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자동차 엔진에 대한 토론

학생 이름: X ： x ………3

엔진 두 번째 부분의 전체 구조…… ...................................................................4

4행정 엔진의 세 번째 섹션의 작동 원리 .............................................6

제4장 2행정 엔진의 작동원리........................................................10

제4장 5행정 엔진의 주요 성능지표 및 특징… …………13

감사의 말씀…………………………………………16

참고문헌… .........................................................................17

자동차 엔진에 관한 논의

요약 : 현재 자동차에는 왕복피스톤 내연기관이 널리 사용되고 있으며, 엔진은 높은 열효율, 컴팩트한 구조, 강력한 기동성, 유지보수의 용이성 등으로 세계적으로 유명합니다. 본 논문에서는 엔진의 분류, 엔진의 구조, 엔진의 작동 원리 등 엔진에 대해 자세히 설명하고, 이를 바탕으로 자동차 엔진의 성능과 주요 지표를 분석한다.

키워드: 가솔린 엔진, 디젤 엔진, 2행정, 4행정 성능 지표 및 특성

첫 번째 섹션의 엔진 분류

엔진이란 자연계의 어떤 에너지를 직접적으로 기계적 에너지로 변환하여 특정 기계를 작동시키는 기계를 말합니다. 열에너지를 기계적 에너지로 변환하는 엔진을 열기관(줄여서 열기관)이라고 하며, 연료의 연소에 의해 열에너지가 발생합니다. 내연기관은 열기관의 일종으로 액체 또는 기체 연료와 공기를 혼합하여 기계에 직접 투입하여 연소시켜 열에너지를 발생시키고 이를 기계에너지로 변환시키는 것이 특징입니다. 또 다른 유형의 열기관은 증기기관, 증기터빈, 가스터빈 등의 외연기관으로, 기계 외부에서 연료를 연소해 물을 가열해 고온·고압의 수증기를 생성하는 것이 특징이다. 포함된 열에너지를 기계 에너지로 변환하기 위해 기계 내부로 운반됩니다.

내연기관은 외연기관에 비해 열효율이 높고, 크기가 작으며, 질량이 적고, 이동이 용이하며, 시동 성능이 좋은 장점이 있어 항공기, 선박, 자동차에 널리 사용됩니다. , 트랙터, 탱크 등을 차량에 장착합니다. 그러나 내연기관은 일반적으로 석유연료를 사용해야 하며, 배기가스에는 유해가스 성분이 많이 포함되어 있습니다. 에너지 및 대기 오염 문제를 해결하기 위해 국내외 기업들은 현재 배기가스 정화 및 기타 신에너지 엔진의 연구 개발에 전념하고 있습니다.

열 에너지를 기계 에너지로 변환하는 자동차 내연 기관의 주요 구성 요소 형태에 따라 피스톤 내연 기관과 가스 터빈의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 전자는 다양한 피스톤 운동 모드에 따라 왕복 피스톤 유형과 회전 피스톤 유형으로 나눌 수 있습니다. 왕복 피스톤 내연 기관은 자동차에 가장 널리 사용되며 이 기사의 주요 논의 대상입니다. 자동차 엔진(자동차용 피스톤 내연기관을 말함)은 다양한 특성에 따라 분류할 수 있습니다.

(1) 점화 방식에 따른 분류 압축 점화 엔진과 점화 엔진으로 나눌 수 있습니다. 압축점화기관은 실린더 내의 공기 또는 가연성 혼합물을 압축하여 고온을 발생시켜 연료를 점화시키는 내연기관입니다. 점화기.

(2) 사용되는 연료의 종류에 따라 가솔린 엔진, 디젤 엔진, 가스 연료 엔진, 가스 엔진, 액화 석유 가스 엔진 및 다중 연료 엔진으로 나눌 수 있습니다.

(3) 냉각 방식에 따라 수냉식 엔진과 공냉식 엔진으로 나눌 수 있습니다. 물이나 냉각수를 냉각 매체로 사용하는 엔진을 수냉식 엔진이라고 하며, 냉각 매체로 공기를 사용하는 엔진을 공랭식 엔진이라고 합니다.

(4) 흡기 상태 분류에 따라 비과급(또는 자연흡기) 엔진과 과급 엔진으로 나눌 수 있다. 비과급 엔진은 실린더에 들어가기 전의 공기 또는 가연성 혼합물이 압축기에 의해 압축되지 않는 엔진입니다. 과급기 없이 소기 펌프만 있는 2행정 엔진도 이 범주에 속합니다. 실린더에 들어가기 전의 공기가 압축기에 의해 압축되지 않는 엔진 또는 충전 밀도를 높이기 위해 가연성 혼합물이 압축기에서 압축되는 엔진.

