자동차의 XNUMX 행정 엔진

자동차 세계는 많은 파워 트레인 개발을 보았습니다. 그들 중 일부는 디자이너가 자신의 아이디어를 더 발전시킬 수단이 없었기 때문에 시간이 지남에 따라 얼어 붙었습니다. 다른 것들은 비효율적 인 것으로 판명되었으므로 그러한 개발은 유망한 미래를 갖지 못했습니다.

제조업체는 고전적인 인라인 또는 V 자형 엔진 외에도 다른 디자인의 동력 장치를 사용하여 자동차를 생산했습니다. 일부 모델의 후드 아래에서 볼 수 있습니다. Wankel 엔진, 복서 (또는 복서), 수소 모터. 일부 자동차 제조업체는 여전히 이러한 이국적인 파워 트레인을 모델에 사용할 수 있습니다. 이러한 수정 외에도 역사는 몇 가지 성공적인 비표준 모터를 알고 있습니다 (그 중 일부는 별도의 기사).

이제 잔디 깎는 기계로 잔디를 깎거나 전기 톱으로 나무를 잘라야 할 필요성에 대해 이야기하지 않는다면 운전자 중 거의 아무도 만나지 않는 그러한 엔진에 대해 이야기합시다. 이것은 XNUMX 행정 전원 장치입니다. 기본적으로 이러한 유형의 내연 기관은 자동차, 탱크, 피스톤 항공기 등에 사용되지만 자동차에서는 거의 사용되지 않습니다.

또한 XNUMX 행정 엔진은 모터 스포츠에서 매우 인기가 있습니다. 이러한 장치는 상당한 이점을 가지고 있기 때문입니다. 첫째, 그들은 작은 변위에 대해 엄청난 힘을 가지고 있습니다. 둘째, 이러한 모터는 단순화 된 설계로 인해 가볍습니다. 이러한 요소는 스포츠 이륜차에게 매우 중요합니다.

이러한 수정 장치의 기능과 자동차에서 사용할 수 있는지 여부를 고려하십시오.

XNUMX 행정 엔진이란 무엇입니까?

처음으로 1880 행정 내연 기관 제작에 대한 특허가 XNUMX 년대 초에 나타났습니다. 이 개발은 엔지니어 Douglad Clerk에 의해 발표되었습니다. 그의 발명품에는 두 개의 실린더가 포함되어 있습니다. 하나는 노동자 였고, 다른 하나는 새로운 군사 기술 협력을 추진하고있었습니다.

10 년 후, 더 이상 배출 피스톤이없는 챔버 블로우 다운이있는 수정이 나타났습니다. 이 모터는 Joseph Day가 설계했습니다.

이러한 개발과 병행하여 Karl Benz는 자신의 가스 장치를 만들었으며 그 생산에 대한 특허는 1880 년에 나타났습니다.

이름에서 알 수 있듯이 XNUMX 행정 dvigun은 크랭크 샤프트의 한 번에 공기-연료 혼합물의 공급 및 연소뿐만 아니라 연소 생성물을 차량의 배기 시스템으로 제거하는 데 필요한 모든 행정을 수행합니다 . 이 기능은 장치의 설계 기능에 의해 보장됩니다.

피스톤의 한 스트로크에서 실린더에서 두 개의 스트로크가 수행됩니다.

1. 피스톤이 하사 점에 있으면 실린더가 퍼지됩니다. 즉, 연소 생성물이 제거됩니다. 이 스트로크는 BTC의 신선한 부분을 흡입하여 제공되며, 이는 배기를 배기로로 이동시킵니다. 동시에 VTS의 새로운 부분으로 챔버를 채우는주기가 있습니다.
2. 상사 점까지 상승하면 피스톤이 입구와 출구를 닫아 피스톤 위 공간에서 BTC의 압축을 보장합니다 (이 프로세스 없이는 혼합물의 효율적인 연소와 동력 장치의 필요한 출력이 불가능합니다). 동시에 공기와 연료 혼합물의 추가 부분이 피스톤 아래의 공동으로 빨려 들어갑니다. 피스톤의 TDC에서 공기-연료 혼합물을 점화하는 스파크가 생성됩니다. 작업 스트로크가 시작됩니다.

