터보차저의 발전 역사
1. 터보차저의 개발 역사
터보차저는 스포츠카나 포뮬러 레이싱카에 처음으로 엔진의 출력을 높이기 위해 사용되었습니다.
엔진은 실린더 내에서 연료를 연소시켜 동력을 생성합니다. 연료 투입량은 실린더로 흡입되는 공기의 양에 따라 제한되며, 엔진의 작동 성능에 따라 생성되는 동력도 제한됩니다. 도달 최상의 조건에서 출력을 높이면 연료량이 증가하고 실린더에 더 많은 공기를 압축하여 연소 작동 능력이 향상됩니다. 현재의 기술 상황에서 터보차저는 동일한 작동 효율을 유지하면서 엔진의 출력을 높일 수 있는 유일한 기계 장치입니다.
터보차저는 실제로 공기를 압축하여 공기 흡입량을 늘리는 공기 압축기입니다. 엔진에서 배출되는 배기가스의 관성운동량을 이용하여 터빈실에서 터빈을 구동하고, 터빈은 차례로 동축 임펠러를 구동하여 공기 필터 파이프에서 보내진 공기를 가압하여 실린더 내로 가압합니다.
엔진 속도가 증가하면 배기가스 배출 속도와 터빈 속도도 동시에 증가합니다. 임펠러는 더 많은 공기를 실린더로 압축합니다. 공기의 압력과 밀도가 증가하면 더 많은 연료가 연소될 수 있습니다. 해당 증가 연료량과 엔진 속도를 조정하여 엔진의 출력을 높일 수 있습니다. 그러나 터보차저는 엔진의 출력을 보조하는 기능을 갖고 있지만 가장 눈에 띄는 것은 임펠러의 관성으로 인해 급격한 변화에 느리게 반응하는 '지연 반응'이다. 스로틀 개선 후에도 반응시간이 1.7초나 걸려 엔진의 출력 증가나 감소가 지연되는 현상이 발생했다.
갑자기 가속하거나 추월하려는 자동차의 경우, 순간 약간의 밋밋함을 느낄 것입니다. 그러나 기술의 발전으로 이러한 단점은 점차 극복되고 있다.
지난 30년 동안 터보차저는 일부 자연흡기 엔진의 본질적인 단점을 보완하여 엔진의 실린더 작동을 변경하면서 많은 종류의 자동차에 보급되었습니다. 따라서 많은 자동차 제조사에서는 엔진의 출력을 향상시켜 자동차의 고성능을 구현하기 위해 이 슈퍼차저 기술을 활용하고 있습니다. 2. 터보차저의 역사
터보차저가 자동차 배기량 결정력의 역사를 다시 쓴 것은 바로 이러한 첨단 기술의 등장 때문이라고 생각합니다. 일반적으로 자동차 엔진의 배기량과 출력은 정비례합니다. 엔진의 출력을 높이는 가장 직접적인 방법은 엔진의 배기량을 늘리는 것입니다. 그러나 배기량이 증가할수록 엔진 제조의 정교함과 무게, 에너지 소모도 무한히 늘어나 단점도 뚜렷해진다. 이러한 모순을 해결하기 위해 부지런한 자동차 엔지니어들은 엔진 과급 기술을 혁신적으로 사용하여 자동차 엔진이 추가적인 고출력 출력을 얻을 수 있게 했습니다. 터보차저의 역사와 용도에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
터보차저 기술이라고 하면 100년이 넘는 역사를 갖고 있다. 1905년에 Alfred Buchi 박사는 동력 구동식 축형 과급기인 최초의 터보차저 특허를 취득했습니다. 1912년 세계 최초로 배기가스 구동 과급기가 나왔고, 터보차저의 대량 생산은 제2차 세계대전 때 나타나 미국이 처음으로 군용 항공기에 사용했다. 사브는 자동차 제품에 터보차저를 적용한 최초의 자동차 제조업체입니다.
1961년에는 임시로 자동차에 과급기가 설치되었지만 순간적으로 발생하는 엄청난 압력과 열로 인해 설치 효과가 이상적이지 않았습니다. 북유럽 스웨덴의 회사인 Saab은 자동차 제품에 터보차저를 적용한 최초의 자동차 제조업체입니다. 1977년에 출시된 Saab 99 자동차는 진정한 자동차 엔진에 터보차저 기술의 적용을 현실화하기 시작했습니다. 자동차 산업의 새로운 시대의 탄생을 알렸습니다. 터보차징 기술은 변위가 출력을 결정한다는 전통적인 개념을 다시 작성했습니다.
자동차 엔진은 엔진 실린더에서 연료를 연소하여 동력을 생산합니다. 특정 엔진 배기량 조건에서 출력을 높이는 가장 효과적인 방법은 연소에 더 많은 연료를 제공하는 것이지만 기존 엔진 공기 흡입 시스템은 충분한 공기를 제공하기 어렵습니다. 터보차징은 엔진의 공기 흡입 능력을 향상시키는 기술로, 특수 압축기를 이용해 가스를 미리 압축한 후 실린더에 투입함으로써 가스의 품질을 크게 향상시킵니다. 엔진에 터보차저를 장착하면 최대 출력이 약 40% 증가할 수 있습니다.
