KR20110003396A - 감람형 회전식 엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연성 엔진에 관한 것으로, 제안된 감람형 로터 엔진은 현재의 왕복 피스톤 엔진의 왕복 관성이 크고 구조가 복잡하고 체적이 비교적 큰 단점을 극복함과 동시에 현재 존재하는 회전자식 엔진의 출력 토크가 작아 연료가 충분하게 연소할 수 없어 오일 연소량이 커지고 또 제조 기술에 대한 요구가 높은 등 단점도 극복하였다. 본 발명은 크랭크축, 케이싱과 삼각형 로터를 포함하는데 삼각형 로터 중심 구멍 내에 연결축을 설치하고, 이 연결축은 기어 세트를 통하여 크랭크축과 연결된다. 이렇게 기어 세트를 통하여 이루어지는 전동은 연결축에 연결된 회전자 중심의 운동을 북(양끝이 가늘고 중간이 굵은) 형태를 이루게 하여 내연성 엔진의 기본적인 동작 과정을 실현하게 한다. 이 내연성 엔진은 구조가 간단하고 체적이 작으며 중량이 가볍고 작업시 운행이 평온하고 생성된 진동이 작으며 출력 토크가 기존에 비해 뚜렷이 늘어나게 하는 동시에 연료가 충분하게 연소 되도록 하였으며 사용 가능한 연료의 종류도 광범위하고 기계적 마모도 작다.

Description

감람형 회전식 엔진{AN OLIVE-SHAPED ROTARY ENGINE}

본 발명은 내연기관에 관한 것으로, 일종의 감람형 회전식 엔진이다.

현재 자동차에 보편적으로 사용되고 있는 엔진은 왕복 피스톤 엔진이다. 이러한 엔진은 연료가 연소실에서 연소되어 생성되는 에너지로 피스톤을 밀어 왕복 직선 운동을 행하고, 연결축과 크랭크 샤프트를 통하여 피스톤의 왕복 운동을 크랭크 샤프트의 회전 운동으로 전환시켜 전동기구(시스템)를 가동시킨다.

이러한 방식은 왕복관성이 크고, 구조가 복잡하고, 체적이 크다. 이런 단점을 극복하기 위해, 20세기 1950년대 독일의 Wankel이 회전식 엔진을 발명하였다. 이 엔진은 연료와 공기가 연소하여 생성된 팽창열을 직접 회전자가 전동하는 기계적 에너지로 전환시킨 후 회전자가 크랭크축을 움직여 동력을 전달하게 함으로써, 기존의 직선운동을 포기하였다. 이 때문에 동일한 공률의 엔진일 경우, 이런 엔진은 상대적으로 그 구조와 체적이 작고 중량이 가벼우며 진동과 소음이 작다. 이런 장점에도 불구하고 이런 엔진은 발명된 이래 광범위하게 응용되지 못했다. 이에 대한 원인은 회전식 엔진의 연소실 형태로 연료가 완전 연소 될 수 없고, 연소 에너지 전달 거리가 너무 길어 오일 소모량이 증가하는 데에 있다. 게다가 회전식 엔진은 점화 방식만 사용할 수 있고 압축 방식은 사용하지 못하기 때문에, 디젤 연료의 사용이 불가하였다. 또한, 엔진의 출력 토크(output torque)가 짧고, 엔진의 구조상에서 엔진의 윤활/냉각/밀봉 등에 대한 기술적 요구가 매우 높아야 했다. 이로 인해 제조기술에 대한 요구도 제고되는 등 상술한 원인으로 광범위하게 응용되지 못했다.

본 발명은 상술한 바와 같은 왕복식 엔진과 회전식 엔진의 현존하는 단점을 극복하고 새로운 감람형 회전자 엔진을 제출하였다. 이런 엔진은 구조가 간단하고 체적이 작으며 중량이 가볍고 작업시 운행이 온정하고 생성되는 진동이 작으며 출력 토크가 뚜렷하게 증가하여 연료의 연소가 충분하고 사용 가능한 연료 유형도 광범위하며 기계적 마모가 작다.