(5) 스트로크 수에 따른 분류는 2행정 엔진과 4행정 엔진으로 나눌 수 있다. 엔진에서는 열에너지가 기계적 에너지로 변환될 때마다 새로운 충전물(공기 또는 가연성 혼합물)을 흡입하고 압축(신선 충전물이 공기인 경우 연료를 투입해야 함)하여 발화시키는 과정을 거쳐야 합니다. , 연소, 팽창 등의 일련의 연속적인 과정을 거쳐 생성된 배기가스가 실린더 밖으로 배출되는 것을 작업주기라고 합니다. 왕복 피스톤 엔진은 작업 사이클당 필요한 피스톤 스트로크 수에 따라 분류될 수 있습니다. 피스톤이 4번 왕복하여(또는 크랭크샤프트가 2회전) 작업 사이클을 완료하면 4행정 엔진이라고 합니다. 2행정 엔진이라고 합니다.

(6) 실린더의 수와 배열에 따라 1개의 실린더만 있는 것을 단일 실린더 엔진이라고 하고, 2개 이상의 실린더를 가진 것을 실린더 중심에 따라 다기통 엔진이라고 합니다. 라인은 수평면에 수직이며 특정 각도에서 평행 엔진을 각각 수직, 경사 및 수평 엔진이라고하며 인라인 (실린더가 한 줄로 배열됨)과 반대 방향 ( 원기둥은 2열로 배열되어 있고, 2열의 원기둥 사이의 중심선은 180°이다.) 및 V자형(원기둥은 곡선형 배열로 배열되어 있으며, 두 열의 원기둥 사이의 각도는 V자형이다) .

섹션 2 엔진의 전체 구조

엔진은 수많은 메커니즘과 시스템으로 구성된 복잡한 기계입니다. 현대의 자동차 엔진은 다양한 구조적 형태를 갖고 있으며, 동일한 유형의 엔진이라도 다양한 구체적인 구조를 가지고 있습니다. 일반적인 자동차 엔진의 몇 가지 구조적 예를 통해 엔진의 전반적인 구조를 분석할 수 있습니다.

다음은 CA1014 시리즈 경트럭에 사용되는 CA488Q 가솔린 엔진을 예로 들어 4행정 초퍼의 일반적인 구조를 소개한다(그림 1-1).

(1) 블록 그룹 CA488Q 엔진의 블록 그룹은 실린더 헤드 14, 실린더 블록 7 및 오일 팬 37을 포함합니다. 일부 엔진은 실린더 블록을 상부와 하부로 주조합니다. 상부를 실린더 블록이라고 하고 하부를 크랭크케이스라고 합니다. 엔진 블록의 역할은 다양한 엔진 메커니즘과 시스템의 조립 기반 역할을 하는 것이며, 그 부품의 대부분은 크랭크 커넥팅 로드 메커니즘, 밸브 트레인, 공급 시스템, 냉각 시스템 및 윤활 시스템의 구성 요소입니다. 실린더 헤드와 실린더 블록의 내벽은 모두 연소실의 일부를 구성하며 높은 온도와 압력을 견디는 부품입니다. 구조해석을 수행할 때 차체그룹이 크랭크-커넥팅 로드 메커니즘에 포함되는 경우가 많습니다. (2) 크랭크 커넥팅 로드 기구 크랭크 커넥팅 로드 기구는 피스톤(13), 커넥팅 로드(10), 플라이휠(28)을 갖춘 크랭크 샤프트(5) 등을 포함한다. 피스톤의 직선왕복운동을 크랭크샤프트의 회전운동으로 변환하여 동력을 출력하는 기구이다. (3) 밸브트레인은 흡기밸브(19), 배기밸브(15), 로커암(45), 밸브래시 조정기(46), 캠샤프트(25) 및 캠샤프트 타이밍 풀리(20)(크랭크샤프트 타이밍 풀리에 의해 구동)로 구성된다. 6 드라이브) 등 그 기능은 가연성 혼합물을 적시에 실린더에 충전하고 적시에 실린더에서 배기 가스를 제거하는 것입니다.

그림 2-1 Jiefang CA488Q 가솔린 엔진의 구조

(4) 공급 시스템 공급 시스템에는 다음이 포함됩니다. 가솔린 탱크, 가솔린 펌프, 가솔린 필터, 기화기(38), 공기 필터, 흡입관(39), 배기관(53), 배기 머플러 등 그 기능은 휘발유와 공기를 적당한 조성의 가연성 혼합물로 혼합하여 실린더에 공급하여 연소시키고, 연소로 인해 발생하는 배기가스를 엔진 밖으로 배출하는 것입니다.

(5) 점화 시스템 점화 시스템의 기능은 지정된 시간에 실린더 내 압축 혼합물의 적시 점화를 보장하는 것입니다. 여기에는 저전압 전류를 공급하는 배터리 및 발전기는 물론 분배기, 점화 코일 및 점화 플러그가 포함됩니다. (6) 냉각 시스템 냉각 시스템은 주로 워터 펌프, 라디에이터, 팬(22), 물 분배 파이프, 실린더 블록 및 실린더 헤드에 주조된 캐비티(워터 재킷 등)로 구성됩니다. . 그 기능은 가열된 부품의 열을 대기 중으로 방출하여 엔진의 정상적인 작동을 보장하는 것입니다.

(7) 윤활 시스템 윤활 시스템은 오일 펌프(50), 오일 필터(51), 압력 제한 밸브, 윤활유 통로, 오일 필터 등을 포함하며, 그 기능은 윤활유를 공급하는 것이다. 서로 상대적으로 움직이는 부품, 부품 간의 마찰 저항을 줄이고 기계 부품의 마모를 줄이며 마찰 부품을 부분적으로 냉각하고 마찰 표면을 청소합니다.

