 점화플러그의 작동에 의해 혼합기가 점화되어 연소되는 것이다. 한편, 연소섹션(44)의 타측, 즉 흡기구(38)가 형성된 측부에 대향하는 타측부에는 연소실에서 연소 및 폭발된 팽창가스를 배출하기 위한 배출구(52)가 형성된다.The intake section 34 is provided with a combustion section 44 for combusting the mixer flowing therefrom. The combustion section 44 has a suction port 46 which is in communication with the intake port 38 of the intake valve 36 during rotation of the intake valve 36 of the intake section 34. Of course, the combustion section 44 has a combustion chamber 48 for actually burning the mixer coming from the inlet 46. The combustion chamber 48 is provided with an ignition plug 50 for supplying flame to the mixer for combustion. According to this configuration, when the intake valve 36 coincides with or communicates with the intake port 46, the mixer is introduced into the combustion chamber through the communication port, and the mixer is ignited and combusted by the operation of the spark plug. On the other hand, the other side of the combustion section 44, that is, the other side opposite to the side in which the inlet port 38 is formed, the discharge port 52 for discharging the expanded and exploded gas in the combustion chamber is formed.
연소섹션(44)의 일측에는 연소실에서 연소되어 폭발된 팽창가스를 후술되는 바와 같이 동력을 발생시키도록 배출시키기 위한 배기섹션(54)이 일체로 구비된다. 배기섹션(54)에는 역시 피동샤프트(24)에 일체로 연결되는 배기밸브(56)가 내설된다. 배기밸브(56)는 전술된 흡기밸브(36)와 유사하게 원판형의 회전형 로터 또는 회전밸브로 형성되는 것이 바람직하다. 배기밸브(56)에는 압축된 혼합기를 후술되는 팽창섹션으로 공급하기 위해 연소섹션(44)의 배출구(52)와 연통가능한 2개의 배기구(58)가 형성된다. 각각의 배기구(58)는 중심축을 중심으로 상호 대칭적으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 각각의 배기구(58)는 연소실의 반경방향을 따라 상호 대향하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 배기섹션(54)의 측부에는 그 배기섹션(44)으로부터 후술되는 동력발생섹션으로 팽창가스를 이송시키기 위한 배기통로(60)가 형성된다. 배기밸브(56)에는 그 것의 회전을 원활하게 하기 위해 윤활유가 공급되거나 이동될 수 있는 윤활유 통로(62)가 형성되는 것이 바람직하다.One side of the combustion section 44 is integrally provided with an exhaust section 54 for discharging the expanded gas, which is combusted and exploded in the combustion chamber, to generate power as described below. The exhaust section 54 is provided with an exhaust valve 56 which is also integrally connected to the driven shaft 24. Exhaust valve 56 is preferably formed of a disc-shaped rotary rotor or rotary valve similar to intake valve 36 described above. The exhaust valve 56 is formed with two exhaust ports 58 in communication with the outlet 52 of the combustion section 44 for supplying the compressed mixer to the expansion section described below. Each of the exhaust ports 58 is preferably formed symmetrically with respect to the central axis. In addition, each of the exhaust ports 58 is preferably formed at positions facing each other along the radial direction of the combustion chamber. On the other hand, at the side of the exhaust section 54, an exhaust passage 60 for transferring the expansion gas from the exhaust section 44 to the power generation section described later is formed. The exhaust valve 56 is preferably provided with a lubricating oil passage 62 through which lubricating oil can be supplied or moved in order to smooth its rotation.
