KR20110030593A - 플래너테리 회전 엔진 - Google Patents

Abstract

플래너테리 엔진(40)은 로터(44)의 회전에 의해 사전 압축되고, 흡입 밸브 개방 치수 및/또는 시기를 변동하기 위해 엔진의 작동 중에 능동적으로 조정될 수 있는 회전 밸브(50)를 통해 연소 챔버(46) 내로 공급되는, 공기 및/또는 공기와 연료 혼합물의 차지를 압축하기 위한 차지 압축 시스템을 포함한다. 배기 밸브는 보다 나은 엔진 제어를 위하여 능동적으로 조정가능한 회전 밸브 같은 것일 수 있다. 단부 벽 조립체들(68, 98) 사이에 장착된 압축 삽입체(48)는, 엔진(40)의 압축비를 개선하기 위해 연소 챔버(46)의 최소 체적에서의 로터(44)들 사이의 전체 또는 거의 전체 체적을 점유하는 것은 물론, 연소력을 흡수하고 엔진(40)에 강성을 제공한다.

Description

플래너테리 회전 엔진{PLANETARY ROTARY ENGINE}

본 출원은 그 전체가 본 명세서에서 참조되는, 2008년 6월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제61/132,141호, 2008년 6월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제61,132,142호, 2008년 6월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제61,132,143호 및 2008년 6월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제61,132,144호에 대한 우선권을 주장한다.

본 발명은 플래너테리 회전 장치에 관한 것으로서, 내연 기관으로 사용 가능한 플래너테리 회전 엔진이 이하 개시된다.

플래너테리 회전 엔진은 상대 플래너테리 운동에 있어서 동일 방향 및 동일 속도로 평행 로터 축들을 중심으로 회전하는 복수의 로터를 포함한다. 흡입, 압축, 동력(power) 및 배기 단계들이 회전 동안의 상대적인 로터 위치에 의해 규정되어 2 행정 및 4 행정 플래너테리 회전 엔진 모두가 제공될 수 있다. 다양한 플래너테리 회전 엔진 구성은 예를 들어 미국 특허 제2,097,881호, 미국 특허 제2,410,341호, 미국 특허 제3,809,026호, 미국 특허 제3,439,654호, 미국 특허 제6,139,290호 및 미국 특허 제6,224,358호에 개시되어 있다.

본 발명은 이하 플래너테리 회전 엔진의 실시예에 개시되는 플래너테리 회전 장치를 제공한다. 플래너테리 회전 엔진은 파워 밀도(power density)를 개선하기 위해 로터의 회전에 의해 사전 압축되어 회전 밸브를 통해 연소 챔버 내부로 공급되는 공기 연료 혼합물 및/또는 공기의 차지(charge)를 압축하는 차지 압축 시스템을 포함하고, 밸브는 엔진의 RPM 및/또는 부하에 기초하여 흡입 이벤트(event)의 타이밍 및/또는 기간을 조정하도록 흡입 밸브 개방부를 선택적으로 변화시키는 능동 가변 밸브일 수도 있다. 유사하게 배기 밸브는 추가적인 엔진 제어를 위해 능동적으로 조정 가능한 회전 밸브일 수도 있다. 압축 삽입체는 연소력(combustion force)을 흡수하고 엔진에 강성을 제공하고 연소 챔버의 최소 체적에서 로터 사이의 체적의 전부 또는 거의 전부를 차지하도록 플래너테리 회전 엔진의 단부 벽 조립체 사이에 장착됨으로써, 엔진의 압축비를 효과적으로 상승시킬 수도 있다. 압축된 공기 차지는 배기물을 감소시키기 위해 배기 시스템 또는 매니폴드 내부로 대안적으로 또는 추가적으로 공급될 수도 있다. 플래너테리 회전 엔진은 하이브리드 파워 플랜트 용례의 용도로 전기 발전기를 일체식으로 포함할 수도 있고, 그리고/또는 복수의 플래너테리 회전 엔진이 함께 결합될 수도 있다.

본 발명의 태양에 따르면, 플래너테리 회전 장치는 하우징 챔버를 형성하는 내부 측벽을 가지는 하우징 및 한 쌍의 단부 벽을 포함한다. 단부 벽 중 하나는 하우징 챔버 외측에서 단부 벽에 장착된 회전 흡입 밸브 및 흡입 포트를 포함하며, 회전 흡입 밸브는 선택적으로 회전하여 흡입 포트와 정렬되는 밸브 개방부를 가진다. 복수의 로터는 협력하여 하우징 챔버 내에서 회전하고 내부 챔버가 로터들 중 적어도 일부 사이에서 형성된다. 인접하고 중첩되는 제1 및 제2 로터 챔버는 하우징 챔버 내에 형성되고 대체로 반원인 인접한 제1 및 제2 챔버 벽 부분을 포함한다. 제1 로터는 제1 로터 챔버 내부에서 회전하고 제2 로터는 제2 로터 챔버 내부에서 회전한다. 제1 로터 챔버는 차지가 외측 체적부의 팽창 동안 압축 흡입 포트를 통해 인출되는 상태에서 제1 및 제2 로터의 회전 동안 제1 및 제2 로터 챔버 사이에서 팽창하는 하우징 챔버의 외측 체적부 내로 공기 연료 혼합물 또는 공기의 차지가 선택적으로 제공되도록 할 수 있는 압축 흡입 포트를 포함한다. 제2 로터 챔버는 전달 포트를 포함하고, 차지는, 외측 체적부가 제1 및 제2 로터의 연속된 회전에 의해 감소될 때, 사전 압축된 차지(precompressed charge)가 되며, 사전 압축된 차지는 하우징 챔버 외측의 전달 포트를 통해 배출된다. 사전 압축된 차지는 밸브 개방부가 흡입 포트와 정렬했을 때, 전달 포트와 회전 밸브 사이에서 연장하는 차지 매니폴드 및 회전 밸브를 통해 내부 챔버 내로 운반된다. 차지가 공기를 포함하는 경우, 사전 압축된 차지는 배기물을 감소시키기 위해 전달 포트로부터 차지 매니폴드를 통해 배기 매니폴드로 선택 및/또는 추가로 운반될 수도 있으며, 대안적인 또는 추가적인 차지 매니폴드는 배기 매니폴드에 연결된다.

플래너테리 회전 엔진의 실시예에 있어서, 회전 밸브는 로터 중 하나의 로터 샤프트에 장착될 수도 있고 밸브 개방부가 로터 샤프트에 대해 조정 가능하도록 로터 샤프트에 대한 선택적인 상태 회전 운동을 위해 샤프트에 연결될 수도 있다. 엔진은 로터 밸브 상에 단일 밸브 개방부를 구비한 4 행정 엔진일 수도 있고, 로터 밸브 상에 2개의 밸브 개방부를 구비한 2 행정 엔진일 수도 있다. 압축 흡입 포트는 제1 로터에 의해 선택적으로 개폐되는 일 단부 벽 상의 개방부로서 형성될 수도 있다. 전달 포트는 제2 로터에 의해 선택적으로 개폐되는 제2 챔버 벽 부분 상의 개방부로서 형성될 수도 있다. 특정 실시예에 있어서, 엔진은 로터가 타원형 단면 프로파일과 한 쌍의 대향된 로브(lobe)를 가질 수도 있는 4개의 로터를 포함할 수도 있다. 엔진의 실시예에 있어서, 압축 삽입체가 내부 챔버 내부의 단부 벽들 사이에 장착될 수도 있다. 추가 압축 흡입 포트 및 추가 전달 포트가 내부 챔버로 추가의 사전 압축된 차지를 제공하기 위해 인접하는 제3 및 제4 로터 챔버에 포함될 수도 있다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 플래너테리 회전 장치는 하우징 챔버를 형성하는 내부 측벽을 가지는 하우징 및 한 쌍의 단부 벽을 포함한다. 로터 샤프트에 장착된 복수의 로터는 협력하여 하우징 챔버 내에서 회전하고, 회전 축은 단부 벽 사이에서 연장한다. 하우징 챔버는 단부 벽과 로터 중 적어도 일부 사이에 형성되는 내부 연소 챔버를 포함하고, 내부 연소 챔버의 체적은 연소 챔버를 형성하는 로터의 회전에 따라 최대 체적과 최소 체적 사이에서 변화한다. 압축 삽입체는 내부 연소 챔버 내부에 위치하고 단부 벽 사이에서 연장하여 단부 벽에 부착되어 연소 챔버 체적의 일부를 차지함으로써, 연소 챔버의 최소 체적은 압축 삽입체 없이 연소 챔버의 최대 체적에 비해 실질적으로 감소된다. 회전 밸브는 흡입 또는 배기 밸브 중 하나로서 작동할 수도 있고, 플래너테리 회전 엔진은 이러한 회전 밸브를 복수로 포함할 수도 있다. 회전 밸브 또는 밸브들은 플래너테리 회전 엔진의 단부 벽 조립체 상에서 공동 내부에 회전을 위해 안착될 수도 있으며, 공동은 밸브 포트 및 밸브 포트를 개방시키도록 회전 밸브의 회전 동안 밸브 포트와 정렬하는 회전 밸브 개방부를 포함한다.

특정 실시예에 있어서, 압축 삽입체는 긴 부분 및 장착 헤드를 포함하고, 일 단부 벽은 장착 헤드를 수용하기 위한 삽입체 공동을 포함한다. 단부 벽은 삽입체 공동에 근접하는 밸브 포트를 포함하고, 장착 헤드는 밸브 포트에 순응하는 프로파일을 가짐으로써, 밸브 포트를 통한 유동은 압축 삽입체에 의해 방해받지 않는다. 특정 실시예에 있어서, 엔진은 4개의 실질적으로 타원형인 로터를 포함할 수도 있으며, 연소 챔버는 로터에 의해 형성되고 압축 삽입체는 연소 챔버 내부에서 중심에 위치한다. 각각의 로터는 한 쌍의 측방향으로 대향되는 로브를 포함하여, 각각의 로터의 로브 중 하나는 연소 챔버가 최소 체적일 때에 동시에 압축 삽입체에 근접하게 된다. 또 다른 실시예에 있어서, 하나의 단부 벽은 밸브 포트 및 단부 벽에 작동식으로 장착되는 회전 밸브를 포함하며, 회전 밸브는 밸브 포트와 정렬하여 선택적으로 회전되는 밸브 개방부를 가진다. 로터 밸브는 하나의 로터의 로터 샤프트에 장착되고, 로터 샤프트에 대한 선택적인 상대 회전 운동을 위해 로터 샤프트에 회전 가능하게 연결됨으로써, 로터 샤프트 상에서 로터 밸브의 상대 운동에 의해 밸브 개방부가 로터 샤프트에 대해 조정 가능하다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 플래너테리 회전 장치는 적어도 하나의 밸브 개방부를 가지는 회전 밸브를 포함하고, 로터 샤프트와 함께 회전하기 위해, 그리고 로터 샤프트에 대하여 회전 밸브의 선택적인 상대 회전 운동을 위해 로터 샤프트에 연결된다. 이와 같이 회전 밸브의 밸브 개방부는 로터 샤프트 상의 회전 밸브의 상대 운동에 의해 조정가능하다.

특정 실시예에서, 회전 밸브는 서로 협동하여 밸브 개방부를 형성하며 인접하게 장착된 제1 및 제2 밸브 디스크를 포함한다. 밸브 개방부의 치수 및/또는 밸브 개방부의 배향이 로터 샤프트 상의 제1 및/또는 제2 밸브 디스크의 상대 운동에 의해 로터 샤프트에 대하여 조정가능하도록 로터 샤프트에 대한 선택적인 상대 회전 운동을 위해, 제1 및 제2 밸브 디스크 중 적어도 하나는 로터 샤프트에 회전식으로 연결된다. 제1 및 제2 밸브 디스크 양측 모두가 로터 샤프트에 대한 제1 및 제2 밸브 디스크의 선택적인 회전 운동을 위해 로터 샤프트에 회전식으로 연결될 수 있다. 특정 실시예에서, 제1 및 제2 밸브 디스크는 각각 로터 샤프트를 수용하기 위한 장착 개방부를 포함하며, 적어도 하나의 장착 개방부는 나선형 홈을 포함하고, 회전 밸브에 대한 로터 샤프트의 축방향 병진 운동은 상기 나선형 홈 상에서 작동하는 로터 샤프트를 통하여 제1 및 제2 밸브 디스크의 하나 또는 양측 모두에 선택적인 회전 운동을 부여한다. 로터 샤프트는 제1 및/또는 제2 밸브 디스크의 나선형 홈 내부에 배치된 나선형 키이(key)와 같은 하나 이상의 키이를 포함할 수 있으며, 로터 샤프트의 축방향 병진 운동은 상기 나선형 홈 상에서 작동하는 키이를 통해 제1 및/또는 제2 밸브 디스크에 선택적인 회전 운동을 부여한다. 선택적으로, 로터 샤프트는 제1 및/또는 제2 밸브 디스크 상의 하나 또는 복수의 나선형 홈과 정렬되는 나선형 샤프트 홈을 포함할 수 있으며, 복수의 볼 베어링이 상기 홈 내부에 배치된다. 이후에 회전 밸브에 대한 로터 샤프트의 축방향 병진 운동은 볼 베어링을 통해 제1 및/또는 제2 밸브 디스크 중 하나 또는 양측 모두에 선택적인 회전 운동을 부여한다. 압축 삽입체가 선택적으로 플래너테리 회전 엔진의 내부 챔버 내에 위치될 수 있고 대향 단부 벽 사이로 연장되어 이에 고정됨으로써, 내부 챔버의 체적의 일부를 점유한다.