(8) 시동 시스템에는 고정식 엔진을 시동하고 자체 작동으로 전환하는 데 사용되는 시동기와 보조 장치가 포함됩니다.

차량용 가솔린 엔진은 일반적으로 위의 2가지 메커니즘과 5가지 시스템으로 구성됩니다.

섹션 3 4행정 엔진의 작동 원리

1. 4행정 가솔린 엔진의 작동 원리

현대 가솔린 엔진의 구조는 다음과 같습니다. 그림 3-1. 실린더 내부에는 피스톤(10)이 설치되고, 피스톤은 피스톤핀과 커넥팅로드(11)를 통해 크랭크샤프트(12)와 연결된다. 피스톤은 실린더 내에서 왕복 운동하고 크랭크샤프트를 구동하여 커넥팅 로드를 통해 회전합니다. 새로운 충전물을 흡입하고 배기가스를 제거하기 위해 흡기 및 배기 시스템이 제공됩니다.

그림 3-2는 엔진의 개략도를 보여준다. 피스톤이 왕복 운동할 때 피스톤 윗면이 한 방향에서 반대 방향으로 바뀌는 전이점의 위치를 끝점이라고 합니다. 피스톤의 윗면이 크랭크샤프트의 중심선에서 가장 멀리 떨어져 있을 때의 사점을 상사점(TDC)이라 하고, 피스톤의 윗면이 크랭크샤프트의 중심선에 가장 가까울 때의 사점을 하사점이라고 합니다. (BDC). 피스톤의 상하 사점 사이의 거리 s를 피스톤 스트로크라고 합니다. 크랭크샤프트와 커넥팅로드 하단 사이의 연결중심부터 크랭크샤프트 중심까지의 수직거리를 크랭크반경이라 한다. 실린더 중심선이 크랭크축 중심선과 교차하는 엔진의 경우 피스톤 스트로크 5는 크랭크 반경 R의 두 배와 같습니다.

4행정 엔진의 작동 주기에는 흡기 행정, 압축 행정, 파워 행정, 배기 행정의 4개 피스톤 행정이 포함됩니다.

(1) 흡기 행정: 가솔린 엔진은 먼저 실린더 외부의 기화기, 스로틀 바디 또는 흡기 덕트에서 공기와 연료를 혼합하여 가연성 혼합물을 형성한 다음 실린더로 흡입됩니다.

공기 흡입 과정에서는 흡기 밸브가 열리고 스로틀 밸브가 닫힙니다. 피스톤이 상사점에서 하사점으로 이동함에 따라 피스톤 위의 실린더의 부피가 증가하고 실린더 내의 압력은 대기압 이하로 떨어지게 됩니다. 즉 실린더에 진공이 형성됩니다. 이러한 방식으로 발화성 혼합물이 흡기 밸브를 통해 실린더로 흡입됩니다. 공기 흡입 시스템의 저항으로 인해 공기 흡입구 끝 실린더의 가스 압력은 약 0.075~0.09Mpa입니다.

(2) 압축 행정 실린더로 흡입된 가연성 혼합물이 빠르게 연소되어 더 큰 압력을 발생시켜 엔진이 더 큰 출력을 낼 수 있도록 하기 위해서는 연소 전에 가연성 혼합물을 압축해야 합니다. 부피가 줄어들고 밀도가 높아지며 온도가 높아지므로 압축과정이 필요합니다. 이 과정에서 흡기밸브와 배기밸브가 모두 닫히고, 크랭크샤프트가 피스톤을 밀어 하사점에서 상사점까지 스트로크를 이동시키는 것을 압축행정이라고 합니다. 이때, 혼합물은 피스톤 위의 작은 공간, 즉 연소실로 압축됩니다. 가연성 혼합물의 압력은 0.6~1.2MPa로 증가하고 온도는 600~700K에 도달할 수 있습니다.

압축 전 실린더 내부의 최대 가스 부피와 압축 후 최소 부피의 비율을 압축비라고 합니다.

현대 가솔린 엔진의 압축비는 일반적으로 6~9입니다(일부 자동차는 9~11에 도달할 수 있음). 예를 들어, FAW-Volkswagen Jetta 세단의 EA827 1.6L 엔진의 압축비는 8.5인 반면, EA113 1.6L 엔진의 압축비는 9.3입니다.

압축비가 클수록 압축 종료 시 혼합물의 압력과 온도가 높아지고 연소 속도가 빨라지므로 엔진에서 발생하는 동력이 증가하고 열효율이 높아지며, 그리고 경제도 좋아졌습니다. 그러나 압축비가 너무 크면 연소 상황이 더 이상 개선될 수 없을 뿐만 아니라 폭연, 표면 발화 등의 비정상적인 연소 현상이 발생하게 됩니다. 폭연이란 과도한 가스 압력과 온도로 인해 연소실 내 점화 중심에서 멀리 떨어진 최종 가연성 혼합물이 자체 점화되어 발생하는 비정상적인 연소입니다. 폭연 중에 화염은 극도로 빠른 속도로 전파되고 온도와 압력이 급격히 증가하여 음속으로 앞으로 나아가는 압력파를 형성합니다. 이 압력파가 연소실 벽에 부딪히면 날카로운 두드리는 소리가 납니다. 동시에 엔진 과열, 출력 감소, 연료 소비 증가 등 일련의 불리한 결과를 초래하기도 합니다.