이제 세계 최초의 새로운 터보차저 직접 분사 가솔린 엔진을 사용할 수 있습니다. 이 2.0l FSI 엔진은 A3, A4, A6, 골프 GTI 등 폭스바겐 그룹에서 생산하는 많은 모델에 적합합니다. MANN+HUMMEL은 이번 폭스바겐 그룹의 FSI 개발 프로젝트에 참여하여 새로운 엔진 개발에 중요한 공헌을 한 행운을 누렸습니다. MANN+HUMMEL은 아우디 엔진 생산 부서에 공기 흡입 모듈뿐만 아니라 오일 모듈과 크랭크케이스 환기용 2단계 압력 조절 밸브도 공급합니다.
2.0l FSI 엔진은 26개국 56명의 기자로부터 올해 가장 영향력 있는 엔진(Engine of the Year)으로 평가됐다. 이 새로운 터보차지 직접 분사 엔진은 연료가 고압 하에서 노즐을 통해 연소실로 직접 분사되는 연료 계층 분사(Fuel Stratified Injection/FSI)를 사용합니다. 선택적 공기 순환과 마찬가지로 FSI도 최적의 공연비를 달성하는 데 도움이 됩니다. . 터보차저와 결합된 FSI는 고성능과 낮은 연료 소비를 특징으로 합니다. 일련의 데이터에 따르면 직접 분사 엔진이 아우디 차량의 스포티한 성능을 향상시키는 것으로 나타났습니다. 이 엔진을 사용하는 다양한 아우디 자동차의 마력은 70~200마력에 이릅니다. VW GTI는 이 엔진에서 5,100~6,000rpm 사이에서 200마력을 얻습니다. 회전 속도가 1,800~5,000rpm 사이일 때 상당히 넓은 속도 범위에서 최대 토크는 280뉴턴/미터에 도달할 수 있습니다. 또한 7초 만에 0km/h에서 100km/h까지 가속할 수 있습니다. 일부 모델은 최고 속도 240km/h에 도달할 수도 있습니다. 이렇게 빠른 속도에도 불구하고 100km당 평균 추가 연료 소비량은 약 7.7리터에 불과합니다.
MANN+HUMMEL은 이 새로운 엔진에 기술적으로 복잡한 흡기 매니폴드 시스템을 제공합니다. 흡기 매니폴드를 통합할 뿐만 아니라 활성탄 여과 시스템, 가솔린 분사 및 스로틀 밸브도 도입합니다. 연소실에는 옵션 공기 순환 시스템을 위한 공기 흐름을 최적화하는 하강 피스톤도 제공됩니다. 각 실린더의 각 와류를 효과적으로 제어하는 전기 구동 레버 시스템이 있으며, 강철 샤프트 인젝터에 댐퍼가 주조되어 연소실의 공기 흐름을 제어하여 최적의 공연비를 보장합니다. 이 시스템을 설계할 때 전체 개발팀은 32가지 유형의 부품을 정확하게 선택해야 했습니다. 기술진이 개발부터 양산까지 걸린 시간은 단 15개월. 3. 터보차저의 역사
터보차저가 자동차 배기량 결정력의 역사를 다시 쓴 것은 바로 이러한 첨단 기술의 등장 때문이라고 생각합니다.
일반적으로 자동차 엔진의 배기량과 출력은 정비례합니다. 엔진의 출력을 높이는 가장 직접적인 방법은 엔진의 배기량을 늘리는 것입니다. 그러나 배기량이 증가할수록 엔진 제조의 정교함과 무게, 에너지 소모도 무한히 늘어나 단점도 뚜렷해진다.
이러한 모순을 해결하기 위해 부지런한 자동차 엔지니어들은 엔진 슈퍼차저 기술을 혁신적으로 사용하여 자동차 엔진이 추가적인 고출력 출력을 얻을 수 있게 했습니다. 터보차저의 역사와 용도에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
터보차저 기술이라고 하면 100년이 넘는 역사를 갖고 있다. 1905년에 Alfred Buchi 박사는 동력 구동식 축형 과급기인 최초의 터보차저 특허를 취득했습니다.
세계 최초의 배기가스 구동 과급기는 1912년에 나왔고, 터보차저의 대량 생산은 제2차 세계대전 때 나타나 미국이 처음으로 군용기에 사용했다. 사브는 자동차 제품에 터보차저를 적용한 최초의 자동차 제조업체입니다.
1961년에는 임시로 자동차에 과급기가 설치되었지만 순간적으로 발생하는 엄청난 압력과 열로 인해 설치 후 효과가 이상적이지 않았습니다. 북유럽 스웨덴의 회사인 Saab은 자동차 제품에 터보차저를 적용한 최초의 자동차 제조업체입니다. 1977년에 출시된 Saab 99 자동차는 진정한 자동차 엔진에 터보차저 기술의 적용을 현실화하기 시작했습니다. 자동차 산업의 새로운 시대의 탄생을 알렸습니다.
