KR20120116499A - 개선된 슬리브-밸브 내연기관 - Google Patents

개선된 슬리브-밸브 내연기관 Download PDF

Info

Publication number
KR20120116499A
KR20120116499A KR1020127022388A KR20127022388A KR20120116499A KR 20120116499 A KR20120116499 A KR 20120116499A KR 1020127022388 A KR1020127022388 A KR 1020127022388A KR 20127022388 A KR20127022388 A KR 20127022388A KR 20120116499 A KR20120116499 A KR 20120116499A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piston
sleeve
inner housing
internal combustion
housing
Prior art date
Application number
KR1020127022388A
Other languages
English (en)
Inventor
파울 프레드릭 엘리스
Original Assignee
리트랜스 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 리트랜스 리미티드 filed Critical 리트랜스 리미티드
Publication of KR20120116499A publication Critical patent/KR20120116499A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L5/00—Slide valve-gear or valve-arrangements
    • F01L5/04—Slide valve-gear or valve-arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves
    • F01L5/06—Slide valve-gear or valve-arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves surrounding working cylinder or piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B13/00—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion
    • F01B13/04—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder
    • F01B13/06—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement
    • F01B13/068—Reciprocating-piston machines or engines with rotating cylinders in order to obtain the reciprocating-piston motion with more than one cylinder in star arrangement the connection of the pistons with an actuated or actuating element being at the inner ends of the cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/02—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves
    • F01L7/04—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves surrounding working cylinder or piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2700/00—Measures relating to the combustion process without indication of the kind of fuel or with more than one fuel
    • F02B2700/03—Two stroke engines
    • F02B2700/034—Two stroke engines with measures for charging, increasing the power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B57/00—Internal-combustion aspects of rotary engines in which the combusted gases displace one or more reciprocating pistons
    • F02B57/06—Two-stroke engines or other engines with working-piston-controlled cylinder-charge admission or exhaust

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Hydraulic Motors (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

내연기관은 이동형 피스톤(2), 작동 유체를 위한 적어도 하나의 흡기 포트(21a, 21b), 작동 공간 내부로의 작동 유체를 위한 적어도 하나의 이동/소기 포트(14), 및 상기 작동 공간으로부터의 적어도 하나의 배기 포트(16)를 포함하되, 상기 작동 공간에서 피스톤 운동의 축과 평행하고 피스톤 운동과 동위상으로 연결되는 왕복운동형 슬리브(1)를 포함하는 밀폐 수단이 상기 적어도 하나의 이동/소기 포트(14)에 제공된다.