또 다른 실시예에서, 제1 밸브 디스크는 원형 기부 및 상기 원형 기부의 주연부로부터 연장되는 궁 형상부를 포함하고, 제2 밸브 디스크는 실질적으로 원형이며, 제2 밸브 디스크의 주연부를 따라서 웰(well) 및 궁형 간극을 포함한다. 제1 밸브 디스크의 기부는, 제1 밸브 디스크의 궁 형상부가 제2 밸브 디스크의 궁형 간극에 위치되고, 밸브 개방부가 제1 밸브 디스크의 궁 형상부에 의해 충전되지 않은 제2 밸브 디스크의 궁형 간극의 부분에 의해 형성되는 상태로, 제2 밸브 디스크의 웰 내부에 안착된다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 플래너테리 회전 장치는 한 쌍의 단부 벽과, 복수의 로터가 일제히 하우징 챔버 내부에서 회전가능한 상태로 하우징 챔버를 형성하는 내부 측벽과 단부 벽들 사이로 연장되는 회전축을 가지는 하우징을 포함한다. 복수의 로터 샤프트는 각각 로터와 작동식으로 연결되며, 로터 샤프트의 적어도 일부는 기어식 단부를 가진다. 링 기어가 기어식 단부 주변에 배치되며, 로터의 회전과 함께 회전하고, 링 기어는 링 기어의 외부 표면에 고정된 복수의 자석을 포함한다. 링 기어가 외부 코일의 내부에서 회전하도록, 고정식 외부 코일(stationary outer coil)이 링 기어의 주변을 둘러싸도록 배치되며, 링 기어의 회전은 전류를 발생시킨다. 특정 실시예에서, 플래너테리 회전 장치는 4개의 상기 로터와 4개의 상기 로터 샤프트를 포함하며, 각 로터 샤프트는 기어식 단부를 포함한다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 전기 발전 플래너테리 회전 장치는 사전 압축 차지 시스템, 압축 삽입체, 및/또는 능동 가변 밸브를 선택적으로 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 플래너테리 회전 장치 시스템은 각각이 로터 샤프트에 의해 구동되는 구동 시스템을 포함하는 복수의 플래너테리 회전 장치를 포함하며, 각 구동 시스템은 출력 샤프트를 포함하고, 상기 시스템은 주 출력 샤프트를 가지는 기어 박스를 더 포함한다. 플래너테리 회전 장치의 출력 샤프트는 기어 박스에 연결되고, 이로 인해 복수의 플래너테리 회전 장치는 기어 박스의 주 출력 샤프트에 의해 구동 또는 피동되도록 결합된다. 브레이스(brace)가 개별의 플래너테리 회전 장치를 함께 결합하기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 상기 시스템의 플래너테리 회전 장치는 선택적으로 사전 압축 차지 시스템, 압축 삽입체, 및/또는 능동 가변 밸브를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 플래너테리 회전 장치를 작동하는 방법이 더 포함된다. 예컨대, 상기 방법은 제1 로터 챔버에서 사전 압축 흡입 포트를 통해 하우징 챔버 내로 차지를 유인하는 단계와, 사전 압축된 차지를 생성하기 위해 제1 로터 챔버와 인접 제2 로터 챔버 사이의 차지를 압축하는 단계와, 제2 로터 챔버에서 전달 포트를 통해 하우징 챔버의 외부로 사전 압축된 차지를 배출하는 단계와, 사전 압축된 차지를 회전 밸브를 통해 플래너테리 회전 장치의 내부 챔버 내로 운반하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은 능동 가변 밸브 및/또는 압축 삽입체를 가지는 플래너테리 회전 장치를 사용할 수 있다.

다른 방법은 플래너테리 회전 장치에 로터 샤프트에 장착된 능동 가변 회전 밸브를 제공하는 단계와 회전 밸브의 밸브 개방부를 조정하기 위해 작동 중에 로터 샤프트에 상대적으로 회전 밸브를 회전시키는 단계를 포함한다. 회전 밸브는 로터 샤프트에 나선에 의해 기계적으로 링크된 제1 및 제2 밸브 디스크를 포함할 수 있고, 상기 방법은 밸브 개방부가 밸브 포트에 노출될 때 밸브 개방부 치수 및/또는 시기를 조정하기 위해 로터 샤프트에 상대적으로 제1 및 제2 밸브 디스크 중 하나 또는 양측 모두를 회전시키기 위해 로터 샤프트를 축방향으로 이동시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 상기 및 다른 과제, 이점, 목적 및 특징은 도면과 함께 이하의 명세서를 살펴볼 때 명백해 질 것이다.

도 1은 구동 시스템이 부착된 본 발명에 따른 플래너테리 회전 엔진의 배기측 사시도이다.
도 2는 구동 시스템이 제거된 상태로 도시된 도 1의 플래너테리 회전 엔진의 흡입측 사시도이다.
도 2a는 배기 매니폴드가 제거된 상태이며 하우징 블록과 흡입측 사이로 연장되는 차지 매니폴드가 개시된 상태로 도시된 도 2의 플래너테리 회전 엔진의 측면도이다.
도 2b는 대안적 차지 매니폴드가 하우징 블록과 배기 매니폴드 사이로 연장된 상태로 도시된 도 2의 플래너테리 회전 엔진의 측면도이다.
도 3은 차지 매니폴드의 일부가 제거되고 커버 플레이트 상의 흡입 포트가 개시된 상태로 도시된 도 2의 플래너테리 회전 엔진의 흡입측 사시도이다.
도 4는 차지 매니폴드가 전부 제거되고 커버 플레이트가 제거된 상태를 도시한 도 3의 플래너테리 회전 엔진의 흡입측 사시도이다.
도 5는 베어링 플레이트가 제거되고 본 발명의 태양에 따른 능동 가변 로터 밸브의 쌍이 개시된 상태로 도시된 도 4의 플래너테리 회전 엔진의 흡입측 사시도이다.
도 6은 밸브 플레이트가 제거되고 단일 로터 및 로터 밸브가 제거되어 본 발명의 태양에 따른 압축 삽입체가 개시된 상태를 도시한 도 5의 플래너테리 회전 엔진의 흡입측 사시도이다.
도 7 및 도 8은 흡입 벽이 제거되고, 내부 연소 챔버가 최대화되고 외부 챔버에 상응하는 외부 체적이 최소화된 4개의 로터의 배향(도 7)과, 내부 연소 챔버 체적이 최소화되고 4개의 외부 챔버 체적이 최대화된 로터의 배향(도 8)이 개시된 상태로 도시된 흡입측에서 바라본 도 2의 플래너테리 회전 엔진의 평면도이다.
도 9 내지 도 15는 배기 단부 벽이 제거되고 하우징 챔버 내부에서 다양한 회전 위치에 있는 로터를 도시한 배기측에서 바라본 도 2의 플래너테리 회전 엔진의 평면도이다.
도 15a는 대안적 전달 포트 구성을 개시하는 대안적 흡입 단부 벽 부재의 평면도이다.
도 15b는 대안적 차지 매니폴드를 개시하는 대안적 흡입 단부 벽 커버 플레이트의 평면도이다.
도 16은 본 발명의 태양에 따른 2개의 능동 가변 회전 밸브를 개시한 밸브 플레이트의 상단 사시도이다.
도 17은 회전 밸브가 제거된 상태로 도시된 도 16의 밸브 플레이트의 사시도이다.
도 18은 도 17의 밸브 플레이트의 내측 사시도이다.
도 19는 본 발명의 태양에 따른 능동 가변 로터 밸브 조립체의 분해 사시도이다.
도 20 및 도 21은 로터에 장착된 상태로 도시된 도 19의 회전 밸브 조립체의 부분 절결도이다.
도 22는 로터 샤프트로부터 제거된 상태로 도시된 도 19의 회전 밸브 디스크의 상면도이다.
도 23은 도 22의 회전 밸브 디스크의 저면도이다.
도 24 및 도 25는 대안적인 치수의 밸브 개방부들과 함께 도시된, 회전 밸브를 구비한 밸브 포트를 가지는 밸브 플레이트에 대하여 장착된 도 19의 회전 밸브를 개시한다.
도 26은 대안적 구동 연결부 시스템을 개시한 본 발명의 태양에 따른 대안적 능동 가변 로터 밸브의 부분 절결 사시도이다.
도 27은 도 26의 로터 샤프트의 측면도이다.
도 28 및 도 29는 로터에 장착된 상태로 도시되고 대안적으로 치수설정 및 배향된 밸브 개방부를 개시한 본 발명의 태양에 따른 대안적 능동 가변 회전 밸브의 사시도이다.
도 29a는 2개의 회전 밸브 개방부를 가지는 본 발명의 태양에 따른 대안적 능동 가변 회전 밸브의 사시도이다.
도 29b는 도 29a의 회전 밸브의 상면도이다.
도 30은 본 발명의 태양에 따른 압축 삽입체의 사시도이다.
도 31은 도 30의 압축 삽입체의 단부의 저면도이다.
도 32는 본 발명의 태양에 따른 전기 발전기 시스템에 고정된 플래너테리 회전 엔진의 사시도이다.
도 33은 도 32의 플래너테리 회전 엔진 및 전기 발전기 시스템의 부분 정면도이다.
도 34는 기어 박스를 통해 공용 출력 샤프트에 체결된 2개의, 6-로터, 플래너테리 회전 엔진의 상단 사시도이다.
도 35 및 도 36은 서로 체결된 2개의, 6-로터, 플래너테리 회전 엔진의 배면 및 정면 사시도이다.
도 37은 복수의 반원형 벽부를 가지는 하우징 챔버 내부에 수납된 로터를 구비한 본 발명의 태양과 함께 채용될 수 있는 로터의 대안적 배열을 도시한 정면 개략도이다.
도 38은 본 발명의 태양에 의해 채용될 수 있는 대안적으로 구성된 로터의 평면도이다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 설명되며, 이하의 설명에서 도면 부호가 병기된 요소들은 도면에서 동일한 도면 부호로 병기된 요소에 대응한다.

본 발명은 구동 시스템(42)에 연결되는 걸로 도시된 도 1의 플래너테리 회전 엔진(40)에 관한 것이다. 후술하는 바와 같이, 엔진(40)은 복수의 로터(44), 그리고 파워 밀도를 향상시키기 위해 로터(44)의 회전에 의해 사전 압축되어 엔진(40)의 연소 챔버(46) 내에 공급되는 공연 혼합물 및/또는 공기의 차지를 압축하기 위한 차지 압축 시스템을 포함한다. 압축된 공기 차지는 다르게 또는 추가적으로 배기 가스를 감소시키기 위해 엔진(40)의 매니폴드 또는 배기 시스템에 공급될 수 있다. 엔진(40)은 또한 연소 챔버(46)의 일부 체적을 점유하면서 엔진(40)에 강도를 제공하는, 연소 챔버(46) 내에 위치된 압축 삽입 부재(48)를 포함한다. 압축 삽입체(48)는 연소 챔버(46)의 최소 체적에 대응하는 위치에서 로터(44) 사이의 체적 전체 또는 거의 전체를 점유하도록 크기 및 형상이 결정되고, 그로 인해 엔진(40)의 압축률을 효율적으로 향상시킨다. 압축 삽입체(48)는 엔진(40) 내의 연소력을 보상하기 위해 엔진(40)의 양 단부벽에 장착된다. 또한, 엔진(40)은 엔진(40)의 흡입 및/또는 배기 밸브 포트에 대해 능동적으로 조정 가능한 회전 밸브 조립체(50, 150)를 더 포함할 수 있다. 조정 가능한 회전 밸브 조립체(50, 150)는 예컨대 부하 및/또는 엔진 RPM에 기초하여 흡입 및 배기 이벤트의 기간 및/또는 타이밍을 선택적으로 변경할 수 있고, 그로 인해 엔진(40)의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1을 참조하면, 엔진(40)은 구동 시스템(42)이 장착된 배기측(52)을 포함한다. 도시된 엔진(40)은 별개의 샤프트(54) 상에 장착된 4개의 별개의 로터(44)를 포함한다. 구동 기어(56)는 샤프트(54)에 장착되며, 구동 벨트 또는 체인(58)이 기어(56) 둘레에 배치되어 구동 출력 샤프트(60)에 동력을 공급한다. 엔진(40)의 연소 챔버(46)와 연통하는 배기 매니폴드(62)는 구동 시스템으로부터 먼 쪽으로 연장된다.

엔진(40)의 흡입측(64)이 도 2에 도시되어 있으며, 흡입측은 차지 흡입 매니폴드(66)를 포함하고 로터 샤프트(54)의 대향 단부가 드러나 있다. 엔진(40)의 흡입측(64)은 흡입 단부벽을 포함하며, 예시적인 실시예에서 흡입 단부벽은 도 2 내지 도 6에 상세하게 설명된 흡입 단부벽 조립체(68)를 포함한다. 흡입 단부벽 조립체(68)는 흡입 커버 플레이트(70), 흡입 베어링 플레이트(72), 그리고 엔진(40)의 하우징 블록(76)에 장착되는 흡입 밸브 플레이트(74)를 포함한다. 로터 샤프트(54) 상에 장착된 베어링(78)은 각 샤프트(54)용 베어링 플레이트(72) 내에 유지된다. 흡입 커버 플레이트(70)는, 공연 혼합물 또는 공기의 차지가 후술하는 차지 압축 시스템용 엔진(40) 내로 운반되는 것을 허용하는 차지 사전 압축 또는 압축 흡입 포트(80)뿐만 아니라, 공기 및/또는 공기와 연료가 엔진(40)의 연소 챔버(46) 내로 관통 운반되는 흡입 밸브 포트(82a, 82b)를 포함한다. 베어링 플레이트(72)는 또한 흡입 커버 플레이트(70)의 압축 흡입 포트(80)와 정렬하는 차지 사전 압축 또는 압축 흡입 포트(84)를 포함하고, 흡입 커버 플레이트(70)의 흡입 포트(82)와 정렬하는 (도 4에 도시된) 흡입 포트(86)를 포함한다. 베어링 플레이트(72)는 또한 (도시되지 않은) 점화 시스템의 정극에 대한 절연 스파크 플러그 와이어용 채널(88)을 포함한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 흡입 밸브 플레이트(74)는, 각각이 별개의 로터 샤프트(54)에 장착되며 밸브 개방부(90a, 90b)를 포함하는 한 쌍의 회전 흡입 밸브(50a, 50b)를 지지한다. 후술하는 바와 같이, 밸브 플레이트(74)의 흡입 포트(92)가 베어링 플레이트(72)의 흡입 포트(86)와 정렬한 상태로, 회전 흡입 밸브(50)는 밸브 플레이트(74) 상의 흡입 포트(92a, 92b)를 선택적으로 개방하여(도 9) 차지가 엔진(40)의 연소 챔버(46)로 운반되는 것을 허용한다. 밸브 플레이트(74)는, 밸브 플레이트(74)의 흡입 포트(94)가 베어링 플레이트(72)의 흡입 포트(84)와 정렬된 상태로, 차지 압축 시스템에 대해 공연 혼합물 또는 공기의 차지가 엔진(40) 내로 운반되는 것을 허용하기 위한 차지 사전 압축 또는 압축 흡입 포트(94)를 더 포함한다. 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 엔진(40)은 하우징 블록(76)의 하우징 챔버(96) 내에 4개의 로터(44)를 포함하고, 압축 삽입체(48)는 로터(44)들의 중앙에 설치된다. 도시되지 않았지만, 엔진(40)은 또한 공기 정화 시스템 및 연료 운반 시스템도 포함하며, 이 시스템들은 각각의 흡입 매니폴드 또는 차지 흡입 매니폴드(66)에 작동식으로 연결되고, 그리고/또는 흡입 포트(80)에서 커버 플레이트(70)에 연결되어 흡입 포트(80)를 통해 공기 및/또는 연료를 공급할 수 있다. 연료는 연소 챔버로 운반되기 전에 공기와 혼합되거나, 다르게는 연소 챔버에 직접 분사될 수 있다.