심한 폭연으로 인해 밸브 연소, 베어링 파열, 피스톤 상단 연소, 스파크 플러그 절연체 파손과 같은 기계적 손상이 발생할 수도 있습니다. 표면 점화는 연소실의 뜨거운 표면(예: 배기 밸브 헤드, 점화 플러그 전극 및 탄소 침전물)이 혼합물을 점화시켜 발생하는 또 다른 비정상적인 연소 현상입니다. 표면 점화가 발생하면 강한 노크 소리(둔한 소리)도 동반됩니다. 생성된 높은 압력은 엔진 부품의 기계적 부하를 증가시키고 수명을 단축시킵니다. 따라서 엔진 압축비를 높이는 경우에는 노킹(Knocking) 및 표면 점화가 발생하지 않도록 주의해야 합니다. 또한 배기가스 오염 규제로 인해 엔진 압축비 증가가 제한됩니다.

(3) 파워 스트로크 이 스트로크에서도 흡입 및 배기 밸브는 여전히 닫혀 있습니다. 피스톤이 상사점에 접근하면 실린더 블록(또는 실린더 헤드)에 설치된 화장 플러그가 전기 스파크를 방출하여 압축된 가연성 혼합물을 점화시킵니다. 가연성 혼합물이 연소된 후 많은 양의 열에너지가 방출되고, 도달할 수 있는 최고 압력 p는 약 3~5MPa이고 해당 온도는 2200~2800K입니다. 고온, 고압의 가스는 피스톤을 상사점에서 F사점까지 밀어내고, 커넥팅 로드를 통해 크랭크샤프트를 회전시키며 기계적 에너지를 출력합니다. 엔진 자체를 계속 작동시키는 것 외에도 나머지는 외부 작업을 수행하는 데 사용됩니다.

(4) 배기 행정 다음 작업 사이클을 진행하려면 가연성 혼합물의 연소 후 생성된 배기 가스를 실린더에서 제거해야 합니다.

팽창이 거의 끝나갈 때 배기 밸브는 열리지 않고 배기 가스의 압력에 의해 배기 가스가 자유롭게 배출됩니다. 피스톤이 하사 점에 도달 한 후 이동합니다. 상사 점에서 배기 가스는 계속해서 대기 중으로 강제 유입됩니다. 피스톤이 상사점 근처에 도달하면 배기 행정이 종료됩니다.

연소실이 일정 부피를 차지하기 때문에 배기가 끝나면 배기가스를 모두 배출하는 것은 불가능하다.

남아 있는 부분이다. 배기가스를 잔류 배기가스라고 합니다.

요약하면 4행정 가솔린 엔진은 흡기, 압축, 연소, 배기의 4행정을 통해 작동 주기를 완료합니다. 이 기간 동안 피스톤은 상하사점 사이를 4스트로크 앞뒤로 움직였고, 크랭크샤프트는 2주간 회전했습니다.

2행정 및 4행정 디젤 엔진의 작동 원리

현대 디젤 엔진의 구조는 그림 3-3에 나와 있습니다.

4행정 디젤 엔진(압축 점화 엔진)의 각 작동 주기는 흡기, 압축, 동력 및 배기의 4행정을 거칩니다. 그러나 디젤엔진의 연료는 디젤이기 때문에 가솔린에 비해 점도가 높고, 자체발화온도가 가솔린에 비해 낮기 때문에 가연성 혼합물의 형성과 점화방식이 다르다. 가솔린 엔진.

디젤 엔진은 흡기 행정 동안 순수한 공기를 흡입합니다. 디젤엔진의 연료분사펌프는 압축행정이 거의 끝나갈 때 유압을 10MPa 이상으로 상승시켜 인젝터를 통해 실린더 내부로 분사한 후 단시간에 압축된 고온공기와 혼합하여 압축행정을 형성한다. 가연성 혼합물. 따라서 이 엔진의 가연성 혼합물은 실린더 내부에 형성됩니다.

디젤 엔진의 높은 압축비(일반적으로 16~22)로 인해 압축 종료 시 실린더 내 공기압은 3.5~4.5MPa에 도달할 수 있으며 온도는 750도에 달합니다. 이는 디젤의 자동 점화 온도를 크게 초과하는 1000K입니다. 따라서 디젤을 실린더에 주입한 후 매우 짧은 시간 내에 공기와 혼합되면 즉시 발화되어 연소됩니다. 실린더 내부의 공기압은 6~9MPa까지 급격히 상승했고, 온도도 2000~2500K까지 상승했다. 고압가스에 의해 구동되어 피스톤이 하강하면서 샤프트를 구동시켜 회전하며 작업을 수행합니다. 배기 가스도 배기관을 통해 대기 중으로 배출됩니다.