Description

엔진{ENGINE}
본 엔진은 2행정 또는 4행정 사이클 타입의 로터리 밸브형 내연 피스톤 기관에서의 개선에 관한 것으로, 더 상세하게는 하나의 왕복운동하는 슬리브 밸브가 단지 엔진 흡기 포트들의 개폐를 제어하는 종류의 내연 피스톤 엔진을 위한 타이밍 장치에 관한 것이다.
이러한 슬리브 밸브들은 잘 알려져 있지만 이것들이 별도의 보조 구동 메커니즘을 필요로 하는 단점을 갖고 있는데, 이때 보조 구동 메커니즘은 이러한 장치를 이용하는 어떠한 내연기관에 무게와 복잡성을 부가하고 이것들은 엔진 내부에서 타이밍 이벤트(event)를 크게 변경하지 못하게 한다.
이러한 장치의 바람직한 실시예는 2행정 사이클 엔진 내부에서 이용하는 것이다. 이러한 엔진에서, 종래기술은 소기가 일반적으로 실린더 벽들로 절단되어 형성된 포트들을 통하여 발생하는것으로 잘 알려져 있는데, 이러한 포트들은 하강시의 피스톤, 또는 동력 행정에 의해 노출되고 상승시의 피스톤, 또는 압축 행정에 의해 전체가 가려진다.
이것의 단점은 포트 타이밍들이 피스톤의 하사점에 대해 반드시 대칭적이라는 것이다. 이것은 이동 포트들에 앞서 배기 포트들을 충분히 개방하여 배기 압력을 이동 포트들에서보다 낮은 값으로 떨어뜨리는 것을 가능케 하기 위하여, 배기 포트들이 피스톤의 상사점 후에 매우 빠르게 개방되어야 한다는 것을 의미한다.
또한, 포트 타이밍의 대칭적인 속성 때문에, 배기 포트들이 항상 이동 포트들이 닫힌 후에 동일한 정도로 닫혀야 하고 이것은 항상 배기로의 충전 손실(charge loss)로 이어질 것이고, 시스템 내부에서 압력 펄스를 설정하는, 포트 타이밍 이벤트와 바람직하게는 일치하도록 타이밍이 형성된, 공진형(resonant type) 배기 파이프가 설치되지 않는다면, 효율에서 큰 손실과 엔진이 작동하는 환경의 심각한 오염을 야기할 것이다.
불행하게도, 이러한 장치들은 또한 장착된 어떠한 엔진 상에서 매우 좁은 속도 범위 내에서만 작동한다.
또한, 엔진의 작동 속도가 높을수록, 이러한 이벤트들이 발생가능한 시간이 매우 감소되기 때문에, 배기 포트들은 더 빠르게 오픈되어야 한다. 이것은 느린 작동에 반하는 매우 깊은 포트들을 야기하고, 이것은 2행정 포팅 설계가 일반적으로 타협점이 되는 이유이다.
이러한 장치의 다른 단점은 동력 행정의 상당한 부분이 포팅(porting)에 충당되고, 이는 하사점까지 바로 피스톤 상에서 확장 가스가 모든 에너지를 실질적인 일로 변환할 수 있기 전에 배기 포트가 오픈되어야 하기 때문에 효율의 추가 손실로 이어진다는 것이다.
상기의 문제점들을 고려하여, 클럭(Clerk)의 종래의 2행정 엔진 구성에 대한 많은 대안들이 제안되어 왔다.
이것들 중 일부에서 사용은 베인들(vanes)의 단부 면 상에 배치된 캠 표면과 협력하는 상대적으로 이동가능한 슬라이딩 베인들로 이루어진다. 베인들이 캠 표면에 받쳐져 움직임에 따라 이것들이 길이방향으로 이동하여 작동 챔버의 볼륨을 변화시키게 된다. 밸브들은 캠 표면과 상대적으로 이동하는 외부 쉘에서의 개구부들로서 제공된다.
이러한 종래기술의 특별한 단점은 또한 캠 표면이 피스톤 표면으로서 기능한다는 것으로, 이에 따라 피스톤에 작용하는 힘은 감소된 효율을 가진 회전 운동으로 전환되고 부품들에 과도한 마모가 발생한다.
본 발명은 그 자체가 피스톤/실린더/엔진 케이싱 부재들과 관계없는 수단을 이용하는 포트 타이밍(port timing)에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 2행정 엔진을 위한 대안적인 구성을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이동형 피스톤, 작동 유체를 위한 적어도 하나의 흡기 포트, 작동 공간 내부로의 작동 유체를 위한 적어도 하나의 이동/소기 포트, 및 작동 공간으로부터의 적어도 하나의 배기 포트를 포함하되, 상기 작동 공간에서 피스톤 운동의 축과 평행하고 피스톤 운동과 동위상으로 연결되는 왕복운동형 슬리브를 포함하는 밀폐 수단이 상기 적어도 하나의 이동/소기 포트에 제공되는 내연기관에 제공된다. 이러한 밀폐 수단은 슬리브 밸브로서 기능한다.
본 발명의 일 측면의 바람직한 및/또는 선택적인 특징들은 청구항 제2항에서부터 제10항까지 명시되어 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 피스톤의 왕복운동이 출력 샤프트로부터 바람직하게는 분리된 한 쌍의 고정된 중심 캠 메커니즘들에 의해 작동되고 제어되는 것을 가능케 하는데, 이때 이러한 왕복운동은 상기 피스톤들 내부에 포함되어 있는 고정된 샤프트 상에 장착된 접촉 롤러들의 쌍들에 의해 시작된다.
따라서, 설명된 캠들은 편심 속성을 가져 상사점과 하사점 사이에서 2개의 연결된 피스톤들의 왕복운동을 발생시킨다.
이러한 캠 메커니즘을 이용하는 때에는 이러한 캠들을 이와 같이 형태를 형성함에 따라 피스톤 운동 사이클의 상당한 부분이 상사점과 하사점에서 정지 상태, 즉 드웰(dwell)로 구성될 수 있다는 이점이 있다.