엔진(40)의 배기측(52)은 배기 단부벽을 포함하며, 예시적인 실시예에서 배기 단부벽은 배기 밸브 플레이트(100)와 배기 베어링 플레이트(102)를 포함하는 배기 단부벽 조립체(98)를 포함한다. 배기 밸브 플레이트(100)는, 하우징 블록(76)이 흡입 밸브 플레이트(74)와 배기 밸브 플레이트(100) 사이에 개재되도록, 하우징 블록(76)에 장착된다. 후술하는 바와 같이, 배기 밸브 플레이트(100)는 흡입 밸브 플레이트(74)와 거의 유사하며, (도시되지 않은) 한 쌍의 회전 배기 밸브를 포함하고, 각각의 회전 배기 밸브는 각각의 로터 샤프트(54)가 개개의 밸브를 지지하도록 흡입 밸브(50)가 장착된 각각의 로터 샤프트(54)에 장착되고, 후술한 바와 같이 배기 밸브 및 흡입 밸브(50)는 사실상 유사하다. 배기 밸브 플레이트(100)는 엔진(40)의 연소 챔버(46)로부터 연소 가스를 배출하기 위해 배기 밸브에 의해 선택적으로 개폐되는 배기 포트(108)를 포함한다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 엔진(40)의 로터는 타원형 단면 프로파일 및 대향하는 측벽(104)을 갖는다. 각 로터(44)는 로터 프로파일의 긴 축을 따라 말단에 대향하는 2개의 로브(106)를 포함한다. 또한, 하우징 블록(76)의 배면에 장착된 배기 밸브 플레이트(100)와 배기 밸브 플레이트(100)의 배기 밸브 포트(108a, 108b)가 도시되어 있으며, 압축 삽입체(48)는 배기 밸브 포트(108)들 사이에 중앙에 위치되어 있다. 하우징 블록(76)은 내부 측벽(110)을 포함하며, 흡입 밸브 플레이트(74), 배기 밸브 플레이트(100), 그리고 하우징 블록(76)의 내부 측벽(110)에 의해 하우징 챔버(96)가 한정된다.

작동시, 모든 로터(44)는 도 7 및 도 8의 배향에서 봤을 때 시계 방향인 동일한 방향으로 회전한다. 예시적인 실시예에서, 하우징 블록(76)의 내부 측벽(110)은 각각 거의 반원인 4개의 외부 챔버 벽부(112a, 112b, 112c, 112d)를 포함하고(도 7 및 도 9), 로터(44)는 로브(106)가 각각의 챔버 벽부(112) 및 인접 로터(44)의 측벽(104)에 거의 근접하게 서로 가까이 또는 실제로 약간 접촉하여 회전하도록 하우징 챔버(96) 내에 크기 및 위치 설정된다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 소정 로터(44)의 회전의 적어도 일부에 대해, 소정 로터(44)의 양 로터 로브(106)는 대응하는 챔버 벽부(112) 부근에 동시에 존재한다.

하우징 챔버(96)는 각각의 챔버 벽부(112)에 의해 부분적으로 한정된 4개의 중첩된 로터 챔버 또는 챔버부(114a, 114b, 114c, 114d)로 세분되며(도 8 및 도 9), 각각의 로터(44)는 개개의 로터 챔버(114) 내에서 회전한다. 로터(44)는, 흡입 밸브 플레이트(74) 및 배기 밸브 플레이트(100)와 함께, 도시된 실시예에서 내부 챔버 체적을 갖는 연소 챔버(46)인, 내부 챔버를 한정한다. 흡입 밸브 플레이트(74), 배기 밸브 플레이트(100), 외부 챔버 벽부(114) 및 연소 챔버(46)에 노출되지 않은 로터(44)의 일부는, 4개의 외부 챔버 체적(116, 118, 120, 122)을 한정한다. 내부 챔버(46)의 체적과 외부 챔버 체적(116, 118, 120, 122)은 로터(44)의 회전 동안 체적이 번갈아가며 증가 및 감소한다. 내부 챔버(46)의 체적은, 로터(44)가 사실상 도 7에 도시된 바와 같이 그들의 긴 축이 서로에 대해 직교하게 배향될 때 최대이며, 이 배향에서 4개의 외부 챔버 체적(116, 118, 120, 122)은 최소이다. 이 배향에서, 각 로터(44)의 로브(106)는 대응하는 외부 챔버 벽부(112)의 사실상 근접하여 동시에 존재하고, 4개의 외부 챔버(124a, 124b, 124c, 124d)는 흡입 밸브 플레이트(74), 배기 밸브 플레이트(100), 외부 챔버 벽부(112) 그리고 대응하는 로터(44) 사이에 한정된다(도 7 및 도 9). 역으로, 대각선으로 대향하는 로터(44)의 긴 축이 정렬될 때, 내부 챔버(46)의 체적은 최소이고, 4개의 외부 챔버 체적(116, 118, 120, 122)은 최대이다(도 8).

I.

이제, 도 7 및 도 8에 대해 반대 방향으로부터 엔진(40)을 도시하는 도 9 내지 도 15를 참조하면, 흡입 밸브 플레이트(74)의 압축 흡입 포트(94)는 로터 챔버(114a) 및 외부 챔버(124a)에 대해 도시되고, 흡입 포트(92)는 내부 챔버(46)에 대해 도시된다. 또한, 챔버 벽부(112b)로부터 하우징 블록(76)을 통해 차지 매니폴드(66)로 연장되는 로터 챔버(114b)에서의 전달 포트(126)를 도시한다. 압축 삽입체(48)는 후술하는 바와 같이 흡입 밸브 플레이트(74) 내에 만입되는 장착 헤드(128)를 포함한다. 도시된 내연 기관의 예에서, 연소 챔버(46) 내의 공기 및 연료 차지의 압축은 도 9의 배향으로부터 도 12의 배향으로 로터(44)의 90도 회전 중에 발생하고, 후속의 공기 및 연료 차지의 연소는 로터를 구동한다.

도시된 실시예에서, 도 9를 참조하면, 흡입 밸브 플레이트(74)의 사전 압축 흡입 포트(94)는 3개의 아크형 포트 에지(130, 132, 134)를 포함하여, 사전 압축 흡입 포트(94)는 도 9에서 외부 챔버(124a)에 의해 둘러싸인 영역 내에서 흡입 밸브 플레이트(74)의 면의 대부분을 덮는 개방부를 형성한다. 로터(44)가 대략 도 9의 배향에 있을 때 제1 포트 에지(130)는 로터 측벽(104)의 프로파일에 대응한다. 제2 포트 에지(132)는 제1 포트 에지(130)로부터 챔버 벽부(112a)로 연장된다. 도 11 및 도 12에서 알 수 있는 바와 같이, 제2 포트 에지(132)는 로터(44)가 도 12의 배향으로 회전될 때 로터 측벽(104)의 프로파일에 대응한다. 제3 포트 에지(134)는 챔버 벽부(112a)의 프로파일에 대응하고 제1 포트 에지(130) 및 제2 포트 에지(132) 사이에서 연장된다. 따라서, 사전 압축 흡입 포트(94)는 로터(44)가 도 9의 배향에 있을 때 외부 챔버(124a)에 대해 실질적으로 완전히 개방되고, 로터가 도 12의 배향에 있을 때 로터(44)에 의해 외부 챔버 체적(116)에 대해 실질적으로 폐쇄된다. 도시된 실시예에서, 사전 압축 흡입 포트(94)는 도 9의 배향에서 외부 챔버(124a)에 의해 둘러싸인 영역 내에서 흡입 밸브 플레이트(74)의 면의 50% 이상을 덮는 개방부를 형성한다.

로터(44)의 장축이 서로에 대해 실질적으로 직교할 때, 도 9에 실질적으로 도시된 바와 같이, 외부 챔버 체적(116, 118, 120, 122)은 최소화되고 내부 챔버(46)의 체적은 최대화된다. 로터(44)가 (도 9 내지 도 15의 배향에서 반시계방향으로) 도 9의 배향으로부터 회전될 때, 외부 챔버 체적(116, 118, 120, 122)은 팽창되는 반면 내부 챔버(46)의 체적은 압축된다. 외부 챔버 체적(116)이 로터 챔버(114a, 114b)의 로터(44)의 상호 작용 및 회전을 통해 팽창함에 따라, 사전 압축 흡입 포트(80, 84)뿐만 아니라 사전 압축 흡입 포트(94)를 통해 외부 챔버 체적(116)으로 차지가 인출된다. 도 9 내지 도 12에서 도시된 실시예에서 대략 90도의 회전을 통해 발생하는 외부 챔버 체적(116)이 최대 체적에 도달하는 점과 실질적으로 동시에 사전 압축 흡입 포트(94)는 외부 챔버 체적(116)에 대해 로터(44)에 의해 폐쇄된다. 외부 챔버 체적(116)의 팽창은 압축 흡입 포트(94)를 통해 외부 챔버 체적(116)으로 차지의 인출을 도모한다. 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이 사전 압축 흡입 포트(94)가 외부 챔버 체적(116)에 대해 폐쇄된 상태에서 추가의 90도에 걸친 로터(44)의 후속 회전은 로터(44)의 장축들이 (도 15의 배향에서 대략 도시된 바와 같이) 또 다시 직교하여 정렬될 때까지, 차지를 점진적으로 압축되게 하며, 이 시점에서 외부 챔버 체적(116) 내의 압축된 차지가 외부 챔버(124b) 내에 수용도니다. 연소 챔버(46)의 체적이 대략 최대화되는 시점인 연소 챔버(46) 내로의 도입 이전에 압축되므로, 이 압축된 차지는 사전 압축된 차지로 또 한 불리울 수 있으며, 차지는 연소 이전에 추가적 압축을 받게 된다.

이제, 도 14 및 도 15를 참조하면, 로터 챔버(114b)의 로터(44)가 전달 포트(126)를 넘어서 회전되면 압축된 차지는 하우징 챔버(96)로부터 전달 포트(126)를 통해 챔버 매니폴드(66)로 배출되어지는 것이 이해될 수 있다. 도 2 및 도 3 그리고 도 9 내지 도 15에서 이해되어지는 바와 같이, 차지 매니폴드(66)는 엔진(40)의 흡입 측(64) 및 전달 포트(126) 사이에서 연장되고, 엔진(40)의 흡입 포트(82, 86, 92)에 대해 엔진(40)에 의해 발생된 압축 차지를 운반하기 위한 플리넘(136)을 포함한다. 후술하는 바와 같이, 그 후에 압축 차지는 회전 흡입 밸브(50)를 통해 엔진(40)의 연소 챔버(46)로 선택적으로 공급된다. 이와 같이, 대기압에서 공기의 공급에 비해 더 큰 밀도의 차지가 연소 챔버(46)로 공급되어진다. 도 15에서 리드(reed) 밸브(138)로 도시된 원웨이 밸브는 사전 압축된 차지가 하우징 챔버(96)를 빠져나갈 수 있게 하고, 매니폴드(66) 내의 압력이 상승된 상태로 될 수 있도록 하우징 챔버(96)로의 리버스 플로우(reverse flow back)를 방지한다. 본 명세서에 논의된 회전 밸브와 유사하게 대안의 압력계 원웨이 밸브 또는 회전 밸브가 전달 포트(126)를 차단하고 역류(reflux)를 방지하기 위해 사용될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 그러한 밸브들은 압축 흡입 포트의 임의의 또는 전부에 유사하게 배치될 수 있고, 그 밸브들은 압축 흡입 포트로부터 리버스 플로우를 방지하도록 배향된다.

공기 연료 혼합물 또는 차지를 형성하기 위해 사전 압축 흡입 포트(94)를 통해 통과하기 전에 공기에 연료가 추가될 수 있거나 사전 압축된 공기가 중앙 챔버(46)로 도입될 때 연료 분사 포트를 통해 연료가 중앙 챔버(46)로 직접 분사될 수 있다. 더욱, 연료는 압축을 거치는 외부 챔버 체적(116)으로 분사될 수 있다.

엔진(40)은 연소 발생이 로터(44)의 360도 마다 회전에 의해 일어나는 4 행정 시스템이고, 로터(44)가 도 12에 도시된 바와 같이 배향되는 시점인 로터(44)가 내부 챔버(46)의 최소 체적에 또는 최소 제적 부근에 배향되는 경우에 연소가 발생된다. 그러나, 도시되고 전술된 바와 같은 차지 사전 압축 사이클은 도 9 내지 도 15와 관련하여 전술된 바와 같이 로터(44)의 180도 회전에 걸쳐 발생한다. 따라서, 2개의 사전 압축 사이클이 로터(44)의 매 360도 회전 중에 발생한다. 그러므로, 발생된 사전 압축 차지는 연소 챔버(46)로 운반되기 전에 차지 매니폴드(66) 내에 저장될 수 있고, 후술하여 더 상세하게 논의되는 바와 같이 밸브 개방부(90)가 밸브 포트(92)에 노출될 때 차지가 운반되고, 사전 압축된 차지는 일반적으로 연소 챔버(46)의 체적이 대략 최대에 있을 때 운반된다. 한편, 또 다르게는, 사전 압축 시스템은 연소 발생이 로터의 180도 회전마다 발생하는 2 행정 시스템에서 이용될 수 있으며, 이 경우, 단일의 사전 압축된 차지가 연소 챔버로 운반될 수 있게 하도록 회전 밸브가 2개의 밸브 개방부를 포함하여 매 회전 중에 흡입 포트를 두 번 노출시킨다.