배기섹션(54)의 측부에는 그 배기섹션으로부터 공급되는 팽창가스를 이용하여 실제로 동력을 제공할 수 있는 동력 발생섹션(64)이 일체로 형성된다. 동력 발생섹션(64)에는 배기섹션(54)의 배기통로(60)와 연통하는 격실(66)이 형성된다. 격실(66)의 내측에는 배기통로(60)로부터 유입되는 팽창가스의 압력에 의해 회전되어실제로 회전동력을 발생시키기 위한 로터(68)가 회전 가능하게 설치된다. 특히, 로터(68)에는 그 것의 중심축을 횡으로 관통하는 장착홈(70)이 형성되며, 그 장착홈(70)에는 배기통로(60)를 통해 격실내로 유입되는 팽창가스에 의해 강제되어 결과적으로 로터(68)를 회전시킬 수 있는 동력발생베인(72)이 삽설되는 것이 바람직하다. 동력발생베인(72)은 그 것의 양단부가 격실(66)의 내측벽에 접촉하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 동력발생베인(72)의 단부와 격실(66)의 내측면간의 접촉 및 그 같은 접촉을 기밀적으로 유지하기 위해, 전술된 압축베인(28)과 같이 동력발생베인(72)은 2개의 절반부(72a;72b)로 구획되며, 이들 각각의 절반부(72a:72b)는 장착홈의 내부에서 스프링과 같은 탄성부재(74)에 의해 격실의 내측면을 향해 탄성적으로 강제되며, 이 또한 엔진이 회전함에 따른 원심력의 작용에 의해 동력발생베인의 단부와 격실의 내측면간의 기밀이 유지된다.The side of the exhaust section 54 is integrally formed with a power generating section 64 that can actually provide power using the expansion gas supplied from the exhaust section. The power generating section 64 is formed with a compartment 66 communicating with the exhaust passage 60 of the exhaust section 54. Inside the compartment 66, the rotor 68 is rotated by the pressure of the expansion gas flowing from the exhaust passage 60 to actually rotate the rotor 68 is installed rotatably. In particular, the rotor 68 is provided with a mounting groove 70 penetrating the central axis of the transverse, the mounting groove 70 is forced by the expansion gas flowing into the compartment through the exhaust passage 60 and consequently It is preferable that the power generating vane 72 capable of rotating the rotor 68 is inserted therein. The power generating vane 72 is preferably configured such that both ends thereof contact the inner wall of the compartment 66. As such, in order to keep the contact between the end of the power generating vane 72 and the inner surface of the compartment 66 and such contact airtight, the power generating vane 72, like the compression vane 28 described above, is Two halves 72a; 72b, each of which halves 72a: 72b are elastically forced toward the inner side of the compartment by an elastic member 74, such as a spring, inside the mounting groove, This also maintains hermeticity between the end of the power generating vane and the inner surface of the compartment by the action of centrifugal force as the engine rotates.
한편, 동력발생섹션(64)에는 로터(68)를 회전시킨 후의 팽창가스를 외부로 배출시키기 위한 배출구(76)가 형성된다. 또한, 로터(68)에는 그 것에 의해 발생된 동력을 외부로 제공하기 위해 구동샤프트(78)가 일체로 연결된다. 물론, 구동샤프트(78)는 전술된 바와 같은 구성요소들을 거쳐 상기 피동샤프트(24)에 연결되며, 각각의 샤프트의 중심축은 상호 일치하는 것으로 이해된다. 동력발생섹션(64)의 측부에는 실린더블록(10)의 외측벽을 형성하는 측벽(80)이 일체로 구비된다. 그 측벽(80)에는 물론 구동샤프트(78)가 외부로 돌출되어 연장됨은 물론 그 구동샤프트(78)를 회전 가능하게 지지하기 위한 지지공(82)이 형성된다. 물론, 압축섹션(12)의 측벽(14)에 형성된 관통공의 중심과 동력발생섹션(64)의 측벽(80)에 형성된 지지공(82)의 중심은 동일 축선상에 위치하는 것이 바람직하다.On the other hand, the power generation section 64 is formed with a discharge port 76 for discharging the expansion gas after rotating the rotor 68 to the outside. In addition, the drive shaft 78 is integrally connected to the rotor 68 to provide the power generated by the rotor to the outside. Of course, the drive shaft 78 is connected to the driven shaft 24 via the components as described above, and it is understood that the central axes of each shaft coincide with each other. Side portions 80 of the power generating section 64 are integrally provided with sidewalls 80 that form the outer wall of the cylinder block 10. Of course, the side wall 80 is formed with a support hole 82 for rotatably supporting the drive shaft 78 as well as the drive shaft 78 protrudes to the outside. Of course, the center of the through hole formed in the side wall 14 of the compression section 12 and the center of the support hole 82 formed in the side wall 80 of the power generating section 64 are preferably located on the same axis.
특히, 흡기섹션(34)에는 다양한 변수에 따라, 즉, 사용되는 연료에 따라 압력을 조절할 수 있도록 압력 조정기(84)가 설치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 발명에 따른 회전식 엔진에는 가솔린, 경유, 가스 등 다양한 연료를 제한 없이 사용할 수 있는 것이다.In particular, the intake section 34 is preferably provided with a pressure regulator 84 to adjust the pressure in accordance with various variables, that is, the fuel used. Accordingly, in the rotary engine according to the present invention, various fuels such as gasoline, diesel, and gas can be used without limitation.