디젤엔진과 가솔린엔진에 비해 각각 특징이 있습니다. 가솔린 엔진은 고속(현재 자동차 가솔린 엔진의 최고 속도는 5000~6000r/min, 트럭 가솔린 엔진의 속도는 약 4000r/min), 작은 질량, 낮은 작동 소음 및 좋은 시동 속도의 특성을 가지고 있습니다. 제조가 쉽고 유지관리 비용이 저렴하므로 자동차, 소형 트럭, 오프로드 차량에 널리 사용됩니다. 단점은 연료 소비량이 많고 연비가 좋지 않다는 것입니다. 디젤엔진은 압축비가 높아 연료소모율이 가솔린엔진에 비해 평균 20~30% 정도 낮고, 디젤엔진 가격도 저렴해 연비가 좋은 편이다. 일반적으로 적재량이 5톤 이상인 대부분의 트럭은 디젤 엔진을 사용하는데, 단점은 가솔린 엔진에 비해 속도가 느리고(일반적으로 최대 속도는 약 2500~3000r/min), 질량이 크며, 제조 및 유지 비용이 높다는 점입니다. 연료 분사 펌프 및 인젝터의 처리 정확도 높은 요구 사항). 그러나 이러한 디젤엔진의 단점은 점차 극복되어 중형 및 경트럭으로 적용범위가 확대되고 있다.

일부 외국 자동차도 디젤 엔진을 사용하며 최대 속도는 5000r/min에 도달할 수 있습니다.

4행정 엔진의 경우 작업주기의 4개 피스톤 행정 중 1개 행정만 작업 수행에 사용되고 나머지 3개 행정은 작업 수행을 위한 보조 행정임을 알 수 있다. 따라서 단일 실린더 엔진에서는 크랭크샤프트의 매 2회전 중 절반만이 팽창 가스의 작용으로 인해 발생하고 나머지 1.5회전은 플라이휠의 관성에 의해 유지됩니다. 분명히 파워 스트로크 중에. 나머지 3행정에서는 크랭크샤프트 속도가 크랭크샤프트 속도보다 높기 때문에 크랭크샤프트 속도가 고르지 않고 엔진이 고르지 않게 작동합니다. 이 문제를 해결하려면 플라이휠을 큰 관성 모멘트로 만들어야 하며, 그렇게 하면 엔진 전체의 질량과 크기가 커지게 된다. 분명히 단일 실린더 엔진은 큰 진동으로 작동합니다. 다기통 엔진을 사용하면 위의 단점을 보완할 수 있습니다. 따라서 단일 실린더 엔진은 현재 자동차에 기본적으로 사용되지 않습니다. 가장 일반적으로 사용되는 엔진은 4기통, 6기통, 8기통 엔진입니다.

다기통 4행정 엔진의 각 실린더에서는 모든 작업 과정이 동일하고 위의 순서대로 수행되지만, 모든 실린더의 파워 스트로크가 동시에 발생하지는 않습니다. 예를 들어, 4기통 엔진에는 크랭크샤프트의 1/2회전마다 하나의 실린더가 작업을 수행하고, 8기통 엔진에는 크랭크샤프트의 1/4회전마다 1개의 파워 스트로크가 있습니다. 실린더 수가 많을수록 엔진 작동이 더 부드러워집니다. 그러나 엔진의 실린더 수가 증가하면 일반적으로 구조가 더욱 복잡해지고 크기와 질량도 증가하게 됩니다.

섹션 4 2행정 엔진의 작동 원리

1. 2행정 가솔린 엔진의 작동 원리

2행정 엔진의 작동 주기는 다음과 같습니다. 2개의 피스톤 스트로크 내에서, 즉 완료하려면 크랭크샤프트가 1회전해야 합니다. 엔진 실린더에는 3개의 구멍이 있으며, 이 3개의 구멍은 특정 순간에 피스톤에 의해 닫힐 수 있습니다. 흡기 구멍은 기화기와 연결되어 있으며 가연성 혼합물은 흡기 구멍을 통해 크랭크 케이스로 유입 된 후 소기 구멍을 통해 실린더로 유입되고 배기 가스는 배기관에 연결된 배기 구멍을 통해 배출됩니다.

피스톤이 위로 이동하면 세 개의 구멍이 모두 닫히면서 이전 사이클에서 실린더로 흡입된 가연성 혼합물이 압축되기 시작합니다.

그리고 동시에 피스톤 아래의 크랭크케이스에 진공이 형성됩니다(이 엔진의 크랭크케이스는 충분히 밀봉되어야 합니다). 피스톤이 계속 위쪽으로 움직이면 공기 흡입구가 열리고 대기압의 작용으로 가연성 혼합물이 기화기에서 크랭크케이스로 흘러 들어갑니다. 피스톤이 상사점에 접근하면 스파크 플러그가 전기 스파크를 방출하여 압축된 혼합물을 점화시킵니다. 뜨겁고 고압인 가스의 팽창은 피스톤을 아래로 밀어냅니다. 공기 흡입구는 점차적으로 닫히고, 피스톤의 하강 움직임으로 인해 크랭크케이스로 유입되는 혼합물이 미리 압축됩니다. 피스톤이 하사점에 가까워지면 배기구가 열리고 배기가스는 배기구, 배기관, 머플러를 거쳐 대기 중으로 유입됩니다. 사전에 압력을 가한 새로운 혼합물은 크랭크케이스에서 소기 구멍을 통해 실린더로 흘러 들어가 배기가스를 쓸어냅니다. 배기가스가 실린더에서 쓸려나가고 새로운 혼합물로 대체되는 과정을 실린더 환기 과정이라고 합니다.