터보차징 기술은 배기량이 출력을 결정한다는 전통적인 개념을 다시 작성했습니다. 자동차 엔진은 엔진 실린더에서 연소되는 연료에 의존하여 동력을 생산합니다.
특정 엔진 배기량 조건에서 출력을 높이는 가장 효과적인 방법은 연소에 더 많은 연료를 제공하는 것이지만 기존 엔진 공기 흡입 시스템은 충분한 공기를 공급하기 어렵습니다. 터보차징은 엔진의 공기 흡입 능력을 향상시키는 기술로, 특수 압축기를 이용해 가스를 미리 압축한 후 실린더에 투입함으로써 가스의 품질을 크게 향상시킵니다.
엔진에 터보차저를 장착하면 최대 출력이 약 40% 증가할 수 있습니다. 이제 세계 최초의 새로운 터보차저 직접 분사 가솔린 엔진을 사용할 수 있습니다.
이 2.0l FSI 엔진은 A3, A4, A6, 골프 GTI 등 폭스바겐 그룹에서 생산하는 많은 모델에 적합합니다. MANN+HUMMEL은 이번 폭스바겐 그룹의 FSI 개발 프로젝트에 참여하여 새로운 엔진 개발에 중요한 공헌을 한 행운을 누렸습니다.
MANN+HUMMEL은 아우디 엔진 생산 부서에 공기 흡입 모듈뿐만 아니라 오일 모듈과 크랭크케이스 환기용 2단계 압력 조절 밸브도 공급합니다. 2.0l FSI 엔진은 26개국 56명의 기자로부터 올해 가장 영향력 있는 엔진(Engine of the Year)으로 평가됐다.
이 신형 터보차저 직분사 엔진의 엔진 직분사(Fuel Stratified Removal/FSI) 과정에서 연료는 고압의 노즐을 통해 연소실에 직접 분사되며, 선택 가능한 공기와 마찬가지로 순환을 통해 FSI는 최적의 공연비 달성에도 도움을 줍니다. 터보차저와 결합된 FSI는 고성능과 낮은 연료 소비를 특징으로 합니다.
직분사 엔진이 아우디 자동차의 스포츠 성능을 향상시키는 것을 일련의 데이터가 보여줍니다. 이 엔진을 사용하는 다양한 아우디 자동차의 마력은 70~200마력에 이릅니다.
속도가 5,100~6,000rpm 사이에서 VW GTI 자동차는 이 엔진에서 200마력을 얻습니다. 회전 속도가 1,800~5,000rpm 사이일 때 상당히 넓은 속도 범위에서 최대 토크는 280뉴턴/미터에 도달할 수 있습니다.
또한 7초 만에 0km/h에서 100km/h까지 가속할 수 있습니다. 일부 모델은 최고 속도 240km/h에 도달할 수도 있습니다.
이렇게 빠른 속도에도 불구하고 100km당 추가 평균 연료 소비량은 약 7.7리터에 불과합니다. MANN+HUMMEL은 이 새로운 엔진에 기술적으로 복잡한 흡기 매니폴드 시스템을 공급합니다.
흡기 매니폴드를 통합했을 뿐만 아니라 활성탄 여과 시스템, 가솔린 분사 및 스로틀 밸브도 도입합니다. 연소실에는 옵션 공기 순환 시스템을 위한 공기 흐름을 최적화하는 하강 피스톤도 제공됩니다.
각 실린더의 각 와류를 효과적으로 제어하는 댐퍼는 연소실의 공기 흐름을 제어하여 최적의 공연비를 보장합니다. 이 시스템을 설계할 때 전체 개발팀은 32가지 유형의 부품을 정확하게 선택해야 했습니다.
기술진이 개발부터 양산까지 걸린 시간은 단 15개월.
4. 과급기 개발 역사
최초의 터보차저 특허 출원은 1905년이었습니다. Sulzer Brothers Research and Development Company의 Alfred Buchi 박사가 최초의 터보차저에 대한 특허를 신청했습니다. 그러나 당시 산업 수준을 고려할 때 Buchi 박사는 최초의 효율적인 터보차저 제품을 만들지 않았습니다. 1911년 스위스 빈터투어 과급기 공장에서 건설이 시작되어 1915년에 프로토타입 항공기 엔진 과급기가 제조되었습니다. 이는 엔진 배기가스로 구동되었으며, 주요 목적은 높은 고도에서 희박한 공기가 전력에 미치는 부정적인 영향을 극복하는 것이었습니다. 제2차 세계대전 당시 GE(General Electric)가 제조한 과급기는 항공기를 고도 10,000미터까지 끌어올렸습니다. 5. 터보차저의 향후 발전 방향은 무엇인가?
시대의 발전과 과학기술의 발전, 첨단기술의 제품들이 끊임없이 등장하고 있다.