본 발명은 아래와 같은 기술 방안을 통하여 실현되였다. 감람형 회전자 엔진은 출력축/케이싱과 삼각형 로터(rotor)로 구성된다. 케이싱 형태로는 감람형을 채용하고, 케이싱 양끝에 각각 뚜껑이 설치되어 있으며, 삼각형 로터는 감람형 케이싱 내부 공간에 설치되어 있고, 케이싱의 기하학적 곡선은 삼각형 로터의 회전 원호면과 등폭의 원호면(동심) 구조이다. 그중 출력 크랭크축은 케이싱 내부 공간 중심과 겹치며 로터와 출력 크랭크축은 연결축을 통하여 연결되며, 연결축은 로터의 센터 구멍 내에 설치되어 있다. 그 연결축과 로터의 중심선은 서로 겹치며 로터 연결축(편심축)은 로터의 편심 구멍을 통하여 기어 세트와 연결된다. 기어 세트는 바로 연결축(편심축)을 공제하는 것을 통하여 동작을 전달한다. 크랭크축이 회전 과정중 기어 세트가 편심축을 회전시켜 편심축이 연결된 로터의 중심의 운동궤적이 북 형태(양끝이 가늘고 중간이 굵은 기하학적 도형)를 가지게 한다.

크랭크축의 크랭크 반경을 R이라 하며 로터 연결축과 크랭크핀 축선사이의 거리는 (√3) * R이며, 북 형태 운동궤적의 원심거리는

이고, 동시에 반경이 모두

인 두 개의 원이 겹쳐서 생긴 호선이다.

크랭크핀 중심과 크랭크축 중심의 연결선과 케이싱 긴 축방향의 회전 각도를 α라 하고 로터 연결축 중심과 크랭크 중심 연결선과 크랭핀 중심과 크랭크축 중심의 연결선의 회전각도를 β라 하였을 경우, 이 두 각도 사이의 관계는 다음과 같다.

0°≤α≤180°일 때:

180°＜α≤360°일 때:

본 발명에서 언급한 기어 세트는 아래의 기어로 구성되어 있다. 로터 연결축의 다른 한끝에 기어를 부착하여 이 기어가 크랭크 핀에 연결됨과 동시에 동축(谿菉)되게 하며 케이싱에 기어를 하나 고정시킨다. 이 기어는 크랭크축과 동심형태로 연결시킨다. 이 두 동축 기어를 크랭크 기어대에 설치하고 각각 케이싱 기어와 연결축 기어와 맞물리게 한다.

상기에 기술된 각도 관계에 근거하여 기어세트 중 서로 맞물린 기어들의 상호 전동을 통하여 크랭크축과 연결축의 기어는 서로 반대 방향의 회전을 하게 되며 연결축과 크랭크축의 회전 속도비는,

0°≤α≤180°일 때:

이고, α의 주기가 180°이기에 ，만약 180°＜α≤360°이면 ，(α- 180°)하여 얻은 수치를 위 공식에 사용하면 된다. 그중 케이싱에 고정된 기어와 기어(53)은 일반적인 원형 기어이고 그 전동비는 2이고 기어와 연결축 기어는 특수모양 기어로 그 전동비는

케이싱에 두 조의 흡기구와 배기구가 설치되어 있으며 그들은 서로 대칭관계로 감람형 형체의 양끝의 원호면 위에 설치되었다. 그중 배기구는 감람형의 끝부분에 가깝다. 연소실은 배기구 또는 흡기구 쪽에 설치하고 그 형태는 두 개의 겹친 원이 구성한 원호면 형태를 가지며 두 개의 원이 겹친 부위에 흡기통로가 설치되며 이때는 혼합 연소실이 되는 것이다. 그 형태는 하나의 원형 공간일 수도 있다. 이때 흡기 통로를 원형공간의 옆쪽에 설치한다. 연소실의 용적(내부 체적)의 크기는 직접 엔진의 압축비를 결정한다. 사용되는 연료의 유형에 따라 옆면에 점화구 혹 오일 분사구가 설치된다.

감람형 케이싱 원호면의 중간 위치에는 각각 홈이 설치되어 있고, 홈 내에는 밀착띠가 있으며, 이 밀착띠는 홈내의 스프링에 의해 로터에 밀착된다. 밀착띠가 삼각형 로터에 접촉되는 면은 이중 원호형태로 각각 로터의 대반경 원호곡선과 소반경 원호곡선과 서로 맞물린다. 로터의 양 측면에도 삼각형 원호형태 밀착띠가 있으며, 로터 표면 변두리 부근의 홈 내에 설치되어 있고 홈 내의 스프링에 의해 엔진 케이싱 내부 표면과 밀착된다. 양끝 뚜껑의 로터로 향한 부분에는 세라믹판이 삽입될 수 있다. 세라믹판은 열량 차단성이 좋아 로터가 회전 중에 생성되는 열량손실을 낮출 수 있다. 연결축에는 평형 보드가 고정되어 있어 로터 엔진의 전체 평형을 잡아주는 역할을 한다.