이것은 모터 사이클을 반복합니다. XNUMX 행정에서 모든 행정은 피스톤의 두 행정에서 수행되며 위아래로 움직입니다.

XNUMX 행정 엔진 장치?

고전적인 XNUMX 행정 내연 기관은 다음으로 구성됩니다.

• 카터. 이것은 크랭크 샤프트가 볼 베어링으로 ​​고정되는 구조의 주요 부분입니다. 실린더 피스톤 그룹의 크기에 따라 크랭크 샤프트에 해당하는 수의 크랭크가 있습니다.
• 피스톤. 이것은 XNUMX 행정 엔진에 사용되는 것과 유사한 커넥팅로드에 부착 된 유리 형태의 조각입니다. 압축 링용 홈이 있습니다. MTC 연소 중 장치의 효율성은 다른 유형의 모터와 마찬가지로 피스톤의 밀도에 따라 달라집니다.
• 입구와 출구. 흡기 및 배기 매니 폴드가 연결된 내연 기관 하우징 자체에서 만들어집니다. 이러한 엔진에는 가스 분배 메커니즘이 없으므로 XNUMX 행정이 가볍습니다.
• 판막. 이 부분은 공기 / 연료 혼합물이 장치의 흡입관으로 되돌아가는 것을 방지합니다. 피스톤이 상승하면 그 아래에 진공이 생성되어 플랩을 움직여 BTC의 새로운 부분이 캐비티로 들어갑니다. 작동 행정의 행정이 발생하면 (스파크가 트리거되고 혼합물이 점화되어 피스톤을 하사 점으로 이동)이 밸브가 닫힙니다.
• 압축 링. 이들은 다른 내연 기관과 동일한 부품입니다. 그들의 치수는 특정 피스톤의 치수에 따라 엄격하게 선택됩니다.

Hofbauer XNUMX 행정 디자인

많은 엔지니어링 장애물로 인해 승용차에 2010 행정 수정을 사용하는 아이디어는 최근까지 가능하지 않았습니다. XNUMX 년에는 이와 관련하여 획기적인 발전이 이루어졌습니다. EcoMotors는 Bill Gates와 Khosla Ventures로부터 적절한 투자를 받았습니다. 그러한 낭비의 이유는 원래의 박서 엔진의 발표였습니다.

이러한 수정은 오랫동안 존재했지만 Peter Hofbauer는 고전적인 복서의 원리에 따라 작동하는 XNUMX 스트로크 개념을 만들었습니다. 이 회사는 작업을 OROS라고 불렀습니다 (대향 실린더 및 대향 피스톤으로 번역됨). 이러한 장치는 가솔린뿐만 아니라 디젤에서도 작동 할 수 있지만 개발자는 지금까지 고체 연료에 정착했습니다.

이 용량에서 고전적인 4 행정 디자인을 고려하면 이론적으로 유사한 수정으로 사용되어 승용 XNUMX 륜 차량에 설치할 수 있습니다. 환경 기준과 높은 연료비가 아니었다면 가능할 것입니다. 기존의 XNUMX 행정 내연 기관이 작동하는 동안 공기-연료 혼합물의 일부는 퍼징 프로세스 동안 배기 포트를 통해 제거됩니다. 또한 BTC 연소 과정에서 기름도 연소됩니다.

주요 자동차 제조업체의 엔지니어들의 큰 회의론에도 불구하고 Hofbauer 엔진은 30 스트로크로 고급 자동차의 후드 아래로 들어갈 수있는 기회를 열었습니다. 기존의 박서와 개발을 비교해 보면 디자인이 부품 수가 적기 때문에 신제품은 15 % 더 가볍습니다. 이 장치는 또한 50 행정 복서에 비해 작동 중에 더 효율적인 에너지 생산을 보여줍니다 (효율은 XNUMX-XNUMX % 이내).

첫 번째 작업 모델은 EM100 마킹을 받았습니다. 개발자에 따르면 모터의 무게는 134kg입니다. 출력은 325 마력이고 토크는 900Nm입니다.