터보차저는 100년이 넘는 역사를 갖고 있지만 사람들에게 질적인 도약을 가져왔다. 더 큰 토크는 운전의 즐거움을 충족하고 다양한 속도에서 엔진의 요구 사항도 충족합니다. 1989년에는 가변 부스트 터보차저 VNT가 등장했습니다.
엔진이 저속에서 작동할 때는 터보차저의 스로트가 줄어들어 부스트가 증가합니다. 엔진이 최대 속도로 작동할 때는 부스트가 수요를 초과하지 않도록 터보차저의 스로트가 확대됩니다. 목구멍은 진공관으로 제어할 수 있습니다.
저속에서 엔진의 가속 성능이 향상되는 것이 장점이다. 오늘날의 터보차저는 더 작은 구성 요소, 더 작은 부피, 더 높은 속도(최대 280,000YPM)를 가지며, 공기 압축비는 가솔린 엔진의 경우 2~2.5, 디젤 엔진의 경우 4~6에 도달했습니다.
현재 터보차저가 전체의 50%를 차지하고 있으며, 아시아와 미국에서도 성장세를 보이고 있다. 국제 시장의 전망과 미래 자동차 산업의 실용성은 비교할 수 없을 만큼 거대하고 발전할 여지가 있다고 생각됩니다. 6. 터보차저는 어떻게 작동하나요?
배기가스 터보차저는 공기 밀도를 높이는 데 사용되며, 이는 디젤 엔진의 단위 질량당 출력비를 크게 향상시켜 디젤 엔진에 널리 사용됩니다.
①터보차저의 구조. 그림 9-14에서 보는 바와 같이 터보차저는 크게 압축기와 터빈으로 구성된다.
압축기 부품에는 주로 단일 단계 원심 압축기 임펠러, 압축기, 터빈 쉘, 밀봉 장치 및 기타 구성 요소가 포함됩니다. 터빈 부품에는 주로 볼류트, 단일 스테이지 방사형 흐름 터빈 임펠러 및 터빈 샤프트와 같은 구성 요소가 포함됩니다.
터빈 샤프트와 터빈은 마찰 용접을 사용하여 함께 용접됩니다. 압축기 임펠러는 터빈 샤프트에 틈새 끼워 맞춤으로 설치되고 너트로 고정됩니다. 터빈과 터빈 샤프트 어셈블리가 압축기 임펠러와 결합된 후 고속 회전에서 정상적인 작동을 보장하기 위해 정밀한 동적 균형 테스트를 거쳐야 합니다. .
내부 지지 형태로 완전 부동 플로팅 베어링은 두 임펠러 사이의 중간 몸체에 위치하며 로터의 축방향 추력은 스러스트 링의 끝면에 의해 전달됩니다. 터빈 끝과 압축기 끝 모두 밀봉 링 장치가 장착되어 있으며 압축기 끝에도 오일 누출을 방지하기 위한 오일 고정 링이 있습니다.
압축기 케이싱, 터빈 케이싱 및 중간 본체는 주요 고정 부품이며, 터빈 케이싱과 중간 본체는 모두 볼트와 압력판으로 연결됩니다. 축을 중심으로 어떤 각도로든 설치할 수 있습니다. 과급기의 윤활은 압력 윤활을 채택합니다. 윤활유는 디젤 엔진의 주 오일 통로에서 나온 다음 오일 회수 파이프를 통해 디젤 엔진 바닥 쉘로 다시 흐릅니다.
②터보차저의 작동원리. 디젤엔진에서 배출된 배기가스는 터빈 입구를 통해 노즐로 유입되어 배기가스의 열에너지와 정압에너지를 운동에너지로 변환하고, 터빈 블레이드를 일정한 방향으로 흐르면서 밀어내며 고속으로 회전하게 된다 및 사이펀 효과를 생성하기 위해 동축 압축기 임펠러를 회전시키도록 구동하는 단계를 포함한다.
신선한 공기는 에어 필터를 통과한 후 압축기로 흡입되어 공기 흐름의 속도와 밀도가 증가하고 이후 압력이 증가합니다. 흡입 파이프는 실린더 충전량을 증가시켜 디젤 엔진의 출력을 증가시키는 목적을 달성하기 위해 더 많은 연료를 주입할 수 있습니다. .
7. 터보차저 엔진을 소개합니다
터보차저(튜브로)는 사실 공기압축기입니다.
엔진에서 나오는 배기가스를 동력으로 이용해 터빈실(배기덕트에 위치)에서 터빈을 구동하고, 터빈은 흡기덕트에 위치한 동축 임펠러를 구동시킨다? , 임펠러는 공기 필터 파이프에서 보내진 신선한 공기를 압축하여 실린더로 보냅니다. 엔진 속도가 빨라지면 배기 가스 배출 속도와 터빈 속도도 동시에 빨라지며 공기 압축 정도가 증가하고 그에 따라 엔진의 공기 흡입량이 증가하여 엔진의 출력이 증가할 수 있습니다. .
