2 행정 엔진이란?- 유형 및 작동

2행정 엔진이란?

2행정 엔진은 크랭크축이 1회전하는 동안 피스톤의 2행정으로 동력 주기를 완료하는 일종의 내연 기관입니다. 이는 크랭크축이 2회전하는 동안 동력 주기를 완료하기 위해 피스톤의 4행정이 필요한 "4행정 엔진"과 대조적입니다.
2행정 엔진에서 연소 행정의 끝과 압축 행정의 시작은 동시에 발생하며 흡기 및 배기 기능이 동시에 발생합니다.
2행정 엔진은 종종 "파워 밴드"라고 하는 좁은 범위의 회전 속도에서 사용할 수 있는 파워 대 중량 비율이 높습니다. 4행정 엔진에 비해 2행정 엔진은 움직이는 부품 수가 크게 줄어듭니다.

 

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2행정 엔진의 역사

실린더 내 압축을 포함하는 최초의 상업용 2행정 엔진은 스코틀랜드 엔지니어 Dugald Clerk가 1881년 자신의 디자인에 특허를 냈기 때문입니다. 그러나 후기의 2행정 엔진과 달리 그는 별도의 충전 실린더를 가지고 있었습니다.

피스톤 아래 영역을 차징 펌프로 사용하는 크랭크실 청소 엔진은 일반적으로 영국인 Joseph Day에 의해 인정됩니다. 1879년 12월 31일, 독일의 발명가 칼 벤츠는 2행정 가스 엔진을 생산하여 1880년 독일에서 특허를 받았습니다.

최초의 진정한 실용적인 2행정 엔진은 1908년에 트윈 실린더 수냉식 오토바이를 생산하기 시작한 Yorkshireman Alfred Angas Scott에 기인합니다.

가솔린(스파크 점화) 버전은 전기톱 및 오토바이와 같은 경량 또는 휴대용 애플리케이션에 특히 유용합니다.

그러나 무게와 크기가 문제가 되지 않는 경우 높은 열역학적 효율성에 대한 사이클의 잠재력은 선박 추진, 철도 기관차 및 발전과 같이 무게에 둔감한 대형 응용 분야에서 작동하는 디젤 압축 점화 엔진에 이상적입니다.

2행정 엔진에서 배기 가스는 4행정보다 냉각 시스템에 더 적은 열을 전달하므로 피스톤과 터보차저(있는 경우)를 구동하는 데 더 많은 에너지가 필요합니다.

 

2행정 엔진은 어떻게 작동할까요?

이름에서 알 수 있듯이 2행정 엔진은 동력을 생성하기 위해 2피스톤 운동(1사이클)만 필요합니다. 엔진은 가스의 배기와 흡기가 동시에 일어나기 때문에 한 사이클 후에 동력을 생산할 수 있습니다.
압력 변화에 따라 열리고 닫히는 흡기 행정용 밸브가 있습니다. 또한, 움직이는 부품과의 잦은 접촉으로 인해 연료와 오일이 혼합되어 윤활이 추가되어 보다 부드러운 스트로크가 가능합니다.
전반적으로 2행정 엔진에는 두 가지 프로세스가 포함됩니다.

압축 스트로크

입구 포트가 열리고 공기-연료 혼합물이 챔버로 들어가고 피스톤이 위쪽으로 이동하여 이 혼합물을 압축합니다. 스파크 플러그는 압축된 연료를 점화하고 파워 스트로크를 시작합니다.

파워 스트로크

가열된 가스는 피스톤에 높은 압력을 가하고 피스톤은 아래쪽으로 이동(팽창)하고 폐열은 배출됩니다.
이러한 가솔린 엔진의 열효율은 차량의 모델과 디자인에 따라 다릅니다. 그러나 일반적으로 가솔린 엔진은 연료(화학적) 에너지의 20%를 기계적 에너지로 변환합니다. 이 중 15%만 바퀴를 움직이는 데 사용됩니다(나머지는 마찰 및 기타 기계적 요소로 손실됨).

4행정 엔진에 비해 2행정은 더 가볍고 더 효율적이며 저급 연료를 사용할 수 있으며 더 비용 효율적입니다. 따라서 엔진이 가벼울수록 중량 대비 출력 비율이 높아집니다(무게는 더 낮고 출력은 더 높음).
그러나 4행정 엔진에서 가능한 기동성이 부족하고 더 많은 윤활이 필요합니다. 따라서 2행정 엔진은 선박(많은 화물을 운반해야 함), 오토바이 및 잔디 깎는 기계에 이상적이며 4행정 엔진은 자동차 및 트럭과 같은 자동차에 이상적입니다.

