자동차 전반의 기술은 날이 갈수록 변화하고 있으며, 자동차의 핵심인 엔진 기술의 진보가 더욱 주목받고 있다. 이제 자동차 엔진을 도입할 때 가변 밸브 타이밍 기술, 듀얼 오버헤드 캠샤프트 기술, 실린더 내 직접 분사 기술, VCM 실린더 관리 기술, 터보차저 기술 등이 널리 사용되고 있습니다. 재료도 경량화 방향으로 발전하고 있습니다. : 현재 100% 알루미늄 엔진이 널리 사용되고 있으며 자동차로 인한 오염도 불가피하므로 디젤 엔진의 고전압 레일, 연료 전지, 하이브리드 전력 및 순수 전력 기술을 포함한 새로운 에너지 기술도 인기를 얻고 있습니다. 엔진의 역사를 되돌아보면 지난 100년 동안 자동차 기술에 일어난 엄청난 변화를 더 잘 이해할 수 있을 것입니다. 자동차 기술의 급속한 발전은 우리나라의 자동차 교과서에서도 볼 수 있습니다. 신기술의 발전으로 인해 자동차 교과서가 따라잡기가 어려워졌습니다! 오늘날 대부분의 자동차 교과서에서는 여전히 Dongfeng Motor의 엔진을 예로 들고 있으며, Dongfeng 엔진은 오늘날의 완전 전자 엔진과는 몇 세기 차이가 나는 여전히 기화기가 장착된 구식 엔진입니다. 가솔린 엔진이 등장하기 전의 탐구 단계는 당시 자동차가 마차로 조롱당하고 심각한 오염을 초래했지만, 그 시작의 의미는 남달랐다. 18세기 중반, 와트는 증기기관을 발명한 이후 사람들은 증기기관을 자동차에 장착하여 사람을 태우는 것을 상상하기 시작했습니다. 최초로 증기기관을 자동차에 장착한 사람은 프랑스의 N.J. Cugnot입니다. 1770년에 Guynew는 삼륜 증기기관차를 만들었습니다. 이 차는 길이 7.23m, 시속 3.5km의 속도를 자랑하는 세계 최초의 증기기관차다. 1771년 쿠르노는 시속 9.5km의 속도에 도달하고 4~5톤의 화물을 견인할 수 있는 증기차를 개선했습니다. 1858년 프랑스 파리에 정착한 르노는 가스엔진을 발명하고 1860년 특허를 출원했다. 엔진은 왕복 증기기관의 증기를 가스와 공기의 혼합물로 대체하고, 배터리와 유도 코일을 사용하여 전기 스파크를 발생시키며, 전기 스파크를 사용하여 혼합물을 점화시켜 폭발시킵니다. 이러한 종류의 엔진에는 실린더, 피스톤, 커넥팅 로드, 플라이휠 등이 있습니다. 가스 엔진은 압축비가 0이기 때문에 내연 기관의 주요 제품입니다. 1867년 독일의 니콜라우스 아우구스트 오토(Nicolaus August Otto)는 리노(Reno)에서 개발된 가스 엔진에 영감을 받아 가스 엔진에 대해 많은 연구를 했고, 나중에 개량되어 1878년 프랑스에서 개최되었습니다. 국제 전시회에서. 높은 효율성으로 인해 엔진은 방문객들의 큰 관심을 끌었습니다. 장기간의 연구 과정에서 오토는 내연기관 발명의 이론적 토대를 마련한 내연기관의 4행정 이론을 제안했습니다. 독일인 Aumler와 Karl Benz는 각각 Otto의 엔진 원리를 바탕으로 현대식 가솔린 엔진을 개발하여 자동차 개발의 길을 열었습니다. 메르세데스-벤츠 1호에는 1기통 2행정 가솔린 엔진이 탑재됐다.