터보차저의 가장 큰 장점은 엔진 배기량을 늘리지 않고도 엔진의 출력과 토크를 크게 높일 수 있다는 점이다. 엔진에 터보차저를 장착하면 슈퍼차저가 장착되지 않은 엔진에 비해 최대 출력이 약 40배 이상 증가할 수 있습니다.
슈퍼차저 엔진에는 네 가지 주요 범주가 있습니다. 1. 과급기 시스템(Supercharger) : 엔진에 장착되어 엔진의 크랭크축과 벨트로 연결되어 엔진 출력축으로부터 동력을 얻어 과급기 로터를 회전시켜 가압된 공기를 흡기 매니폴드로 불어넣는 장치.
장점: 로터의 속도가 엔진 속도와 일치하므로 지연이나 리드가 없으며 출력이 더 부드럽습니다. 단점: 엔진 동력의 일부를 소비하기 때문에 과급 효율이 떨어집니다. 높지 않습니다. 2.
배기가스 터보차저 시스템: 엔진에서 배출되는 배기가스를 사용하여 과급 목적을 달성합니다. 과급기는 엔진과 기계적으로 연결되지 않습니다. 압축기는 내연기관의 배기가스에 의해 구동되는 터빈에 의해 구동됩니다.
일반적으로 부스트 압력은 180~200kPa, 즉 약 300kPa에 달할 수 있으며, 고온의 압축 공기를 냉각하려면 에어 인터쿨러를 추가해야 합니다. 국산차는 1998년부터 배기량 1.8로 아우디 200에 탑재되기 시작했다. 이후에는 아우디 A6 1.8T, 아우디 A4 1.8T, 파사트 1.8T, 보라 1.8T까지 있었다.
장점: 효율성 증가는 슈퍼차저보다 높습니다. 단점: 스로틀을 올린 후 엔진 출력이 약간 뒤떨어지며 일반적으로 잠시 기다려야 합니다. 놀라운 파워 폭발을 경험해보세요. 3.
복합 과급 시스템: 배기가스 터보차저와 기계식 과급이 함께 사용되며 고출력 디젤 엔진에 자주 사용됩니다. 복합 과급 시스템의 엔진은 출력이 높고 연료 소비가 낮으며 소음이 적지만 구조가 너무 복잡합니다.
4. 공기파 증폭 시스템: 고압 배기가스의 펄스 공기파를 사용하여 공기를 압축합니다.
이러한 종류의 시스템은 저속 과급 성능, 가속력 및 작동 조건이 넓지만 크기가 크고 부피가 크며 시끄럽습니다. 8. 내연기관의 개발 역사
내연기관은 높은 열효율, 컴팩트한 구조, 강력한 기동성, 간단한 작동 및 유지보수로 유명합니다.
100년이 넘는 세월 동안 내연기관은 계속해서 큰 생명력을 유지해 왔다. 현재 전 세계 내연기관의 수는 다른 어떤 열기관의 수보다 훨씬 많으며 국가 경제에서 매우 중요한 위치를 차지하고 있습니다.
현대 내연기관은 가장 많이 사용되고 가장 널리 사용되는 가장 중요한 열에너지 기계가 되었습니다. 물론 내연기관에도 많은 단점이 있습니다. 연료 요구량이 높고 간헐적인 환기 및 제조상의 어려움으로 인해 저품질 연료 및 고체 연료를 직접 연소할 수 없다는 점입니다. 현대 내연 기관의 최대 출력은 일반적으로 40,000킬로와트 미만이지만 증기 기관의 단일 기계 출력은 수십만 킬로와트에 달할 수 있습니다. 내연기관과 배기가스의 유해 성분은 특히 환경을 오염시킵니다.
백년이 넘는 내연기관 개발의 역사는 이러한 단점을 극복하기 위한 인류의 끊임없는 혁신과 끊임없는 도전의 역사라고 할 수 있다. 내연기관의 개발은 약 150년의 역사를 가지고 있다.
다른 과학과 마찬가지로 내연기관의 모든 발전은 인간의 생산 실무 경험을 요약하고 요약한 것입니다. 내연기관의 발명은 피스톤 증기기관의 연구와 개선으로 시작되었습니다.
개발 역사에서 특히 언급해야 할 것은 독일인 오토(Otto)와 디젤(Diesel)이 전임자들의 수많은 실제 경험을 요약하여 내연 기관의 작동 사이클을 제안한 것입니다. 완벽한 오토 사이클과 디젤 사이클은 지난 수십 년 동안 수많은 사람들의 실천과 창작 활동을 과학적으로 요약하고 질적 도약을 가능하게 해주었습니다. 계승, 발전, 요약, 개선하여 규칙성을 발견하고 현대 가솔린 엔진과 디젤 엔진의 열역학적 순환의 열역학적 토대를 마련했으며 내연기관 발전에 큰 공헌을 했습니다. 왕복 피스톤 내연 기관에는 여러 유형이 있습니다. 주요 분류 방법은 다음과 같습니다. 사용되는 연료에 따라 가솔린 엔진, 디젤 엔진, 등유 엔진, 가스 엔진(각종 가스 포함)으로 구분됩니다. 연료 내연 기관) 등 각 작업 사이클의 스트로크 수가 다르며 점화 방법에 따라 4행정과 2행정으로 구분되며 점화 유형과 압축으로 구분됩니다. 점화 유형은 서로 다른 냉각 방식에 따라 수냉식과 공냉식으로 구분되며 인라인, V형, 대향형, 스타형으로 구분됩니다. 실린더 수에 따라 단일 실린더 내연 기관과 다중 실린더 내연 기관으로 구분되며 내연 기관의 용도에 따라 자동차, 농업용, 기관차, 해양용으로 구분됩니다. 그리고 정지 상태를 사용하세요.