삼각형로터의 원호면은 3 개의 60°대반경 원호와 3 개의 60°소반경 원호가 겹쳐서 형성된 밀폐 원호선이다. 감람형 케이싱의 형태는 2 개의 120°대반경 원호와 2 개의 60°소반경 원호가 겹쳐서 형성된 밀폐 원호선이다. 그중 소반경은r=(0.5 ~ 3)R, 대반경은

이다.

본 발명의 기술적 효과는, 엔진의 체적이 작고 중량이 가볍고 작업공간(용적)이 동일한 상황에서 출력 토크가 비교적 크며, 가속 성능이 좋고, 운행 소음이 적은 것이다. 왕복 피스톤 엔진과 비교할 경우, 그 구조가 간단하고 운행 부속품이 비교적 적고 운행이 온정한다. 현재 있는 삼각형 로터 엔진과 비교할 경우, 본 발명중의 연소실 형태는 연료가 충분하게 연소될 수 있도록 하며, 동시에 디젤유 채용도 가능하다는 것이다. 그외, 현재 피스톤식 엔진과 로터엔진은 폭발력이 최대치에 도달하였을 경우는 거의 토크 출력이 없지만, 본 발명 엔진은 폭발력이 최대치에 도달하였을 때도 여전히 토크 출력이 있을 뿐만 아니라 최대 출력 토크가 기존의 엔진들에 비해 뚜렷하게 제고되었다. 본 발명 중 크랭크축의 회전속도는 기존의 삼각형 로터엔진의 크랭크축의 회전속도보다 상대적으로 낮기에 엔진에 대한 기계적 마모도 줄일 수 있다. 동시에 엔진에 대한 윤활/밀봉에 대한 요구도 낮추었다. 마지막으로, 본 엔진은 고속 운행이든, 저속 운행이든 그 출력 토크가 비교적 크기에 기존의 삼각형 로터가 저속운행시 출력 토크가 작은 결함을 극복하여 연료사용량을 절감할 수 있다.

도 1은 감람형 로터엔진의 구조 설명도;
도 2는 크랭크축의 구조 설명도;
도 3은 연결축의 구조 설명도；
도 4는 로터 연결축 축선의 북형태 운동 궤적도；
도 5는 로터의 외형 윤곽도；
도 6은 감람형 케이싱 외형 윤곽도；
도 7은 엔진의 전반 구조 설명도；
도 8은 제1 형태의 이중 와류 연소실을 도시한 도면;
도 9는 제2 형태의 이중 와류 연소실 도시한 도면;
도 10은 와류 연소실의 형태를 도시한 도면;
도 11은 난류 연소실의 형태를 도시한 도면;
도 12는 작동 상태에 있는 제1 형태의 이중 와류 연소실의 구조 설명도;
도 13은 공기 흡/배기 구조 설명도；
도 14는 로터 원호면 밀봉과 원호면 윤활 관련 구조 설명도；
도 15는 로터 표면밀봉 및 윤활 관련 구조 설명도；
도 16은 로터 중심이 상부 최고점에 이르렀을때 작업 표시도；
도 17은 상부 작업실이 흡기/ 하부작업실이 연소하는 작업 표시도；
도 18은 로터 중심이 하부 최저점에 있고 하부 작업실이 작업하는 장면 표시도；
도 19는 상부 작업실이 연소하고 하부 작업실이 작업하는 장면 표시도；
도 20은 로터 중심이 상부 최고점에 이르고 상부 작업실이 연소하는 작업 표시도；
도 21은 상부 작업실 작업/ 하부 작업실 배기하는 작업 표시도;
도 22는 로터 중심이 하부 최저점에 있는 장면 표시도；
도 23은 상부 작업실 배기/ 하부 작업실 흡기 작업 장면 표시도.