도 9 내지 도 15는 인접한 로터 챔버(124a, 124b)에서 하나의 사전 압축 흡입 포트(94) 및 하나의 전달 포트(126)를 도시한다. 로터 챔버(124c, 124d)는 로터 챔버(124a, 124b)의 방식으로 사전 압축 시스템으로서 작동되도록 또한 구성될 수 있음이 이해돼야 한다. 예를 들어, 로터 챔버(124c)는 흡입 포트를 포함할 수 있고, 로터 챔버(124d)는 전달 포트를 포함할 수 있으며, 그러한 추가적인 시스템으로부터 사전 압축된 차지를 연소 챔버(46)로 공급하도록 추가적인 차지 매니폴드 시스템이 제공된다. 그러한 구성에서, 2개의 사전 압축된 차지가 9 내지 도 15에서 로터의 180도 회전마다 발생되어진다.

또 다른 형상, 구성 및 위치된 압축 흡입 포트와 전달 포트가 이용될 수 있다. 예를 들어, 또 다른 흡입 포트가 어느 단부 벽에 배치 및/또는 하우징 블록의 내부 측벽 상에 될 수 있다. 예를 들어, 도 15a 및 도 15b를 참조하면, 대안의 형상의 전달 포트(126a)는 흡입 단부 벽 부재(127a) 상에 배치될 수 있고, 전달 포트(126a)는 도시된 압축 흡입 포트(129a) 및 전술된 압축 흡입 포트(94)와 대체로 유사한 방식으로 로터의 측벽에 따르는 아크형 프로파일을 가지도록 형성되고, 전달 포트(126a)는 더 작은 단면적을 가지지만 로터에 의해 선택적으로 노출되고 덮여진다. 이 실시예에서, 커버 플레이트 부재(127b)는 전달 포트(126a) 상에 형성된 대안의 차지 매니폴드(66b)와 흡입 포트(129b)를 포함하고, 차지 매니폴드(66b)는 전달 포트(126a)를 통해 압축 챔버로 공급된 사전 압축된 차지를 운반한다.

또한, 도 2b를 참조하면, 엔진(40)은 도시된 바와 같이 배기 매니폴드(62)에 플리넘(136)을 연결하는 것과 같이 배기 매니폴드(62)에 연결된 대안의 차지 매니폴드(66c)를 이용할 수 있고, 사전 압축된 차지는 연료 혼합물 없이 압축된 공기를 포함하여, 배기물의 순도를 증가시킨다. 전술한 바와 같이 발생되는 압축된 공기 차지는 배기 유동으로 적어도 일부 주입되어 불연의 탄화수소 방출의 감소 및 일산화탄소의 저감을 유도할 수 있다. 산화 촉매형 촉매 컨버터가 사용되면, 주입된 신선한 공기가 촉매의 효능을 개선시킬 수 있다. 대안의 엔진은 설명된 방식의 2 차지 사전 압축 시스템을 포함할 수 있으며, 이 경우 하나는 사전 압축된 차지를 연소 챔버로 운반하고 나머지는 사전 압축된 차지를 배기 매니폴드로 운반한다.

II .

이제 도 16 내지 도 18을 참조하면, 엔진(40)과 함께 사용하기 위한 2개의 대안적 회전 흡입 밸브 또는 밸브 조립체(150)를 구비한 흡입 밸브 플레이트(140)가 도시되어 있다. 설명한 바와 같이, 엔진(40)은 흡입 밸브 플레이트 및 배기 밸브 플레이트(100)를 구비한다. 흡입 및 배기 밸브 플레이트들은 사실상 유사하고 하우징 블록(70) 중 어느 한 측면에 장착된다. 이와 같이, 회전 밸브와 조립되는 경우, 흡입 밸브 플레이트는 흡입 회전 밸브로서 작동하는 2개의 대각 대향 회전 밸브를 포함하고, 배기 밸브 플레이트는 배기 회전 밸브로서 작동하는 2개의 대각 대향 회전 밸브를 포함하며, 각각의 로터 샤프트는 별개의 회전 밸브 조립체를 지지한다. 흡입 밸브 플레이트(140) 및 회전 흡입 밸브(150)와 관련한 이하의 논의는, 알려진 소정의 예외성을 갖는, 흡입 및 배기 밸브 플레이트와 흡입 및 배기 밸브의 유사성으로 인해 전형적인 예라는 점을 알아야 한다.

회전 흡입 밸브(150)는 흡입 밸브 플레이트(140)의 공동 또는 만입부 또는 리셉터클(152a, 152b) 내에서의 회전 운동하도록 장착 또는 속박된다. 공동(152a)은 흡입 포트 또는 밸브 포트(154a)를 포함하고, 공동(152b)은 흡입 포트 또는 밸브 포트(154b)를 포함하고, 밸브 포트(154a, 154b)는 회전 밸브(150)를 통해 연소 챔버(46) 내로의 유동을 허용한다. 또한, 공동(152a, 152b)은 (이하 설명하는) 밸브(150)의 칼라 및 로터 샤프트(54)를 수용하기 위한 구멍(153a, 153b)을 포함한다. 밸브 포트(154a, 154b)는 엔진(40)에 장착될 때 연소 챔버(46)와 정렬하도록 중심으로 지향된다. 밸브 플레이트(140)는 로터 샤프트(54)용 구멍(156, 158)을 더 포함한다. 압축 삽입체(48)의 장착 헤드(128)가 밸브 플레이트(140)의 내부 측면과 동일 높이가 되도록, 밸브 플레이트(140)의 내부 측면(도 18)은 압축 삽입체(48)의 장착 헤드(128)를 수용하기 위한 밸브 포트(154a, 154b)들 사이에 삽입체 공동 또는 리세스(160)를 포함하고, 이로써 로터(44)는 장착 헤드(128) 아래에서 회전할 수 있다. 밸브 플레이트(140)는 삽입체 공동(160) 내의 브릿지(166)에 압축 삽입체(46)의 장착 헤드(128)를 고정시키기 위해 나사식 체결구를 수용하기 위한 한 쌍의 장착 구멍(162, 164)을 더 포함한다. 이하 설명하는 일예의 압축 삽입체(46)는 대응 흡입 밸브 플레이트(140)에 삽입체 공동(160)이 필요하지 않도록 단일 장착 헤드(128)를 포함한다.

밸브 포트(154)는 엔진 구조뿐만 아니라, 포트가 흡입 포트인지 배기 포트인지 여부를 기초로 하여 크기 및 형상을 가질 수 있다. 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 일예로 밸브 포트(92a, 92b)는 회전 밸브 조립체(50)가 부착되지 않은 로터(44)의 로브(106)에 의해 둘러싸여지는 외부 원형 프로파일에 대응하는 아크형 에지를 포함한다.

도 19 내지 도 25를 더 참조하면, 각각의 회전 밸브(150)는 밸브 디스크(168, 170)가 로터 샤프트(172)의 회전과 함께 회전하도록 미리 정해진 로터에 대한 로터 샤프트(172)에 장착된 2개의 정합 밸브 디스크(168, 170)를 포함한다. 밸브 디스크(168, 170)는 회전 밸브 개방부(174)를 협력하여 형성하고, 개방부(174)는 회전 밸브(150)가 장착된 공동(152)에 합체된 밸브 포트(154) 위로 회전되고, 회전 밸브(150)의 회전 중에 밸브 포트(154)를 통한 유동을 허용한다. 일반적으로, 4 행정의 실시예에서, 회전 흡입 밸브(150)는 연소 챔버(46)의 체적 팽창 중에 연소 챔버(46)로 차지가 운반되는 것을 허용하도록 개방되도록 [흡입 밸브 개방부(174)가 흡입 밸브 포트(154)와 정렬되도록] 타이밍 설정되고, 회전 배기 밸브(도시 생략)는 연소 챔버(46)의 체적 압축 중에 연소 가스가 연소 챔버로부터 방출되는 것을 허용하게 개방되도록 (배기 밸브 개방부가 배기 밸브 포트와 정렬되도록) 타이밍 설정된다.. 2 행정 장치에서는 능동 가변 밸브로서 유사하게 구성된 회전 밸브 당 2개의 밸브 개방부를 채용한다.

회전 밸브(150)는 로터 샤프트(172) 상에 밸브 디스크(168) 및/또는 밸브 디스크(170)의 선택적 상대 회전 운동을 부여하기 위해 로터 샤프트(172)에 대한 기계적 연결부를 구비한다. 이하 상세히 설명하는 바와 같이, 이러한 기계적 연결부를 통한 선택적 상대 회전 운동은, 엔진(40)의 효율 또는 성능을 최대화하기 위해 엔진 RPM 및/또는 부하를 기초로 하여 로터 샤프트(172) 상의 밸브 개방부(174)의 상대적인 방향성 및/또는 밸브 개방부(174)의 각의 크기 또는 면적을 선택식으로 능동적으로 조절함으로써 엔진(40)의 가변적인 밸브 작동이 얻어지게 한다.

밸브 디스크(168)는 로터 샤프트(172)를 수용하기 위한 장착 개방부(180)를 갖는 중앙에 위치된 칼라(178)를 갖는 원형 기부(176)를 포함한다. 한 쌍의 나선형 홈(182a, 182b)은 장착 개방부(180)에서 칼라(178)의 내벽을 따라 형성된다. 밸브 디스크(168)는 기부(176)의 주연부로부터 연장되는 궁형부 또는 아크형부(184)를 포함하며, 아크형부(184)는 아크형부(184)의 두께의 오프셋에 의해 형성된 중심 견부(190) 및 대향 단부 견부들(186, 188)을 구비한다.

밸브 디스크(170)는 사실상 원형이지만, 밸브 디스크(170)의 주연부의 일부 위에 궁형 또는 아크형 갭(192)을 포함하고, 단부 견부(194, 196)가 아크형 갭(192)의 어느 한 단부에 형성된다. 밸브 디스크(170)는 만입부 또는 공동 또는 리셉터클(198) 뿐만 아니라 로터 샤프트(172)를 수용하기 위한 장착 개방부(202)를 갖는 칼라(200)도 포함한다. 한 쌍의 나선형 홈(204a, 204b)은 장착 개방부에서 칼라(200)의 내벽을 따라 형성된다. 밸브 디스크(168)는 아크형 갭(192)에 위치된 아크형부(184)를 갖는 공동(198) 내에 수용되도록 구성되고, 밸브 디스크(168, 170)는 서로에 대해 회전 가능하다. 밸브 디스크(168, 170)가 서로 조립될 때, 밸브 개방부(174)는 디스크(168)의 견부(188)와 디스크(170)의 견부(194) 사이에 형성된다.

도 19에서 알 수 있는 바와 같이, 로터 샤프트(172)는 2개의 나선형 키이 또는 돌기(206a, 206b)의 제1 세트와 2개의 나선형 키이 또는 돌기(208; 도 19에서 하나만 도시)의 제2 세트를 구비한다. 로터 정렬 스플라인(210)도 로터 샤프트(172)에 구비된다. 로터 샤프트(172)와의 회전 밸브 조립체(150)의 기계적 연결부는 밸브 디스크(168)의 나선형 홈과의 나선형 키이(206)의 제1 세트의 결합과, 밸브 디스크(170)의 나선형 홈(204)과의 나선형 키이(208)의 제2 세트의 결합에 의해 제공된다. 따라서, 밸브 디스크(168, 170)에 대한 로터 샤프트(172)의 축방향 운동은 로터 샤프트 상의 밸브 디스크(168, 170)의 상대 회전 운동을 부여한다.

도 20 및 도 21은, 스플라인(210)을 수용하기 위한 홈형 공동(214)을 구비한 로터(212)에 조립된 로터 샤프트(172)를 도시한다. 따라서, 스플라인(210)은 로터(212)와 회전하도록 로터 샤프트(172)를 고정하고, 공동(214)은 스프라인(210) 및 로터 샤프트(172)가 로터(212)에 대해 병진 방식으로 이동할 수 있도록 스플라인(210)보다 길다. 로터 샤프트(172)는 흡입 및 배기 밸브 플레이트를 통해 연장되고, 가변적인 밸브 작동을 부여하도록 엔진 작동 중에 축방향으로 소량 병진될 수 있다. 로터(212)가 샤프트(172)와 함께 회전하면, 베어링에 의해 병진이 방지된다. 마찬가지로, 밸브 디스크(168, 170)도 로터 샤프트(172)가 축방향으로 이동할 때 밸브 플레이트 공동 내에 남겨지도록 베어링에 의해 축방향 이동이 억제된다.

RPM의 함수 또는 다른 작동 특성을 기초로 하여, 엔진(40)의 작동 중에 로터 샤프트(172)의 축방향 병진은, 로터 샤프트(172) 상의 나선형 키이(206, 208)와 밸브 디스크(168, 170) 상의 나선형 홈(182, 204)의 기하학적 기계적 연결부 협력을 기초로 밸브 디스크(168) 및/또는 밸브 디스크(170)가 회전 로터 샤프트(172)에 대한 작은 증분각을 통해 회전하게 한다. 따라서, 밸브 디스크(168, 170)는 단면적 및/또는 타이밍을 변화시키는 밸브 개방부(174)를 협동하여 제공할 수 있고, 그 조절은 엔진 RPM 및/또는 엔진 부하에 기초할 수 있고 작동 중에 엔진 컴퓨터 및/또는 진공압 등에 의해 제어될 수 있다. 도 24 및 도 25에는 작은 밸브 개방부(174; 도 24) 또는 큰 밸브 개방부(174; 도 25)를 생성하기 위해 밸브 포트(218)에 대해 밸브 공동(216) 내의 밸브 디스크(168, 170)의 조절을 도시한다.

가변 회전 밸브작동은 인덱싱으로도 불리는, 서로에 대해 동일하지만 대향인 각도 방향으로 밸브 디스크(168, 170)를 회전시키는 것에 의해, 또한 페이징(phasing)으로도 불리는, 로터 샤프트(172)에 대해 동일한 각도로 그리고 동일한 방향으로 밸브 디스크(168, 170)를 회전시키는 것에 의해, 또는 인덱싱 및 페이징의 임의의 조합을 사용하여 달성될 수 있다. 인덱스 및 페이즈 특성은 나선형 홈 및 키이에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 유효 흡입 또는 배기 밸브 개방, 폐쇄 및 지속 시간은 로터 샤프트의 위치에 따라 나선형 홈 및 키이의 각도를 변화시킴으로써 변할 수 있다. 유리한 흡입 타이밍은 엔진 속도 및 로터 위치의 함수이기 때문에, 플레너터리 회전 엔진의 연소 엔진 실시예에서 연소 챔버로의 기류를 모든 엔진 속도에서 최적화하는 흡입 지속 시간 및 타이밍을 조절하기 위해, 가변 밸브작동이 사용될 수 있다.