이번 글에서는 주로 가스엔진, 가솔린엔진, 디젤엔진의 개발 맥락을 소개하겠습니다. 최초의 내연 기관 - 가스 엔진 최초의 내연 기관은 석탄 가스를 연료로 사용한 가스 엔진이었습니다.
1860년 프랑스 발명가 르노는 최초의 실용적인 내연기관(단기통, 2행정, 비압축 및 전기점화식 가스엔진으로 출력 0.74~1.47KW, 회전수 1회전)을 만들었다. 100r/min의 속도, 열 효율은 4)입니다. 프랑스 엔지니어 드 로샤(De Rocha)는 내연기관의 열효율을 최대한 향상시키기 위해서는 단위 실린더 부피당 냉각 면적을 최소화해야 하고, 팽창 시 피스톤 속도는 최대한 빨라야 하며, 팽창 범위는 넓어야 한다는 사실을 깨달았습니다. (스트로크)는 가능한 한 길어야 합니다.
이를 바탕으로 그는 1862년 흡기, 압축, 연소 및 팽창, 배기라는 유명한 정량 연소의 4행정 사이클을 제안했습니다. 1876년에 독일 Otto는 최초의 4행정 왕복 피스톤 내연 기관(단일 실린더, 수평, 가스를 연료로 사용, 출력 약 2.21KW, 180r/min)을 만들었습니다.
이 엔진에 오토는 작동을 원활하게 하기 위해 플라이휠을 추가하고, 흡기 덕트를 길게 하고, 실린더 헤드를 개선해 혼합물을 완벽하게 형성했다. 이것은 당시 증기 기관의 두 배에 해당하는 열 효율을 지닌 매우 성공적인 엔진이었습니다.
오토는 내연, 압축 가스, 4행정이라는 세 가지 핵심 기술 아이디어를 통합하여 이 내연 기관에 고효율, 소형, 경량, 고출력 등 일련의 장점을 제공합니다. 1878년 파리 국제 전시회에서는 "와트 이후 동력 기계 분야의 가장 위대한 업적"이라는 찬사를 받았습니다.
정량 연소의 4행정 사이클은 Otto 사이클이라고도 알려진 Otto에 의해 구현됩니다. 가스 엔진은 증기 엔진에 비해 큰 장점을 갖고 있지만, 여전히 사회화된 대량 생산 하에서 운송 산업의 고속, 경량 및 기타 성능 요구 사항을 충족할 수 없습니다.
가스를 연료로 사용하기 때문에 거대한 가스 발생기와 파이프라인 시스템이 필요하다. 또한, 가스의 발열량이 낮기 때문에(약 1.75*107~2.09*107J/m3) 가스 기계의 회전이 느리고 비동력도 작습니다.
19세기 후반에는 석유산업이 발달하면서 석탄가스를 연료로 석유제품을 사용하는 것이 불가피한 추세가 됐다. 가솔린 엔진의 출현 1883년 다임러와 마이바흐는 최초의 4행정 왕복 가솔린 엔진을 생산했습니다. 이 엔진에는 마이바흐가 설계한 기화기가 장착되었으며 백열등 튜브를 사용하여 점화 문제를 해결했습니다.
과거 내연기관의 속도는 200r/min을 넘지 않았는데, 다임러의 가솔린 엔진의 속도는 800~1000r/min까지 뛰어올랐다. 고출력, 경량, 소형, 빠른 회전 및 고효율이 특징이며 특히 운송에 적합합니다.
동시에 벤츠는 오늘날에도 사용되고 있는 점화장치와 수냉식 쿨러 개발에 성공했다.
19세기 말에는 주 중앙집중형 피스톤 내연기관이 전반적으로 실용화 단계에 들어섰고 곧 큰 활력을 보였습니다.
내연기관은 광범위한 응용 분야에서 지속적으로 개선되고 혁신되어 현재까지 높은 기술 수준에 도달했습니다. 오랜 개발 역사에는 획기적인 의미를 갖는 두 가지 중요한 개발 단계가 있습니다. 첫째, 1950년대 엔진에 과급 기술이 널리 적용되었고, 그 다음에는 1970년대에 전자 기술과 컴퓨터가 사용되기 시작했습니다. 엔진 연구 개발에 적용하면 이 두 가지 개발 추세가 여전히 상승세를 보이고 있습니다. 먼저 금세기 가솔린 엔진의 개발 과정을 살펴보겠습니다.