이러한 피스톤들의 드웰 시간은 여러 이점들을 갖는다. 첫째, 상사점에서의 상당한 정도의 드웰은 연소의 열 교환이 사이클의 확장 단계가 시작되기 전에 일정한 볼륨에서 일어나는 것을 가능케 한다. 둘째, 예혼합 압축 점화(HCCI: Homogeneous Charge Compression Ignition)가 엔진의 모든 작동 속도와 하중에 걸쳐 완전히 이용될 수 있다. 셋째, 슬리브 밸브 메커니즘이 피스톤 행정 위치에 독립하여 이벤트들을 포팅하는 타이밍을 가능케 하기 때문에, 배기 포트 개방은 피스톤들이 동력 행정 전체를 횡단하는 때까지 즉 하사점에서 쉽게 지연될 수 있어, 더 완전한 팽창비를 가진 동력 행정이 이루어지게 한다.
따라서, 설명된 바와 같은 본 발명의 다른 이점은 효율적인 배기 소기를 위한 이상적인 시간에 이동/소기 포트들을 개방하고 상기 이동/배기 포트들을 배기 포트들이 닫히는 것보다 많이 늦게 닫는 능력이다. 이런 방식에 따라, 새로운 충전이 배기로 탈출하는 것이 완전히 제거될 수 있다. 이동 포트들의 닫힘이 상사점 전에 단지 약간 일어나도록 지연될 수 있고, 이에 따라 대부분의 충전 압축이 외부의 압축기에 의해 이루어질 수 있어 피스톤에 의해 받게 되는 펌핑 손실을 감소시킨다.
충전 압축(charge compression)을 제공하기 위하여 배기 압력으로 구동되는 압축기를 이용함에 따라, 초과의 배기 에너지가 실질적인 일로 전환될 수 있어, 피스톤이 충전 압축의 모든 일을 해야 하는 필요성을 제거하고, 따라서 더 우수한 엔진 효율을 발생시킨다.
포트 타이밍의 이러한 전체 패턴은 피스톤에 의해 행해지는 훨씬 감소된 압축 작업부하와 함께 피스톤들 상에서 작동 가스들의 더 완전한 팽창비를 가능케 하고, 나아가 전체 엔진 효율을 향상시킨다.
본 발명의 다른 측면은 분배된, 분기된 유입부를 사용하는 것으로, 이에 따라 소기 공기만이 기계적으로, 전기적으로, 또는 가압된 저장소로부터 동력이 공급되는 외부 압축기 유닛에 의해 제공될 수 있다. 다음, 새로운 가압된 충전 공기는 배기로 구동되는 터빈 압축기 또는 이와 유사한 장치에 의해 공급될 수 있다.
지금까지 설명되지 않은 본 발명의 또 다른 측면은 피스톤 스커트를 지나 크랭크케이스와 오일 기름통으로 들어가는 배기 생성물들의 블로바이를 제거토록 설계되는 형상이다. 이것은 원주방향 홈, 또는 더 작은 통로들에 의해 유입 또는 소기 포트로 연결되는 통로를 포함함에 따라 달성된다. 유입 또는 소기 포트는 외부 펌핑 장치로부터 고압상태의 새로운 공기 또는 공기/연료 혼합물을 포함하므로, 이러한 고압 가스가 상사점과 하사점 사이의 모든 위치에서의 피스톤 크라운과 스커트 사이에서 포트들 아래에서 피스톤 둘레를 둘러쌀 수 있다.
이와 같이 형성된 이러한 고압 영역은 상단 피스톤 링들을 이동으로부터 우회하고 피스톤 스커트를 지나갈 수 있는 어떠한 뜨거운 배기 생성물들을 방지한다.
본 발명에 따른 엔진에 의하면, 설명된 캠 메커니즘을 이용하는 때에는 캠들의 형태에 따라 피스톤 운동 사이클의 상당한 부분이 상사점과 하사점에서 정지 상태, 또는 드웰로 구성될 수 있다
또한, 효율적인 배기 소기를 위한 이상적인 시간에 이동/소기 포트들을 개방하고 상기 이동/배기 포트들을 배기 포트들이 닫히는 것보다 많이 늦게 닫을 수 있어, 새로운 충전이 배기로 탈출하는 것이 완전히 제거될 수 있다.
또한, 상사점과 하사점 사이의 모든 위치에서의 피스톤 크라운과 스커트 사이에서 포트들 아래에서 피스톤 둘레를 둘러싸는 고압 영역은 상단 피스톤 링들을 이동으로부터 우회하고 피스톤 스커트를 지나갈 수 있는 어떠한 뜨거운 배기 생성물들을 방지할 수 있다.
본 발명은 다음의 첨부된 도면들을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다:
도 1a, 1b, 1c, 1d, 1e 및 1f는 본 발명의 특징들을 바람직한 실시예로서 구현한 2행정 타입의 내연기관에서의 작동부를 나타내는 단면도이다.
도 2는 피스톤, 링킹 로드 및 캠 메커니즘을 나타내는 상세 사시도이다.
도 3은 피스톤-슬리브 밸브, 링킹 로드들 및 캠 메커니즘들을 나타내는 상세 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 피스톤과 슬리브 조립체 및 외부 케이싱의 일부분을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 피스톤을 둘러싸는 고압 공기 채널들을 나타내는 상세도이다.
로터리 밸브형 피스톤 내연기관의 바람직한 실시예에서, 한 쌍의 왕복운동가능한(reciprocatable) 슬리브들(1)은 작동 실린더들로서 기능한다. 한 쌍의 슬리브가 제안되었지만, 하나의 피스톤이 제공된다면, 이때에는 단 하나의 슬리브만이 필요할 수 있다.
각각의 슬리브는 왕복운동가능한 작동 피스톤(2)을 둘러싸는 것으로, 이러한 피스톤은 실린더 보어에 대해 수직으로 끼워지는 고정 샤프트(3)를 포함하고 이들 상에 장착되는 한 쌍의 회전 롤러(5)를 포함하며, 이때 이러한 롤러들은 고정된 중심 샤프트(6)에 일체로 형성된 고정된 한 쌍의 캠(6a)과 일정한 접촉상태에 있다. 도 1a, 1b 및 3을 참조한다.