본 발명은 로터 엔진으로서 구조가 치밀하고 운전이 온정하며, 왕복 피스톤 4기통 엔진에 상당하다. 그 크랭크축의 구조는 첨부된 도 2와 같다. 도면에서 알수 있듯이 이 엔진은 크랭크축(3), 케이싱(1), 연결축(4), 기어 세트와 삼각형 로터(2)로 구성되었다. 그중 케이싱(1) 모양은 감람 형태이고 양끝 부분에는 뚜껑(17)이 설치되었다. 삼각형 로터(2)는 케이싱 내부에 설치되고 케이싱 형태 곡선은 삼각형 로터의 원호면과 대응되는 등폭의 원호이다. 본 엔진은 주로 크랭크축(3), 연결축(4)와 기어 세트로 구성된 운행 기관으로, 로터 중심을 북형태 운동 궤적을 따라 움직이게 하는 원리이다. 감람형 케이싱 내부 표면과 로터 표면의 접촉이 로터(2)의 회전을 제한한다. 로터가 케이싱내에서 운동하는 운행 과정중 케이싱 내부의 공간을 갈라놓아 두 개 작업실 공간의 연속적인 변화를 실현한다. 두 작업실은 모두 흡기구와 배기구와 연소실이 설치되어 있으며 이들은 모두 감람형 케이싱 양끝 부근의 원호면에 설치되었다. 공기 콘트롤 장치의 공기밸브 공제와 두개 작업실의 협동하에서 내연기관 엔진의 기본적인 운행과정이 실현된다.

도면에 나타난 것처럼, 크랭크축(3)은 감람형 케이싱의 내부 중심에 설치되어 있다. 즉 크랭크축선과 형체의 내부 중심선이 겹치게 설치되었다. 연결축(4)은 로터(2)와 크랭크축(3)의 연결축으로 그 한쪽은 로터와의 연결축(41)이다. 즉 로터(2)의 중심 구멍에 설치되어 있고, 동시에 축선과 로터의 중심은 겹치게 되었다. 로터 연결축(41)은 로터의 편심구멍(43)을 거쳐 크랭크핀(32)에 연결 되어 있다. 크랭크축의 반경을 R이라고 하면, 로터 연결축(41)과 크랭크핀(32) 축선상의 편심 거리는 (√3) * R이며, 로터 연결축（41）한쪽 부분(42)에 기어가 설치되어 기어 세트는 연결축(4)을 공제하는 전동기관이다. 크랭크 주축（31)은 회전 과정중 기어세트를 통하여 연결축(4)을 회전시키게 된다. 연결축(4)의 로터 연결축(41）의 운동 궤적은 북형태를 나타나게 되며 즉 운동궤적인 원심거리는

이며, 운동궤적은

인 두 개 원이 겹쳐 생긴 원호선 형태이다. 이와 관련하여 도 4를 참조한다.

상술한 기어세트는 아래 4개 기어로 구성된다. 연결축(4)에 고정된 기어 즉 연결축의 기어(51), 이는 크랭크핀(32)에 연결되어 있고, 크랭크핀(32)과 동축이다. 케이싱(1)에 고정된 기어 즉 케이싱고정기어(54), 이 기어는 크랭크주축(31)에 연결되어 있으며, 크랭크주축(31)과 동축이다. 각각 연결축기어(51)와 케이싱고정기어(54)와 연결된 동축 기어(52, 53), 그 회전축 (55)은 기어다이(56)에 설치되어 있다. 그중 케이싱에 고정된 기어(54, 53)는 일반적인 원형기어이고 그 전동비는 2이고 기어(52)와 연결축기어(51)는 특수모양 기어로 그 전동비는:

도 4에 나타난 것처럼, 크랭크핀의 중심 O₂와 크랭크주축중심 O₁의 연결선O₁O₂에 상대한 케이싱 축방향의 회전각은 α, 로터연결축중심 O₃과 크랭크핀 중심 O₂ 연결 선O₂O₃과 상대한 크랭크핀중심 O₂와 크랭크주축의 중 심O₁와의 연결 선O₁O₂의 회전각을 β로 가정하였을 경우, 두 각도의 관계는,

0°≤α≤180°일 때:

180°＜α≤360°일 때:

상술한 각도 관계로 크랭크축(3)과 연결축(4) 사이는 반대방향 회전을 하며 기어세트의 전동비에서 알 수 있듯이 연결축(4)의 회전속도 = 크랭크(3)의 회전속도 ×

0°≤α≤180°일때，직접 위 공식에 도입. 180°＜α≤360°일 때, (α- 180)하여 얻은 수치를 공식에 도입하면 된다. 위 공식에서 알 수 있듯이 연결축의 회전 속도는 크랭크축(3)의 회전 속도의 2배이다.

도 5에서 알 수 있듯이, 삼각형 로터(2)의 외 표면 곡선은 3 개의 60°대반경 원호와 3 개의 60°소반경 원호가 겹쳐 형성된 밀폐곡선이다. 그 소반경은r=1.5R，대반경 R' =

이다.

