『로터리 엔진』
2021-08-27
우리가 흔히 볼 수 있는 피스톤 왕복운동의 형태로 엔진은 피스톤이 실린더 내에서 왕복 직선운동을 하고, 피스톤의 직선운동이 크랭크샤프트를 거쳐 크랭크샤프트의 회전운동으로 변환되면서 로터리 운동을 하는 것을 말한다. 엔진에는 이러한 변환 과정이 없으며 피스톤을 통해 이루어집니다. 실린더의 회전은 엔진의 메인 샤프트(즉, 일반 엔진의 크랭크 샤프트, 곡선이 아니기 때문에 더 이상 크랭크 샤프트라고 부르지 않음)를 구동합니다. , 그래서 거기 둘 사이에는 큰 차이가 있습니다.
A. 흡기행정: 피스톤이 상사점에서 하사점까지 이동하는 과정을 흡기행정(크랭크샤프트 회전각도 0~180°)이라고 합니다. 이 행정에서는 흡기 밸브가 열리고 배기 밸브가 닫히며 공기실이 대기와 소통됩니다. 대기압에 의해 오일과 가스 혼합물이 유입되며 흡입 말기 실린더 내 압력은 약 0.075~0.09MPa입니다.
B. 압축 행정: 피스톤이 하사점에서 상사점까지 이동하는 과정을 압축 행정이라고 합니다(크랭크샤프트 회전 각도는 180°~360°). 이 행정에서는 흡입 및 배기 밸브가 완전히 닫히고 공기실의 오일과 가스 혼합 압력이 점차 증가합니다. 압축 행정이 끝날 때 공기실의 압력은 약 0.6~1.2MPa입니다.
C.파워 스트로크: 피스톤이 상사점에서 하사점까지 이동하는 과정을 파워 스트로크(크랭크샤프트 회전 각도 360°~540°)라고 합니다. 이 스트로크에서는 흡입 및 배기 밸브가 완전히 닫히고 피스톤이 상사점 위치에 있을 때 스파크 플러그가 점프합니다. 화재는 오일과 가스 혼합물을 점화시켜 실린더 내의 압력을 급격히 상승시키고(최대 3~5MPa), 피스톤을 밀어 크랭크축 쪽으로 이동시키면 압력이 점차 떨어지며 공기실의 압력은 약 0.3~0.3~5MPa가 됩니다. 파워 스트로크 종료 시 0.5MPa.
D. 배기행정: 피스톤이 하사점에서 상사점까지 이동하는 과정을 배기행정(크랭크샤프트 회전 각도 540°~720°)이라고 합니다. 이 행정에서는 흡기 밸브가 닫히고 배기 밸브가 열리며 피스톤이 위로 움직여 연소를 밀어냅니다. 배기가스는 공기실에서 배출되며, 행정 종료 시 공기실의 공기압력은 약 0.105~0.115MPa입니다. 스트로크의 끝은 또한 엔진 작동 주기의 끝을 나타냅니다.
아래 그림은 로터리엔진과 왕복엔진의 각 행정을 비교한 것이다. (그림에서 2개의 공기구멍 중 왼쪽이 흡기, 오른쪽이 배기) 로터리 엔진은 왕복 4행정 엔진과 동일합니다. 압축, 일, 배기의 4행정으로 구성됩니다. 삼각형 로터의 곡면 BC와 실린더 프로파일 사이에 형성된 작업 공간(BC 작업 공간)은 로터리 엔진의 4행정 작동 원리를 설명하기 위한 예로 사용됩니다.
흡기 행정: 삼각형 로터의 모서리 C가 흡기 구멍의 오른쪽 가장자리로 회전하면 BC 작업실이 공기를 흡입하기 시작합니다. a 위치에서는 흡입구와 배출구가 연결되어 흡입구와 배출구가 겹쳐집니다. 이는 BC 작업실의 가장 작은 부피로 왕복엔진의 상사점 위치에 해당합니다. 로터가 계속 회전함에 따라 BC 작업실의 부피가 점차 증가하고 가연성 혼합물이 실린더로 지속적으로 흡입됩니다. 로터가 90° 회전하면(메인 샤프트가 270° 회전하고, 로터리 엔진의 로터와 메인 샤프트 속도의 비율은 1:3이며 이는 맞물림 기어에 의해 결정됨) BC의 부피인 b 위치에 도달합니다. 작업실은 왕복 엔진의 하부에 해당하는 최대치에 도달합니다. 사점 위치에서 흡기 행정이 종료됩니다.
압축 스트로크: 삼각형 로터가 계속 회전함에 따라 코너 상단 B가 입구 구멍의 왼쪽 가장자리를 가로지르고 압축 스트로크가 시작되고 BC 작업 챔버의 부피가 점차 감소하고 압력이 점점 더 커집니다. 위치 c에 도달하면 로터가 180° 회전하고(주축은 540° 회전함) BC 작업실 용적이 최소에 도달하며 이는 왕복엔진의 상사점 위치에 해당하며 압축 행정이 종료됩니다.