새로운 박서의 디자인 특징은 두 개의 피스톤이 하나의 실린더에 위치한다는 것입니다. 그들은 동일한 크랭크 샤프트에 장착됩니다. VTS의 연소는 방출 된 에너지가 동시에 두 피스톤에 영향을 미치기 때문에 그들 사이에서 발생합니다. 이것은 엄청난 토크를 설명합니다.

반대쪽 실린더는 인접한 실린더와 비동기 적으로 트리거되도록 구성됩니다. 이것은 안정적인 토크로 갑작스러운 움직임없이 부드러운 크랭크 축 회전을 보장합니다.

다음 비디오에서 Peter Hofbauer는 자신의 모터 작동 방식을 보여줍니다.

opoc 엔진 작동 방식 .mp4

내부 구조와 일반적인 작업 계획을 자세히 살펴 보겠습니다.

터보 차징

터보 차징은 전기 모터가 설치된 샤프트의 임펠러에 의해 제공됩니다. 배기 가스 흐름에서 부분적으로 실행되지만 전자적으로 충전 된 임펠러는 임펠러가 더 빨리 가속되고 공기압을 생성 할 수 있도록합니다. 임펠러 회전의 에너지 소비를 보상하기 위해 장치는 블레이드가 배기 가스 압력을받을 때 전기를 생성합니다. 전자 장치는 배기 흐름을 제어하여 환경 오염을 줄입니다.

혁신적인 XNUMX 행정의이 요소는 다소 논란의 여지가 있습니다. 필요한 공기압을 빠르게 생성하기 위해 전기 모터는 상당한 양의 에너지를 소비합니다. 이를 위해서는이 기술을 사용할 미래형 자동차에보다 효율적인 발전기와 용량이 증가 된 배터리가 장착되어야합니다.

오늘날까지 전기 과급의 효율성은 여전히 ​​종이에 남아 있습니다. 제조업체는이 시스템이 실린더 퍼지를 개선하는 동시에 XNUMX 행정 사이클의 이점을 극대화한다고 주장합니다. 이론적으로이 설치를 사용하면 XNUMX 행정 장치와 비교할 때 장치의 리터 용량을 두 배로 늘릴 수 있습니다.

그러한 장비의 도입은 확실히 발전소를 더 비싸게 만들 것입니다. 그래서 새로운 경량 복서보다 강력하고 대단한 클래식 내연 기관을 사용하는 것이 여전히 더 저렴합니다.

강철 커넥팅로드

설계 상이 장치는 TDF 엔진과 유사합니다. 이 수정에서만 카운터 피스톤은 두 개의 크랭크 샤프트가 아니라 외부 피스톤의 긴 커넥팅로드로 인해 움직입니다.

엔진의 외부 피스톤은 크랭크 샤프트에 연결된 긴 강철 커넥팅로드에 장착됩니다. 군사 장비에 사용되는 고전적인 복서 수정과 같이 가장자리에 위치하지 않고 실린더 사이에 있습니다.

내부 요소도 크랭크 메커니즘에 연결됩니다. 이러한 장치를 사용하면 공기-연료 혼합물의 연소 과정에서 더 많은 에너지를 추출 할 수 있습니다. 모터는 피스톤 스트로크를 증가시키는 크랭크가있는 것처럼 작동하지만 샤프트는 콤팩트하고 가볍습니다.

크랭크 샤프트

Hofbauer 모터는 모듈 식 디자인입니다. 전자 장치는 일부 실린더를 끌 수 있으므로 ICE가 최소 부하에있을 때 (예 : 평평한 도로에서 순항 할 때) 차량이 더 경제적 일 수 있습니다.

직접 분사 방식의 4 행정 엔진에서 (분사 시스템 유형에 대한 자세한 내용은 다른 리뷰에서) 실린더의 셧다운은 연료 공급을 중단함으로써 보장됩니다. 이 경우 피스톤은 크랭크 샤프트의 회전으로 인해 여전히 실린더에서 움직입니다. 그들은 단지 연료를 태우지 않습니다.

