초보자부터 초보자까지 시중에 판매되는 다양한 엔진의 장점과 단점을 소개합니다.

엔진은 전문분야에서는 내연기관이라고 부르기도 하는데, 연료의 차이에 따라 크게 가솔린 엔진과 디젤 엔진으로 나눌 수 있습니다.

사진부터 살펴보겠습니다. 메인 엔진 작동 부분에는 연료 분사 장치가 있습니다. 일반적으로 매니폴드 분사 장치가 있는 차량에는 흡기 매니폴드에 연료 분사 장치가 장착되어 있으며, 캠축에 연료를 분사하여 공기를 혼합합니다. 로커암은 캠축과 밸브 사이의 연결 부품으로 흡기 및 배기 매니폴드의 개폐를 제어합니다. 실린더에 공기가 들어가거나 배출되도록 합니다.

전체를 실린더라고 부릅니다. 실린더의 수나 구조는 OEM의 설계에 따라 다릅니다. 예를 들어 L4, V6, L6, V8 등이 있습니다. 숫자는 실린더의 수를 나타냅니다. 원통형이고 L 또는 V는 원통 배열을 나타냅니다. 선형입니까 아니면 V자형입니까?

피스톤은 상하로 움직여 일을 하고, 커넥팅로드와 크랭크샤프트는 피스톤의 직선운동을 회전력으로 변환하며, 피스톤은 커넥팅로드를 통해 크랭크샤프트에 연결되며, 크랭크샤프트는 역할을 한다. 엔진 출력의 주요 구성 요소인 크랭크 샤프트는 엔진 내부의 모든 피스톤을 연결하므로 모든 피스톤에서 생성된 작업이 크랭크 샤프트로 전달됩니다.

스파크 플러그, 스파크 플러그는 혼합물을 점화시키는 구성 요소입니다. 이 기사에서는 주로 4행정 엔진에 대해 논의하며, 아래에서 계속해서 2행정에 대해 설명하겠습니다. 대부분의 후속 설명은 4행정 엔진을 기반으로 합니다.

흡기 매니폴드 분사 엔진이라면 흡기 행정은 흡기 매니폴드에 있는 혼합물을 실린더 안으로 빨아들이는 것이다. 캠축으로 인해 흡기 밸브가 열리게 됩니다(캠은 로커암에 작용하여 밸브에 작용하고 그 위의 스프링을 압축합니다. 캠축이 로커암을 떠난 후 스프링의 작용으로 인해 밸브가 닫힙니다). 흡입 밸브가 열리면 피스톤이 아래쪽으로 이동하여 혼합물이 실린더로 들어갑니다.

압축(압축)은 흡입 행정이 끝난 후 피스톤이 하사점에 도달하면 흡입 밸브와 배기 밸브가 열리지 않고 피스톤이 위로 이동하여 혼합물이 배출됩니다. 실린더에서 압축됩니다.

작업(동력)의 경우 압축 행정이 끝난 후 피스톤이 상사점에 도달하고 스파크 플러그가 점화되어 혼합물이 점화되고 화염이 점차 퍼지며 피스톤이 압력에 의해 밀려나게 됩니다. 점화 후 혼합물을 확장한 다음 아래쪽으로 다시 엽니다.

배기(Exhaust)는 파워행정이 완료된 후 피스톤이 하사점에 도달하게 되고, 연소된 배기가스가 실린더 밖으로 배출되어야 하는 과정이 바로 배기행정이다. , 캠축이 로커 암을 밀고 배기 밸브를 열고 피스톤이 위쪽으로 이동하여 연소된 배기 가스를 배기 밸브를 통해 실린더 밖으로 밀어냅니다.

물론 위 스트로크는 모두 오토사이클을 기준으로 한 것이며 앳킨슨사이클과 밀러사이클은 포함되지 않습니다.

가솔린 엔진과 디젤 엔진의 주요 차이점은 디젤 엔진이 압축 행정 후에만 연료를 실린더에 분사한다는 점입니다. 휘발유의 방폭 특성을 측정하는 표준이지만 디젤 엔진은 다릅니다.

디젤 엔진과 가솔린 엔진의 차이점은 디젤 엔진의 경우 흡입 행정 중에 공기만 실린더로 들어가고 압축 행정 중에는 가솔린이 혼합되지 않는다는 것입니다. 가솔린 엔진처럼 위쪽으로 움직이며, 가솔린 엔진의 점화 플러그에서는 연료 분사기로 교체됩니다. 압축 시 실린더에 연료가 없기 때문에 압축률이 가솔린 엔진보다 높을 수 있습니다. 15:1(일반 가솔린 엔진은 일반적으로 약 10:1입니다. 물론 현재 가솔린 엔진은 Miller Loops를 통과할 수 있으며 다른 방법으로 더 높은 압축비를 달성할 수 있다고 주장합니다.)