각각의 슬리브는 피스톤의 하사점에서 피스톤 링들의 높이보다 아래에 있도록 위치되는 다수의 동일한 간격의 홀들(1b)에 의해 둘레를 따라 관통될 수 있다. 이러한 홀들은 후술하는 이동(transfer)/소기(scavenging) 통로(14) 내부에 수용된 고압 공기가 피스톤(들)(2)과 슬리브(들)(1) 사이의 어떠한 갭(gap)으로, 그리고 이러한 갭을 연소실(들)로부터 밀폐시키는 피스톤 링들 아래로 들어가는 것을 가능케 하는 것을 목적으로 하는데, 이때 이러한 공기는 오일이 후술하는 실린더 블록(11) 내부에 형성된 저장소(11a)로부터 연소실(들)로 누출되는 것을 방지토록 충분한 압력 하에 있다. 도 5를 참조한다.
실린더 슬리브들(1)의 왕복운동시 이동/소기 포트들(14)은 슬리브들(1)의 왕복운동의 정도에 따라 덮이거나 노출된다. 표면에 대해 수직으로 2개의 핀(3)에 의해 관통되는 링킹바(linking bar)(4a, 4b)에 의해 서로 연결되는 피스톤들(2)의 쌍이 슬리브들 내부에 포함된다. 이러한 핀들은 바람직하게는 링킹바의 각 측면에 2개씩 장착되는 4개의 상기 롤러들(5)을 갖되, 이때 각각의 롤러는 항상 캠 표면과 접촉상태에 있도록 링킹바의 각 측면에 위치되는 한 쌍의 캠의 종동부(follower)로서 작동한다. 한 쌍의 캠은 고정된 중심 샤프트(6)의 일체형 부분으로서 형성된다. 도 1a 내지 1d, 도 2 및 3을 참조한다.
이러한 링킹바는 바람직하게는 도시된 바와 같이 2개의 절반부(4a, 4b)로 형성되어 압축 나사(compression screw)(8)에 의해 서로 결합된다.
길쭉한 슬롯(4c)은 피스톤들의 상사점과 하사점 사이에서 구동 샤프트에 대한 유격(clearance)을 허용토록 링킹바 안쪽에 형성된다.
이러한 캠들의 양측에 다른 한 쌍의 캠들(6b)이 제공되되, 이러한 캠들은 또한 앞서 언급한 샤프트(6)에 일체로 형성된 부분으로 피스톤을 작동시키는 쌍과 위상이 다르게 장착되어, 왕복하는 운동을 피스톤 운동과 동일한 정도의 크기(order of magnitude)를 갖되 동시에 피스톤(들)의 운동보다 뒤에 작동하는 실린더 슬리브들에 제공한다.
슬리브 운동은 각 슬리브의 하단부와 일체로 형성되고 슬리브 보어에 수직으로 그리고 상기 슬리브의 양측에서 돌출형성되는 한 쌍의 짧은 샤프트(1a)에 의해 제공된다. 도 3을 참조한다.
바람직한 실시예에서, 각 쌍의 작동 피스톤/슬리브 조립체들은 구동 캠들과 일체로 형성되는 샤프트(6)에 대하여 회전하는 회전형 하우징(11) 내부에 포함된다. 회전형 하우징(11)은 회전하는 실린더 블록으로서 기능한다. 이러한 하우징은 그 자체가 동력인출장치(power take-off)를 위한 별도의 구동 샤프트(23)와 일체로 형성된다. 도 1c 및 1d를 참조한다.
또한, 이러한 회전형 하우징은 도시된 바와 같이 원통형 내부를 갖는 밀폐된 챔버(15)와 같은 쉘 안쪽에 포함된다. 이러한 챔버는 상기 하우징의 회전시 각 작동 실린더로부터의 노폐물을 차례차례 배출하기 위한 하나의 포트(16)를 포함한다. 이러한 포트는 피스톤의 하사점에서 또는 그 바로 전에 작동 실린더 공간과의 연통을 가능케 하도록 위치된다.
또한, 이러한 챔버는 도시된 바와 같이 점화 플러그, 또는 이와 유사한 점화 장치 및/또는 연료 분사 장치(들)을 수용하기 위해 나사부가 형성된 홀들(17, 18)이 제공되는 연소실을 포함한다. 바람직하게는, 이러한 홀들은 배출 포트의 반대편에 상기 하우징 안쪽에서 직경방향으로 위치되어, 피스톤의 하사점에서 또는 그 바로 전에 작동 실린더와 연통된다. 도 1a 및 1b를 참조한다.
스프링이 설치된 한 쌍의 가스 밀폐부(gas seal)(24)와 스프링이 설치된 하나의 오일 스크레이퍼바(oil scraper bar)(25)는 도시된 바와 같이 각 실린더 조립체의 양측에 위치되고 원통형 챔버의 내측 벽과 접촉상태에 있다. 도 4를 참조한다.
원통형 챔버(15)의 하나의 벽은 와류 챔버(swirl-chamber) 또는 챔버들(12a)에 접하여 연결된 통로들(12)과 연통할 수 있는 고정된 중심 샤프트에 대하여 직경방향으로 위치되는 적어도 하나의, 본 경우에는 2개의 흡기 포트들(inlet port)(21a, 21b)을 포함할 수 있는데, 이때 각각의 챔버는 회전형 실린더 하우징(11) 내부에 포함되면서 이와 일체로 형성되는 실린더 이동/소기 포트들(14)을 둘러싼다.
챔버(15)의 외벽은 도시된 바와 같이 분기된 유입부(inlet tract)(22)에 연결될 수 있다. 흡기 포트(들)(21a, 21b)과의 제1 연통상태에 있는 유입부는 소기 펌프 또는 공기 저장소, 또는 둘 다와 연결될 수 있다. 흡기 포트(들)과의 제2 연통상태에 있는 유입부는 연소에 앞서 각 실린더에 압력을 충전하기 위하여 고압 공기 공급부, 예를 들어 배기 구동형(exhaust-driven) 터보차저에 연결될 수 있다.
바람직하게는, 회전형 실린더 하우징(11)은 그 구조물 내부에 상당한 양의 윤활유를 수용하기 위해 충분한 볼륨의 저장소 공간(11a)을 포함할 수 있는데, 이때 이러한 오일은 내부에 포함된 피스톤/슬리브/캠 롤러와 링키지(linkage) 조립체들의 적절한 냉각과 윤활을 제공하기에 충분히 큰 유량으로 재순환될 것이다. 오일 공급은 상기 하우징 내부에 있는 오일 통로들(26)과 상기 오일 통로들과 연통시키기 위한 중심 샤프트에서의 적절한 천공(27)에 의해 순환될 수 있다.
일체형의 냉각수 통로(20)를 통하여 냉각수를 재순환시키기 위한 부재와 장착용 러그(lug)(19)는 외부 케이싱(15)과 일체로 형성될 수 있다.