또한, 전술된 바와 같이 본 발명에 따른 회전식 엔진은 연소실이 분리되어 있고 편심회전이 발생하지 않아 충격력이 발생하지 않으므로 소재의 제약이 없다. 본 발명에 따른 회전식 엔진은 내열성 및 내식성이 우수한 세라믹 재료로도 제작이 가능하다.In addition, as described above, the rotary engine according to the present invention has no limitation of the material because the combustion chamber is separated and the eccentric rotation does not occur and the impact force does not occur. The rotary engine according to the present invention can also be manufactured from a ceramic material having excellent heat resistance and corrosion resistance.
이하, 본 발명에 따른 회전식 엔진의 작동 및 그 작용모드에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the rotary engine according to the present invention and its operation mode will be described in detail.
예컨대, 구동장치, 동력장치 또는 다른 다양한 동력발생장치에 탑재될 수 있는 본 발명에 따른 회전식 엔진을 작동시키면, 피동샤프트(24)가 회전됨과 동시에 실린더블록(10)의 압축섹션(12)의 측부에 형성된 흡입포트(18)를 통해 적정량의 공기와 연료가 혼합된 혼합기가 압축실(20)로 유입된다.For example, when operating the rotary engine according to the invention, which can be mounted on a drive, a power unit or various other power generating units, the side of the compression section 12 of the cylinder block 10 at the same time the driven shaft 24 is rotated. Through the suction port 18 formed in the mixing of the appropriate amount of air and fuel is introduced into the compression chamber (20).
이와 같이 압축실(20)내로 유입된 혼합기는 피동샤프트(24)에 왕복 가능하게 설치된 압축베인에 의해 그 피동샤프트(24)의 회전방향으로 압축된다. 이때 압축베인(28)은 그 것의 양단부가 압축실(20)의 내측벽에 접촉상태를 유지하므로 압축되는 혼합기가 후방으로 누설되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다. 물론, 이와 같은 압축베인(28)과 압축실(20)의 내측면간의 기밀접촉은 그 압축베인(28)이 2개의 절반부(28a;28b)로 구성되며, 이들 각각의 절반부(28a:28b)가 탄성부재(30)에 의해 압축실의 내측면을 향해 탄성적으로 강제되기 때문이며, 이와 아울러 회전체에 작용하는 원심력에 의해 강제되기 때문이다. 압축실(20)에서 압축된 혼합기는 혼합기 저장탱크(30)로 이송되어 혼합기에 포함된 윤활유가 분리된다. 이와 같이 분리된 윤활유는 혼합기 저장탱크(30)의 하방에 설치된 윤활유 저장탱크(32)에 수집된다.In this way, the mixer introduced into the compression chamber 20 is compressed in the rotational direction of the driven shaft 24 by a compression vane reciprocally installed in the driven shaft 24. At this time, the compression vane 28 can effectively prevent the compressed mixer from leaking backwards because both ends thereof are in contact with the inner wall of the compression chamber 20. Of course, such a hermetic contact between the compression vane 28 and the inner surface of the compression chamber 20 is that the compression vane 28 is composed of two halves 28a and 28b, each of which has a half 28a: This is because 28b) is elastically forced toward the inner surface of the compression chamber by the elastic member 30, and at the same time, it is forced by the centrifugal force acting on the rotating body. The mixer compressed in the compression chamber 20 is transferred to the mixer storage tank 30 to separate the lubricant contained in the mixer. The lubricating oil thus separated is collected in the lubricating oil storage tank 32 installed below the mixer storage tank 30.
이후, 혼합기 저장탱크(30)내의 혼합기는 흡기섹션(34)의 흡기밸브(36)가 회전하는 동안 그 흡기밸브(36)에 형성된 흡기구(38)가 연통하는 순간 그 연통구를 통해 연소섹션(44)의 흡입구(46)를 통해 연소실(48)로 공급된다. 연소실(48)로 공급된 혼합기는 점화플러그(50)에 의해 연소되어 폭발된다.Thereafter, the mixer in the mixer storage tank 30 has a combustion section through the communication port as soon as the intake port 38 formed in the intake valve 36 communicates while the intake valve 36 of the intake section 34 is rotated. It is supplied to the combustion chamber 48 through the inlet 46 of 44. The mixer supplied to the combustion chamber 48 is combusted and exploded by the spark plug 50.