밸브 디스크(168, 170)에 대한 로터 샤프트(172)의 축방향 이동 또는 병진 이동은 푸시 로드와 같은 로터 샤프트(172)에 부과된 기계적인 푸시-풀 힘에 의해 생성될 수 있다. 밸브 플레이트(168, 170)와 로터 샤프트(172) 사이의 상대적인 축방향 이동을 유도하기 위한 다른 방법은 마이크로 프로세서 제어 하의 전자기 수단을 통한 방법일 수 있다. 후자의 실시예에서, 로터 샤프트(172)의 축방향 이동은 동일한 방식인 선형 전자기 액추에이터 또는 선형 차동 가변 변환기(LVDT) 작업으로 달성된다. 예를 들어, 변환 가능한 샤프트의 일부는 전자석으로서 권선될 수 있고, 샤프트 단부 근처에 고정된 제2 전자석은 마이크로 프로세서 제어 하에 제2 전자석의 여자 전류를 변화시킴으로써 샤프트 전자석을 당기거나 밀어내도록 제어될 수 있다. 축방향 스프링은, 소정의 측정 RPM에서 추가적인 축방향 이동을 억제하면서 로터 샤프트를 따르는 전자기 인력 또는 척력의 균형을 이루는데 사용될 수 있다. 컴퓨터 제어 하에 샤프트의 축방향 이동에 대한 다른 여러 방법이 존재하고, 상술한 접근 방법은 단지 예시이다.

로터 샤프트(172)의 병진 이동에 기초한 밸브 개방부(174)의 변형예는 밸브 디스크(168, 170)와 로터 샤프트(172) 사이의 기계적 연결부(mechanical linkage)의 구성에 따른다. 두 쌍의 나선형 키이 및 홈이 동일한 피치이지만 대향인 방향을 갖는 경우, 두 개의 밸브 디스크는 로터 샤프트에 대해 대향 방향으로 증분적으로 회전할 수 있고 밸브 개방부 크기는 증가 또는 감소할 수 있다. 로터 샤프트 상의 두 개의 밸브 중 하나가 깊은 나선부(helix)에 위치하고 다른 하나가 얕은 나선부에 위치하는 경우, 로터 샤프트가 축방향으로 병진 이동할 때 엔진 RPM의 함수로서 상대적 타이밍 및 밸브 개방부 크기 모두가 변할 수 있다. RPM에 대한 타이밍 변화만이 요구되는 경우, 나선부들을 동일 피치 및 동일 방향으로 하는 것은 밸브 디스크(168 및 170)가 샤프트에 대해 동일 양으로 회전하게 하여, 밸브 개방부 및 흡입 또는 배기 포트가 늘어설 때 엔진 사이클에 대한 타이밍이 변할 수 있다.

이와 달리, 능동 가변 밸브 타이밍을 갖는 회전 밸브는 도 5의 회전 흡입 밸브(50)와 같이, 고정된 밸브 개방부 크기를 갖는 단일 밸브 디스크를 사용하여 달성될 수 있다. 흡입 또는 배기 포트가 개방될 때의 타이밍만이 변할 수 있는 실시예에서, 유효 포트 크기 및/또는 지속 시간은 변하지 않는다. 추가로, 다른 두 개의 디스크 회전 밸브의 회전 밸브 중 하나는 다른 하나가 본 명세서에 설명된 식으로 조절 가능한 상태로 로터 샤프트에 고정될 수 있다.

각각의 밸브 개방부는 엔진 사이클의 일부 도중 고정된 배기 및/또는 흡입 포트와 정렬되고, 배기 및/또는 흡입 포트의 개방 지속 시간 및/또는 유효 크기는 엔진 RPM에 따라 변할 수 있는 밸브 개방부의 크기에 의해 결정된다. 키이 및 홈은 흡입 포트 개방부 위치/타이밍, 크기, 및/또는 엔진 RPM에 대한 지속 시간을 최적화하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 키이 및 홈은, RPM이 증가함에 따라 지속 시간이 더 길어지고 흡입 개시가 전진되는 반면 낮은 RPM에서 흡입이 지연되고 지속 시간이 감소되도록 설계될 수 있다. 나선형 키웨이(keyway)의 테이퍼는 단지 흡입 포트 개방 타이밍만이 변경되는지 또는 지속 시간 및/또는 유효 흡입 포트의 크기가 변경되는지 여부나 이러한 양의 조합이 변경되는지 여부를 결정한다.

아이들링 RPM에서, 밸브 디스크는 밸브 개방부 크기가 최소 면적을 형성하는 제1 상대 위치에 위치 설정될 수 있다. RPM이 증가할 때, 제1 및/또는 제2 밸브 디스크는 밸브 개방부의 크기를 증가시키는 방향으로 로터 샤프트에 대해 회전하게 될 수 있다. 밸브 개방부(174)의 크기는 제1 디스크(168) 자체의 회전, 제2 디스크(170) 자체의 회전, 또는 서로에 대한 대향 방향에서 제1 및 제2 디스크(168, 170)의 동시 회전에 의해 증가될 수 있다.

밸브 개방부 및 대응하는 흡입 또는 배기 포트의 상대 크기에 따라서, 유효 흡입/배기 포트의 대응 크기 및/또는 개방시 지속 시간은 RPM에 따라 변할 수 있다. 밸브 개방부 크기가 변하는 경우 유효 흡입 또는 배기 포트 개방 및 폐쇄 시간도 변한다. 밸브 개방부의 크기를 더 작게 하기 위해 두 개의 밸브 디스크에서의 각도 변화의 크기는 같으나 방향이 반대인 경우, 유효 흡입 또는 배기 포트가 개방되는 개시는 지연되고 폐쇄하는 시간은 당겨진다. 그러나, 유효 흡입/배기 포트가 개방되는 시간 간격의 중심점은 고정된 상태이고, 따라서 유효 흡입 또는 배기 밸브 타이밍은 변하지 않고, 단지 유효 포트의 크기 및/또는 유효 포트의 지속 시간이 변한다. 이와 유사하게, 로터 샤프트에 대한 두 개의 밸브 디스크의 각도 변화는 크기 면에서 동일하지 않지만 방향은 반대이고, 밸브 개방부 크기 및 유효 흡입 또는 배기 밸브 타이밍 모두 변한다. 결국, 로터 샤프트에 대한 두 개의 밸브 디스크의 각도 변화가 크기는 같고 동일한 각도 방향인 경우, 밸브 개방부 크기는 변하지 않지만, 유효 흡입/배기 포트 타이밍은 변한다. 유효 밸브 개방부 크기가 대부분 변하는지 또는 유효 개방부 지속 시간이 대부분 변하는지 여부는, 두 개의 물리적인 포트가 유효 흡입 포트 또는 배기 포트를 생성하기 위해 중첩되는 방식의 기하학적 형상을 고려하여, 흡입 및/또는 배기 포트의 고정된 크기 및 가변 크기의 밸브 개방부의 상대적 크기에 의존한다.

그 정합하는 로터 샤프트에 개별적으로 인덱스된 엔진의 각각의 회전 밸브 어셈블리에 대해, 유효 포트 면적, 지속 시간 및 개방부 폐쇄 타이밍은 엔진이 작동하는 동안 모두 변경될 수 있다. 밸브 이벤트(event)의 모든 인자들이 변할 수 있기 때문에, 엔진은 부분 파워 작동 중 더 효율적일 수 있고, 높은 RPM에서 파워가 증가할 수 있고, 작동 범위의 대부분에 걸쳐 내부 연소 실시예에서 배기 가스를 줄일 수 있다. 가변 밸브작동 하의 추가 옵션과 함께 복합 회전 밸브 어셈블리가 능동적으로 포함될 때, 각각의 샤프트는 독립적인 밸브 플레이트 회전을 생성하여 차등 축방향 거리를 병진 이동할 수 있다. 각각의 회전 밸브 어셈블리를 독립적으로 조정하는 것은 각각의 흡입 및/또는 배기 포트의 다른 섹션이 엔진(40)의 요구 조건에 따라 폐쇄 또는 개방되게 한다. 이것은 연소 가스의 배기뿐만 아니라 연소 챔버로 공급되는 차지의 타이밍 및 총량의 미세한 단계적 제어를 가능하게 한다.

파워 제어의 수단으로서 제공되는 종래의 스로틀링을 구비한 플레너터리 회전 엔진의 4 행정 오토(Otto) 사이클 연소 엔진 실시예에 존재하는 스로틀링 손실은 가변 밸브작동으로 보상될 수 있다. 보상을 위해, 압축의 지연된 개시는 챔버 내의 질량을 감소시키는 능동 가변 밸브작동 시스템을 사용하여 채용될 수 있고, 스로틀링 손실을 최소화하고 다중 로브형 플레너터리 회전 엔진에서 부분 파워 효율이 더 개선되게 한다. 압축의 지연된 개시는 더딘 흡입 폐쇄 프로세스로서 달성될 수 있다.

또한, 본 발명의 플레너터리 회전 엔진은 가장 높은 체적 효율에 대해 밸브 플레이트를 인덱싱함으로써 와이드-오픈 스로틀에서 더 많은 파워를 생성하는 잠재성을 갖는다. 높은 체적 효율로, 중앙 챔버 내의 흡입 차지의 질량은 각 사이클에 대해 증가되어 더 큰 파워 잠재성을 갖게 된다. 적절한 흡입 밸브 플레이트 페이징으로, 간헐적 흡입 펄스는 밸브 폐쇄 시 증가된 차지 밀도를 제공할 수 있어 잠재적 파워 출력을 증가시킨다. 높은 RPM에서, 엔진 내의 로터 샤프트의 병진 이동으로 로터 샤프트 축에 대해 밸브 플레이트가 상대 회전된다. 이러한 회전은 압축 로터(100)의 중심선에 대한 각각의 밸브를 페이징하여(phase), 밸브 개방 및 폐쇄 각도를 변하게 한다. 나선형 스플라인 형상 및 각도의 변경은 작동 속도의 범위 내내 최적의 흡입 개방 및 폐쇄 타이밍을 허용할 수 있다.

도 26 및 도 27은 로터 샤프트(220)에 대해 밸브 디스크(234, 236)의 상대적인 회전 운동을 부여하고 또한 로터(221)와 로터 샤프트(220) 사이에서의 상대적인 회전 운동을 제한하지만, 로터 샤프트(200)의 축방향 운동을 허용하는 볼 베어링(224)을 이용하는 회전 밸브(222)와 로터 샤프트(220) 사이에서의 다른 연결부를 도시한다. 로터 샤프트(220)는 홈(226)을 포함하고, 로터(221)는 로터(221)와 로터 샤프트(220) 사이에서의 운동을 전달하는 볼 베어링(224)을 수용하는 홈(228)을 포함한다. 이와 유사하게, 로터 샤프트(220)는 로터 샤프트(220)와 제1 및 제2 밸브 디스크(234, 236) 사이에서 볼 베어링(224)을 수용하기 위한 홈(230)을 포함하고, 볼 베어링(224)은 로터 샤프트(220)의 축방향 병진 운동에 기초하여 로터 샤프트(220)에 대한 제1 밸브 디스크(234) 및/또는 제2 밸브 디스크(236)의 상대적인 회전 운동을 부여하기 위하여 제1 및 제2 밸브 디스크(234, 236) 상의 나선형 홈(232a, 232b) 내에서 작동한다. 도시되지 않았지만, 도 26 및 도 27의 실시예에 있어서 제1 및 제2 밸브 디스크(234, 236)의 나선형 홈(232a, 232b)은 로터 샤프트(220)와 로터(221) 상의 다양한 다른 홈과 마찬가지로 곡선 프로파일을 포함한다. 다르게는, 도 19 내지 도 21 및 도 26 내지 도 27의 구성에 대해서는, 각각 로터 샤프트 상 및 제1 및 제2 밸브 디스크 상의 대응하는 단일의 홈 상에서 하나의 나선 또는 홈이 채용될 수 있다.

도 28 및 도 29는 능동 가변 밸브 작동을 위한 다른 회전 밸브 구성을 개시한다. 회전 밸브 조립체(238)는 각각이 궁형 또는 아치형 절결부(244, 246)를 포함하는 2개의 실질적으로 플레이트형의 밸브 디스크(240, 242)를 포함하고, 절결부(244, 246)를 중첩함으로써 밸브 개방부(248)를 형성한다. 칼라 또는 커플링(250)은 로터 샤프트(251) 상에 장착되고, 밸브 디스크(242) 내의 대응하는 아치형 슬롯(미도시) 내에서뿐만 아니라 밸브 디스크(240) 내의 아치형 슬롯(256)을 통하여 로터(254)에 연결되는 아암(252)을 포함한다. 밸브 디스크(240, 242)는 나선형 키이 또는 볼 베어링 또는 다른 연결부에 의해 상대적인 회전 운동을 하도록 구성된다. 하지만, 커플링(250)을 로터(254)에 연결하면, 샤프트(251)가 커플링(250)의 내부에서 활주하면서 내부 스플라인 없이 로터(254)에 대해 독립적으로 이동할 수 있게 된다.

도 29a 및 도 29b를 참조하면, 밸브 포트가 2 행정 엔진 분야에서와 같이 대략 180도마다 노출되는 실시예에서 사용하도록 구성되는 또 다른 하나의 가변 밸브 작동식 회전 밸브(239)가 도시된다. 회전 밸브(239)는 회전 밸브(150)의 밸브 디스크(168, 170)와 대략 동일한 방식으로 제2 디스크(243) 내에 넣어진 제1 디스크(241)를 포함한다. 하지만, 회전 밸브(239)는 제1 밸브 개방부(247)와 제2 밸브 개방부(249)를 포함한다. 각각의 밸브 디스크(241, 243)는 회전 밸브(150)와 동일한 방식으로 로터 샤프트의 축방향 병진 운동을 경유하여 로터 샤프트 상에서의 상대 회전 운동을 위한 하나 이상의 나선부(도 29a 및 도 29b에는 하나가 도시됨)를 갖는 칼라(251)를 포함한다. 이러한 병진 운동은 밸브 디스크(241, 243)가 서로에 대해 반대 방향으로 회전하여 밸브 개방부(247, 249)의 상대적인 크기를 동시에 증가시키거나 또는 감소시킨다. 개방 타이밍은 동일하게 변경될 수 있다. 하나 또는 두 개의 밸브 디스크의 회전 및 기계적인 연결부에 관한 본 명세서에 개시된 대체예는 회전 밸브(239)에 적용된다는 점을 이해하자.