따라서, 피스톤이 더 이상 포트 타이밍을 제어하지 않는 바람직하게는 2행정 엔진을 제공하는 것이 가능하다. 대신에, 실린더 라이너(liner) 또는 슬리브는 피스톤과 다른 위상으로 왕복운동하되 실질적으로 동일한 행정 길이를 갖도록 만들어진다. 라이너 또는 슬리브는 하단부에서 직경방향으로 대향하는 2개의 원통형 구동 핀을 갖는다.
왕복운동하는 라이너는 비교적 얇은 벽 두께의 고유한 유연성에 의해 압축에 저항하여 밀폐된다. 슬리브의 윤활은 라이너의 상부 에지 아래에서 외측 벽들 상에 가공되는 가는 홈들과 결합하는 실린더 케이싱에 형성된 오일 공급 홀들로부터 가압 윤활(pressure lubrication)에 의해 이루어진다.
하나 이상의 흡기 포트가 실린더 보어의 전체 원주를 따라 실린더 케이싱 내부에 형성되고 피스톤을 둘러싸 수용하는 왕복운동하는 라이너의 운동에 따라 덮이고 노출된다. 각각의 포트는 좁은 브리지(bridge)에 의해 인접한 포트들로부터 분리된다.
흡기 포트의 깊이는 피스톤 행정과 실질적으로 동일하다. 이것은 포트들을 통한 높은 가스 유동에 도움이 되는 가능한 최대 포트 영역을 제공한다.
피스톤들을 왕복운동시키기 위하여 크랭크샤프트를 사용하는 대신에, 구동 샤프트와 일체로 형성되고 피스톤들을 쌍으로 서로 축방향으로 연결하는 평평한 타이 바(tie bar)를 수용하기 위해 사이에 갭을 갖는 한 쌍의 캠이 각각의 피스톤 크라운(crown) 밑에 그리고 각각의 피스톤 내측에 위치된 피스톤 핀들 상에서 이러한 바의 양측(either side)에 위치하는 캠 롤러들의 쌍들과 매칭(matching)하는 것에 따라 작동한다.
타이 바는 중심에서 슬롯이 형성되고(slotted) 조립을 용이하게 하기 위하여 2개의 부분으로 만들어진다. 슬롯은 구동 샤프트의 중심 저널(journal)이 통과할(clear) 정도로 충분히 크고 사점들 사이에서 전체 피스톤 운동이 가능토록 충분히 길다.
캠들은 모든 사점 위치들에서 120도까지의 드웰을 제공하도록 형태가 형성된다. 이것의 목적은 모든 열 교환이 일정한 볼륨에서 일어나는 것을 가능케 하는 것이다. 또는, 스코치 요크 배열(scotch yoke arrangement)이 사용될 수 있되, 이것은 피스톤 드웰을 상당히 감소시킬 것이다.
피스톤 외의 수단에 의해 포팅(porting)을 타이밍을 설정함에 따라, 소기 공정이 크게 향상된다. 단락(short-circuiting)이 감소되고, 난류가 증가되며, 연료 손실이 완전히 제거되고, 배기 가스와 소기 공기가 덜 혼합되며, 그리고 어떠한 동력 행정도 초반 배기 개구(exhaust opening)에서 손실되지 않는다. 소기 포트들의 (BDC에서의) 늦은 닫힘은 배기 가스의 소기가 완료된 후에 엔진의 압력 충전을 가능케 한다.
엔진은 단지 압축 공기에 의해 소기되고, 연료는 배기 포트들이 완전히 닫힌 후에 분사된다. 이것은 배기 터보 압축기만으로, 또는 별도의 소기 펌프, 및 가능하게는 출발을 위한 공기 저장소와 조합한 것에 의해 달성될 수 있다.
본 발명은 작동 실린더 직경보다 큰 전체 면적을 갖고, 작동 피스톤/실린더 조립체(들)을 수용하는 회전하는 실린더 하우징을 완전히 둘러싸는 고정되고 실링된 원통형의 케이싱 형태인 회전하는 밀폐 수단에 의해 노출되는, 하나의 배기 포트를 이용한다.
연료 분사는 특허된 "궤도(Orbital)" 분사 시스템, 또는 이와 유사한 것에 의해 수행될 수 있다. 점화는 HCCI 또는 "스마트플러그(Smartplugs)", (플라즈마 분사 장치)에 의해 이루어질 수 있다. 이것들은 모두 초희박(ultra-lean) 혼합물이 연소되는 것을 가능케 한다.
추가 특징은 실린더의 라이너의 하단 에지 위에서 관통토록 천공된 홀들을 사용하는 것이다. 이러한 천공은 이동/소기 포트(들)과 직접 연통한다. 이것은 고압 공기가 압축 및 오일 스크레이퍼 링들 아래에서 라이너를 통과하여 피스톤 스커트(skirt)로 지나가는 것을 가능케 한다.
이것은 목적은 일반적으로 기름통(sump) 안에 수용되어 있는 오일을 오염시키는 크랭크케이스로의 배기 블로바이(blow-by)를 방지하는 것이다.
상기에서 설명된 왕복하는 피스톤 및 슬리브 운동은 상기 구성요소들의 상사점과 하사점에서 120도까지의 드웰이 수반된다. 바람직하게는, 이러한 드웰은 고정된 중심 샤프트와 일체로 형성된 적절한 형태의 캠들에 의해 달성된다. 이러한 배열은 열기관 내부에서의 작동의 이상적인 오토 사이클(Otto cycle)에서와 같이 열 교환이 항상 일정한 볼륨에서 발생하는 것을 가능케 한다.
오일 저장소는 회전형의 내부 하우징 안에 형성되는 것으로, 오일은 하우징으로 재순환될 수 있고 오일은 하우징 안에서 원심력에 의해 이동부의 냉각과 윤활이 가능토록 내부 하우징 안에 수용되는 이동부(moving part)로 내몰려진다.
상기에서 설명된 실시예들은 단지 예들로서 제공되는 것으로, 다양한 다른 변형례들이 첨부된 청구항들에 의해 한정되는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 당해 기술분야에서의 숙련자들에게 명백할 것이다.
1 ... 슬리브 2 ... 피스톤
6 ... 샤프트 11 ... 하우징
14 ... 이동/소기 포트 15 ... 챔버
21a, 21b ... 흡기 포트