도 6에서 알 수 있듯이, 감람형 케이싱(1)형체내부곡선은 2가닥의 원심각이120°인 대반경 원호와 2개의 원심각이 60°인 소반경 원호가 겹쳐 형성된 밀폐곡선이다. 동시에 이 밀폐곡선과 로터(2)의 외부표면과 서로 대응 되기에 소반경과 대반경은 각각 삼각형 로터(2)의 소반경과 대반경과 같다.

도 7에서 알 수 있듯이 엔진의 케이싱은 앞뒤 양끝에 있는 케이싱(6)과 로터엔진을 설치하기 위하여 설치된 케이싱(1)으로 구성된다. 앞뒤 양끝에 있는 케이싱(6) 내부에는 각각 토크 수출장치가 설치되어 있다. 감람형 케이싱(1)의 양끝에는 모두 뚜껑(17)이 설치되어 있고, 뚜껑(17) 위에는 중심구멍(171)이 있으며 여기에 크랭크축(3)이 설치된다. 뚜껑(17)의 로터쪽 부분에는 세라믹판(172)이 삽입되어 있다. 세라믹판(172)은 마모에 견디고 사용수명이 길며 열차단성이 좋아 열손실을 감소시킨다. 인접하여 있는 두 개의 케이싱(1)의 두껑(17) 사이는 중간이 빈 형태를 지니고 있으며, 이 부분에 물홈(물 흐를수 있도록 한 U형 홈)(8)을 설치한다. 그외 앞뒤 양끝 케이싱(6)과 케이싱의 뚜껑(17) 사이에도 물홈(8)을 설치한다.

삼감형 로터(2)가 케이싱(1) 내부를 두 개의 작업실로 나누어 놓기에 대응되는 흡기구(11) 부위에는 모두 연소실(13)이 설치되었다. (도 8과 9에서 알 수 있듯이) 연소실(13)은 두 개의 원이 겹쳐 형성된 원형 공간이고, 그 겹친 부위에 흡기통로(14)가 설치되어 있으며, 이 흡기통로는 흡기구(11)와 연결되어 있다. 작업시, 로터(2)가 공기를 압축하는 과정중 연소실(13)과 작업실을 분리시켜 압축된 공기가 흡기통로(14)를 통하여 연소실(13)에 들어가도록 한다. 흡기통로(14) 중의 기체는 압력차이로 기류를 형성하게 되면 기류가 연소실(13)에 들어가서 소용돌이를 생성하게 된다.

연소실(13)에 소용돌이 기류가 생성됨으로 하여 본 엔진이 사용할 수 있는 연료 종류가 광범위하도록 하였다. 예를 들어, 휘발유, 디젤유, 생물연료 등. 연료 유형이 부동할 때, 다만 연소실의 용적과 용적 변화용 부속품만 변경하면 엔진의 정상적인 운행을 실현할 수 있다. 예를 들어, 점화식 연료를 사용할 경우, 연소실(13) 내부에 대응하는 점화장치만 추가하고, 만약 분사식 연소방식을 사용할 경우, 다만 흡기통로(14) 또는 연소실(13) 내부에 연료분사 장치만 설치하면 된다. 본 엔진의 공기공제 장치(9)의 구조와 작업원리는 도 13에서 보시다시피 피스톤엔진과 거의 비슷하다.

본 엔진의 평형은 두 개 부분으로 구성된다. 첫째는, 엔진은 이중 로터 엔진으로 도 2에서 볼 수 있듯이 크랭크축(3)에 이중 로터가 설치되어 있으며, 따라서 크랭크축에는 두 개의 크랭크핀이 있고 두 개의 크랭크핀 사이의 방향 각도는180°를 이루고 있다. 때문에 크랭크축의 평형을 잡아준다. 그외, 두개의 로터 연결축에는 모두 평형보드가 설치되어 있으며 두 평형 보드의 방향각도도 180°이다. 이 두 가지 조치로 전체 엔진의 평형 유지를 실현하였다.