가솔린 엔진은 자동차와 항공기 산업을 중심으로 큰 발전을 이루었습니다. 가솔린 엔진의 발전은 출력, 열효율, 비동력 등 가솔린 엔진의 주요 성능 지표를 개선하고 연료 소비를 줄이는 과정에 따라 4단계로 구분할 수 있다.
첫 번째 단계는 금세기의 첫 20년 동안 운송 요구 사항에 적응하기 위해 출력과 특정 출력을 높이는 데 중점을 둡니다. 취해진 주요 기술적 조치는 회전 속도를 높이고 실린더 수를 늘리며 해당 보조 장치를 개선하는 것입니다.
이 기간 동안 속도는 지난 세기의 500~800r/min에서 1000~으로 증가했습니다. 9. 항공기 엔진의 발전 역사
"곤륜(Kunlun)"은 자체 설계, 시험 생산, 테스트 및 시험 비행의 전 과정을 거친 우리나라 최초의 항공기 엔진으로 현재 가장 발전된 매체입니다. - 중국의 군사용 터빈.
수백 번의 엄격한 지상 평가 테스트와 공중 평가 비행 테스트를 거쳐 2002년 7월 국가군수품지정위원회에서 엔진 설계 및 최종 승인을 공식 승인받았습니다. 성공적인 개발로 우리 나라는 미국, 러시아, 영국, 프랑스에 이어 세계에서 다섯 번째로 항공기 엔진을 독자적으로 개발할 수 있는 나라가 되었습니다.
Kunlun 엔진의 군용 코드명은 Turbojet 14입니다. Kunlun 엔진의 수석 설계자인 Yan Chengzhong에 따르면 이 엔진의 성능은 이전 최고의 Turbojet을 포함하여 이전의 모든 중국 군용 항공기용 국내 엔진보다 뛰어납니다. 13B. Kunlun 엔진의 설계 단위는 중국 항공기 심양 엔진 설계 연구소입니다.
개발주기는 무려 18년이다. 이 프로젝트는 1984년에 설립되었습니다.
시험비행은 8년간 진행됐다. 항공엔진은 지식집약적, 기술집약적, 자본집약적 제품입니다.
개발은 고도의 기술, 고위험, 긴 주기 및 대규모 투자가 필요한 프로젝트이며, 탄탄한 기술력 없이는 활용 가능한 항공기 엔진, 특히 군용 항공기 엔진의 개발은 불가능합니다. 그리고 경제적 기반. 현재 세계에서 항공기 엔진을 독자적으로 개발할 수 있는 유일한 국가는 미국, 러시아, 영국, 프랑스 뿐이다.
1956년 심양 항공 엔진 공장에서 최초의 터보제트-5 엔진 모방에 성공한 이래로 우리나라 항공 엔진 산업은 주로 다른 나라의 엔진을 모방하고 개선해 왔습니다. 다양한 엔진이 있지만 여러 가지 이유로 모두 중간에 사망했습니다. "곤륜" 엔진의 성공적인 개발은 우리나라가 독자적인 항공기 엔진 설계, 시험 생산, 테스트 및 시험 비행의 전체 과정을 진정으로 완료했음을 나타냅니다.
중국 항공산업 발전의 이정표인 '쿤룬(Kunlun)' 엔진은 시안(Xi'an) 심양리밍항공엔진그룹회사(Shenyang Liming Aviation Engine Group Company) 중국 항공산업공사 선양 엔진 설계 연구소 수석 설계자가 설계했다. Aviation Engine (Group) Co., Ltd.와 Guizhou Honglin Machinery Co., Ltd.를 포함한 34개 단위가 공동 개발한 터보제트 엔진 수백 번의 엄격한 지상 평가 테스트와 항공 평가 비행 테스트를 거쳐 2002년 7월 국가 군수품 지정 위원회에서 엔진 설계 및 최종 승인을 공식 승인했습니다.
"Kunlun" 엔진은 현재 중국에서 가장 발전된 중추력 군용 터보제트 엔진으로 J-7 및 J-8 시리즈 항공기에 사용할 수 있습니다. 이 엔진은 성능과 수명 측면에서 여전히 개발 잠재력을 갖고 있으며, 개발 버전은 중대형 추력 터보제트 엔진에 대한 중국 공군의 요구도 충족할 수 있습니다.
개발에 성공했다는 것은 우리나라 항공우주 엔진이 오로지 매핑, 모방, 개량, 개조를 거쳐 자체 개발의 새로운 단계에 진입했음을 의미하며, 이로써 우리나라가 자체적으로 항공우주 엔진을 개발하지 못했던 오랜 역사를 마감하게 되었습니다. 이는 우리나라의 항공엔진 설계가 독자적인 발전의 새로운 장을 열었다는 의미이기도 합니다.