압축비가 높다는 것은 압력이 높다는 것을 의미하며, 이는 또한 온도가 높다는 것을 의미하며, 압력과 온도가 상승함에 따라 압축 행정 끝의 공기가 매우 높아 디젤이 분사되면 디젤이 됩니다. 점화되고 이후의 파워 스트로크와 배기 스트로크는 가솔린 엔진과 동일합니다.

압축비는 연비와 직접적인 관련이 있으며, 이론적으로 압축비가 높을수록 연비가 높아지므로 이론적으로 압축비가 높은 디젤 엔진은 가솔린 엔진보다 연료비가 더 좋습니다. .

또한 압축비가 높은 디젤 엔진에는 또 다른 장점이 있습니다. 더 큰 터빈, 과급기 등을 교체하는 등 디젤 엔진을 개조하려는 경우 유일하게 걱정해야 할 것은 기계적 강도 질문입니다. 그러나 가솔린 엔진의 경우 압축비가 15:1이라고 가정하면 압축 중에 점화 플러그가 점화되기 전에 혼합물이 연소되어 노킹 및 지터 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 그러나 디젤 엔진은 공기만 압축하므로 이러한 상황이 발생합니다. 존재하지 않습니다.

로터리 엔진은 피스톤 엔진과 다른 형태의 엔진으로, 독일 반켈이 발명했다고 해서 로터리 엔진을 반켈 엔진이라고도 부른다.

사진에서 볼 수 있듯이 로터리 엔진 중앙에는 삼각형 로터가 들어 있는 챔버가 있다. 로터리엔진의 구조는 전면측벽, 로터챔버, 중간측벽, 로터챔버, 후면측벽으로 구성되어 있어 매우 간단하다. 두 개의 실린더로 이해됩니다).

가장 유명한 것은 마쓰다의 13B 로터리 엔진이다. 이 엔진은 유명한 RX7, RX8 및 기타 모델에 사용된다. 13B 엔진을 예로 들어 로터리 엔진을 소개해보자.

로터는 피스톤 엔진의 피스톤에 해당하며 편심 샤프트는 피스톤 엔진의 크랭크 샤프트에 해당하며 두 개의 로터를 연결하여 편심 샤프트를 중심으로 회전하여 전력을 출력합니다.

로터리 엔진의 작동 과정은 로터 챔버에서 명확하게 볼 수 있습니다. 마찬가지로 로터리 엔진도 4행정 엔진입니다. 로터 챔버의 측면에는 공기 흡입구가 있습니다. 로터가 회전하여 이를 가로질러 스윕하면 공기를 흡입하기 위한 진공이 생성됩니다. 공기 흡입구는 로터의 양쪽, 즉 측면에 있습니다. 네, 중앙에도 측벽이 있어서 공기가 양쪽에서 동시에 들어옵니다.

측면에서 보면 로터실 측면에 둥근 구멍이 2개 있는데, 이 2개의 둥근 구멍은 로터가 작동할 때 연소실이 매우 길기 때문에 점화플러그가 장착되는 곳이다. 회전하면 혼합물의 연소 속도를 추가해야 하므로 두 개의 점화 플러그가 사용됩니다. 로터가 회전하면서 연소된 배기가스가 배기 구멍을 통해 배출되어 4행정이 완료됩니다.

알아야 할 것은 로터 챔버에서 서로 다른 단계의 사이클이 동시에 발생한다는 것입니다(로터는 3개의 측면을 가지고 있으며, 3개의 측면은 동시에 다른 스트로크에 있음). 또한, 또 다른 로터 위상이 있고 세 번째 A 로터는 180도 다르며 두 로터 챔버의 로터는 반대 상태에 있습니다(편심 샤프트에서도 볼 수 있음). 회전할 때도 균형이 잡혀 있습니다. 둘 다 편차가 있으면 불균형이 발생하고 진동이 발생합니다. 두 로터가 180도 떨어져 있기 때문에 편심 샤프트 전후에 피칭 모멘트가 발생하게 되며, 편심 샤프트는 언제든지 회전하고 축에 수직인 힘이 균형을 이루게 되므로 엔진의 진동이 매우 커지게 됩니다. 작고 매우 높습니다.