또 다른 로터 샤프트의 대체예의 구성은 밸브 디스크가 장착되는 로터 샤프트의 섹션 상에 (미도시된) 원통형 슬리브를 장착함으로써 전체 로터 샤프트를 병진시킬 필요를 제거하기 위해 채용될 수 있다. 이 슬리브는 로터 샤프트와 함께 회전하지만, 밸브가 가변식으로 작동될 때 슬리브는 메인 로터 샤프트에 대해 축방향으로 약간 병진 운동한다. 이러한 경우에, 나선형 키이는 로터 샤프트가 아닌 슬리브 상에 있게 되고, 밸브 플레이트 센터 실린더의 내측면 상의 나선형 홈과 병진 운동하는 슬리브 상의 나선형 키이의 동작은 샤프트가 전체적으로 운동하는 것처럼 회전 샤프트 및 슬리브에 대해 밸브 플레이트의 동일한 상대 각도 변화를 야기시킨다.

2개의 회전 흡입 밸브가 흡입 밸브 플레이트 상에 배치되고 2개의 회전 배기가 배기 밸브 플레이트 상에 배치되는 앞선 설명에 대해서 다른 구성이 채용될 수 있다. 예를 들어, 모든 밸브는 일측 상에 배치될 수 있다. 모든 밸브가 능동적으로 조정가능한 가변 밸브일 필요는 없다. 하나의 측면 당 2개 이상 또는 이하의 밸브가 채용될 수 있다. 나아가, 다른 단부 벽 또는 단부 벽 조립체가 이용될 수 있다. 예를 들어, 솔리드 단부 벽을 갖는 엔진은 하우징 블록과 일체식으로 형성될 수 있다.

III .

압축 삽입체(48)가 도 30 및 도 31을 참조하여 추가적으로 설명된다. 압축 삽입체(48)는 대략 T형상이고, 장착 헤드(128)에 연결된 긴 부분 또는 샤프트(258)를 포함한다. 장착 헤드(128)는 샤프트(258)에 대해 대략 직각으로 연장되는 한 쌍의 아암(260, 262)을 포함하고, 헤드(128)를 샤프트(258)에 부착하기 위한 중심 관통 구멍(264)을 구비한다. 각각의 아암(260, 262)은 각각 장착 구멍(266, 268)을 포함하고, 장착 구멍(266, 268)은 삽입체 공동(160) 내에서 헤드(128)를 고정하기 위하여 밸브 플레이트의 장착 구멍(162, 164)과 정렬한다. 언급한 바와 같이, 장착 헤드(128)의 밑면(270)은 밸브 플레이트(140)의 내부면과 동일 평면이다. 또한, 장착 헤드(128)는 아암(260, 262) 사이에서 한 쌍의 절결 영역(272, 274)을 포함하고, 이 절결 영역(272, 274)은 조립될 때 흡입 포트(92)[도 9 참조]의 형상을 따른다. 샤프트(258)는 압축 삽입체(48)의 대향 단부를 배기 밸브 플레이트(100)에 고정하기 위한 나사식 체결구를 수납하는 장착 구멍(276)[도 31 참조]을 포함한다. 또한, 샤프트(258)는 압축 삽입체(48)의 정렬을 유지하도록 배기 플레이트(100) 상의 대응하는 릿지부(미도시)와 정합하는데 사용될 수 있는 배기 밸브 플레이트(100)의 홈(278)을 포함한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 로터(44)는 연소실(46)의 최소 체적에서 압축 삽입체(48)에 근접하여 회전하고, 이에 따라 압축 삽입체(48)는 로터(44) 사이에서 체적을 차지함으로써 설치될 때 엔진(40) 내에서 유효 압축비를 상승시킨다.

또한, 압축 삽입체(48)는 일단부에서 흡입 밸브 플레이트(74)와, 대향 단부에서 배기 밸브 플레이트(100)에 고정 부착되기 때문에, 압축 삽입체(48)는 흡입 플레이트(74) 및 배기 밸브 플레이트(100)를 외향으로 변형시키는 경향이 있는 연소 과정 동안 발생되는 인장 방식의 신장성 연소력의 일부를 흡수한다. 이는 압축 삽입체(48) 없이 작동하는 것과 비교하여 흡입 플레이트(74) 및 배기 플레이트(100)를 더 얇게 만들며, 이는 흡입 포트(92) 및 배기 포트(108)의 체적을 감소시킨다는 점에서 중요하며, 이에 따라 연소실(46) 내의 최종 체적을 추가로 감소시킨다. 도 17 및 도 18을 참조하여, 예를 들어 회전 밸브(150)가 밸브 포트(154a, 154b)를 밀봉할 때[밸브 개방부(174)는 밸브 포트(154a, 154b)와 정렬되지 않음], 밸브 포트(154a, 154b)는 밸브 포트(154a, 154b)에서 밸브 플레이트(140)의 두께 및 단면적에 기초한 체적을 갖는다는 점을 주목하자. 다양한 포트(154)의 이러한 체적들은 연소실(46)의 최소 체적(도 12 참조)을 포함하여 전체 연소 체적을 증가시킨다. 따라서, 밸브 포트(92, 108 및/또는 154)에서의 체적의 감소는 엔진(40)의 압축비를 추가로 향상시킨다.

IV .

도 32 및 도 33을 참조하면, 플레너터리 회전 엔진(280)은 직렬식 또는 병렬식 하이브리드 차량 파워 플랜트로서 차량에서 작동하도록 전력을 발생시키는 발전기 시스템(282)을 포함할 수 있다. 플레너터리 회전 엔진(280)은 플레너터리 회전 엔진(40)과 관련하여 앞서 살펴드린 바와 같은 압축 삽입체, 능동형 가변 밸브 작동 및/또는 사전 압축 차지 시스템을 포함할 수 있고, 또는 이러한 특징들 중 임의의 것을 포함하지 않을 수도 있다.

하이브리드 차량은 차량 구동 휠에 원동력을 제공하도록 직렬 또는 병렬 구성으로 배열된 하나 이상의 전기 자동차를 채용할 수 있다. 전형적인 재충전가능한 배터리 팩인 재충전가능 에너지 저장 시스템(RESS)은 차량 휠을 구동하기 위하여 전기 자동차에 동력을 제공하도록 차량에 탑재되고, 이는 엔진(280)에 의해 구동된 발전기에 의해 재충전될 수 있다.

플래너테리 회전 엔진(280)은, 4개의 로터 샤프트(286) 각각에 기어식 단부(geared end)(284)와 각 로터 샤프트 기어식 단부(284)의 외경을 중심으로 배치된 동기화 링 기어(288)를 포함하여, 플래너테리 회전 엔진(280)으로부터의 모든 토크가 링 기어(288)에 전달되게 한다. 링 기어(288)는 하이브리드 구성용 전력 발전에 사용될 수 있다. 포스트(296)에 의해 지지된 플레이트(294)를 통해 하우징 블록(292)에 고정식으로 장착된 권취 와이어(290)의 외부 하우징은 링 기어(288)를 중심으로 배치된다. 링 기어(288)의 외측에 배치된 복수의 자석(298)(도 32)은, 하이브리드 적용분야에서 사용될 수 있는 시스템으로 전류를 유도하기 위해 엔진(280)의 로터의 회전을 기초로 하여 권취 와이어(290)의 외부 하우징에 대해 내부로 회전한다.

직렬식 하이브리드 모터 차량 구성에 대해, 이러한 전력 발전은, 별개의 전기 모터에 전력을 공급하는 전지에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 전기 모터와 플래너테리 회전 엔진(280) 양쪽은 기어 장치를 통해 동일 출력 샤프트에 결합될 수 있다. 병렬식 하이브리드 모터 차량 구성에 대해, 링 기어(288)는 수요에 따라 전지 또는 전기 모터 중 어느 하나에 직접 전력을 공급한다. 또한, 독립식 발전기 유닛으로서의 시스템으로부터 직접 전력을 얻을 수 있다. 출력 주파수는 회전 속도 및 극수(number of poles)의 함수이며, 다음과 같다:

여기서, N_s는 분당 회전수인 회전 속도이고, p는 극수이고, f는 Hz인 출력 주파수이다. 발전기 모드에서 작동시키도록 플래너테리 회전 엔진에 대한 속도의 설계는 기어 조합에 의해 원하는 회전 속도를 얻을 수 있도록 한다. 극수는 또한 시스템을 최적화하기 위해 변경될 수 있다.

또한 링 기어(288)는 스타터 모터로서 이용될 수 있다. 전지를 링 기어(288)에 전력을 공급하기 위해 사용하는 것은, 링 기어(288)에 의해 플래너테리 회전 엔진(280)의 로터가 종래의 엔진에서의 스타터 엔진으로서 회전하고 작동하기 시작하도록 하게 한다. 이와 달리, 무연소 모델(non-fired model)에서, 상기와 같은 링 기어는 가스를 압축하기 위해 플래너테리 회전 엔진의 로터를 구동하는 링 기어를 구비한 전동식 공기 압축기(electric powered air compressor)로서 작동할 수 있다.

이와 달리, 링 기어는 하이브리드 전력 시스템의 적용분야에 대해 전류를 유도하는 자기장을 통해 회전되는 일련의 권선(windings)과 권선으로 감싸질 수 있다. 또한, 링 기어는 시스템으로부터 토크가 전달될 수 있도록 샤프트의 외측에 기어 형성될 수 있고, 또는 샤프트가 엔진 기어 중 하나에 배치될 수 있어, 링 기어는 각 로터로부터의 힘을 모두 결합하는 역할을 한다.

V.

또 다른 실시예에서, 플래너테리 회전 엔진(40)과 같은 하나 이상의 플래너테리 회전 엔진은, 플래너테리 회전 엔진의 구동 출력이 커먼 구동 또는 출력 샤프트에 함께 결합되는 어레이(array)로 함께 배열된다. 플래너테리 회전 엔진 구동 샤프트는 V자 엔진 구성, 편평 엔진 구성 또는 회전 엔진 구성 중 하나에서 연장되도록 지지될 수 있다. 예를 들어, 도 34는 함께 결합된 6-로터 플래너테리 회전 엔진(300) 한 쌍을 도시하고 있고, 각 엔진(300)의 구동 시스템(302)이 출력 샤프트(306)를 구비한 커먼 기어 박스(common gear box)(304)에 함께 결합되어 있다. 도 35 및 도 36을 참조하면, 6-로터 플래너테리 회전 엔진(300) 한 쌍이 브레이스(brace)(308)를 통해 함께 결합되어 있고, 각 엔진의 구동 시스템(302)은 기어식 출력 샤프트(310)를 구비한다. 기어식 출력 샤프트(310)는 커먼 기어 박스(미도시)에 결합하도록 배열되어 있다. 브레이스 또는 브래킷(bracket) 또는 엔진 장착부(308)가 서로 90도로 구동 샤프트(310)를 향하고 있다. 커먼 출력 기어를 구비한 기어 박스(미도시)는 구동 샤프트(310)의 회전 운동을 커먼 구동 또는 출력 샤프트의 회전 운동으로 전환하기 위해 도시된 플래너테리 회전 엔진(300)의 출력 기어(312)와 맞물린다. 트랜스미션이 커먼 출력 또는 구동 샤프트에 결합될 수 있다.

도 35 및 도 36으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 각 6-로터 플래너테리 엔진(300)은 2개의 내부 연소 챔버(미도시)를 포함하고 상술한 사전 압축 차지 시스템(precompression charge system)을 포함한다. 각 엔진(300)은 전달 포트(미도시)로부터 연소실로 사전 압축 차지를 공급하기 위한 매니폴드 또는 플리넘(plenums)(314a, 314b)뿐만 아니라, 사전 압축 흡입 포트(미도시)에 차지를 공급하기 위한 매니폴드 또는 플리넘(316a, 316b)을 포함한다. 따라서, 각 엔진(300)은 엔진의 하우징 내에서 대응하는 인접한 2개의 상부 및 하부 로터에 의해 제공되는 상부 및 하부 사전 압축 차지 시스템을 포함한다.

다른 배열로도 구성될 수 있다. 예를 들어, 플래너테리 회전 엔진의 구동 또는 출력 샤프트가 180도로 기어 박스로부터 멀리 연장되도록 하나 이상의 플래너테리 회전 엔진을 단일 평면 내에서 배열함으로써, 편평 또는 수평으로 대향된 구성을 형성할 수 있다. 유사하게, 4개 또는 8개와 같이 복수의 플래너테리 회전 엔진의 뱅크는, 프로펠러 항공기의 피스톤 엔진과 유사한 방식으로, 출력 기어 박스와 동일한 평면에서 플래너테리 회전 엔진의 구동 또는 출력 샤프트가 방사상으로 연장되도록 배열, 지지 및 함께 결합될 수 있다. 하나 이상의 플래너테리 회전 엔진의 또 다른 뱅크는, V자 엔진 구성에서 플래너테리 회전 엔진의 구동 또는 출력 샤프트가 기어 박스까지 연장되도록 배열, 지지 및 함께 결합될 수 있다.

다중의 플래너테리 회전 엔진의 구성은 실시간으로 출력 샤프트의 각 회전당 토크 펄스 수를 변화시키기 위한 능력을 제공한다. 플래너테리 회전 엔진 뱅크 사이의 위상 조정을 변경함으로써, 보상 토크 펄스 또는 순차 토크 펄싱이 발생할 수 있다. 콤팩트한 크기 및 다중 구성을 갖는 플래너테리 회전 엔진은 작동 중이라도 이러한 위상 조정을 유리한 방식으로 수용할 수 있다. 그러므로 하나의 플래너테리 회전 엔진 뱅크는 다중 실린더, 회전 엔진당 다중 토크 펄스 또는 회전당 다중 실린더 단일 토크 펄스 중 어느 하나로서 작동할 수 있어, 그 적용 분야를 증가시킬 수 있다.

VI .