위에서 볼 수 있듯이 2행정 엔진에서는 작업 주기에 포함된 2개의 행정이 다음과 같습니다.

(1) 첫 번째 행정 피스톤이 위쪽으로 이동합니다. 하사점. 피스톤 위의 실린더에 충전된 혼합물은 압축되고, 새로운 가연성 혼합물은 기화기에서 피스톤 아래의 크랭크케이스로 흡입됩니다.

(2) 두 번째 행정에서는 피스톤이 상사점에서 아래쪽으로 이동하며 피스톤 위에서 동력 과정과 환기 과정이 수행되고 피스톤 아래에서 가연성 혼합물이 사전 압축됩니다.

다량의 신규 혼합가스가 배기가스와 혼합되어 배기가스와 함께 실린더 외부로 배출되어 폐기물을 발생시키는 것을 방지하기 위해 피스톤 탑을 특수한 형상으로 제작하여 새로운 혼합가스의 흐름은 위쪽으로 향하게 됩니다. 이러한 방식으로, 새로운 혼합 가스를 사용하여 배기가스를 쓸어버릴 수도 있어 배기가스를 더욱 철저하게 만들 수 있습니다. 그러나 2행정 엔진에서는 가연성 혼합물의 손실을 완전히 방지하기가 어렵습니다.

그림 4-1은 2행정 엔진의 전력 표시기 다이어그램입니다. 작동 주기는 다음과 같습니다.

피스톤은 하사점에서 상사점으로 이동합니다. 배기 구멍(a 지점)이 닫히면 압축 과정이 시작됩니다. 상사점 이전에 점화와 연소가 시작되어 실린더 내의 압력이 급격히 증가하는 것이 연소과정이다. 그러면 피스톤이 아래쪽으로 팽창하면서 배기 구멍이 열리고 배기가 시작되는 6시 방향까지 작업을 수행하게 됩니다. 이때 실린더 내부의 압력은 비교적 높으며 일반적으로 0.3~0.6MPa이므로 배기가스는 음속으로 실린더 외부로 배출되면서 압력은 급격히 떨어진다. 피스톤이 계속 아래쪽으로 이동하면 환기구가 열리고 크랭크케이스의 새로운 가연성 혼합물이 실린더로 들어갑니다.

이 기간 동안의 배기를 자유 배기라고 합니다. 피스톤이 하사점까지 아래로 이동한 후 위로 이동하여 배기 구멍이 닫힐 때까지 배기가 계속됩니다. 전력 표시기 다이어그램의 BDA 곡선은 2행정 엔진의 환기 과정으로, 크랭크샤프트 각도의 약 130~150도를 차지합니다. 그런 다음 피스톤은 계속 위로 올라가고 압축 과정이 반복되어 새로운 사이클이 시작됩니다.

4행정 기화기 엔진과 비교하여 2행정 기화기 엔진의 주요 장점은 다음과 같습니다.

1) 크랭크축 회전마다 하나의 파워 스트로크가 있으므로, 2행정 엔진의 작업량과 속도는 4행정 엔진과 동일합니다. 이론적으로 출력은 4행정 엔진의 두 배와 같아야 합니다.

2) 동력 과정의 빈도가 높기 때문에 2행정 엔진의 작동은 비교적 균일하고 안정적입니다.

3) 특별한 환기기구가 없기 때문에 구조가 비교적 단순하고 질량도 비교적 작다.

4) 사용하기 쉽습니다. 보조 메커니즘이 적기 때문에 마모되기 쉽고 자주 수리해야 하는 움직이는 부품의 수도 상대적으로 적습니다.

구조적인 이유로 2행정 엔진의 가장 큰 단점은 실린더 내부의 배기가스를 깨끗하게 제거하기 어렵고, 환기 시 유효 작동 행정이 감소한다는 점이다. 따라서 동일한 작업량과 크랭크축 속도에서 2행정 엔진의 출력은 4행정 엔진의 2배가 아니라 1.5~1.6배에 불과하며 환기 중에는 신선도의 일부입니다. 가연성 혼합물은 배기 가스와 함께 배출되므로 2행정 엔진은 4행정 엔진만큼 경제적이지 않습니다.

위의 단점으로 인해 2행정 기화기 엔진은 자동차에 거의 사용되지 않습니다. 그러나 이러한 종류의 엔진은 제조 비용이 저렴하고 구조가 간단하며 질량이 작기 때문에 오토바이에 널리 사용됩니다. 2행정 엔진은 소기 손실을 줄임으로써 열악한 연비의 단점을 개선할 수 있으므로, 자동차에는 전자 제어식 분사를 갖춘 2행정 엔진이 개발되었습니다.