사진에서 볼 수 있듯이, 위에서 언급한 구멍 외에도 로터 챔버에도 오일 구멍이 있는데, 그 이유는 여기에서 오일을 주입하여 피스톤의 다양한 씰링 스트립에 윤활유를 공급하기 위함입니다. 엔진 캔 피스톤 링을 윤활하기 위해 피스톤 아래에 오일을 주입하는 로터리 엔진은 오일 주입을 위해 오일 인젝터가 필요합니다. 오일 펌프는 각 연료 분사 장치에 연결되어 있으며 기본적으로 오일 펌프는 스로틀에 의해 제어됩니다. 운전자가 액셀러레이터를 밟으면 오일 펌프가 오일을 분사하기 시작하므로 로터리 엔진이 오일을 연소하도록 설계되었습니다.

로터리 엔진의 또 다른 과제는 씰링 문제입니다. 씰링의 목적을 달성하려면 각 챔버 사이의 씰링을 보장해야 합니다. 다이아몬드 씰은 삼각형 로터의 끝 부분에 장착되어 스프링으로 압축되므로 로터의 내벽에 언제든지 고정될 수 있으며 동시에 코너 씰로 고정되어 씰링을 유지합니다. 로터가 회전할 때. 측면 씰의 경우에도 마찬가지입니다. 스프링은 측면 씰을 로터 챔버 내부에 꼭 맞게 만듭니다. 마지막으로, 단단히 밀봉을 유지하기 위해 스프링이 필요한 오일 링이 있습니다.

동시에 로터에 다른 드릴링 구멍이 있을 것입니다. 로터가 제조된 후 엔지니어는 로터를 동적 밸런싱 머신에 올려 로터의 균형이 맞지 않는 위치를 확인한 다음 다음과 같이 합니다. 지침에 따르면 더욱 균형이 잡혀 있으므로 각 로터마다 다른 드릴이 있을 수 있습니다.

로터 측면의 가공 홈은 로터에 있는 재료의 일부를 절단하여 로터의 변위를 증가시킵니다.

첫째, 로터리 엔진은 부품 수가 매우 적고 심플한 디자인 덕분에 더욱 신뢰성이 높습니다.

둘째, 로터리 엔진은 왕복 운동이 없습니다. 왕복 운동의 단점 중 하나는 왕복 운동 부품이 고속에서 작동한다는 것입니다. 상황(고속으로 인해 닫힐 때 밸브가 캠의 움직임을 따라잡지 못해 엔진 효율이 떨어지고 배기가스가 저하되고 심지어 엔진이 손상될 수 있음)과 로터리 엔진이 매우 높은 속도에 도달할 수 있는 이유는 다음과 같습니다. 왕복 부품이 없습니다.

셋째, 각 로터는 편심 샤프트의 모든 회전에 대해 파워 스트로크를 갖기 때문에 출력이 부드럽습니다(피스톤 엔진은 2회전 후에 하나의 파워 스트로크만 갖습니다).

넷째, 구조가 콤팩트하다. 불필요한 부분을 많이 생략하고 왕복운동도 없기 때문에 로터리 엔진이 상당히 콤팩트하다. 이는 작고 가벼운 패키지로 높은 출력을 출력하는 동시에 엔진 레이아웃을 위한 더 많은 공간을 생성합니다.

첫째, 설계 문제로 인해 로터리 엔진의 열효율이 낮다. 동시에, 상대적으로 낮은 압축비 역시 로터리 엔진의 문제이며, 이는 로터리 엔진 연소실의 형상에 따라 결정됩니다. 점화 플러그가 혼합물에 점화한 후 로터가 회전하고 화염이 타기 시작합니다. 그러나 연소실의 모양이 점차 커지기 시작하고 동시에 전파 거리도 매우 길어집니다. 완전히 연소되어야 합니다. 연소실이 팽창함에 따라 모든 혼합물을 점화하는 것이 더 어려워집니다. 그러면 배기 포트가 열린 후 완전히 연소되지 않은 혼합 가스의 일부가 엔진 외부로 직접 배출됩니다. 이로 인해 로터리 엔진 차량의 배기 장치에서 불꽃이 튀는 것을 자주 볼 수 있기 때문입니다. 파워스트로크 시 불꽃이 발생하지 않으며 모든 연료를 깨끗하게 연소할 수 있어 열효율이 낮고 연비가 좋지 않으며 배기가스 배출도 상대적으로 나쁩니다.