예를 들어, 차량을 추진 및/또는 전력을 발생시키기 위해, 연료 연소 엔진에 대해 위에서 논의했지만, 상기 특징부는 압축 유체 구동 발전기, 펌프 또는 압축기 등에서 대신 채용될 수 있다. 이와 달리, 플래너테리 회전 장치는, 압축기로서 기능을 하는 개별 플래너테리 장치를 구비한 커먼 샤프트를 구동하는 외부 전원에 의해 구동될 수 있다. 또한, 상술한 특징부는 불꽃 점화 엔진 또는 압축 착화(디젤) 엔진 중 어느 하나에서 채용될 수 있다. 사이클 거동은 4 행정 및 2 행정 엔진 양쪽의 사이클 거동과 잘 대응한다. 예를 들어, 압축된 공기 또는 공연 혼합물이 중앙 챔버로 도입될 때, 중앙 챔버로부터 배기 가스를 퍼지하는데 도움이 되므로, 상술한 바와 같이 공기 또는 공연 혼합물의 압축은 2 행정 디젤 또는 불꽃 점화 엔진 실시예에서 유리하다. 유사하게, 중앙 챔버로 도입되는 압축된 공기 또는 공연 혼합물이 중앙 챔버 압축비를 효과적으로 증가시키기므로, 상술한 바와 같이 공기 또는 공연 혼합물의 압축은 4 행정 엔진 실시예에서 유리하다.

플래너테리 회전 장치 또는 엔진은, 차지의 사전 압축, 능동 가변 밸브 타이밍 및 압축 삽입체에 관한 상술한 특징부의 임의의 조합으로 사용될 수 있고, 종래의 차량, 하이브리드 차량에 적용될 수 있고, 및/또는 연결된 플래너테리 회전 장치의 어레이와 조합하여 사용될 수 있다. 엔진(40)에 연결된 구동 시스템(42) 이외의 대안적 구동 시스템이 채용될 수 있다.

또한, 도 37 및 도 38을 참조하면, 상술한 특징부는 추가 로터를 구비한 플래너테리 회전 엔진 또는 장치 및/또는 대안적 단면 프로파일을 갖는 로터에 의해 채용될 수 있다. 예를 들어, 추가 로터 형성 내부 연소 챔버는, 4개의 인접한 타원형 로터에 의해서와 같이, 내부 챔버가 형성될 수 있게 하는 패턴으로 배열되는 충분한 개수의 추가 로터를 추가함으로써 형성될 수 있다. 2개의 중앙 챔버(320) 및 복수의 외부 챔버(322)를 형성하는 6개의 타원형 또는 계란형 로터(318)의 어레이가 도 37에 도시되어 있다. 4개의 중앙 챔버(326)를 형성하는 타원형 또는 계란형 로터 대신에 6개의 3-로브 로터(six tri-lobed rotors)(324)의 어레이가 도 38에 도시되어 있고, 단일 중앙 챔버(326)가 3개의 삼각형 로터(324)에 의해 형성된다.

플래너테리 회전 엔진 실시예에서 개시된 바와 같이 본 발명의 플래너테리 회전 장치는 압축비를 향상시키고, 엔진 성능을 능동적으로 조율하기 위해 작동 중에 조정할 수 있어, 파워 밀도를 향상시킨다. 로터의 회전에 의해 사전 압축되어 회전 밸브를 통해 연소 챔버로 공급되는 공기 및/또는 공연 혼합물의 차지를 압축하기 위한 차지 압축 시스템은 파워 밀도를 향상시킨다. 회전 밸브는 흡입 이벤트 타이밍 및/또는 기간을 조정하기 위해 흡입 밸브 개방부를 선택적으로 변경하기 위한 능동 가변 밸브가 될 수 있고, 또한 엔진을 배기하기 위해 사용될 수 있다. 단부 벽 조립체 사이에 장착된 압축 삽입체는 연소력을 흡수하고 엔진에 강성을 제공하고, 밸브 포트 체적이 최소로 되도록 할 뿐만 아니라, 연소 챔버의 최소 체적에서 로터 사이의 모든 또는 거의 모든 체적을 차지함으로써 엔진의 압축비를 효과적으로 상승시킨다. 압축된 공기 차지는 배기를 감소하기 위해 배기 시스템 또는 매니폴드 내로 대체하여 또는 추가로 공급될 수 있다. 플래너테리 회전 엔진은 하이브리드 전력 플랜트 적용분야에 사용하기 위한 발전기를 일체로 포함할 수 있고, 및/또는 다중 플래너테리 회전 엔진이 함께 결합될 수 있다.

구체적으로 설명된 실시예의 변경 및 수정은, 균등론을 포함하는 특허법의 원리에 따라 해석되는, 첨부된 특허청구범위의 범위에 의해서만 한정되도록 의도된 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않고 이행될 수 있다.

Claims (30)