Hofbauer의 혁신적인 개발과 관련하여, 실린더-피스톤 쌍 사이의 크랭크 샤프트에 장착 된 특수 클러치에 의해 실린더 쌍의 차단이 보장됩니다. 모듈이 분리되면 클러치는이 섹션을 담당하는 크랭크 샤프트의 해당 부분을 분리합니다.

고전적인 2 행정 내연 기관에서 유휴 속도로 움직이는 피스톤은 여전히 ​​VTS의 새로운 부분을 빨아들이므로,이 수정에서이 모듈은 완전히 작동을 멈 춥니 다 (피스톤은 고정 된 상태로 유지됨). 동력 장치의 부하가 증가하면 특정 순간에 클러치가 크랭크 샤프트의 작동하지 않는 부분을 연결하고 모터가 동력을 증가시킵니다.

실린더

실린더 환기 과정에서 고전적인 2 행정 밸브는 연소되지 않은 혼합물의 일부를 대기로 방출합니다. 이 때문에 이러한 동력 장치가 장착 된 차량은 환경 기준을 충족 할 수 없습니다.

이 단점을 해결하기 위해 XNUMX 행정 대향 엔진의 개발자는 실린더의 특수 설계를 설계했습니다. 또한 입구와 출구가 있지만 위치 지정은 유해한 배출을 줄입니다.

XNUMX 행정 내연 기관의 작동 원리

고전적인 XNUMX 행정 수정의 특징은 크랭크 샤프트와 피스톤이 공기-연료 혼합물로 채워진 공동에 있다는 것입니다. 입구에 입구 밸브가 설치되어 있습니다. 그것의 존재는 피스톤이 아래로 움직이기 시작할 때 피스톤 아래의 캐비티에 압력을 생성 할 수있게합니다. 이 헤드는 실린더 퍼지 및 배기 가스 배출을 가속화합니다.

피스톤이 실린더 내부로 이동함에 따라 입구와 출구를 번갈아 열고 닫습니다. 이러한 이유로 장치의 설계 특성으로 인해 가스 분배 메커니즘을 사용하지 않을 수 있습니다.

마찰 요소가 과도하게 마모되지 않도록 고품질 윤활이 필요합니다. 이러한 모터는 구조가 단순하기 때문에 내연 기관의 모든 부분에 오일을 공급하는 복잡한 윤활 시스템이 없습니다. 이러한 이유로 일부 엔진 오일이 연료에 추가됩니다. 이를 위해 XNUMX 행정 장치에는 특수 브랜드가 사용됩니다. 이 물질은 고온에서 윤활성을 유지해야하며 연료와 함께 연소 될 때 탄소 침전물을 남기지 않아야합니다.

XNUMX 행정 엔진이 자동차에 널리 사용되지는 않았지만 역사는 그러한 엔진이 일부 트럭의 후드 아래에 있던 기간을 알고 있습니다 (!). 이것의 예는 YaAZ 디젤 동력 장치입니다.

1947 년에이 디자인의 직렬 7 기통 디젤 엔진이 200 톤 트럭 YaAZ-205 및 YaAZ-4에 설치되었습니다. 큰 무게 (약 800kg)에도 불구하고이 장치는 국내 승용차의 많은 내연 기관보다 진동이 적습니다. 그 이유는이 수정 장치에 동기식으로 회전하는 두 개의 샤프트가 포함되어 있기 때문입니다. 이 밸런싱 메커니즘은 엔진에서 발생하는 대부분의 진동을 줄여 목재 트럭 본체를 빠르게 무너 뜨 렸습니다.

2 행정 모터의 작동에 대한 자세한 내용은 다음 비디오에 설명되어 있습니다.

2 전술. 이해하려고 노력합시다 ...

XNUMX 행정 모터는 어디에 필요합니까?

2 행정 엔진의 장치는 4 행정 아날로그보다 간단하기 때문에 무게와 부피가 연료 소비 및 기타 매개 변수보다 더 중요한 산업에서 사용됩니다.