둘째, 밀봉 문제. 각 챔버는 서로 다른 스트로크를 담당하고 가스가 마음대로 챔버를 통과하는 것을 원하지 않기 때문에 각 스트로크는 의미가 없으므로 로터를 밀봉하는 다이아몬드 씰, 오일 링 및 엣지 씰이 있습니다. 가스 채널링을 방지합니다. 그러나 어려운 점은 로터 챔버의 한쪽이 흡입되고 다른 쪽이 작업을 수행하기 때문에 파워 스트로크가 흡입 온도보다 높아져 둘 사이에 큰 온도 차이가 발생한다는 것입니다. 서로 다른 위치에서 금속이 다르게 팽창합니다. , Sealing 유지가 매우 어려우므로 일정량의 Gas Blow-by가 발생하게 됩니다.

셋째, 배출가스 부족입니다. 위에서 언급했듯이 로터리 엔진이 연소되면 일정량의 오일이 로터 챔버에 주입되어 모든 모서리를 밀봉하고 윤활하고 마모를 방지합니다. 따라서 자동차 소유자는 정기적으로 오일의 양을 확인하고 오일을 보충해야 합니다. 오일이 정상 수준인지 확인하십시오. 연소에 오일이 포함되면 배기가스가 나빠집니다.

넷째, 연비가 좋지 않습니다. 로터리 엔진을 기존의 피스톤 엔진과 비교해 보면 로터리 엔진의 연비가 정말 열악하고 동시에 출력도 크게 향상되지 않았다는 것을 알 수 있습니다. 마즈다 RX-8의 엔진을 예로 들면, 자동차의 100km당 평균 연료 소비량은 12.8L인데, 엔진 출력은 235마력에 불과하다. 메르세데스-벤츠 A45 AMG2.0T 엔진은 381마력에 연료 소비량도 적다. 100km당 12.11L정도 되는 것을 알 수 있는데, 로터리엔진의 연비성능이 너무 안좋습니다.

HEMI는 1900년대 초반 엔진 실린더 상단이 플랫한 형태로, 이를 플랫 헤드 디자인이라고 불렀는데, 이것이 장점이 바로 HEMI라는 이름이었습니다. HEMI라는 이름의 유래가 된 반구형 실린더 헤드의 모습입니다. 표면적을 최소화하고 내부 용적을 최대화하여 작업을 수행할 때 실린더 내부 표면이 열을 잃게 되며, 표면적이 작을수록 연소 시 발생하는 열을 사용하여 작업을 수행하게 됩니다. 열 손실이 많을수록 엔진 출력도 낮아지므로 열 손실을 최소화하면 차량의 엔진 효율을 향상시킬 수 있습니다.

HEMI의 목표는 열 손실을 줄이고 더 강력하게 만드는 것입니다. 또한 HEMI 스파크 플러그를 반구 상단에 배치하여 엔진의 연소 효과를 더 좋게 만듭니다.

그러나 낮은 압축비는 HEMI 엔진의 단점이고, 높은 압축비는 효율적인 엔진을 위한 필수 조건이기 때문에 엔지니어들은 연소실 설계에 맞게 피스톤 상단을 개조하여 반구형으로 만들겠지만, 이런 식으로 피스톤이 더 무거워지고 크랭크샤프트는 작동 시 추가 힘을 생성하기 위해 초과 중량을 극복해야 합니다. 따라서 이 설계는 좋은 설계가 아닙니다. 따라서 기술이 발전하는 동안 엔지니어는 HEMI 엔진의 설계를 계속 개선하고 있습니다.

현재 HEMI 엔진의 피스톤 상단 곡선은 더 평평해졌습니다. 이를 극복하기 위한 주된 이유는 스파크 플러그가 점화된 후 화염이 점차 모든 모서리로 퍼지기 때문입니다. 예를 들어, 전파 거리가 길면 시간이 더 걸리므로 연소실을 더 콤팩트하게 만들면 연소 효과가 더 좋아집니다.

요즘 대부분의 자동차의 실린더 탑은 루프형 디자인을 하고 있는데, 루프형 실린더 헤드는 측면에서 보면 4개의 밸브를 하나의 실린더에 배열할 수 있다고 생각하시면 됩니다. HEMI 엔진이라면 상단이 반구형이기 때문에 4개의 밸브를 배열하기는 어렵지만 루프형 디자인은 4개의 밸브를 1열, 2열로 나누기만 하면 훨씬 간단합니다. 실린더 4개의 밸브를 사용하면 흡기 및 배기 공기 흐름이 더 좋아지고 빠른 공기 교환이 엔진에 도움이 됩니다. 루프 용마루 디자인의 또 다른 장점은 오버헤드 캠샤프트를 배치할 수 있다는 것입니다. HEMI 엔진은 푸시 로드를 사용하므로 푸시 로드 캠샤프트 디자인은 더 많은 관성 문제를 극복해야 합니다.