 

 

2행정 엔진의 종류

피스톤 제어 입구 포트

피스톤 포트는 설계 중 가장 단순하며 소형 2행정 엔진에서 가장 일반적입니다. 모든 기능은 피스톤이 실린더에서 위아래로 움직일 때 포트를 덮고 열어서 단독으로 제어됩니다.
1970년대에 Yamaha는 이 시스템에 대한 몇 가지 기본 원칙을 마련했습니다. 그들은 일반적으로 배기구를 넓히면 포트를 올리는 것과 같은 양만큼 전력이 증가하지만 포트를 올릴 때만큼 전력 대역이 좁아지지 않는다는 것을 발견했습니다.

리드 입구 밸브

리드 밸브는 피스톤 제어 포트의 흡입구에 일반적으로 장착되는 간단하지만 매우 효과적인 체크 밸브 형태입니다. 연료비의 비대칭적인 흡입을 가능하게 하여 파워밴드를 넓히면서 파워와 경제성을 향상시켰습니다. 이러한 밸브는 오토바이, ATV 및 해양 선외 엔진에 널리 사용됩니다.

로터리 인렛 밸브

흡기 통로는 회전 부재에 의해 개폐된다. 소형 오토바이에서 흔히 볼 수 있는 친숙한 유형은 크랭크축에 부착된 슬롯 디스크로, 이 디스크는 크랭크케이스 끝의 구멍을 덮고 열어 주기의 한 부분(디스크 밸브라고 함) 동안 전하가 들어갈 수 있도록 합니다.
2행정 엔진에 사용되는 회전식 흡입 밸브의 또 다른 형태는 두 개의 원통형 부재를 사용하며 적절한 컷아웃이 서로 회전하도록 배열되어 있습니다. 흡입 파이프는 두 컷아웃이 일치할 때만 크랭크 케이스로 통과합니다.
크랭크축 자체는 대부분의 예열 플러그 모델 엔진에서와 같이 구성원 중 하나를 형성할 수 있습니다. 다른 버전에서는 크랭크 디스크가 크랭크 케이스에 밀착되도록 배열되고 Vespa 모터 스쿠터에서와 같이 적절한 시간에 크랭크 케이스 벽의 입구 통로와 정렬되는 컷아웃이 제공됩니다.

Cross-Flow Scavenging

횡류식 ​​엔진에서 이송 및 배기 포트는 실린더의 반대쪽에 있으며 피스톤 상단의 디플렉터는 신선한 흡입 충전량을 실린더 상단으로 향하게 하여 잔류 배기 가스를 다른 쪽 아래로 밀어냅니다. 디플렉터의 측면과 배기구 밖으로.

Loop Scavenging

이 청소 방법은 조심스럽게 모양이 지정되고 배치된 이송 포트를 사용하여 새로운 혼합물이 실린더로 들어갈 때 연소실로 향하게 합니다. 연료/공기 혼합물은 실린더 헤드를 때린 다음 연소실의 곡률을 따라 아래쪽으로 편향됩니다.
이것은 연료/공기 혼합물이 배기구 밖으로 직접 나가는 것을 방지할 뿐만 아니라 연소 효율, 출력 및 경제성을 향상시키는 소용돌이치는 난기류를 생성합니다. 일반적으로 피스톤 디플렉터가 필요하지 않으므로 이 접근 방식은 교차 흐름 방식에 비해 뚜렷한 이점이 있습니다.

Uniflow Scavenging

단일 흐름 엔진에서 혼합물 또는 디젤의 경우 "충전 공기"는 피스톤에 의해 제어되는 실린더의 한쪽 끝으로 들어가고 배기 밸브 또는 피스톤에 의해 제어되는 다른 쪽 끝에서 배기가 나옵니다. 따라서 소기 가스 흐름은 한 방향으로만 흐르므로 이름이 uniflow입니다.

계단식 피스톤 엔진

이 엔진의 피스톤은 "톱햇" 모양입니다. 상부 섹션은 일반 실린더를 형성하고 하부 섹션은 청소 기능을 수행합니다. 장치는 쌍으로 작동하며 한 피스톤의 아래쪽 절반은 인접한 연소실을 충전합니다.

 

2행정 엔진의 응용

▷ 기계적 단순성, 가벼움, 높은 중량 대비 출력 비율이 설계 우선 순위일 때 2행정 엔진이 선호됩니다.
▷ 그들은 오일을 연료에 혼합하는 전통적인 방법으로 윤활되며 중력에 의존하는 저장소가 없기 때문에 어떤 방향에서도 작동할 수 있습니다. 따라서 전기톱과 같은 휴대용 도구에 사용하기에 적합합니다.
▷ 2행정 엔진은 오토바이, 오토바이, 먼지 자전거와 같은 소규모 추진 장치에서 볼 수 있습니다.