2행정 디젤 엔진 작동 원리

2행정 디젤 엔진의 작동 과정은 2행정 기화기 엔진의 작동 과정과 유사합니다. 차이점은 디젤 엔진 실린더에 들어가는 것은 가연성 혼합물이 아니라 순수한 공기라는 것입니다.

공기는 스캐빈저 펌프에 의해 압력이 증가된 후 실린더 외부에 설치된 공기 챔버와 실린더 벽(또는 실린더 라이너)에 있는 많은 작은 구멍을 통해 실린더로 유입됩니다. 실린더 헤드의 배기 밸브를 통해.

첫 번째 스트로크에서는 피스톤이 하사점에서 상사점으로 이동합니다. 스트로크 시작 직전에 공기 흡입 및 배기 밸브가 열리고 소기 펌프에서 나오는 공기(압력 약 0.12~0.14MPa)가 실린더를 환기하는 데 사용됩니다. 피스톤이 계속해서 위쪽으로 이동하면 흡기 구멍이 닫히고 배기 밸브가 닫혀 공기가 압축됩니다. 피스톤이 상사점에 가까워지면 실린더 내부의 압력은 3MPa로 상승하고 온도는 약 850~1000K까지 상승합니다. 연료는 고압(약 17~20Mpa)으로 실린더에 분사되어 연료가 점화되어 연소됩니다. 자체적으로 실린더의 압력을 증가시킵니다.

2행정에서는 연소가스의 팽창으로 인해 피스톤이 상사점에서 하사점까지 이동하면서 일을 수행하게 된다. 엔진이 2/3 행정을 주행하면 배기 밸브가 열려 배기가스를 배출한 후 실린더 내부의 압력이 감소하고 공기 흡입구가 열려 환기됩니다. 공기 흡입구가 완전히 덮일 때까지 피스톤이 스트로크의 1/3 위로 이동할 때까지 환기가 계속됩니다.

이러한 유형의 엔진을 밸브 윈도우 DC 소기 디젤 엔진이라고 합니다. 4행정 디젤 엔진과 비교할 때 2행정 디젤 엔진의 장점과 단점은 기본적으로 2행정 가솔린 엔진을 논의할 때 지적한 것과 동일합니다. 그러나 2행정 디젤 엔진은 배기가스를 정화하기 위해 순수한 공기를 사용하기 때문입니다. , 연료손실이 없어 경제성이 높은 부품입니다.

섹션 5 주요 성능 지표 및 엔진 특성

엔진의 주요 성능 지표에는 동력 성능 지표(유효 토크, 유효 출력, 속도 등), 경제성 성능이 포함됩니다. 지표(연료 소비율) 및 작동 성능 지표(배기 품질, 소음 및 시동 성능 등).

1. 출력 성능 지표

(1) 유효 토크

플라이휠을 통해 엔진이 출력하는 평균 토크를 유효 토크라고 합니다. 유효 토크는 엔진 크랭크샤프트에 가해지는 외부 저항 토크에 의해 균형을 이룹니다.

(2) 유효 동력

플라이휠을 통해 엔진이 출력하는 동력을 유효 동력이라고 합니다. 이는 유효 토크와 크랭크샤프트 각속도의 곱과 같습니다.

엔진 크랭크축 속도는 단위 시간당 작업 횟수 또는 엔진의 유효 출력과 관련이 있습니다. 즉, 엔진의 유효 출력은 크랭크축 속도에 따라 달라집니다. 따라서 엔진의 유효 출력을 설명할 때 해당 회전 속도도 지정되어야 합니다. 엔진 제품 라벨에 명시된 출력과 해당 속도를 각각 보정 출력 및 보정 속도라고 합니다. 보정된 출력 및 보정된 속도에서 엔진의 작동 조건을 보정된 작동 조건이라고 합니다. 보정 출력은 엔진이 생산할 수 있는 최대 출력입니다. 이는 엔진의 목적에 따른 최대 유효 출력 제한입니다. 동일한 유형의 엔진이라도 다른 목적으로 사용될 경우 보정된 출력 값이 다릅니다. 자동차 엔진 신뢰성 테스트 방법 규정에 따르면 자동차

엔진은 보정된 작업 조건에서 300~1000시간 동안 지속적으로 작동할 수 있어야 합니다.

2. 경제성과 지표

엔진이 생성한 유효 동력 1kw당 1시간 동안 소비된 연료의 양(g)을 연료 소비율이라고 합니다.

엔진의 성능은 여러 요인에 의해 변화하는데, 그 변화 패턴을 엔진 특성이라고 합니다.

3. 작동 성능 지표

엔진 작동 성능 지표는 주로 배기가스 품질, 소음, 시동 성능 등을 나타냅니다. 이러한 특성은 사용자의 이익뿐만 아니라 인간의 건강과도 관련되어 있으므로 통일된 표준을 명시하고 엄격하게 통제해야 합니다.

(1) 배기가스 품질

엔진에서 나오는 배기가스에는 인체에 유해한 물질이 포함되어 있어 대기 오염이 공공의 위험이 되고 있습니다. 이를 위해 다양한 국가에서는 많은 대책을 채택하고 이에 상응하는 통제 규정을 제정했습니다. 엔진에서 배출되는 유해 배출가스에는 주로 배기가스 입자뿐만 아니라 질소산화물, 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO) 등이 포함됩니다.