Claims (10)

  1. 이동형 피스톤(2), 작동 유체를 위한 적어도 하나의 흡기 포트(21a, 21b), 작동 공간 내부로의 작동 유체를 위한 적어도 하나의 이동/소기 포트(14), 및 상기 작동 공간으로부터의 적어도 하나의 배기 포트(16)를 포함하되, 상기 작동 공간에서 피스톤 운동의 축과 평행하고 피스톤 운동과 동위상으로 연결되는 왕복운동형 슬리브(1)를 포함하는 밀폐 수단이 상기 적어도 하나의 이동/소기 포트(14)에 제공되는 내연기관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밀폐 수단은 원통형 내부를 갖고 내부 하우징(11)의 회전시 내부의 상기 작동 공간과 정렬가능한 적어도 하나의 상기 흡기 포트(21a, 21b)를 포함하는 외부의 고정된 밀폐형 하우징(15)을 포함하는 내연기관.
  3. 제2항에 있어서, 상기 내부 하우징(11)은 상기 피스톤(2)과 동위상으로 연결된 상기 이동형 슬리브(1) 내부에서 왕복운동가능한 적어도 하나의 상기 피스톤(2)을 포함하고, 상기 내부 하우징(11)은 상기 왕복운동을 상기 피스톤(2) 내부에서 다른 샤프트(3) 상에 장착되고 상기 슬리브(1)의 하단부에서 슬리브로부터 돌출하는 적어도 하나의 회전하는 캠 종동부(5)를 매개로 상기 피스톤(2)과 슬리브(1)에 제공하는 중심 캠샤프트(6)에 대하여 회전가능한 내연기관.
  4. 제3항에 있어서, 2개의 상기 피스톤(2)과 슬리브(1)는 각각의 경우에서 적어도 하나의 평평한 링킹 부재(4a, 4b)를 통해 대향하는 쌍들로 서로 연결되되, 상기 링킹 부재(4a, 4b)는 링킹 수단과 회전방지 수단을 제공하는 것으로 상기 고정된 캠샤프트(6)에 유격을 가지고 걸쳐지기에(straddle) 적절한 중심 슬롯(4c)를 포함하는 내연기관.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 내부 하우징(11)은 적어도 하나의 이동/소기 통로를 포함하되, 상기 통로는 상기 내부 하우징(11)의 회전에 따라 외부의 고정된 상기 하우징(15)의 하나의 벽에 형성된 상기 흡기 포트(21a, 21b)와 대응되어 정렬되도록 형태가 형성되는 내연기관.
  6. 제5항에 있어서, 상기 흡기 포트(21a, 21b)로의 유입부(22)는 소기/충전 공기의 스트림들이 소기 공기용 기계식 펌프로부터와 충전 공기용 배기 터보차저로부터와 같이 별개의 근원부를 갖는 것이 가능토록 분기되는 내연기관.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬리브(1)는 원주를 따라 일련의 동일한 간격의 작은 홀들(1b)을 포함하되, 상기 홀들은 상기 이동/소기 포트(14) 내부에서 고압 공기 간의 연통과 피스톤 링들 아래에서 상기 피스톤(2)과 슬리브(10) 사이의 어떠한 갭을 허용하여, 일반적으로 오일 공급부에 오염을 야기하고 열을 부가하는 오일 기름통(11a)으로의 배기 블로바이가 방지되는 내연기관.
  8. 제2항에 있어서, 상기 회전형 내부 하우징(11)은 동력인출장치를 위해 메인 구동 샤프트(23)와 일체로 형성되는 내연기관.
  9. 제2항에 있어서, 오일 저장소(11a)가 상기 회전형 내부 하우징(11) 내부에 형성되되, 오일은 하우징으로 재순환될 수 있고 오일은 하우징 안에서 원심력에 의해 이동부의 냉각과 윤활이 가능토록 내부 하우징(11) 안에 수용되는 이동부로 내몰려지는 내연기관.
  10. 제3항에 있어서, 평평한 직사각형 섹션인 스프링이 설치된 실링 스트립들(24)이 각각의 작동 실린더의 양측에서 적절한 홈에 놓이고, 상기 회전형 내부 하우징(11)의 외면 내부에 놓이며 그리고 상기 외부의 고정된 케이싱(15)의 내면과 접촉상태에 있어, 상기 스트립들(24)이 그들 사이에서 유체 기밀 실링을 형성하는 내연기관.
KR1020127022388A 2010-01-27 2011-01-27 개선된 슬리브-밸브 내연기관 KR20120116499A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1001276.3A GB2477272B (en) 2010-01-27 2010-01-27 Internal combustion engine comprising piston dwell mechanism
GB1001276.3 2010-01-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120116499A true KR20120116499A (ko) 2012-10-22