이후, 혼합기가 연소실(48)에서 연소되어 폭발될 때 발생되는 팽창가스가 배출구(52)를 통해 배출된다. 이와 같이 배출되는 팽창가스는, 그 배출구(52)와 회전중인 배기섹션(54)의 배기밸브(56)에 구비된 2개의 배기구(58) 중 하나의 배기구와 연통할 때 그 배기구(58)를 통해 이송된다. 이후, 그 팽창가스는 배기섹션(44)의 배기통로(60)를 통해 동력 발생섹션(64)의 격실(66)로 공급된다.Thereafter, the expansion gas generated when the mixer is burned and exploded in the combustion chamber 48 is discharged through the outlet 52. The expansion gas discharged in this way communicates with the exhaust port 58 of one of the two exhaust ports 58 provided in the exhaust port 56 of the exhaust port 54 and the rotating exhaust section 54. Are transported through. Thereafter, the expansion gas is supplied to the compartment 66 of the power generating section 64 through the exhaust passage 60 of the exhaust section 44.
동력 발생섹션(64)의 격실(66)에 공급된 팽창가스는 그곳에 내설된 로터(68)의 동력발생베인(72)을 가압함에 따라 로터(68)가 회전된다. 이때, 동력발생베인(72)의 각각의 단부는 격실(66)의 내측벽에 기밀접촉이 유지되어 팽창가스의 누출을 방지할 수 있는 바, 이는 동력발생베인(72)을 구성하는 각각의 절반부(72a;72b)가 탄성부재(74)에 의해 상호 반대방향으로 강제되기 때문이며, 이 또한 회전체에 작용하는 원심력에 의해 기밀을 유지하는 방향으로 강제되기 때문이다.As the expansion gas supplied to the compartment 66 of the power generating section 64 presses the power generating vane 72 of the rotor 68 therein, the rotor 68 is rotated. At this time, each end of the power generating vane 72 is maintained in the airtight contact to the inner wall of the compartment 66 to prevent the leakage of the expansion gas, which is each half constituting the power generating vane 72 This is because the portions 72a; 72b are forced in opposite directions by the elastic member 74, and this is also forced in the airtight direction by the centrifugal force acting on the rotating body.
결과적으로, 팽창가스에 의해 로터(68)가 회전함에 따라 그 로터에 일체적으로 연장 형성된 구동샤프트(24)가 회전됨으로서, 그 회전동력이 구동장치 또는 다른 작동장치를 구동시킬 수 있는 것이다.As a result, as the rotor 68 is rotated by the expansion gas, the drive shaft 24 integrally formed on the rotor is rotated, so that the rotational power can drive the driving device or another operating device.
최종적으로, 동력발생섹션(64)에서 로터(68)를 회전시켜 구동샤프트(78)를 회전시킨 후의 팽창가스는 배출구(76)를 통해 외부로 또는 도시되지 않은 배기가스 처리장치로 이송되어 정화된 후 외부로 방출된다.Finally, in the power generating section 64, the expansion gas after rotating the drive shaft 78 by rotating the rotor 68 is transferred to the outside through the outlet 76 or to an exhaust gas treatment apparatus (not shown) and purified. Then released to the outside.
전술된 바와 같은, 회전식 엔진의 흡기단계(S), 연소 및 폭발단계(P), 및 배기단계(E)와 아이들링단계(I)로 이루어진 행정이 도 10에 도시된 바와 같이 피동샤프트가 1회전 할 때 2회 달성되며, 이와 같은 행정이 반복적으로 이루어짐으로써 구동장치 또는 작동장치가 연속적으로 구동될 수 있는 것이다.As described above, the stroke composed of the intake stage S, the combustion and explosion stage P, and the exhaust stage E and the idling stage I of the rotary engine is rotated once as shown in FIG. When this is achieved twice, such a stroke may be repeatedly performed so that the driving device or the operating device can be driven continuously.
또한, 압축섹션에서 압축된 혼합가스의 압력을 사용되는 연료의 종류에 따라 흡입섹션에서 압력조정기(84)를 이용하여 조절할 수 있다. 이에 따라, 가솔린, 경유, 가스 등 을 제한 없이 사용할 수 있음은 물론, 사용되는 연료에 상응하는 혼합가스의 압력을 적합하게 설정할 수 있어 엔진의 성능을 최적으로 유지할 수 있는 것이다.In addition, the pressure of the mixed gas compressed in the compression section can be adjusted using the pressure regulator 84 in the suction section according to the type of fuel used. Accordingly, gasoline, diesel, gas and the like can be used without limitation, and the pressure of the mixed gas corresponding to the fuel used can be set appropriately, thereby maintaining the engine performance optimally.