작업 스트로크: 압축 스트로크가 끝나면 스파크 플러그가 깜박이고 고온 및 고압 가스가 삼각형 피스톤을 밀어서 계속 회전하고 BC 작업 챔버의 부피가 점차 증가합니다. 모서리 C가 배기 구멍의 오른쪽 가장자리에 도달하면 위치 d에서 로터가 270°(스핀들 회전 810°) 회전하고 BC 작업실의 용적은 최대에 도달하며 이는 하사점 위치에 해당합니다. 왕복엔진이 작동하고 파워 스트로크가 종료됩니다.
배기 행정 : 삼각형 로터 각도 C가 배기 구멍의 오른쪽으로 회전하면 배기 행정이 시작되고 마지막으로 삼각형 로터가 a 위치로 돌아가 배기 행정이 끝나고 로터가 360 ° 회전합니다 (주축이 3 회전 회), 한 번의 작업 주기가 종료됩니다. 동시에 CA 작업 공간과 AB 작업 공간도 각각 작업 주기를 완료합니다.
● 엔진 구성 비교:
로터리 엔진: 바디 그룹, 밸브 트레인, 공급 시스템, 점화 시스템, 냉각 시스템, 윤활 시스템, 시동 시스템
왕복 피스톤 엔진: 본체 세트, 크랭크 커넥팅 로드 메커니즘, 밸브 트레인, 공급 시스템, 점화 시스템, 냉각 시스템, 윤활 시스템, 시동 시스템
● 두 엔진의 장점과 단점:
◆ 왕복엔진:
이점:
1. 제조기술이 성숙하다. 탄생한 지 120년이 넘었습니다. 다양한 기술이 지속적으로 개선되었습니다. 세계에서 가장 널리 사용되는 내연기관으로 유지보수 및 수리 비용이 저렴합니다.
2. 안정적인 작업, 우수한 기밀성 및 동력 전달 신뢰성.
3. 연비가 좋습니다.
결점:
1. 구조가 복잡하고 부피가 크고 무게가 무겁다.
2. 크랭크 커넥팅 로드 메커니즘에서 피스톤의 왕복 운동에 의해 발생하는 왕복 관성력과 관성 모멘트는 완전히 균형을 이룰 수 없습니다. 이 관성력의 크기는 속도의 제곱에 비례하며, 이는 엔진 작동의 부드러움을 감소시키고 고속 엔진의 개발을 제한합니다.
3. 4행정 왕복 피스톤 엔진의 작동 모드는 4행정 중 3행정이 완전히 플라이휠 관성 회전에 의존하기 때문에 현대 엔진은 다중 실린더와 V를 사용하지만 엔진의 출력과 토크 출력은 매우 고르지 않습니다. 모양의 배열. 이러한 단점을 줄이되 완전히 없애는 것은 불가능합니다.
◆ 로터리 엔진:
이점:
1. 크기가 작고 무게가 가벼워 차량의 무게중심을 낮추기가 용이하다. 로터리 엔진에는 크랭크 커넥팅 로드 기구가 없기 때문에 엔진 높이가 크게 낮아지는 동시에 차량의 무게 중심도 낮아진다.
2. 구조가 간단하다. 왕복 피스톤 엔진에 비해 로터리 엔진은 크랭크 커넥팅 로드 메커니즘을 줄여 엔진 메커니즘을 크게 단순화하고 부품 수를 줄입니다.
3. 균일한 토크 특성. 로터리 엔진의 한 실린더에는 동시에 3개의 작업 챔버가 있으므로 토크 출력은 왕복 피스톤 엔진의 토크 출력보다 더 균일합니다.
4. 피스톤 로터와 주축 속도 비율이 1:3이기 때문에 고속 엔진 개발에 도움이 되며 높은 엔진 속도를 달성하기 위해 높은 피스톤 속도가 필요하지 않습니다.
결점:
1. 연료 소모량이 많고 배기가스 배출 기준을 충족하기 어렵습니다. 각 실린더에는 3개의 작업 챔버가 있으므로 피스톤 로터의 각 회전은 3개의 파워 스트로크에 해당합니다. 3000rpm 및 왕복 피스톤 엔진과 비교하여 왕복 피스톤 엔진은 750회/분을 분사하고 로터리 엔진은 1000rpm의 속도와 동일하지만 3000회/분을 필요로 합니다. 로터리 엔진의 연료 소모가 왕복 피스톤 엔진의 연료 소모보다 훨씬 높다는 것을 알 수 있다. 동시에, 로터리 엔진의 연소실 형상은 가연성 혼합물의 완전 연소에 도움이 되지 않으며, 화염 전파 경로가 길고, 연료유 소비량이 크다. 동시에 배기가스의 오염물질 함량도 더 높습니다.
2. 엔진의 구조상 압축착화식 대신 점화식만을 사용할 수 있다. 즉, 디젤 대신 휘발유만을 연료로 사용할 수 있다.
3. 로터리 엔진은 편심축을 사용하기 때문에 엔진의 진동이 크다.
4. 동력 출력 샤프트(스핀들)의 높은 위치는 차량 전체의 레이아웃에 도움이 되지 않습니다.
5. 로터리 엔진의 가공 및 제조 기술이 높고 비용이 상대적으로 높습니다.