현재 HEMI 엔진은 스파크 플러그가 2개가 되는 이유는 스파크 플러그를 하나만 사용하면 엄격한 배기가스 배출 요건을 충족하기 어렵기 때문입니다. 하나의 발화점보다 더 나은 발화점입니다. 불꽃이 더 빨리 퍼지고 더 빨리 연소됩니다.

일반적으로 HEMI 엔진의 주요 특징은 반구형 연소실을 갖는다는 점이다

2행정 엔진과 4행정 엔진의 주요 차이점은 각각의 2행정 엔진의 크랭크샤프트 회전은 단 한 번만 점화되는 반면, 4행정 엔진은 크랭크샤프트가 2회전할 때마다 점화됩니다. 위 내용을 바탕으로 4행정 엔진의 작동 원리를 알 수 있는데, 2행정 엔진의 경우 4행정을 결합하지만 피스톤이 올라갈 때, 즉 피스톤은 한 번만 올라간다. 압축 행정이 상사점에 도달하면 피스톤이 아래로 이동하면 이 단계에서 작업, 흡입 및 배기가 완료됩니다.

2행정 엔진에는 밸브를 제어하는 ​​밸브나 캠축이 없습니다. 엔진에 있는 구멍은 흡기 및 배기 밸브와 동일합니다. 이 구멍은 피스톤이 내려갈 때 제어됩니다. 배기 구멍이 먼저 열리고 연소가 발생합니다. 피스톤이 계속 아래쪽으로 이동하면 피스톤이 계속 아래쪽으로 이동하면 크랭크케이스의 가스가 압축됩니다. 공기 흡입구가 열리면 오일과 가스 혼합물이 실린더로 유입되고 피스톤이 위쪽으로 이동하여 피스톤이 위쪽으로 움직이기 시작하면 크랭크케이스의 압력이 높아집니다. 아래가 작아지면 크랭크케이스 옆에 있는 작은 일방향 밸브가 열려 오일-공기 혼합물이 아래의 크랭크케이스로 들어갈 수 있습니다.

공기 흡입구와 배기구가 동시에 열리게 된다는 점은 주목할 만하다. 엔지니어들은 가연성 가스가 배기구로 직접 유입되는 것을 방지하기 위해 특정한 수단을 사용하지만, 이 상황을 완전히 피할 수는 없다. 한 가지 방법은 루프 청소이고, 또 다른 방법은 압력을 생성하여 다시 보내는 특수 배기 장치를 설계하는 것입니다. 연료와 가스 혼합물의 일부가 배기구에 도달하면 앞쪽의 연소된 가스가 팽창실에서 팽창한 다음 다시 튕겨져 나오므로 연소되지 않은 연료와 가스 혼합물이 다시 실린더로 보내져 압축되고 불에 탔다.

또한 2행정 엔진의 경우 크랭크샤프트와 커넥팅 로드가 포함된 크랭크케이스에 오일과 가스 혼합물이 들어 있는 반면, 4행정 엔진의 크랭크케이스는 닫혀 있고 엔진 오일이 들어 있으며, 그래서 윤활 효과가 더 좋습니다. 그래서 4행정 엔진도 더 오래 지속됩니다. 2행정 엔진의 크랭크케이스는 오일과 공기의 혼합물이므로 크랭크케이스의 움직이는 부품에 윤활유를 공급하기 위해 가솔린에 오일을 첨가해야 합니다. . 이것도 단점 중 하나입니다.

엔진, 즉 내연기관은 인류의 진보를 촉진하는 가장 중요한 도구 중 하나입니다. 이 도구를 더 잘 이해하면 세상과 자동차를 더 잘 이해하는 데 도움이 됩니다. 잘 생각해보면 내연기관의 아름다움을 발견할 수 있을 것이다.

위의 내용은 엔진 과학 교육 시리즈의 첫 번째 기사입니다. 이 글을 읽는 친구들도 기계 원리를 좋아할 것입니다. 할 말이 있으면 아래에 메시지를 남겨주세요. 하나씩 개선해 나가세요.

본 글은 오토홈 체자하오 작성자의 글이며, 오토홈의 견해나 입장을 대변하지 않습니다.