(2) 소음

소음은 신경을 자극하고, 사람을 짜증나게 하고, 반응을 느리게 하고, 심지어 청각 장애를 일으키고, 고혈압과 신경 질환을 유발할 수도 있으므로 규제도 필요합니다. 양식 제한. 자동차는 도시의 주요 소음원 중 하나이고, 엔진은 자동차의 주요 소음원이므로 반드시 관리해야 합니다. 우리나라의 가속 차량 외부 소음 제한 표준(GB1495--2002)에서는 카테고리가 다른 자동차와 동일한 카테고리에서 전체 질량이 다르고 엔진 출력 등급이 다른 자동차에 대해 소음 제한이 자세히 규정되어 있습니다.

(3) 시동 성능

시동 성능이 좋은 엔진은 특정 온도에서 안정적으로 시동할 수 있고 빠르게 시동할 수 있으며 시동 시 전력 소비가 적고 시동 기간 동안 마모가 적습니다. . 엔진 시동 성능의 품질은 엔진 구조뿐만 아니라 엔진 작동 프로세스와도 관련이 있으며 차량의 기동성, 운전자의 안전 및 노동 강도에 직접적인 영향을 미칩니다. 우리나라 표준에는 특별한 저온 시동 조치 없이 가솔린 엔진의 경우 -10°C 이하, 디젤 엔진의 경우 -5°C 이하의 온도에서 엔진을 시동할 때 15초 이내에 엔진이 스스로 작동할 수 있어야 한다고 규정하고 있습니다. .

IV.엔진 속도 특성

연료 공급 조정 장치의 위치가 고정되면 엔진 성능 매개변수(유효 토크, 출력, 연료 소비율 등)가 변경됩니다. 속도의 변화. 변화하는 곡선을 속도 특성 곡선이라고 합니다.

연료 공급 조정 기구의 위치를 변경하여 또 다른 특성 곡선 세트를 얻을 수 있다면 연료 공급 조정 기구의 위치가 최대에 도달하면 어떻게 될까요? 는 엔진 외부 특성이라고도 불리는 총 출력 특성이고, 연료 공급 조정 기구의 다른 위치에서 얻은 특성은 부분 속도 특성이라고 합니다.

외부 특성 곡선 아래 표시된 엔진의 최대 출력, 최대 유효 토크, 해당 속도는 엔진 성능을 나타내는 중요한 지표입니다. 도로 상황에 따라 극복해야 하는 저항값, 최대 차량 속도 등 자동차의 사용 조건과 연계하여 엔진의 외부 특성 곡선이 요구 사항을 충족하는지 분석해야 합니다.

5. 엔진 작동 상태

엔진 작동 상태 또는 작동 상태(엔진 작동 상태라고도 함)는 출력과 속도로 특징지어지는 경우가 많으며 때로는 부하와 속도로 특징지어지기도 합니다.

엔진 부하는 구동되는 기계를 구동하기 위해 엔진이 소비하는 전력 또는 유효 토크를 말하며, 이는 특정 속도에서 엔진의 부하로 표현될 수도 있으며, 이는 엔진이 생성하는 전력입니다. 그 때의 유효 토크량과 동일한 속도에서 방출할 수 있는 최대 출력의 비율을 백분율로 표시합니다.

감사의 글

이 문서의 디자인에는 3개월 이상이 걸렸습니다. 강사님께 진심으로 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 프로젝트 디자인, 프로젝트 편집부터 논문 작성 및 수정에 이르기까지 모든 단계에서 Qian 선생님의 세심한 지도와 엄격한 요구 사항을 받았습니다. Qian 선생님의 해박한 지식과 엄격한 학문 정신, 친근한 태도 덕분에 지식을 배우면서 봄바람을 맞는 듯한 기분이 들었습니다.

프로젝트를 진행하는 동안 저 역시 같은 그룹의 다른 학생들의 지지와 도움을 받아 하나하나의 문제를 극복해 나갔습니다.

4년 동안 대학생활을 하면서 지식도 늘었고 능력도 향상됐다. 이에 대해 저를 가르쳐주시고 앞으로 나아갈 수 있도록 격려해주신 모든 선생님들과 가족들, 그리고 모든 선생님들께 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 아울러 매일매일 편안하고 행복하게 해준 친구들과 반 친구들에게도 감사의 말씀을 전하고 싶습니다.

참고자료

1. Chen Jiarui "자동차 구조" 기계 산업 언론

2. Chen Jiarui "자동차 구조 다음" 》 기계 산업 보도 자료

3. Fu Aimin "자동차 응용의 기초" 전자 산업 보도 자료

4. Fu Aimin "자동차 엔진 구조 및 유지 관리" 전자 산업 보도 자료

5. 고등 교육 출판사 Wu Anda 및 Qiao Guorong의 "자동차 유지 관리 기술"

6. 베이징 우편 통신 대학 출판부 Lingkai 자동차 재료 집필 그룹의 "자동차 원리"