1886년은 자동차의 탄생일로 꼽히며, 메르세데스-벤츠가 늘 회자되는 해다. 그러나 그 동력 장치는 정말 "초라했습니다". 최초의 "3륜 메르세데스-벤츠"에는 최고 속도가 시속 16KM인 수평 단일 실린더 2행정 가솔린 엔진이 장착되었습니다. 이것이 최초의 자동차의 엔진이었습니다. 당시 용감한 칼 벤츠 여사는 이 메르세데스-벤츠 1호를 오르막길로 몰고 갔으며, 아들이 카트를 밀어야 했습니다. 제대로 일을 하지 않아서 그녀는 하루 종일 100km를 걸어가야 했습니다. 4행정 엔진의 적용 4행정 엔진은 실제로 독일 Otto에 의해 개발되었습니다. 그러나 다임러는 적용된 자동차에서 언급되어야 합니다. 그는 오토의 4행정 엔진 개발을 도왔기 때문에 자동차에 4행정 엔진을 장착한 최초의 사람이 되었습니다. 분명히 4행정에서 2행정으로 가는 것은 엄청난 개선입니다. 4행정 엔진의 균형과 연소 효율이 더 좋습니다. 오늘날의 자동차 엔진 기술은 기본적으로 모두 4행정 기술을 사용하고 있습니다. 엔진의 기본 작동 모드가 결정된 후 누군가가 전통에 도전했습니다. 로터리 엔진

마즈다 전용 로터리 엔진

1957년 독일의 방켈(Wankel)이 가솔린 엔진 개발의 중요한 분야인 로터리 피스톤 엔진을 발명했습니다.

로터리 엔진의 특징은 내부 로터 원형 에피트로코이드 라인과 외부 로터 원형 내부 사이클로이드 라인을 결합한 메커니즘을 사용하며, 크랭크샤프트 커넥팅 로드 및 밸브 메커니즘이 없으며 삼각형 피스톤 운동을 직접 변환할 수 있다는 점입니다. 회전 운동으로. 왕복 피스톤 가솔린보다 부품 수가 40개 적고, 무게가 가볍고, 크기가 작고, 속도가 빠르고, 출력이 높습니다. 1958년에 Wankel은 유성 운동을 위해 외부 로터를 고정 로터로 변경하여 22.79kW의 출력과 5500rpm의 속도를 갖춘 새로운 회전식 피스톤 엔진을 만들었습니다. 이 기계는 중요한 개발 가치를 갖고 있으며 다양한 국가의 관심을 끌었습니다. 일본의 Toyo Corporation(Mazda Corporation)이 로터리 엔진의 프로토타입을 구입하여 자동차에 로터리 엔진을 장착했습니다. 로터리 엔진은 독일에서 태어나 일본에서 성장했다고 할 수 있습니다. 오늘날에도 로터리 엔진은 여전히 ​​마즈다에서만 사용하고 있는데, 마즈다의 독특한 기술이 언제 꽃피울지 모르겠습니다. 엔진의 작동 형태가 결정된 후에는 엔진 기술이 완성됩니다. 시간이 지남에 따라 많은 고전적인 엔진 설계는 더 이상 사람들의 요구를 충족할 수 없습니다. 기화기 엔진 기화기는 1892년 미국인 Durie에 의해 처음 발명되었습니다. 기술이 발전함에 따라 기화기의 기능은 점점 더 완벽해졌습니다. 지난 세기 중후반까지 기화기는 주 연료 공급 시스템, 시동 시스템, 아이들 시스템, 대용량 농축 시스템(이코노마이저)의 다섯 부분으로 나누어졌습니다. ) 및 시스템을 가속화합니다. 다섯 부분의 기능은 다양한 상황에서 엔진의 필요에 따라 휘발유를 기화시키고 일정 비율로 공기와 혼합하여 가연성 혼합물을 형성하며 적시에 적절한 양을 실린더에 넣는 것입니다.