삼각형 로터의 밀봉은 원호면 밀봉과 표면 밀봉으로 나뉜다. 그중 원호면 밀봉은 도 14에 나타난 것처럼, 감람형 케이싱(1) 형체의 두 원호 겹치는 중간위치에 2개 홈에 설치되어 있다. 홈 내부에는 밀착띠(16)가 스프링을 통하여 로터(2)와 긴밀히 밀착되어 있다. 밀착띠(16)는 이중 원호 밀착띠이다. 즉, 밀착띠가 삼각형 로터와 접촉하는 면은 두 개의 원호면으로 구성되어 있으며, 두 개의 원호면은 각각 로터의 소반경 원호와 대반경 원호와 밀착되어 로터 원호면의 밀봉을 실현한다. 도 14에 나타난 것처럼 로터(2)의 두 끝면에 그 변두리 부근에 홈이 설치되어 있다. 홈 내에는 표면 밀착띠(21)와 고정용 스프링이 있으며 표면 밀착띠(21)는 삼각형 원호형 띠이다. 스프링으로 두껑(17)에 밀착되어 로터(2)의 표면 밀봉을 실현하였다. 그외, 감람형 케이싱 양끝 부분의 원호면에 보조밀착띠(16')가 있으며, 이는 물홈(15)의 한쪽에 설치되어 출력 토크를 늘리는 작용을 한다. 밀착띠(16)와 보조 밀착띠(16')가 모두 케이싱에 설치되어 있기에 밀착띠 교체 혹은 청결 시에 케이싱 홈 내에서 꺼내어 교체/청결하면 된다. 엔진에 대해 분해 작업을 할 필요가 없다.

본 엔진의 냉각 시스템은 도 7과 도 15에서 보여 주었다. 엔진 앞뒤의 케이싱(6)과 케이싱 뚜껑(17) 사이와 두 뚜껑(17) 사이에 모두 물홈(8)을 설치하였으며, 이 물 홈들은 감람형 케이싱(1)의 물홈 구멍(15)과 연결되어 있다. 다음 배관을 통하여 수온 냉각설비와 물홈(8)을 연결시켜 냉각액의 순환적인 유동을 실현하였다. 이로써 엔진에 대한 냉각 및 냉각액의 순환사용을 실현하였다. 동시에 앞뒤 양끝의 케이싱(6)내에 오일(기름) 창고를 설치하여 오일 창고 윤활유는 뚜껑중심구멍(171)를 통하여 로터(2) 표면에 대한 윤활 작용을 하는 동시에 로터에 대한 냉각작용도 한다.

로터(2)가 감람형 케이싱(1) 내부에서 움직이는 과정, 로터외 표면과 케이싱 원호면 및 케이싱 뚜껑(17)과의 마찰을 감소시키기 위하여 로터(2)에 윤활 작업을 할 필요가 있다. 윤활은 로터 원호면에 대한 윤활한 로터 표면에 대한 윤활을 포함한다. 그중 로터 원호면에 대한 윤활은 도 15에 표시되었다. 감람형 케이싱 중간 위치의 두 개의 홈 내에 각각 오일 흡/배출구(10)를 설치하여 윤활유가 일정한 시간마다 로터(2)의 원호면에 분사되게 하여 로터의 원호면에 대한 윤활을 실현하고, 동시에 이 흡/배출구(10)도 열량 배출/냉각작용을 하게 된다. 로터 표면의 윤활은 앞뒤 케이싱(6)의 오일 창고 내의 윤활유가 윤활시켜 준다.

삼각형 로터(2)가 케이싱(1) 내에서 움직이면서 케이싱(1) 내부 공간을 두 개의 부분으로 나누어 준다. 즉, 상하 두 개의 작업실을 형성시킨다. 로터(2)가 부단히 회전하므로 두 개의 작업실의 체적의 연속적인 변화를 실현하였다. 케이싱(1)이 감람형 끝부분의 원호면 2세트의 흡기구(11)/배기구(12)와 연소실(13)을 설치하였다. 공기 공제 장치(9)의 공기밸브 동작 공제하에서 흡기구(11)과 배기구(12)의 개폐를 실현하며 두 개의 작업실 내에서 각각 내연엔진의 기본작업과정을 실현한다.