Family

ID=42046093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127022388A KR20120116499A (ko) 2010-01-27 2011-01-27 개선된 슬리브-밸브 내연기관

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9163506B2 (ko)
EP (1) EP2529082A2 (ko)
JP (1) JP6039426B2 (ko)
KR (1) KR20120116499A (ko)
CN (1) CN102844524B (ko)
BR (1) BR112012018805A8 (ko)
GB (1) GB2477272B (ko)
RU (1) RU2012136456A (ko)
WO (1) WO2011092501A2 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115319498B (zh) * 2022-08-09 2023-07-21 三门核电有限公司 一种大型发电机密封瓦定位工装及加工工艺方法

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1313569A (en) 1919-08-19 wilks and p
US1370542A (en) 1921-03-08 Internal-combustion engine
GB190919452A (en) 1909-08-24 1910-02-17 Rudolf Bayer Improvements in or relating to Internal Combustion Engines.
GB158532A (en) 1920-02-06 1921-04-14 Carl Alrik Hult Improvements in or relating to internal combustion engines
US1529687A (en) 1923-01-03 1925-03-17 Benjamin K Bowen Internal-combustion engine
GB266106A (en) 1926-01-19 1927-02-24 Crankless Engines Ltd Improvements in sleeve valve mechanism for internal combustion engines
US1808083A (en) 1929-05-31 1931-06-02 Packard Motor Car Co Nternal combustion engine
GB349069A (en) * 1930-01-20 1931-05-20 Herbert John Keatzer Improvements in a two-cycle internal combustion motor
FR732629A (fr) 1931-04-15 1932-09-23 Commande par came pour moteurs à combustion interne
GB433022A (en) * 1934-01-29 1935-08-07 Kinetic Cycle Res Corp Improvements in or relating to two-stroke cycle internal combustion engines
US2080846A (en) 1934-04-30 1937-05-18 Alfaro Heraclio Internal combustion engine
GB428893A (en) 1934-05-09 1935-05-21 Continental Motors Corp Improvements in or relating to the construction of the cylinders or valve sleeves ofsleeve-valve internal combustion engines
GB497300A (en) 1937-09-14 1938-12-16 Richard Porkman Improvements in or relating to internal combustion engines of the opposed piston type
GB503987A (en) * 1938-01-07 1939-04-18 Antonio Cruz De Sampaio Improvements in or relating to two-stroke internal combustion engines of the sleeve-valve type
US2237989A (en) 1938-10-29 1941-04-08 Karl L Herrmann Internal combustion engine
US2261567A (en) * 1939-07-13 1941-11-04 Leland L Scott Internal combustion engine
US2304694A (en) 1940-04-23 1942-12-08 Kammer George Stephen Scavenging of two-stroke sleeve valve internal combustion engines
US2334917A (en) 1942-09-12 1943-11-23 Ford Motor Co Opposed-piston engine
GB855553A (en) 1957-12-17 1960-12-07 United Engines Ltd Internal combustion engines of the swash or wobble plate type
US3450121A (en) * 1967-02-13 1969-06-17 Hartford Machine Screw Co Internal-combustion engine and fuel injection system therefor
US3485179A (en) * 1967-12-20 1969-12-23 Bailey P Dawes Rotary pumps
US3517651A (en) * 1969-03-11 1970-06-30 Graybill Ind Inc Rotary two-cycle engine
GB1429341A (en) 1973-02-22 1976-03-24 Maoz E Rotary reciprocating engine
JPS5261609A (en) * 1975-11-17 1977-05-21 Combustion Res & Tech Reciprocating motion rotary engine
DE2849783A1 (de) 1978-04-25 1979-11-08 Charles Gwin Renegar Verbrennungskraftmaschine mit gegenueberliegenden, gefuehrten kolben und nockenantrieben
DE2943633A1 (de) * 1979-10-29 1981-05-07 Reinhold Dipl.-Hdl. 7590 Achern Starck Rotationszylindermotor
US4300487A (en) * 1980-08-04 1981-11-17 Triulzi Rotary, Inc. Rotary engine
CA1129346A (en) 1981-01-07 1982-08-10 Gerald J. Williams Sleeve valved engine with positive total exhaust expulsion
US4487172A (en) * 1983-04-12 1984-12-11 Suhre James R Sleeve valve internal combustion engine
US4635590A (en) * 1983-04-28 1987-01-13 Anthony Gerace Internal combustion engine and operating cycle therefor
US4520765A (en) 1983-04-28 1985-06-04 Anthony Gerace Internal combustion engine and operating cycle therefor
US4838214A (en) 1987-06-18 1989-06-13 Barrett George M Internal combustion engine assembly
US5113805A (en) * 1989-12-12 1992-05-19 Isuzu Ceramics Research Institute Co., Ltd. Variable-cycle engine
US4996953A (en) 1990-04-02 1991-03-05 Buck Erik S Two plus two stroke opposed piston heat engine
DE19503444C1 (de) 1995-02-03 1996-05-15 Daimler Benz Ag Zweitakt-Gegenkolbenmotor
US5623894A (en) 1995-11-14 1997-04-29 Caterpillar Inc. Dual compression and dual expansion engine
NO306422B1 (no) 1997-04-25 1999-11-01 Leif Dag Henriksen Anordning ved forbrenningsmotor med innvendig forbrenning
NO305619B1 (no) 1997-04-25 1999-06-28 Leif Dag Henriksen Anordning ved forbrenningsmotor med innvendig forbrenning
WO2002023025A1 (en) 2000-09-15 2002-03-21 Fairdiesel Limited Diesel internal combustion engine
GB2367328A (en) 2000-09-15 2002-04-03 William Fairney I.c. engine with opposed pistons and cam surfaces to transmit the piston movements
GB2376719A (en) 2001-04-27 2002-12-24 Martin Leonard Stanley Flint Engine with two wave barrel cam having dwell periods between rise and return and return and rise profiles
US6668809B2 (en) 2001-11-19 2003-12-30 Alvin Lowi, Jr. Stationary regenerator, regenerated, reciprocating engine
DE102004032452A1 (de) 2004-07-05 2006-01-26 Daude, Otto, Dr.-Ing. Gaswechselsteuerung für Gegenkolbenmotoren
DE102005033448A1 (de) * 2005-07-18 2007-01-25 Josef Gail Druckgas-Zylinderläufermotor
GB2432398B (en) * 2005-11-18 2008-08-13 Lotus Car Reciprocating piston sleeve valve engine
GB0710852D0 (en) 2007-06-06 2007-07-18 Cox Powertrain Ltd Internal combustion engines
GB2453131B (en) 2007-09-26 2012-09-19 Fairdiesel Ltd Diesel internal combustion engine
GB2482565B (en) 2010-08-07 2012-06-20 Fairdiesel Ltd Internal combustion engine
WO2012048300A1 (en) 2010-10-08 2012-04-12 Pinnacle Engines, Inc. Positive control (desmodromic) valve systems for internal combustion engines
US8763583B2 (en) 2011-02-11 2014-07-01 Ecomotors, Inc. Opposed-piston, opposed-cylinder engine with collinear cylinders
DE102012104209B3 (de) 2012-04-18 2013-08-08 Ecomotors International, Inc. Symmetrischer Motor mit gegenüberliegenden Kolben und gegenüberliegenden Zylindern