'고대' 기화기의 장점은 내연기관의 오일-가스 비율을 이상적인 수준으로 제어할 수 있으며 날씨와 온도에 관계없이 항상 변함없이 작동한다는 것입니다. 또한 기화기는 가격이 저렴하고 신뢰성이 높으며 수리 및 유지 관리가 쉽습니다. 물론 기화기에도 많은 약점이 있습니다. 예를 들어 냉간 시동, 공회전, 급가속 또는 저압 환경에서 이러한 고정 오일 공급 방식은 실제로 엔진의 작동 요구 사항을 완전히 충족할 수 없으며 심지어 검은 연기, 불완전 연소를 생성할 수도 있습니다. 그리고 마력이 부족합니다. 이에 중국은 2002년부터 기화기 자동차 판매를 금지했고, 이후 모든 차종은 전자식 분사엔진으로 전환했다. 물론 아직까지 도로에는 기화기형 엔진이 달리고 있지만 시간이 지나면서 기화기형 엔진은 역사의 무대에서 완전히 물러날 것이다. EFI 엔진 EFI는 독일 포르쉐사가 개발한 D형 전자분사장치로 1967년 처음 등장한 뒤 폭스바겐 등 독일 자동차에 사용됐다. 이 장치는 흡입관 내부의 압력을 매개변수로 사용하지만 기화기에 비하면 여전히 구조가 복잡하고 가격이 비싸며 불안정하다는 단점이 있다. 이러한 단점에 대응하여 Pausch는 흡입관의 공기 흐름을 매개변수로 사용하고 흡입 공기 흐름과 흡입 공기량의 관계를 기반으로 공기 흡입량을 직접 결정할 수 있는 L형 전자 제어식 가솔린 분사 장치를 개발했습니다. 엔진 속도에 따라 해당 가솔린이 주입됩니다. 합리적인 설계와 안정적인 작동으로 인해 이 장치는 유럽과 일본의 자동차 제조 회사에서 널리 사용되며 오늘날 전자 제어식 연료 분사 장치의 프로토타입을 마련했습니다.

전자 분사 엔진은 지금까지 완전히 대중화되었습니다. EFI 시스템의 구동 컴퓨터는 엔진 온도, 흡입 공기 흐름, 속도 변화 및 진동 상태를 언제든지 감지하고 연료 공급 및 조정을 수행합니다. 실제 필요에 따라 점화하므로 출력, 연비 및 배기가스 배출 성능에서 꽤 좋은 균형을 이룰 수 있습니다. 동시에 엔진 흡기를 늘리고 연비를 높이기 위해 엔진을 초기 단일점 분사에서 다점 분사로 진화시켰고, 밸브 수도 2개에서 5개로 늘렸다. 현재 가장 발전된 것은 VVT 가변 밸브 기술이 적용된 전자 분사 엔진입니다. 일반적으로 전자식 연료분사 시스템의 가장 큰 장점은 연료 공급이 매우 정밀하게 제어되므로 엔진이 어떤 조건에서도 정확한 공연비를 유지할 수 있다는 점입니다. 환경 규정도 준수할 수 있습니다. 그러나 전자식 연료 분사 시스템은 가장 과학적이지 않습니다. 내연기관 구조의 고유한 한계로 인해 전자식 분사노즐이 밸브 옆에 설치되어 밸브가 열려야만 연료 및 가스 분사가 완료되므로 분사는 열림과 분사에 영향을 받습니다. 폐쇄 사이클로 인해 지연이 발생하여 컴퓨터의 주입 시간 제어에 영향을 미칩니다. 다행히도 이 문제는 실린더 내 직접 분사 기술로 해결되었습니다.