로터 엔진의 동작 과정에 대해 서술하면 아래와 같다. 우선 도 16처럼, 로터(2)의 중심이 상부 최고점(상부 중지점)에 위치해 있다. 이때 상부 작업실(18)의 체적이 제일 작으며 배기구(12)도 방금 닫힌 상태로 방금 배기과정을 완성한 상태이다. 하부 작업실(19)은 체적이 제일 크고 흡기구(11)가 방금 닫힌 상태로 흡기 과정을 방금 완성한 상태이다. 로터(2)는 두 개 면이 케이싱 내 표면과 밀착된다. 로터의 회전에 따라 도 17에 표시된 것처럼, 상부 작업실(18)의 흡기구(11)가 열리고 로터(2)가 그 정점 C점을 에워싸고 중심을 따라 북형태 궤적 운동을 하여 하부작업실(19)의 공기를 압축하여 하부 작업실(19)의 압축 동작을 완성한다. 동시에 상부 작업실(18)의 흡기구(11)이 열리고 흡기 동작을 실행한다. 로터(2)의 회전 과정은 계속 한 개 면이 케이싱 내부 표면과 결합되어 있다. 도 18에 나타난 바와 같이 로터(2)가 회전하여 그 하부 최저점(중지점) O'에 도달할 경우, 하부 작업실(19)의 체적이 제일 작으며 이때 하부 작업실(19)에서 연소 동작을 마치고 상부 작업실(18)은 흡기구(11)가 닫히고 체적이 최대치에 달하며, 이때 로터(2)는 2개 면이 케이싱(1) 내의 표면과 접촉된 상태이다. 하부 작업실(19)은 연소 과정 중에서 거대한 압력을 생성할 것이며 이 압력의 작용 하에서 로터(2)는 그 정점 A를 넘어 계속 회전한다. 도 19에 표시한 것처럼 하부 작업실(19)은 일 동작을 진행한다. 로터(2)가 회전하는 동시에 상부 작업실(18)의 공기에 대해 압축을 진행하여 상부 작업실(18)이 압축 동작을 진행하게 하며, 이 압축 동작은 로터가 상부최고점(중지점)에 도달하면 멈춘다. 도 20에 표시한바 와 같이 로터의 중심이 상부 최고점 0에 도착하였으며, 상부 작업실(18)의 체적이 제일 작으며 압축된 연료는 점화되어 연소동작을 마치는 동시에 거대한 압력을 생성하여 로터(2)가 계속 회전하게 한다. 도 21에 표시한 바와 같이 로터(2)가 그 정점 B에 도달하였을 때 즉 상부 작업실(18)이 일 동작을 마쳤을 때, 하부 작업실(19)의 배기구(12)가 열리며 배기동작을 시작한다. 로터(2)의 중심이 하부 최저점(중지점) O'에 도달할 때 도 22에 표시된 것처럼 상부 작업실(18)이 일 동작을 마치고, 하부 작업실(19)이 배기 동작을 마치고 배기구가 닫힌다. 도 23에 표시한 바와 같이 로터(2)가 계속 정점 C를 에워싸고 회전할 때 흡기구(11)가 열려 흡기동작을 진행하며 동시에 상부작업실(18)의 배기구(12)가 열려 배기 동작을 진행한다. 이렇게 로터는 상술한 과정에 따라 반복동작을 하게 된다.

상술한 과정을 통하여 우리는 로터의 중심이 북 형태의 궤적을 따라 2 바퀴 회전하는 과정에서 상부 작업실과 하부 작업실이 각각 흡기/압축/연소/일 동작/배기 등 하나의 완전한 작업과정을 진행하는 것을 볼 수 있다. 회전 과정 중에 삼각형 로터(2)가 크랭크핀(33) 사이의 편심 거리와 기어 세트(5)를 통하여 출력축(31)에 토크를 제공하고 동시에 크랭크핀(33)은 출력축(31) 사이의 편심 거리를 통하여 출력축(31)에 일정한 토크를 제공함으로 출력축의 출력 토크를 제고한다.

본 발명 중의 기어세트 구조는 다른 외접형 기어 등 기타 기어 구조로도 그 용도에 도달할 수 있으며 다만 동일한 작용만 일으키면 된다. 그외 본 엔진은 여러 개 로터 엔진 병합형으로 설치하여 엔진의 수출을 더욱 안정화시킬 수 있다.

Claims (11)

1. 감람형 회전자식 엔진으로서,
   크랭크축(3), 케이싱(1), 및 삼각형 로터(2)를 포함하며,
   케이싱의 외형이 감람형이고, 양쪽 끝부분에 각각 뚜껑이 설치되어 있으며, 삼각형 로터가 감람형 내부에 설치되어 있고,
   감람형 내부 형태 곡선은, 삼각형 로터가 회전시 나타나는 원호면과 대응되는 등폭 원호면 형태이며,
   크랭크 주축(31)의 축선과 형체 중심선이 중첩되고, 상기 로터(2)와 크랭크 축(3)이 연결축(4)를 통하여 연결되며,
   상기 연결축(4)의 원기둥 부분이 상기 로터(2)와의 연결 부분이고, 상기 로터(2)의 중심구멍에 설치되며, 상기 축선과 로터(3)의 중심선은 서로 중첩되며, 로터 연결축(41)이 편심구멍(43)을 통하여 크랭크핀(32)과 연결되고, 로터 연결축(41)의 한쪽이 기어 세트에 맞물려 있어서 크랭크축(3)의 회전 과정 중에 상기 기어 세트를 통하여 연결축(4)을 회전시켜 연결축과 연결되고 로터(2)의 중심이 북 형태의 궤적에 따라 움직이는 것을 특징으로 하는,
   감람형 회전자식 엔진.
2. 제1항에 있어서,
   크랭크축의 크랭크 반경이 R이라고 하면, 로터 연결축(41)과 크랭크핀(32) 사이의 거리는 (√3) × R인 것을 특징으로 하는, 감람형 회전자식 엔진.
3. 제1항에 있어서,
   상기 북 형태의 운동궤적은, 원심거리가