따라서 이러한 모터는 정원사를위한 가벼운 바퀴 달린 잔디 깎는 기계와 손 트리머에 설치됩니다. 무거운 모터를 손에 쥐면 정원에서 일하기가 매우 어렵습니다. 전기 톱 제조에서도 동일한 개념을 추적 할 수 있습니다.

효율성은 또한 물과 항공 운송의 무게에 따라 달라 지므로 제조업체는 더 가벼운 구조를 만들기 위해 높은 연료 소비량을 절충합니다.

그러나 2-tatniks는 농업 및 일부 유형의 항공기에서만 사용되지 않습니다. 자동 / 모토 스포츠에서 무게는 글라이더 나 잔디 깎는 기계만큼 중요합니다. 자동차 또는 오토바이가 고속을 개발하기 위해서는 이러한 차량을 만드는 디자이너가 경량 소재를 사용합니다. 차체가 어떤 재질로 만들어 졌는지에 대한 세부 정보가 설명되어 있습니다. 여기에... 이러한 이유로 이러한 엔진은 무겁고 기술적으로 복잡한 4 행정 엔진에 비해 장점이 있습니다.

다음은 스포츠에서 내연 기관의 1992행정 수정 효과에 대한 작은 예입니다. 4년부터 일부 오토바이는 MottoGP 오토바이 경주에서 일본 Honda NSR500 0.5기통 V-트윈 엔진을 사용했습니다. 200 리터의 부피로이 장치는 14 마력을 개발했으며 크랭크 샤프트는 분당 최대 XNUMX 회전을 회전했습니다.

토크는 106Nm입니다. 이미 11.5 천에 도달했습니다. 그러한 아이가 개발할 수있는 최고 속도는 시속 320km 이상이었습니다 (라이더의 체중에 따라 다름). 엔진 자체의 무게는 45kg에 불과했습니다. XNUMXkg의 차량 무게는 거의 XNUMX 마력을 차지합니다. 대부분의 스포츠카는이 무게 대비 출력 비율을 부러워 할 것입니다.

XNUMX 행정 및 XNUMX 행정 엔진 비교

그렇다면 왜 기계는 그러한 생산적인 단위를 가질 수 없는가? 첫째, 고전적인 500 행정은 차량에 사용되는 모든 것 중에서 가장 낭비적인 단위입니다. 그 이유는 실린더를 퍼지하고 채우는 특성 때문입니다. 둘째, Honda NSRXNUMX과 같은 레이싱 수정의 경우 높은 회전 수로 인해 장치의 작동 수명이 매우 짧습니다.

2 행정 아날로그에 비해 4 행정 장치의 장점은 다음과 같습니다.

• 크랭크 샤프트의 한 회전에서 동력을 제거하는 능력은 가스 분배 메커니즘이있는 클래식 엔진에서 생성 된 것보다 1.7-XNUMX 배 더 높습니다. 이 매개 변수는 저속 해양 기술 및 피스톤 항공기 모델에 더 중요합니다.
• 내연 기관의 설계 특성으로 인해 치수와 무게가 더 작습니다. 이 매개 변수는 스쿠터와 같은 경 자동차에 매우 중요합니다. 이전에는 이러한 동력 장치 (일반적으로 부피가 1.7 리터를 초과하지 않음)가 소형차에 설치되었습니다. 이러한 수정에서 크랭크 챔버 블로잉이 제공되었습니다. 일부 트럭 모델에는 4.0 행정 엔진도 장착되었습니다. 일반적으로 이러한 내연 기관의 부피는 최소 XNUMX 리터였습니다. 이러한 변형의 취입은 직류 식으로 수행되었다.
• 움직이는 요소가 4 행정 아날로그와 동일한 효과를 얻기 위해 부품 마모가 적기 때문에 XNUMX 배 더 적은 동작을 수행합니다 (XNUMX 행정이 하나의 피스톤 행정에 결합 됨).

4 행정 모터

이러한 장점에도 불구하고 XNUMX 행정 엔진 수정에는 상당한 단점이 있으며, 이로 인해 자동차에서 사용하는 것이 아직 실용적이지 않습니다. 이러한 단점 중 일부는 다음과 같습니다.