지난 2년 동안 유럽과 미국 제조업체는 전자 분사 기술의 연구 개발이 병목 현상에 접어들었다는 사실을 깨달았을 때 실린더 내 직접 분사 기술이 주요 제조업체의 주요 초점이 되었습니다. 현재 시장에서 많은 주목을 받고 있는 실린더 내 직접 분사 엔진으로는 Audi FSI 실린더 내 직접 분사 엔진과 Cadillac SIDI 듀얼 모드 직접 분사 엔진이 있습니다. EFI 엔진과 비교하여 실린더 내 직접 분사 엔진의 연료 분사 장치는 실린더 내부로 이동하므로 실린더 내 오일과 가스의 양은 밸브의 개폐에 영향을 받지 않습니다. 연료 분사 시기와 양을 결정하는 밸브는 공기가 들어가는 시간만 조절하고, 두 개는 실린더에 들어간 후에야 혼합된다. 오일과 가스의 혼합 공간과 시간이 매우 짧기 때문에 실린더 내 직접 분사 시스템은 고압에 의존하여 인젝터에서 실린더로 연료를 밀어 넣어 고도의 분무화를 달성해야 합니다. 이를 통해 오일과 가스를 더 잘 혼합해야 합니다. 가스. 그중에서도 오일과 가스 혼합 엔진의 압축비가 높을수록 출력 성능이 더욱 강력해지고 그에 따른 에너지 절약 효과도 더욱 분명해집니다. 아우디의 3.2리터 FSI 직접 분사 엔진의 압축비는 10.3:1에 달하며, 캐딜락의 3.6리터 SIDI 듀얼 모드 실린더 내 직접 분사 엔진의 압축비는 11.3:1에 이릅니다. 또한, 실린더 내 직분사 시스템의 대부분의 연소실과 피스톤에도 특수 가이드 홈이 있어 오일과 가스가 연소실에 들어간 후 사이클론 와류를 생성하여 혼합의 미립화 효과와 연소 효율을 향상시킬 수 있습니다. 석유와 가스. 일반적으로 실린더 내 직분사 기술을 적용한 엔진의 최대 출력은 동일 배기량의 다점 분사 엔진에 비해 10~15배 높고, 최대 토크는 5~10배 증가할 수 있다. 이러한 개선은 질적인 변화라고 할 수 있으며 단순히 밸브 수를 늘리는 것만으로는 이러한 효과를 얻기 어렵습니다. 새로운 엔진 기술이 계속해서 등장하고 있습니다. 엔진의 작동 모드와 연료 분사 방식이 결정된 후에도 엔진의 진화는 끝나지 않습니다. 이전 세대의 자동차 사람들은 엔진 기술을 개선하기 위해 끊임없이 노력해 왔습니다. 일부 개선사항은 기록조차 불가능합니다. 이제 엔진이 더 부드럽게 작동하고 진동이 그다지 강하지 않은 것은 분명합니다. 연비도 좋아지고 마력도 더 좋아졌습니다. 그리고 이것들은 모두 새로운 기술의 사용에 의존합니다. 공기 흡입량을 향상시키기 위해 Honda의 ECVT, Toyota의 VVT-I, Hyundai의 CVVT, GM의 DVVT 및 기타 가변 밸브 타이밍 기술이 있으며 더 나은 공연비를 얻기 위해 Volkswagen의 TFSI 계층 분사 기술인 VIS가 있습니다. 가변 흡기 기술, 터보차저 인터쿨링 기술 등 환경 오염을 최소화하기 위해 배기관에는 산소 센서, 3원 촉매 변환기, 폐기물 재활용 기술이 추가됩니다. 현재 환경오염의 심각한 영향으로 인해 자동차 배기가스 배출에 대한 요구사항이 점점 더 높아지고 있으며, 기존 엔진 기술의 폐기가 불가피해지고 있으며, 에너지를 최대한 활용하는 기술도 지속적으로 개발되고 있습니다. 동시에 글로벌 에너지 위기의 엄청난 영향으로 인해 더욱 에너지를 절약하는 신에너지 기술이 엔진 기술 개발에 중요한 역할을 하게 될 것입니다. 자동차 엔진은 결국 죽는다. 중국 자동차 정책의 장려 방향을 보면 순수 전기차가 국제 정책 지원의 초점이 되었고, 시범 도시에는 지원 시설이 가동되기 시작하여 100년 된 자동차를 바꾸고 있다. 역사. 중국 이외의 다른 주요 자동차 제조업체들도 자체적인 신에너지 기술을 개발하고 있으며, 수소 발전 및 순수 전기 자동차의 연구 개발에서 많은 혁신을 이루었습니다. 21세기 자동차의 발전 추세는 엔진의 포효를 역사의 무대에서 물러나게 하는 것입니다.