뺑소니 엔진

Hit-and-miss engine
보존된 뺑소니 엔진:
1917년 아만코 2+1⁄4 hp (1.7 kW) '힘든 남자'

뺑소니 엔진 또는 히트 'N' 미스(Hit 'N' Miss)는 정지 상태의 내연기관의 일종으로 주지사가 제어하여 정해진 속도로만 발사한다. 그것들은 보통 4행정이지만 2행정본이 만들어졌다. 19세기 후반에 착안되어 1890년대부터 1940년대까지 다양한 기업들에 의해 제작되었다. 이러한 엔진의 속도 제어에서 유래한 명칭으로, 설정 속도 이하에서 동작할 때만 발사("히트")하고, 설정 속도를 초과할 때는 발사 없이 사이클("실수") 이는 스피드 컨트롤의 '스로틀 통제' 방식과 비교된다. 엔진이 무부하로 작동할 때 내는 소리는 엔진이 점화했다가 속도가 감소할 때까지 타력 주행하다가 다시 발사해 평균 속도를 유지할 수 있도록 하는 독특한 'Snort POP Woosh Whohh Whohh snow POP'이다. 코르팅은 이러한 많은 엔진에 사용되는 대기 흡입 밸브에 의해 발생한다.

많은 엔진 제조업체들은 피크 사용 기간 동안 엔진 뺑소니를 만들었는데, 이때부터 1930년대 초까지는 보다 현대적인 디자인이 엔진들을 대체하기 시작했다. 가장 큰 엔진 제조업체로는 스토버, 헤라클레스, 인터내셔널 하베스터(맥코믹 디어링), 존 디어(워터루 엔진웍스), 메이태그, 페어뱅크스 모스 등이 있다.

건설

미네소타주 롤래그에 있는 서부 미네소타 증기 타작자 모임(WMSTR)에서 달리는 오토 엔진의 몽타주 영상이다. 뺑소니 엔진의 일종이다.(2분 16초, 320x240, 340kbit/s 비디오)

뺑소니 엔진은 플라이휠 엔진의 일종이다.[1] 플라이휠 엔진은 대형 플라이휠 또는 플라이휠 세트를 크랭크축에 연결한 엔진이다. 플라이휠은 구동 기계력을 생성하지 않는 엔진 사이클 동안 엔진 속도를 유지한다. 플라이휠은 연소 스트로크에 에너지를 저장하고 피스톤의 나머지 세 스트로크의 기계적 부하에 저장된 에너지를 공급한다. 이 엔진들이 설계되었을 때, 기술은 덜 진보했고 제조업체들은 모든 부품을 매우 크게 만들었다. 일반적인 6마력(4.5kW) 엔진의 무게는 약 1000파운드(454kg)이다. 일반적으로 모든 중요한 엔진 부품의 재료는 주철이었다. 작은 기능 조각들은 강철로 만들어졌고 내구성까지 가공되었다.[1]

뺑소니 엔진의 연료 시스템은 연료 탱크, 연료 라인, 체크 밸브 및 연료 믹서로 구성된다. 연료 탱크에는 일반적으로 휘발유가 들어있지만 많은 사용자들은 가솔린으로 엔진을 시동하고 등유나 디젤과 같은 더 저렴한 연료로 바꾸었다. 연료 라인은 연료 탱크를 믹서에 연결한다. 연료 라인을 따라 연소 스트로크 사이에 연료가 탱크로 역류하는 것을 방지하는 체크 밸브가 있다. 혼합기는 보통 오일 감쇠 대쉬팟과 함께 가중치 또는 스프링이 장착된 피스톤에 부착된 니들 밸브를 사용하여 정확한 연료 공기 혼합물을 만든다.

믹서 작동은 간단하며, 그것은 바늘 밸브인 하나의 움직이는 부분만을 포함하고 있다. 예외는 있지만, 믹서기는 어떤 종류의 그릇에 연료를 저장하지 않는다. 연료는 단순히 믹서에 공급되는데, 버누이의 원리의 영향으로 오늘날까지 SU 카뷰레터에서 사용되는 방식인 부착된 니들 밸브의 작용에 의해 가중 피스톤 아래에 만들어진 벤투리에서 자체 측정된다.

연료 혼합물을 점화시키기 위한 스파크는 스파크 플러그나 점화장치라고 불리는 장치에 의해 생성된다. 스파크 플러그를 사용할 때 스파크는 자석이나 떨림(또는 '버즈') 코일에 의해 생성되었다. 버즈 코일은 배터리 전원을 사용하여 스파크 플러그에 공급되는 일련의 고전압 펄스를 연속적으로 생성한다. 점화 스위치의 경우 배터리와 코일을 사용하거나 "저장력" 자석을 사용한다. 배터리 및 코일 점화 시 배터리는 와이어 코일과 점화 스위치 접점과 직렬로 연결된다. 점화기의 접점이 닫히면(접점이 연소실 내부에 있음) 전기는 회로를 통해 흐른다. 타이밍 메커니즘에 의해 접점이 열리면 접점 전체에 스파크가 발생하여 혼합물에 불이 붙는다. 저장력 자석(실제로 저전압 고전류 발전기)을 사용하면 자석 출력이 점화기 포인트로 직접 공급되고 배터리와 코일처럼 스파크가 발생한다.

매우 큰 예를 제외하고는 윤활은 거의 항상 수동이었다. 크랭크샤프트의 메인 크랭크샤프트 베어링과 커넥팅 로드 베어링에는 일반적으로 그리스 컵이 있다. 즉, 그리스로 채워진 작은 용기(컵)와 나사로 된 커버가 있다.

일반적인 엔진 오일러.
이것은 룬켄하이머가 만든 것이다.

커버를 더 단단히 조이면 그리스가 컵 바닥에서 나와 베어링 안으로 밀려난다. 일부 초기 엔진에는 엔진 작동 중에 작업자가 윤활유를 뿌리는 베어링 주물 캡에 구멍이 뚫려 있을 뿐이다. 피스톤은 피스톤에 지속적으로 오일 방울을 공급하는 드립 오일러에 의해 윤활된다. 피스톤에서 나오는 잉여 오일은 실린더에서 엔진으로 흘러나와 결국 지상으로 흐른다. 드립 오일러는 윤활의 필요성에 따라 더 빠르게 또는 더 느리게 떨어지도록 조정할 수 있으며, 엔진의 작동 정도에 따라 결정된다. 나머지 움직이는 엔진 부품은 모두 엔진 작동 중에 엔진 작동자가 주기적으로 도포해야 했던 오일에 의해 윤활되었다.

사실상 모든 뺑소니 엔진은 "개방형 크랭크", 즉 폐쇄형 크랭크케이스가 없다. 크랭크축, 커넥팅 로드, 캠축, 기어, 지사 등은 모두 완전히 노출되어 있으며, 엔진이 작동 중일 때 작동 중에 볼 수 있다. 이것은 기름과 기름기가 엔진에서 분출될 뿐만 아니라 지상으로 흐르는 기름과 같이 지저분한 환경을 만든다. 또 다른 단점은 움직이는 모든 엔진 부품에 먼지와 먼지가 들어가 과도한 마모와 엔진 오작동을 유발할 수 있다는 것이다. 따라서 엔진을 적절한 작동 상태로 유지하려면 엔진을 자주 청소해야 한다.

대부분의 뺑소니 엔진의 냉각은 호퍼 냉각에 의해 이루어지며, 개방된 저장소에 물이 있다. 소형 및 소수 마력 엔진 중 일부분이 내장 팬의 도움으로 공랭식 엔진이었다. 수냉식 엔진에는 저장고가 내장되어 있다(보통 저장소가 없으며 실린더의 파이프 연결을 통해 냉각수를 위해 대형 외부 탱크에 연결해야 한다). 저수지는 실린더 주변 영역뿐만 아니라 실린더 헤드(대부분의 경우), 실린더 위에 장착되거나 주조된 탱크를 포함한다. 엔진이 작동하면 물을 데운다. 냉각은 물이 증기를 뿜어내고 엔진의 열을 제거함으로써 이루어진다. 엔진이 일정 시간 동안 부하로 작동하면 저수지의 물이 끓는 것이 일반적이다. 유실수를 수시로 교체해야 한다. 추운 날씨에 수냉 설계의 위험성이 얼어붙고 있다. 엔진을 사용하지 않을 때 건망증이 심한 운전자가 물을 빼는 일을 소홀히 해 물이 얼어붙어 주철 엔진 조각이 깨지면서 많은 엔진이 망가졌다. 그러나 뉴 홀랜드는 v자형 저수지에 특허를 냈기 때문에 팽창하는 얼음이 저수지를 부수기보다는 더 큰 공간으로 밀려났다. 워터 재킷 수리는 여전히 존재하는 많은 엔진에서 흔하다.

디자인

이들은 현대적인 엔진 설계에 비해 단순한 엔진이었다. 그러나 그들은 종종 특정 요소에 대한 특허 침해를 회피하기 위한 시도로 여러 분야에서 일부 혁신적인 설계를 통합한다. 이것은 특히 주지사에 대한 사실이다. 주지사는 원심, 흔들리는 팔, 회전 팔, 그리고 많은 다른 사람들이다. 속도를 조절하는 작동기 메커니즘도 기존 특허와 주지사가 사용하는 특허에 따라 달라진다. 예를 들어, 1895년의 미국 특허 543,157[2] 또는 1911년의 980,658을[3] 참조하십시오. 그러나 주지사는 엔진 속도를 조절하는 한 가지 임무를 가지고 있다. 현대의 엔진에서 출력은 나비 밸브를 사용하여 흡기를 통한 공기 흐름을 조절함으로써 제어된다. 단, 다이엘과 밸브트로닉 가솔린 엔진에서는 예외다.

뺑소니 엔진 작동 방식

뺑소니 엔진의 흡기 밸브는 작동기가 없다. 대신, 가벼운 스프링은 실린더의 진공이 흡기 밸브를 당겨 열지 않는 한 흡기 밸브를 닫힌 상태로 유지한다. 이 진공은 피스톤의 다운 스트로크 중에 배기 밸브가 닫힌 경우에만 발생한다. 뺑소니 엔진이 설정 속도 이상으로 작동 중일 때, 주지사는 배기 밸브를 열어 실린더의 진공을 방지하고 흡기 밸브가 닫힌 상태를 유지하도록 하여 오토 사이클 점화 메커니즘을 중단시킨다. 엔진이 설정 속도 이하에서 작동 중일 때, 주지사는 배기 밸브를 닫도록 한다. 다음 다운 스트로크에서는 실린더의 진공이 흡기 밸브를 열고 연료-공기 혼합물이 들어오게 한다. 이 메커니즘은 "누락" 사이클의 흡기 스트로크 동안 연료 소비를 방지한다.

뺑소니 엔진의 작동에 대한 비디오 설명은 여기에서 확인할 수 있다.

사용법

더러운(쓰레기) 물을 펌핑하는 데 사용되는 재거 쓰레기 펌프. 헤라클레스 2½ HP(1.9 kW) 엔진을 탑재했다. 뺑소니 엔진(즉, 벨트가 아닌)의 통합 기능의 예다.

뺑소니 엔진은 1~100마력(0.75~75kW)의 출력을 냈다. 이 엔진들은 보통 큰 마력 엔진의 경우 분당 250회전(rpm)에서 작은 마력 엔진의 경우 600rpm까지 느리게 작동한다. 그들은 경작을 위해 펌프, 나무를 자르는 톱, 시골 지역의 전기용 발전기, 농장 장비, 그리고 다른 많은 정지된 용도에 동력을 공급했다. 일부는 시멘트 믹서기에 장착되었다. 이 엔진들은 또한 몇몇 초기 세탁기를 작동시켰다. 그들은 농장에서 노동력을 절약하는 장치였고, 농부들이 이전에 할 수 있었던 것보다 훨씬 더 많은 것을 성취하도록 도왔다.

엔진은 일반적으로 2 - 6인치(5 – 15 cm) 폭의 넓은 플랫 벨트로 구동되는 장치에 벨트로 고정되었다. 플랫 벨트는 플라이휠 또는 크랭크축에 부착된 엔진의 도르래에 의해 구동되었다. 도르래는 (과잉 팽창된 자동차 타이어처럼) 중간에서 양쪽 가장자리로 원주가 약간 가늘게 되어 도르래 중간 지름이 약간 더 크게 되도록 특별히 제작되었다. 이것은 평탄한 벨트를 도르래 중앙에 유지시켰다.

스로틀 거버넌스 엔진으로 교체

1930년대에 이르러서는 더욱 발전된 엔진이 보편화되었다. 플라이휠 엔진은 생산된 전력에 비해 매우 무겁고, 매우 느린 속도로 작동한다. 구형 엔진은 유지보수가 많이 필요했고 모바일 애플리케이션에 쉽게 통합되지 않았다.

1920년대 후반 인터내셔널 해브스터는 이미 플라이휠 엔진의 폐쇄형 버전인 M형 엔진을 보유하고 있었다. 그들의 다음 단계는 LA 모델이었는데, 이 모델은 완전히 밀폐된 엔진으로 (크랭크케이스의 오일), 신뢰할 수 있는 스파크 플러그 점화, 고속 작동(최대 약 750-800RPM), 그리고 무엇보다도 이전 세대에 비해 무게가 가볍다. 1ℓ HP(1.1㎾) 모델 LA의 무게는 여전히 약 150파운드(68㎏)에 달했지만 300~350파운드(136~159㎏)대인 M1ℓ HP 엔진에 비해 훨씬 가벼웠다. 후에 약간 개선된 LA, LB가 생산되었다. 모델 M, LA, LB는 스로틀이 제어된다. 시간이 지나면서 더 많은 엔진 제조업체들이 폐쇄된 크랭크케이스 엔진으로 이동했다. 브릭스나 스트랫튼 같은 회사들도 1/2~2HP(.37~1.5kW)의 경량 공냉 엔진을 생산하고 있었고 훨씬 가벼운 재질을 사용했다. 이 엔진들은 또한 훨씬 더 높은 속도(최대 약 2,000-4,000RPM)로 작동하기 때문에 느린 플라이휠 엔진보다 주어진 크기에 더 많은 전력을 생산한다.

대부분의 플라이휠 엔진 생산은 1940년대에 중단되었지만, 이러한 종류의 현대 엔진은 주로 펌프잭과 같은 유전 응용 분야에서 저속화가 바람직한 응용 분야에 여전히 사용되고 있다. 현대식 플라이휠 엔진은 밀폐된 크랭크케이스와 보다 진보된 재료로 인해 유지보수가 오래된 플라이휠 엔진보다 덜 문제가 된다.

보존

수 천 개의 사용하지 않는 플라이휠 엔진은 제2차 세계대전의 철과 강철 드라이브에서 폐기되었지만, 많은 엔진들이 살아남아 마니아들에 의해 작동 질서로 복구되었다. 수많은 보존된 뺑소니 엔진은 증기 박람회, 빈티지 차량 집회, 카운티 박람회(미국)의 정지된 엔진 부분뿐만 아니라 골동품 엔진 전용 쇼에서 실제로 볼 수 있다.

참조

  1. ^ a b http://www.osagcd.com/FeaturedEngine.html
  2. ^ Michael Lawrence Mery, "폭발 엔진" 미국 특허 543,157 (패일: 1895년 2월 7일; 발행: 1895년 7월 23일).
  3. ^ 테오도르 C. 멩게스, "내연기관 엔진 속도조절기" 미국 특허 98만658건(1909년 10월 28일; 발행: 1911년 1월 3일)
  • Wendel, C.H. (1983). American Gasoline Engines Since 1872. Crestline. ISBN 0-912612-22-3.

외부 링크