• 기화기 모델은 실린더 챔버를 정화하는 과정에서 VTS의 새로운 전하가 손실 된 상태로 작동합니다.
• 4 행정 버전에서 배기 가스는 고려 된 아날로그보다 더 많이 제거됩니다. 그 이유는 2 행정에서 피스톤은 퍼징 중에 상사 점에 도달하지 않고이 프로세스는 작은 스트로크 동안에 만 보장되기 때문입니다. 이로 인해 일부 공기-연료 혼합물이 배기로로 들어가고 더 많은 배기 가스가 실린더 자체에 남아 있습니다. 배기 가스에서 연소되지 않은 연료의 양을 줄이기 위해 현대 제조업체는 분사 시스템으로 수정을 개발했지만이 경우에도 실린더에서 연소 잔류 물을 완전히 제거하는 것은 불가능합니다.
• 이 모터는 변위가 동일한 4 행정 버전에 비해 전력을 더 많이 소모합니다.
• 고성능 터보 차저는 분사 엔진의 실린더를 퍼지하는 데 사용됩니다. 이러한 모터에서는 공기가 XNUMX ~ XNUMX 배 더 많이 소비됩니다. 이러한 이유로 특수 공기 필터를 설치해야합니다.
• 최대 rpm에 도달하면 2 행정 장치가 더 많은 소음을 생성합니다.
• 그들은 더 세게 담배를 피 웁니다.
• 낮은 회전 수에서는 강한 진동이 발생합니다. 이와 관련하여 XNUMX 행정과 XNUMX 행정의 단일 실린더 엔진에는 차이가 없습니다.

XNUMX 행정 엔진의 내구성에 관해서는 윤활 불량으로 인해 더 빨리 고장 나는 것으로 믿어집니다. 그러나 스포츠 오토바이의 단위를 고려하지 않으면 (높은 회전은 부품을 빠르게 비활성화) 역학에서 핵심 규칙이 작동합니다. 메커니즘 설계가 간단할수록 오래 지속됩니다.

4 행정 엔진은 특히 가스 분배 메커니즘에서 더 많은 수의 작은 부품을 가지고 있습니다 (밸브 타이밍 작동 방식에 대해서는 여기에), 이는 언제든지 중단 될 수 있습니다.

보시다시피, 내연 기관의 개발은 지금까지 중단되지 않았으므로 엔지니어 가이 분야에서 어떤 돌파구를 만들지 누가 알겠습니까 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? XNUMX 행정 엔진의 새로운 개발의 출현은 가까운 장래에 자동차에 더 가볍고 효율적인 파워 트레인이 장착 될 것이라는 희망을줍니다.

결론적으로, 피스톤이 서로를 향해 움직이는 1930 행정 엔진의 또 다른 수정을 살펴볼 것을 제안합니다. 사실,이 기술은 Hofbauer 버전 에서처럼 혁신적이라고 할 수 없습니다. 그러한 내연 기관은 2 년대에 군사 장비에 사용되기 시작했기 때문입니다. 그러나 경 자동차의 경우 이러한 XNUMX 행정 엔진은 아직 사용되지 않았습니다.

놀라운 카운터 트래픽 엔진 2018

질의 응답 :

2 행정 엔진은 무엇을 의미합니까? 4행정 엔진과 달리 모든 행정은 크랭크축의 XNUMX회전에서 수행됩니다(XNUMX행정은 XNUMX피스톤 행정에서 수행됨). 그 안에는 실린더를 채우고 환기시키는 과정이 결합되어 있습니다.

XNUMX행정 엔진은 어떻게 윤활됩니까? 엔진의 마찰되는 모든 내부 표면은 연료의 오일에 의해 윤활됩니다. 따라서 이러한 엔진의 오일은 지속적으로 채워져야 합니다.

2 행정 엔진은 어떻게 작동합니까? 이 내연 기관에서는 압축(피스톤이 TDC로 이동하여 점차적으로 퍼지를 닫은 다음 배기 포트를 닫음)과 작동 스트로크(BTC 점화 후 피스톤이 BDC로 이동하고, 제거를 위해 동일한 포트 열기).