   

   이고 반경이

   

   인 두 개의 원이 겹쳐져 형성된 것을 특징으로 하는, 감람형 회전자식 엔진.
4. 제1항에 있어서,
   크랭크핀의 중심과 크랭크축 중심의 연결선과 케이싱 축선 방향과의 회전각을 α라 하고, 로터 연결축 중심과 크랭크핀 중심의 연결선과 크랭핀 중심과 크랭크 주축 중심의 연결선 사이의 회전각을β라 할 경우, 두 각도 사이의 관계가 다음의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는, 감람형 회전자식 엔진:
   0°≤α≤180°일 때:
   

   

   
   180°＜α≤360°일 때:
   

   
5. 제1항에 있어서,
   크랭크축(3)과 그 연결축은 반대방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는, 감람형 회전자식 엔진.
6. 제1항에 있어서,
   상기 기어 세트는 연결축 기어(51), 케이싱 고정기어(54) 및 그들 사이를 이어주는 두 개의 기어로 구성되고,
   연결축(4)에 고정된 기어측 연결축의 기어(51)는 크랭크핀(32)에 연결되어 있고, 크랭크핀(32)과 동축이며,
   케이싱(1)에 고정된 케이싱 고정기어(54)는 크랭크 주축(31)에 연결되어 있으며 크랭크 주축(31)과 동축이고,
   각각 연결축 기어(51)와 케이싱 고정 기어(54)와 연결된 동축 기어(52, 53), 그 회전축(55)은 상기 크랭크축의 기어 다이(56)에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는,
   감람형 회전자식 엔진.
7. 제1항에 있어서,
   삼각형 로터(2)의 외표면 곡선은 3개의 60°대반경 원호와 3개의 60°소반경 원호가 겹쳐 형성된 밀폐 곡선으로서, 그 소반경은r=1.5R，대반경 R' =

   

   인, 감람형 회전자식 엔진.
8. 제1항에 있어서,
   각 로터에 대응하는 케이싱에는 모두 흡기구와 배기구가 설치되어 있고, 이들은 케이싱 형체의 양끝 원호면에 대칭되게 설치되어 있으며,
   배기구(12)가 감람형의 끝부분에 인접되어 있고 연소실(13)도 배기구/흡입구에 대응되게 설치되어 있으며, 그 내부 형태는 두 개의 서로 겹친 원이 구성한 원형 공간이고, 두 원이 겹친 부위에 흡/배기 통로(14)가 설치되어 있는, 감람형 회전자식 엔진.
9. 제1항에 있어서,
   연소실 부근의 감람형 케이싱의 내면에는 홈이 형성되어 있고, 상기 홈은 공기를 압축하기 위한 채널이며, 로터(2)가 공기를 압축하는 과정 중 압축된 공기가 상기 채널을 통하여 연소실에 들어가도록 하는, 감람형 회전자식 엔진.
10. 제1항에 있어서,
    감람형 케이싱(1) 형체의 두 원호 겹치는 중간 위치에 2개 홈이 설치되어 있고, 홈 내부에는 밀착띠(16)가 스프링을 통하여 로터(2)와 긴밀히 밀착되어 있으며, 밀착띠(16)는 이중 원호 밀착띠이고, 밀착띠가 삼각형 로터와 접촉하는 면은 두 개의 원호면으로 구성되어 있으며, 두 개의 원호면은 각각 로터의 소반경 원호와 대반경 원호와 밀착되어 로터 원호면의 밀봉을 실현하는, 감람형 회전자식 엔진.
11. 제1항에 있어서,
    케이싱 뚜껑(17)이 로터로 향한 측에는 세라믹판(172)이 부착되어 있는, 감람형 회전자식 엔진.
    

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