Also Published As

Publication number Publication date
CN102844524B (zh) 2016-01-06
US9163506B2 (en) 2015-10-20
GB2477272A (en) 2011-08-03
BR112012018805A8 (pt) 2018-01-02
RU2012136456A (ru) 2014-03-10
GB2477272B (en) 2014-06-25
EP2529082A2 (en) 2012-12-05
CN102844524A (zh) 2012-12-26
GB201001276D0 (en) 2010-03-10
JP2013518214A (ja) 2013-05-20
WO2011092501A3 (en) 2011-09-22
JP6039426B2 (ja) 2016-12-07
BR112012018805A2 (pt) 2016-05-03
WO2011092501A2 (en) 2011-08-04
US20120298065A1 (en) 2012-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101321558B1 (ko) 이중 피스톤 싸이클 엔진
EP0672219B1 (en) Rotary engine
EP2721256B1 (en) Internal combustion engines
US9303637B2 (en) Connecting rod valve
KR20150132288A (ko) 개선된 대향 피스톤 엔진
AU2008309310A1 (en) Seal for a rotary valve for an internal combustion engine
EP0137621A1 (en) Improvements in or relating to engines
US9163506B2 (en) Engine
CN108644009A (zh) 一种内燃机端盖及旋转式内燃机
RU2139998C1 (ru) Двухтактный роторно-поршневой двигатель
US20230272716A1 (en) Two-stroke engine with blowby-gas exchange and variable combustion chamber
JP7407314B1 (ja) 回転式エンジン
RU2374454C2 (ru) Устройство поршневой машины и способ выполнения ее рабочего объема для организации термодинамического цикла
GB2503488A (en) A Piston to Shaft Coupling
US20170009617A1 (en) Sleeve valve engine
RU2448263C1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
SU1733656A1 (ru) Поршневой двигатель
JPH10339158A (ja) ロータリー式内燃機関
RO109115B1 (ro) Motor cu ardere internă
RU2001109734A (ru) Роторный двухтактный гидродвигатель внутреннего сгорания

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application