"Kunlun" 엔진은 국가 군사 표준 "항공 터보제트 및 터보팬 엔진에 대한 일반 사양"(GJB241-87)을 완전히 준수하여 심양 엔진 설계 연구소에서 독립적으로 개발한 모든 지적 재산권을 보유한 최초의 중추력 재연소 터보제트 엔진입니다. .
"Kunlun"엔진의 성공적인 개발은 중국 항공 산업 발전 역사의 "이정표"입니다. 신기술의 결정체인 "Kunlun" 엔진은 가장 엄격한 국가 군사 표준을 완벽하게 준수하여 개발되었으며 거의 엄격한 지상 테스트와 장기 비행 테스트를 거쳐 더 나은 성능, 더 높은 신뢰성, 내구성 및 개발을 제공합니다. 잠재적인.
모방 엔진에 비해 'Kunlun' 엔진의 모든 기술적 세부 사항과 설계 아이디어는 설계, 제조, 테스트, 시험 비행 및 마무리의 전체 과정으로 인해 매우 명확합니다. 엔진을 모방하는 과정은 돌을 느끼며 강을 건너는 것과 같다. 무슨 일이 일어나고 있는지는 알지만 왜 일어나는지 모르는 현상이 있다.
따라서 문제가 발생하면 다시 돌아가서 디자인 아이디어를 파악해야 하는 경우가 많습니다. 그리고 모방 프로토타입 엔진 기술은 시대에 뒤떨어져 성능을 향상하는 데도 기본적인 한계에 부딪히는 경우가 많아 새로운 기술을 채택하기 어려운 경우가 많습니다.
엔진 성능을 향상시키기 위해 엔진 구조적 강도 여유와 안전 수명 여유를 희생해야 하는 경우가 있으며 이는 엔진 신뢰성에 영향을 미칩니다. "Kunlun" 엔진의 강도와 수명은 국가 군사 표준에 따라 엄격하게 설계되었습니다.
저주기 피로수명 테스트를 2배 지수로 실시해 현행 모델보다 엔진 수명이 훨씬 길어지고 성능도 대폭 향상됐다. 엄격한 지수 요구 사항, 테스트 장비 부족, 개발 자금 부족 등 불리한 조건 하에서 모든 "Kunlun" 엔진 참여 연구 단위는 어려움을 겪고 10년 이상 끈질기게 노력하여 상하 불일치를 연속적으로 극복했습니다. 압력 압축기 및 고압 터빈 블레이드의 파손, 진동, 고고도 대형 M-번호 서지 정지, 고고도 소형 게이지 속도 차단 및 애프터버너 정지 등 수십 가지 주요 핵심 기술을 통해 수백 건의 고장을 제거합니다. 지상시험 및 공중시험비행에서는 개발임무서 및 모형제원의 규정에 따라 공군의 추가시험요구사항을 충족한 후 지상평가시험 및 공중시험비행 임무를 완벽하게 완료하고 설계를 확정하였으며, 중국 공군 장비 조건이 충족되었습니다.
전체 개발 과정에서 603개의 부품 테스트가 완료되었습니다*** 수만 시간, 전체 기계는 수천 시간 동안 테스트되었으며 수많은 테스트 프로젝트가 수행되었습니다. 이는 국내 항공엔진 개발 역사상 유례가 없는 일이다. "Kunlun" 엔진은 세계의 첨단 엔진에 사용되는 방향성 응고, 마진 없는 정밀 주조, 복합 냉각 중공 터빈 블레이드 기술 등과 같은 성숙한 기술 계승을 기반으로 약 40개의 신기술, 신재료 및 신공정을 채택합니다. , 이러한 기술을 적용함으로써 우리나라는 동일한 재료 수준에서 터빈 앞부분의 온도를 효과적으로 높이고 엔진의 추력을 크게 높일 수 있게 되었습니다.
동시에 "Kunlun" 엔진은 환형 연소실, 고급 세라믹 코팅, 디지털 서지 방지 시스템 및 상태 모니터링 기술을 채택하여 엔진의 작동 안정성과 신뢰성을 효과적으로 향상시킵니다. 그리고 단위풍측면적은 1980년대 중반 세계선진수준에 근접하였다. 다양한 요구 사항을 충족하기 위한 개선 및 수정 항공 엔진의 개선 및 수정은 투자가 적고 위험이 낮으며 개발 주기가 짧은 특성을 갖고 있어 고객 요구를 신속하게 충족할 수 있으며 제조업체가 시장 경쟁에서 유리한 위치를 차지할 수 있음이 실습을 통해 입증되었습니다. .
서구의 4대 엔진 제조사는 모두 이 방식을 채택해 항공기 엔진을 개발하고 있다. 이 방법은 우리나라의 "곤륜(Kunlun)" 엔진 개발에도 사용되고 있으며 몇 가지 변형이 개발되었습니다.
"Kunlun"I는 프로토타입의 1번 개조 항공기입니다. 항공기의 요구 사항에 맞게 외부 케이싱, 부속품 및 성능이 동일합니다. 파이프라인이 수정되었습니다.