더욱이, 종래의 회전식 엔진과는 달리 편심 회전운동이 없는 원활한 회전운동을 하여 회전시 충격이 발생되지 않으며, 연소실이 분리되어 있으므로 연소폭발에 의해 동력이 발생될 때 급격한 충격이 없게되는 것이다. 이에 따라, 소재를 다양하게 선택할 수 있으며, 내열성 및 내식성이 강한 세라믹으로도 제조가 가능하다.Moreover, unlike the conventional rotary engine, the impact is not generated when the rotation is performed by the smooth rotation without the eccentric rotation, and the combustion chamber is separated so that there is no sudden impact when the power is generated by the combustion explosion. Accordingly, a variety of materials can be selected, and it is possible to manufacture a ceramic having high heat resistance and corrosion resistance.
전술된 바와 같은 회전식 엔진의 작동에 의하면, 샤프트가 회전함에 따라 그 샤프트에 고정된 흡기밸브 및 배기밸브가 회전함으로써 혼합기의 흡기 및 배기가스의 배기가 이루어진다. 그리고, 혼합가스를 압축하기 위한 압축섹션이 별도로 형성되어 있어, 그 혼합가스를 일정압력까지 압축한 후 사용한다. 특히, 혼합가스 저장탱크가 구비되어 있으며, 이 저장탱크내에 일정부분의 혼합가스의 압력이 존재하고 있어 이 압력으로 오일을 공급할 수 있으므로 별도의 오일펌프를 설치할 필요가 없다. 또한, 압축가스 저장탱크는 물론 실린더블록 내의 전체 오일통로가 냉각핀 타입으로 형성됨으로써 냉각효율이 향상된다. 더욱이, 연소섹션이 압축섹션과 동력발생섹션과 분리됨으로써, 피동샤프트의 압축베인과 로터의 동력발생베인의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 흡기 및 배기 계통의 구조가 간단하고, 전체적인 엔진의 구조가 간단하다. 물론, 실린더블록의 전체 외관이 핀 형태로 구성됨으로써, 전체적인 냉각효율이 향상될 수 있다.According to the operation of the rotary engine as described above, as the shaft rotates, the intake valve and the exhaust valve fixed to the shaft rotate so that the intake and exhaust gas of the mixer are exhausted. Then, a compression section for compressing the mixed gas is formed separately, and the mixed gas is used after being compressed to a constant pressure. In particular, a mixed gas storage tank is provided, and since there is a pressure of a certain portion of the mixed gas in the storage tank, oil can be supplied at this pressure, and thus no separate oil pump needs to be installed. In addition, since the entire oil passage in the cylinder block as well as the compressed gas storage tank is formed as a cooling fin type, the cooling efficiency is improved. Moreover, the combustion section is separated from the compression section and the power generation section, thereby preventing damage to the compression vane of the driven shaft and the power generation vane of the rotor. In addition, the structure of the intake and exhaust systems is simple, and the structure of the overall engine is simple. Of course, the overall appearance of the cylinder block is configured in the form of a pin, the overall cooling efficiency can be improved.
결과적으로, 본 발명에 따른 회전식 엔진에 의하면, 엔진효율이 향상되고, 구조가 간단하며, 윤활성 및 밀봉성이 향상되는 효과가 있다.As a result, according to the rotary engine according to the present invention, the engine efficiency is improved, the structure is simple, and the lubricity and the sealing property are improved.
그리고, 동일한 회전축에 장착되어 회전하는 회전식 흡입밸브를 통해 압축된 혼합가스가 별도의 연소실에서 폭발하여 이 폭발력을 동일 회전축에 장착된 배기밸브의 개폐에 따라 팽창가스가 동력발생베인에 인가되어 동력을 발생시키므로 엔진효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Then, the mixed gas compressed through the rotary suction valve mounted on the same rotating shaft explodes in a separate combustion chamber, and the explosive force is applied to the power generating vanes by opening and closing the explosive force by opening and closing the exhaust valve mounted on the same rotating shaft. There is an advantage that can improve the engine efficiency.
또한, 별도의 윤활유 공급장치가 필요 없이 엔진의 작동에 필요한 윤활유를 자동적으로 공급함으로써 내구성이 향상되며, 단일의 회전체로만 구성됨으로써 제조 및 보수가 용이하고 내구성을 향상시킬 수 있으며, 적용성을 확대시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, durability is improved by automatically supplying the lubricating oil required for the operation of the engine without the need for a separate lubricating oil supply device. It is easy to manufacture and repair, improves the durability, and expands the applicability by consisting of a single rotating body only. There is an advantage to this.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.While a preferred embodiment according to the present invention has been described above, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the scope of the appended claims.
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Legal Events
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20090319 Year of fee payment: 5 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |