미셸 엔진

Michel engine

미셸 엔진은 특이한 형태의 반대편 엔진이었다.그것의 실린더는 두 개의 피스톤이 들어 있는 오픈 엔드 실린더가 아니라 Y자 모양으로 결합되어 있고 그 안에서 세 개의 피스톤이 작동한다는 점에서 독특했다.

이 엔진들은 1920년대와 1930년대에 독일 키엘의 미켈 엔진 회사의 헤르만 미셸이 생산한 것이다.미국의 특허 출원은 1921년에 제출되었고 1926년에 허가되었다.[1]

이 미셸 엔진은 스와시플레이트 엔진이었던 현대식 미쉘 엔진과 혼동해서는 안 된다.[노트 1][주 2]

작전

Michel 엔진은 피스톤이 장착된 반대편 피스톤 설계의 2행정 디젤 엔진이었다.그것의 특이한 특징은 한 개의 실린더를 공유하는 두 개의 피스톤이 아니라, 이곳의 실린더는 Y자 모양이고 세 개의 피스톤을 포함하고 있다는 것이다.두 개의 상부 피스톤이 흡기 포트를 제어했고, 한 개의 하부 피스톤이 배기 포트를 제어했다.[3]배기 피스톤 한 개에 2개의 흡입구(스캐빙 공기) 피스톤이 있어 청소와 효율적 연소가 가능했다.엔진은 수냉식이었다.

변형

캠 엔진, 위에서부터 종단면

Michel 엔진의 초기 버전은 캠 엔진이었다.이것들은 일반적인 의미에서 크랭크축을 사용하지 않고, 대신에 모양 캠을 가지고 있다.피스톤이나 커넥팅 로드에는 이 캠의 표면 위로 미끄러지는 캠 팔로워가 있다.대부분의 캠이 선형 운동을 생성하기 위해 회전 운동을 사용하지만, 피스톤의 선형 운동을 캠과 엔진 출력축의 회전 운동을 구동하는 데 사용하는 이 '크랭크축' 사용도 가능하다.[4]

비록 캠 엔진은 20세기 중반에 엔지니어는 아니더라도 발명가들 사이에서 어느 정도 인기를 누렸지만 지금까지 모두 성공하지 못했다.비슷한 발상이 캠 엔진의 축방향 형태인 스와시플레이트 엔진이었다.캠 엔진의 힘이 크고 마찰 손실이 크지만 기존 크랭크축보다 큰 베어링 표면을 사용할 수도 있다.고성능 베어링 재료가 개발되기 전에 캠과 스와시플레이트 엔진은 몇 가지 장점을 제공하는 것으로 나타났다.[note 3][4]

캠 엔진은 4행정이라기보다는 2행정이다.2행정 엔진에서 피스톤에 가해지는 힘은 사이클 내내 균일하게 아래쪽으로 작용한다.4행정 엔진에서 이러한 힘은 순환적으로 역방향으로 작용한다. 유도 단계에서는 피스톤이 감소된 유도 저압에 대항하여 위쪽으로 밀려난다.단순한 캠 메커니즘은 한 방향으로 힘을 가할 때만 작동한다.첫 번째 Michel 엔진에서 캠은 두 개의 표면, 즉 피스톤이 작동할 때 작동하는 주 표면과 엔진 시동 중에 피스톤 위치를 구속하기 위한 탈모드 동작을 제공하는 또 다른 링을 가지고 있었다.[5]

로터리 엔진

초기 특허에서 설명한 대로 이 엔진의 첫 번째 버전은 회전식 엔진이었다:[1] '크랭크'(이 경우 캠 링)는 고정된 상태를 유지하고 실린더는 그 주위를 회전했다.[5]이러한 유형의 엔진(디젤이 아닌 스파크 점화 가솔린 엔진으로서)은 제1차 세계 대전 이전에 항공기 엔진으로 개발되었지만, 실린더가 냉각 공기의 흐름을 통해 회전할 때 실린더의 냉각이 개선되는 장점이 있다.로터리 엔진의 단점은 회전 질량이 증가했다는 점이었는데, 미셸의 경우 캠 트랙 자체가 상당한 질량이었기 때문에 그 중요성은 항공기 엔진에 비해 적었다.

엔진의 회전식 버전에는 실린더와 함께 엔진의 회전 부분에 연료 분사 펌프가 장착되었다.[5]연료, 윤활유, 냉각수는 회전하는 커플링을 통해 공급되었다.

로터리 엔진 버전에 대해서는 거의 알려져 있지 않다.초기 독일 출처 2곳에 기술되어 있으나,[6][7] 1928년 NACA 보고서에 언급되어 있지만,[3] 그때에 의해 대체된 것으로 보인다.[8]

캠엔진

엔진의 두 번째 버전은 피스톤에서 캠 구동력을 유지했지만, 이제 캠 링이 크랭크축의 기능으로 회전하면서 실린더 블록을 제자리에 고정시켰다.이는 NACA 보고서에 설명되어 있지만 본문에는 설명되어 있지 않다.[8][9]각 피스톤에 대한 원래의 롤러 팔로워는 나중에 플레인 베어링으로 대체되었다.[10]

엔진은 120bhp~1000bhp의 출력 전력을 목표로 했다.[5]이들 엔진의 실린더 직경은 180mm였다.[5]많은 방사형 엔진의 경우, 실린더 행은[note 4] 더 큰 전력을 위해 쌓을 수 있다.대부분의 항공기 방사형 엔진에서 이것은 후열의 공기 냉각 필요성에 의해 한 두 줄로만 제한된다.수냉식인 미셸 엔진은 그런 제약이 없었다.[note 5]다중 행의 또 다른 장점은 동적 균형 개선이었다.

크랭크축에 비해 캠 엔진의 장점은 동일한 출력축 속도에 대해 더 많은 피스톤 스트로크를 제공함으로써 캠에 회전당 여러 로브를 제공하는 것이 간단한 작업이라는 것이다.[10]이들 중 4개 또는 6개 로브는 출력축 감소 기어박스와 동일한 전체적인 효과를 가진다.이것은 특히 해양 엔진에 유용했고, 보다 효율적인 저속 프로펠러를 구동했다.동일한 샤프트 속도를 가진 두 엔진의 경우 피스톤이 6배 더 빨리 작동하는 것으로 간주할 수 있다. 즉, 실질적으로 더 크고 강력한 엔진이지만 무게는 거의 같다.그러나 이것의 한계는 피스톤 선형 속도의 야금적 한계였을 것이다.이때 피스톤과 그 링이 실린더 내에서 이동할 수 있는 최대 속도는 좋은 씰을 유지하고 압류를 피하기 위해 설계 및 윤활 기법의 상태에 의해 제한되었다.이것은 특히 2행정 디젤 엔진의 경우 4행정 엔진의 주기적 변화보다는 피스톤 링에 일정한 하방력이 작용하여 홈에 고착되는 경향이 있기 때문에 어려웠다.[11]

그럼에도 불구하고 이 엔진은 중속 디젤 엔진의 초창기에도 불구하고 동력 대 중량 비율이 낮았다.[8]잠수함을 위한 1,000 bhp Michel 해양 엔진의 무게는 42,000 kg으로 비슷한 속도와 동력을 가진 4행정 디젤 엔진의 무게는 128,000 kg인 것으로 인용되었다.[note 6]그러나 이것은 디젤 엔진의 다른 개발에도 반대되는 것이었다.구형 저속 디젤 엔진(100~150rpm, 프로펠러축에 직접 연결하기에 적합)은 약 400rpm의 중속 엔진으로 대체되었고, 그 다음 1930년(적어도 소형)에는 1,000rpm 이상의 고속 엔진으로 대체되고 있었다.이것들은 미쉘 엔진보다 훨씬 더 구체적인 출력을 가지고 있었다.[note 7]

다중 크랭크축

1930년대에 미셸은 캠엔진 아이디어를 버리고 기존 크랭크샤프트를 사용했지만 실린더당 1개씩 3개가 필요했다.[11]다른 반대편 디젤 엔진들, 특히 항공기 엔진인 Junkers Jumo 205 엔진 시리즈도 실린더당 하나의 크랭크축이 아니라 피스톤당 하나의 크랭크축을 사용하는 등 이 시기에 성공을 거두고 있었다.[note 8]

엔진은 이제 훨씬 더 작고 가벼워졌고 무게와 부피 둘 다에 따라 더 큰 특정 동력을 가지고 있었다.그것은 디젤 트럭의 성장하는 시장을 위한 것이었다.이 엔진은 실린더 1개와 피스톤 3개를 갖추고 있었으며 보어 및 스트로크가 67mm × 116mm로 스윕 용적 용량이 1,200cc에 이른다.[11]특정 전력은 40 bhp/liter와 3.5 kg/hp로 주어지며,[11] 이는 전체 전력은 약 50 bhp, 중량은 175 kg임을 의미한다.

크랭크축 사이의 구동력은 특이했다.주모가 사용하는 일반적인 게어드 드라이브보다는 각 크랭크축의 끝단에 지나치게 매달린 크랭크에 의해 구동되는 삼각형 연결봉 프레임이 있었다.[11]이 프레임이 차례로 플라이휠과 출력축을 움직였다.이 프레임은 또한 실린더 사이의 상단 VEE에 장착된 연료 분사 펌프를 구동했다.

2행정 엔진으로서, 21–25 psi로 작동하는 스캐빈저 송풍기도 있었다.이것은 비정상적인 설계였다: 삼각형 연결 장치 프레임에 형성된 직사각형의 펌프실이다.이 안에 있는 수직 칸막이는 세로로 자유롭게 이동할 수 있었지만 좌우로 제자리에 고정되어 있었다.이 칸막이는 프레임의 원형 운동으로 챔버가 이동함에 따라 챔버 내에서 좌우로 효과적으로 이동하여 Scanvedge Air를 위한 펌프 동작을 제공한다.[11]

이 엔진은 경형 화물차에서 도로 주행 테스트를 거쳤으나 1937년 이후로는 아무 소식도 없었던 것으로 보인다.실린더 헤드 개스킷이 없다는 것이 장점으로 주장되었는데, 이는 당시 초기 다이젤의 신뢰성 문제였다.아마도 그것은 성공적이었을 것이다, 그러나 단순히 그것의 특이한 성질 때문에 2차 세계대전 동안 더 확립된 디자인에 집중하는 것을 선호하여 무시되었다.[11]

메모들

  1. ^ 이것은 또한 미끄럼틀 추진 블록을 개발한 같은 조지 미첼에 의해 개발되었다.[2]
  2. ^ 또한 에 설명되어 있다.
  3. ^ 항공기 엔진의 경우 대략 1930년대, 저예산 애플리케이션은 1950년대.
  4. ^ 방사형 엔진의 '행'은 크랭크축을 따라 축방향으로 계산된 실린더의 원형 평면이다.
  5. ^ 비슷한 그룹의 엔진은 인라인 방사형 엔진이었다.
  6. ^ 잠수함의 밀폐된 공간에서 가솔린 증기의 가연성 위험 때문에, 이 시기에 특히 독일에서는 잠수함에 사용할 소형 디젤 엔진을 개발하는 데 많은 관심이 있었다.
  7. ^ There is an apparent contradiction in the NACA report here, as the Michel engine (1,000 hp 120 rpm (shaft speed), 42,000 kg: 42 kg/hp (calculated), 50–60 kg/hp (cited)) is compared to both a four-stroke low-speed engine of comparable shaft speed (1,000 ihp 135 rpm, 128,000 kg: 128 kg/hp) and also to a medium-speed engine of 350–450 rpm with a cited25-30 kg/m³의 특정 출력셀프는[8] 이를 오자로 간주한다. 즉, 구체적인 수치가 바뀌었거나 4행정 엔진의 무게가 과대평가된 것이다.확실히 저속 엔진과 미셸 엔진의 무게는 과도해 보인다.하지만 여기서 비교되고 있는 엔진은 두 개가 아니라 세 개일 가능성도 있다.두 번째 비미셸 엔진은 400rpm의 중속 디젤 엔진이다.이 더 빠른 엔진은 단순히 세 배의 속도로 작동한 결과로서 더 나은 특정 출력을 가질 것으로 예상된다.NACA 보고서의[10] 의도는 저속 디젤, 미쉘, 중속 등 세 가지 엔진을 비교하는 것이었을 수 있는데, 미쉘이 구형 저속 엔진을 능가하긴 했지만, 둘 다 현대식 중속 재래식 엔진보다 성능이 뛰어나다는 점이다.
  8. ^ 실린더당 2개의 크랭크축이 필요한 오버헤드는 인접 실린더 뱅크 간에 크랭크축을 공유한 전후 Napier Deltic 엔진이 있어야 하므로 실린더당 평균 1개의 크랭크축을 갖출 수 있다.

참조

  1. ^ a b US 1603969, Michel, Hermann, "2행정 주기의 내연기관"은 Centra Handels- & Industrie A-G에 할당된 1926-10-19를 발행했다.
  2. ^ "Axial Internal-Combustion Engines". Douglas Self.
  3. ^ a b c "Comments on Crankless Engine Types". NACA Technical Memorandum. Washington DC: NACA. May 1928. pp. 5–7, 15.
  4. ^ a b "Cam engines". Douglas Self.
  5. ^ a b c d e NACA 462, 페이지 5
  6. ^ "Michel engine". Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure (in German): 1405. 1925.
  7. ^ "Michel engine". Motorwagen (in German). 20 November 1927.
  8. ^ a b c d "The German Michel Cam Engine: 1921". Douglas Self.
  9. ^ NACA 462, 페이지 15
  10. ^ a b c NACA 462, 페이지 6
  11. ^ a b c d e f g Michel engine. The New Motoring Encyclopedia (One volume edition of 1937, after the 1936 partwork ed.). Fleetway House, London: Amalgamated Press. 1937. p. 524.