1. 플래너테리 회전 장치이며,
   내부 측벽을 갖는 하우징 및 한 쌍의 단부 벽으로서, 상기 단부 벽과 상기 내부 측벽은 하우징 챔버를 형성하고, 상기 단부 벽 중 하나는 상기 하우징 챔버 외측의 상기 단부 벽에 작동식으로 장착되는 회전 흡입 밸브와 흡입 포트를 포함하며, 상기 회전 흡입 밸브는 밸브 개방부를 갖고, 상기 밸브 개방부는 선택적으로 회전하여 상기 흡입 포트와 정렬되는, 상기 하우징 및 단부 벽과,
   복수의 로터로서, 상기 하우징 챔버 내에서 협력하여 회전가능하고 상기 로터의 회전축은 상기 단부 벽들 사이에서 연장하는, 복수의 로터와,
   상기 로터들 중 적어도 일부 사이에 형성된 내부 챔버와,
   인접하고 중첩되는 제1 및 제2 로터 챔버로서, 상기 내부 벽은 제1 챔버 벽 부분 및 인접한 제2 챔버 벽 부분을 포함하고, 상기 제1 및 제2 챔버 벽 부분은 대체로 반원 형상이며, 상기 제1 로터 챔버는 상기 제1 챔버 벽 부분에 의해 부분적으로 형성되고, 상기 제2 로터 챔버는 상기 제2 챔버 벽 부분에 의해 부분적으로 형성되며, 상기 로터 중 하나의 로터는 상기 제1 로터 챔버 내에서 회전하는 제1 로터를 포함하고, 상기 로터 중 다른 로터는 상기 제2 로터 챔버 내에서 회전하는 제2 로터를 포함하고,
   상기 제1 로터 챔버는 압축 흡입 포트를 포함하고, 상기 압축 흡입 포트는 차지가 상기 하우징 챔버의 외부 체적부 내로 선택적으로 제공되게 할 수 있으며, 상기 외부 체적부는 상기 제1 및 제2 로터의 회전 도중 상기 제1 로터 챔버와 제2 로터 챔버 사이에서 팽창하고, 상기 차지는 상기 외부 체적부의 팽창 도중 상기 압축 흡입 포트를 통해 인출되며, 상기 차지는 공기 또는 공기와 분무화된 연료의 혼합물을 포함하고,
   상기 제2 로터 챔버는 전달 포트를 포함하고, 외부 체적부가 상기 제1 및 제2 로터의 연속된 회전에 의해 감소될 때, 상기 차지는 압축된 차지가 되며, 상기 압축된 차지는 전달 포트를 통해 상기 하우징 챔버로부터 배출되는, 상기 제1 및 제2 로터 챔버와,
   차지 매니폴드로서, 상기 차지 매니폴드는 전달 포트와 회전 밸브 사이에서 연장하고, 압축된 차지는, 상기 밸브 개방부가 상기 흡입 포트와 정렬했을 때, 차지 매니폴드와 회전 밸브를 통해 내부 챔버 내로 운반되는, 상기 차지 매니폴드를 포함하는, 플래너테리 회전 장치.
2. 제1항에 있어서, 복수의 로터 샤프트를 더 포함하며, 상기 로터는 상기 로터 샤프트 상에서 회전하고, 상기 회전 밸브는 상기 로터 샤프트 중 하나에 장착되는, 플래너테리 회전 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 회전 밸브는 상기 로터 샤프트에 대한 선택적인 상대 회전 운동을 위해 상기 로터 샤프트 중 상기 하나에 회전가능하게 연결되어, 상기 밸브 개방부는 상기 로터 샤프트 상의 상기 회전 밸브의 상대 운동에 의해 상기 로터 샤프트에 대해서 조절가능한, 플래너테리 회전 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 압축 흡입 포트는 상기 단부 벽 중 하나에 개방부를 형성하고, 상기 흡입 포트는 상기 제1 로터에 의해 선택적으로 개폐되는, 플래너테리 회전 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 전달 포트는 상기 제2 챔버 벽 부분에 개방부를 형성하고, 상기 전달 포트는 상기 제2 로터에 의해 선택적으로 개폐되는, 플래너테리 회전 장치.
6. 제1항에 있어서, 각각의 상기 로터는 타원형 단면 프로파일과 한 쌍의 대향된 로브를 갖는, 플래너테리 회전 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 로터는 4개의 로터를 포함하고, 상기 내부 챔버는 상기 4개의 로터와 상기 단부 벽 사이에 형성되는, 플래너테리 회전 장치.
8. 제7항에 있어서, 인접하고 중첩되는 제3 및 제4 로터 챔버로서, 상기 내부 벽은 제3 챔버 벽 부분 및 인접하는 제4 챔버 벽 부분을 포함하고, 상기 제3 및 제4 챔버 벽 부분은 대체로 반원 형상이며, 상기 제3 로터 챔버는 상기 제3 챔버 벽 부분에 의해 부분적으로 형성되고, 상기 제4 로터 챔버는 상기 제4 챔버 벽 부분에 의해 부분적으로 형성되며, 상기 로터 중 하나는 상기 제3 로터 챔버 내에서 회전하는 제3 로터를 포함하고, 상기 로터 중 나머지는 상기 제4 로터 챔버 내에서 회전하는 제4 로터를 포함하고,
   상기 제3 로터 챔버는 추가적인 압축 흡입 포트를 포함하고, 상기 추가적인 압축 흡입 포트는 추가적인 차지가 상기 하우징 챔버의 추가적인 외부 체적부 내로 선택적으로 제공되게 할 수 있으며, 상기 추가적인 외부 체적부는 상기 제3 및 제4 로터의 회전 도중 상기 제3 로터 챔버와 제4 로터 챔버 사이에서 팽창하고, 상기 추가적인 차지는 상기 추가적인 외부 체적부의 팽창 도중 상기 추가적인 압축 흡입 포트를 통해 인출되며, 상기 추가적인 차지는 공기 또는 공기와 분무화된 연료의 혼합물을 포함하고,
   상기 제4 로터 챔버는 추가적인 전달 포트를 포함하고, 상기 추가적인 외부 체적부가 상기 제3 및 제4 로터의 연속된 회전에 의해 감소될 때, 상기 추가적인 차지는 추가로 압축된 차지가 되며, 상기 추가로 압축된 차지는 추가적인 전달 포트를 통해 상기 하우징 챔버로부터 배출되는, 상기 제3 및 제4 로터 챔버와,
   추가적인 차지 매니폴드로서, 추가로 압축된 차지는 상기 추가적인 차지 매니폴드를 통해 내부 챔버 내로 운반되는, 상기 추가적인 차지 매니폴드를 더 포함하는, 플래너테리 회전 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 플래너테리 회전 장치는 4 행정 엔진으로서 작동하고, 상기 회전 밸브는 단일 밸브 개방부를 포함하며, 복수의 상기 압축된 차지는 각각의 연소 이벤트를 위해 상기 내부 챔버 내로 운반되는, 플래너테리 회전 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 내부 챔버 내에 위치된 압축 삽입체를 더 포함하며, 상기 압축 삽입체는 상기 단부 벽들 사이에서 연장하고 상기 단부 벽에 고정되어 상기 내부 챔버의 체적부 중 일부를 점유하는, 플래너테리 회전 장치.
11. 플래너테리 회전 장치이며,
    내부 측벽을 갖는 하우징 및 한 쌍의 단부 벽으로서, 상기 단부 벽과 상기 내부 측벽은 하우징 챔버를 형성하는, 상기 하우징 및 단부 벽과,
    복수의 로터로서, 각각의 상기 로터는 로터 샤프트에 장착되고, 상기 로터는 상기 하우징 챔버 내에서 협력하여 회전가능하고, 상기 로터의 회전축은 상기 단부 벽들 사이에서 연장하고,
    상기 하우징 챔버는 내부 연소 챔버를 포함하고, 상기 연소 챔버는 상기 로터의 적어도 일부와 상기 단부 벽 사이에 형성되고, 상기 내부 연소 챔버의 체적부는 상기 로터의 회전과 함께 최대 체적과 최소 체적 사이에서 변경되어 상기 연소 챔버를 구성하는, 복수의 로터와,
    압축 삽입체로서, 상기 압축 삽입체는 내부 연소 챔버 내에 위치되고 상기 단부 벽들 사이에서 연장하고 상기 단부 벽에 고정되고, 상기 연소 챔버의 체적부 중 일부를 점유하고, 상기 연소 챔버의 최소 체적은 상기 압축 삽입체 없이 상기 연소 챔버의 최소 체적에 대해 실질적으로 감소되는, 압축 삽입체를 포함하는, 플래너테리 회전 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 압축 삽입체는 긴 부분과 장착 헤드를 포함하고, 상기 단부 벽 중 하나는 상기 장착 헤드를 수용하기 위한 삽입 공동을 포함하는, 플래너테리 회전 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 제1 단부 벽은 상기 삽입 공동 부근에 밸브 포트를 포함하고, 상기 장착 헤드의 프로파일은 상기 밸브 포트와 같은 모양이며, 상기 밸브 포트를 통한 유동은 상기 압축 삽입체에 의해 방해받지 않는, 플래너테리 회전 장치.
14. 제11항에 있어서, 상기 로터는 실질적으로 타원형이고, 상기 연소 챔버는 4개의 상기 로터에 의해 형성되고, 상기 압축 삽입체는 상기 연소 챔버 내에서 중앙에 위치되며, 각각의 상기 로터는 한 쌍의 측방향으로 대향된 로브를 포함하고, 상기 연소 챔버가 최소 체적에 있을 때, 상기 연소 챔버의 각각의 로터의 로브 중 상기 하나는 상기 압축 삽입체 부근에 동시에 존재하는, 플래너테리 회전 엔진.
15. 제11항에 있어서, 상기 단부 벽 중 하나는 상기 단부 벽에 작동식으로 장착된 회전 밸브와 밸브 포트를 포함하며, 상기 회전 밸브는 밸브 개방부를 갖고, 상기 밸브 개방부는 선택적으로 회전되어 상기 밸브 포트와 정렬되며,
    상기 회전 밸브는 상기 로터 샤프트 중 하나에 장착되고, 상기 회전 밸브는 상기 로터 샤프트 중 상기 하나의 회전과 함께 회전하며,
    상기 회전 밸브는 상기 로터 샤프트에 대한 선택적인 상대 회전 운동을 위해 상기 로터 샤프트 중 상기 하나에 회전가능하게 연결되어 상기 밸브 개방부는 상기 로터 샤프트 상의 상기 회전 밸브의 상대 운동에 의해 상기 로터 샤프트에 대해서 조절가능한, 플래너테리 회전 엔진.
16. 플래너테리 회전 장치이며,
    내부 측벽을 갖는 하우징 및 한 쌍의 단부 벽으로서, 상기 단부 벽과 상기 내부 측벽은 하우징 챔버를 형성하고, 상기 단부 벽 중 하나는 상기 하우징 챔버 외측의 상기 단부 벽에 작동식으로 장착된 회전 밸브와 밸브 포트를 포함하며, 상기 회전 밸브는 밸브 개방부를 갖고, 상기 밸브 개방부는 선택적으로 회전하여 상기 밸브 포트와 정렬되는, 상기 하우징 및 단부 벽과,
    복수의 로터로서, 각각의 상기 로터는 로터 샤프트에 장착되고, 상기 로터는 상기 하우징 챔버 내에서 협력하여 회전가능하고, 상기 로터의 회전축은 상기 단부 벽들 사이에서 연장하는, 복수의 로터와,
    상기 로터들 중 적어도 일부 사이에 형성되는 내부 챔버를 포함하고,
    상기 회전 밸브는 상기 로터 샤프트와의 회전을 위해 상기 로터 샤프트 중 하나에 연결되고 상기 로터 샤프트 중 상기 하나에 대한 상기 회전 밸브의 선택적인 상대 회전 운동을 위해 상기 로터 샤프트 중 상기 하나에 연결되어, 상기 밸브 개방부는 상기 로터 샤프트 상의 상기 회전 밸브의 상대 운동에 의해 조절가능한, 플래너테리 회전 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 회전 밸브는 제1 밸브 디스크 및 제2 밸브 디스크를 포함하고, 상기 제1 및 제2 밸브 디스크는 상기 로터 샤프트 중 상기 하나에 인접하게 장착되며, 상기 제1 및 제2 밸브 디스크는 상기 로터 샤프트의 회전과 함께 회전하고,
    상기 제1 및 제2 밸브 디스크는 협력하여 상기 밸브 개방부를 형성하고, 상기 제1 및 제2 밸브 디스크 중 적어도 하나는 상기 로터 샤프트에 대한 선택적인 상대 회전 운동을 위해 상기 로터 샤프트 중 상기 하나에 회전가능하게 연결되어, 상기 로터 샤프트에 대한 상기 밸브 개방부의 배향 및 상기 밸브 개방부의 크기 중 적어도 하나가 상기 로터 샤프트 상의 상기 제1 및 제2 밸브 디스크 중 적어도 하나의 상대 운동에 의해 조절가능한, 플래너테리 회전 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 제1 및 제2 밸브 디스크 모두는 상기 로터 샤프트에 대한 상기 제1 및 제2 밸브 디스크의 선택적인 회전 운동을 위해 상기 로터 샤프트에 회전가능하게 연결되어, 상기 로터 샤프트에 대한 상기 밸브 개방부의 배향 및 상기 밸브 개방부의 크기 중 적어도 하나는 상기 로터 샤프트 상의 상기 제1 및 제2 밸브 디스크의 상대 운동에 의해 변경되는, 플래너테리 회전 장치.
19. 제17항에 있어서, 상기 제1 및 제2 밸브 디스크 각각은 상기 로터 샤프트 중 상기 하나를 수용하는 장착 개방부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 밸브 디스크의 장착 개방부 중 적어도 하나는 나선형 홈을 포함하며, 상기 회전 밸브에 대한 상기 로터 샤프트의 축방향 병진 운동은 상기 나선형 홈에 작용하는 상기 로터 샤프트를 통해서 상기 제1 및 제2 밸브 디스크 중 적어도 하나의 선택적인 회전 운동을 제공하는, 플래너테리 회전 엔진.
20. 제19항에 있어서, 상기 로터 샤프트 중 상기 하나는 상기 로터 샤프트로부터 돌출하는 적어도 하나의 키이를 포함하고, 상기 키이는 상기 나선형 홈 내에 배치되며, 상기 회전 밸브에 대한 상기 로터 샤프트의 축방향 병진 운동은 상기 나선형 홈에 작용하는 상기 키이를 통해서 상기 제1 및 제2 밸브 디스크 중 적어도 하나의 선택적인 회전 운동을 제공하는, 플래너테리 회전 엔진.
21. 제19항에 있어서, 상기 로터 샤프트 중 상기 하나는 나선형 샤프트 홈을 포함하고, 상기 나선형 샤프트 홈은, 복수의 볼 베어링이 상기 나선형 샤프트 홈 내에 배치된 상태에서, 상기 제1 및 제2 밸브 디스크 중 적어도 하나의 나선형 홈과 정렬하며, 상기 회전 밸브에 대한 상기 로터 샤프트의 축방향 병진 운동은 상기 나선형 홈에 작용하는 상기 볼 베어링을 통해서 상기 제1 및 제2 밸브 디스크 중 적어도 하나의 선택적인 회전 운동을 제공하는, 플래너테리 회전 엔진.
22. 제16항에 있어서, 상기 제1 밸브 디스크는 원형 기부 부분 및 상기 원형 기부의 주연부로부터 연장하는 궁형 부분을 포함하고, 상기 제2 밸브 디스크는 실질적으로 원형이며, 상기 제2 밸브 디스크는 상기 제2 밸브 디스크의 주연부를 따라서 궁형 간극 및 웰을 포함하고, 상기 제1 밸브 디스크의 기부 부분은 상기 제2 밸브 디스크의 상기 웰 내에 안착되며, 상기 제1 밸브 디스크의 상기 궁형 부분은 상기 제2 밸브 디스크의 상기 궁형 간극에 위치되고, 상기 밸브 개방부는 상기 제1 밸브 디스크의 상기 궁형 부분에 의해 충전되지 않은 상기 제2 밸브 디스크의 상기 궁형 간극의 부분에 의해 형성되는, 플래너테리 회전 엔진.
23. 제16항에 있어서, 복수의 회전 밸브를 더 포함하고, 상기 회전 밸브 중 적어도 하나는 흡입 회전 밸브이고, 상기 회전 밸브 중 다른 회전 밸브는 배기 회전 밸브인, 플래너테리 회전 엔진.
24. 제16항에 있어서, 상기 밸브 조립체는 상기 단부 벽 조립체의 밸브 조립체 공동 내에서 회전하도록 안착되고, 상기 밸브 조립체 공동은 밸브 포트를 포함하며, 상기 밸브 개방부가 상기 밸브 포트와 정렬했을 때 상기 밸브 포트가 개방되도록, 상기 밸브 개방부는 상기 밸브 조립체의 회전 도중 상기 밸브 포트와 정렬하는, 플래너테리 회전 엔진.
25. 제16항에 있어서, 상기 내부 챔버 내에 위치되고 상기 단부 벽 사이에서 연장되고 상기 단부 벽에 고정되어 상기 내부 챔버의 체적부 중 일부를 점유하는 압축 삽입체를 더 포함하는, 플래너테리 회전 엔진.
26. 플래너테리 회전 장치이며,
    내부 측벽을 갖는 하우징 및 한 쌍의 단부 벽으로서, 상기 단부 벽과 상기 내부 측벽은 하우징 챔버를 형성하고, 상기 단부 벽 중 하나는 상기 하우징 챔버 외측의 상기 단부 벽에 작동식으로 장착된 회전 흡입 밸브와 흡입 포트를 포함하며, 상기 회전 흡입 밸브는 밸브 개방부를 갖고, 상기 밸브 개방부는 선택적으로 회전하여 상기 흡입 포트와 정렬되는, 상기 하우징 및 단부 벽과,
    복수의 로터로서, 각각의 상기 로터는 로터 샤프트에 장착되고, 상기 로터는 상기 하우징 챔버 내에서 협력하여 회전가능하고, 상기 로터의 회전축은 상기 단부 벽들 사이에서 연장하는, 상기 복수의 로터와,
    상기 로터들 중 적어도 일부 사이에 형성된 내부 챔버와,
    압축 삽입체로서, 상기 압축 삽입체는 내부 연소 챔버 내에 위치되고 상기 단부 벽들 사이에서 연장하고 상기 단부 벽에 고정되고, 상기 연소 챔버의 체적부 중 일부를 점유하고, 상기 연소 챔버의 최소 체적은 상기 압축 삽입체 없이 상기 연소 챔버의 최소 체적에 대해 실질적으로 감소되는, 압축 삽입체와,
    인접하고 중첩되는 제1 및 제2 로터 챔버로서, 상기 내부 벽은 제1 챔버 벽 부분 및 인접한 제2 챔버 벽 부분을 포함하고, 상기 제1 및 제2 챔버 벽 부분은 대체로 반원 형상이며, 상기 제1 로터 챔버는 상기 제1 챔버 벽 부분에 의해 부분적으로 형성되고, 상기 제2 로터 챔버는 상기 제2 챔버 벽 부분에 의해 부분적으로 형성되며, 상기 로터 중 하나의 로터는 상기 제1 로터 챔버 내에서 회전하는 제1 로터를 포함하고, 상기 로터 중 다른 로터는 상기 제2 로터 챔버 내에서 회전하는 제2 로터를 포함하고,
    상기 제1 로터 챔버는 압축 흡입 포트를 포함하고, 상기 압축 흡입 포트는 차지가 상기 하우징 챔버의 외부 체적부(outer volume) 내로 선택적으로 제공되게 할 수 있으며, 상기 외부 체적부는 상기 제1 및 제2 로터의 회전 도중 상기 제1 로터 챔버와 제2 로터 챔버 사이에서 팽창하고, 상기 차지는 상기 외부 체적부의 팽창 도중 상기 압축 흡입 포트를 통해 인출되며, 상기 차지는 공기 또는 공기와 분무화된 연료의 혼합물을 포함하고,
    상기 제2 로터 챔버는 전달 포트를 포함하고, 외부 체적부가 상기 제1 및 제2 로터의 연속된 회전에 의해 감소될 때, 상기 차지는 압축된 차지가 되며, 상기 압축된 차지는 전달 포트를 통해 상기 하우징 챔버로부터 배출되는, 상기 제1 및 제2 로터 챔버와,
    차지 매니폴드로서, 상기 차지 매니폴드는 전달 포트와 회전 밸브 사이에서 연장하고, 압축된 차지는, 상기 밸브 개방부가 상기 흡입 포트와 정렬했을 때, 차지 매니폴드와 회전 밸브를 통해 내부 챔버 내로 운반되는, 상기 차지 매니폴드를 포함하고,
    상기 회전 밸브는 상기 로터 샤프트와의 회전을 위해 상기 로터 샤프트 중 하나에 연결되고 상기 로터 샤프트 중 상기 하나에 대한 상기 회전 밸브의 선택적인 상대 회전 운동을 위해 상기 로터 샤프트 중 상기 하나에 연결되어, 상기 밸브 개방부는 상기 로터 샤프트 상의 상기 회전 밸브의 상대 운동에 의해 조절가능한, 플래너테리 회전 장치.
27. 플래너테리 회전 장치이며,
    내부 측벽을 갖는 하우징 및 한 쌍의 단부 벽으로서, 상기 단부 벽과 상기 내부 측벽은 하우징 챔버를 형성하는, 하우징 및 단부 벽과,
    복수의 로터로서, 상기 하우징 챔버 내에서 협력하여 회전가능하고, 로터의 회전축은 상기 단부 벽들 사이에서 연장하는, 복수의 로터와,
    복수의 로터 샤프트로서, 각각의 상기 로터 샤프트는 상기 로터 중 하나와 작동식으로 연결되고, 상기 로터 샤프트 중 적어도 일부는 기어식 단부를 갖는, 복수의 로터 샤프트와,
    상기 기어식 단부 주위에 배치된 링 기어로서, 상기 링 기어는 상기 로터의 회전과 함께 회전하고, 상기 링 기어는 상기 링 기어의 외부 표면에 부착되는 복수의 자석을 포함하는, 링 기어와,
    고정식 외부 코일로서, 상기 링 기어가 상기 외부 코일의 안쪽에서 회전하도록, 상기 외부 코일은 상기 링 기어 주위에 그리고 상기 링 기어를 둘러싸게 배치되는, 고정식 외부 코일을 포함하며,
    상기 링 기어의 회전은 전류를 발생시키는, 플래너테리 회전 장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 복수의 로터 및 로터 샤프트는 4개의 로터 및 4개의 로터 샤프트를 포함하고, 각각의 로터 샤프트는 기어식 단부를 포함하는, 플래너테리 회전 장치.
29. 플래너테리 회전 장치 시스템이며,
    상기 플래너테리 회전 장치는,
    복수의 플래너테리 회전 장치로서,
    내부 측벽을 갖는 하우징 및 한 쌍의 단부 벽으로서, 상기 단부 벽과 상기 내부 측벽은 하우징 챔버를 형성하는, 상기 하우징 및 단부 벽과,
    복수의 로터로서, 상기 하우징 챔버 내에서 협력하여 회전가능하고, 상기 로터의 회전축은 상기 단부 벽들 사이에서 연장하는, 복수의 로터와,
    상기 로터에 의해 구동되며 출력 샤프트를 갖는 구동 시스템을 포함하는, 복수의 플래너테리 회전 장치와,
    메인 출력 샤프트를 갖는 기어 박스를 포함하고,
    상기 플래너테리 회전 장치의 상기 출력 샤프트는 상기 기어 박스에 연결되고, 상기 플래너테리 회전 장치는 상기 메인 출력 샤프트를 구동하거나 또는 상기 메인 출력 샤프트에 의해 구동되도록 조합되는, 플래너테리 회전 장치 시스템.
30. 제28항에 있어서, 인접한 상기 플래너테리 회전 장치에 연결되는 적어도 하나의 브레이스(brace)를 더 포함하는, 플래너테리 회전 장치 시스템.
    
    

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