리드 밸브

Reed valve
Mota-10 리드 밸브의 단면

리드 밸브는 유체의 흐름을 단방향으로 제한하는 일종의 체크 밸브로, 각 면에 가해지는 압력 변화에 따라 개폐됩니다.최신 버전은 대부분의 경우 유연한 금속 또는 복합 재료(섬유 유리 또는 탄소 섬유)로 구성됩니다.

적용들

전통적인.

리드 밸브(일반적으로 구멍을 덮는 가죽 플랩)는 액체 및 기체의 자동 흐름 제어의 가장 초기 형태 중 하나입니다.그것들은 수천 년 동안 양수기에 사용되었고 수백 년 동안 고온 단조용 풀무와 교회 오르간이나 아코디언과 같은 악기들에 사용되었습니다.본질적으로 심장 판막은 다소 비슷한 방식으로 작동한다.

펌프스

리드 밸브는 일부 왕복 압축기 설계에 사용되며, 일부 악기의 펌프 요소에는 크고 작은 것이 사용됩니다.

2행정 엔진

카본 파이버로 만든 Malossi 리드 밸브 블레이드 한 쌍

리드 밸브는 고성능 버전의 2행정 엔진에 일반적으로 사용되며, 실린더에 주입되는 연료-공기 혼합물을 제어합니다.피스톤이 실린더에서 상승하면 피스톤 아래의 크랭크케이스에 진공이 생성됩니다.결과적으로 발생하는 압력 차이에 의해 밸브가 열리고 연료-공기 혼합물이 크랭크케이스로 유입됩니다.피스톤이 하강하면 크랭크케이스 압력이 상승하여 밸브가 닫혀 혼합물을 유지하고 연소실로 [1]최종 전달되도록 압력을 가합니다.스웨덴의 모터사이클 회사 Husqvarna는 리드 밸브로 제어된 흡입구를 가진 500cc 배기량의 2행정 싱글 실린더 엔진을 생산했는데, 이 장치를 사용하는 데 있어 가장 큰 엔진 중 하나입니다.2행정 엔진의 리드 밸브는 흡기 포트에 배치되어 있으며 크랭크축 공간에 대한 흡기 제어에도 사용됩니다.

복합 재료는 레이싱 엔진, 특히 카트 레이싱에서 선호되는데, 이는 꽃잎의 강성을 쉽게 조정할 수 있고 고장 시 비교적 안전하기 때문입니다.고속 충격은 모든 리드 밸브에 영향을 미치고 금속 밸브는 피로에 시달립니다.리드 밸브의 물리적 관성은 회전 밸브만큼 완전히 정밀하지 않다는 것을 의미합니다. 회전 밸브 엔진은 작은 rpm 범위에서 리드 밸브 엔진보다 더 잘 작동할 수 있지만 리드 밸브 엔진은 더 넓은 rpm 범위에서 더 잘 작동합니다.보다 정교한 디자인은 사이클 후반에 더 많은 볼륨을 제공하는 더 큰 리드에 더 작고 반응성이 뛰어난 다단계 리드를 만들어 부분적으로 이 문제를 해결합니다.그럼에도 불구하고, 현재의 기술은 단순성과 낮은 구현 비용 및 적은 회전 질량 때문에 회전 밸브를 거의 배제할 정도로 리드 밸브를 선호한다.

방켈 회전 연소 기관

일본 엔진 제조사인 Yanmar Diesel은 소형 Wankel 엔진의 흡기 포트에 유량 제어용 리드 밸브를 도입하여 낮은 rpm과 엔진의 부분 부하에서 토크와 성능이 향상되었습니다.Toyota는 Wankel RCE 배기 포트에 외부 공기를 주입하는 이점을 발견했으며, SCRE 컨셉(계층화 차지 로터리 엔진)을 테스트한 시제품에도 리드 밸브를 사용했습니다.그러나, 이러한 종류의 흡기 포트 배치는 자동차 크기의 RCE 생산 라인에는 도달하지 못했습니다.Wankel 모터사이클의 Norton 라인을 개발한 David W. Garside에 따르면, 다른 RCE 생산업체들의 데이터에 따르면 리드 밸브는 낮은 rpm과 부분 부하에서는 성능을 향상시키지만 모터사이클 엔진에 불편한 것으로 여겨지는 엔진의 고속 출력은 감소한다고 합니다.

펄스 제트

리드 밸브는 독일 V-1(비행 폭탄)의 Argus As 014 엔진과 같이 저렴하지만 비효율적인 펄스 제트 엔진에 사용됩니다.원통형 엔진 전면의 밸브는 엔진 내 에어 칼럼 공명으로 인한 연소실 내 저압에 의해 열리고, 연료가 연소실로 뿜어져 나와 이전 사이클의 뜨거운 연소 가스에 의해 점화됩니다.충전이 팽창하여 대부분 엔진에서 빠져나가면 내부 압력이 대기권 이하로 다시 떨어지고 리드 밸브는 외부 공기가 유입되고 사이클이 반복됩니다.전진 운동으로 인한 일부 램 공기 압력은 연소실을 청소하고 새로운 외부 공기 충전으로 채우는 데 도움이 되며, 따라서 고속에서 엔진의 출력이 향상됩니다.

설계 및 모델링

리드 밸브는 압력 경사 및 질량 [2]흐름을 고려하여 설계되었습니다.압력 구배는 개방 조건 동안 밸브 리프트를 평가하는 데 사용되며, 리프트 및 전체 구성 요소 형상(압력 손실 계수도 고려)은 질량 흐름을 계산하는 데 사용됩니다.고속 애플리케이션(압축기 및 엔진)의 경우 동적 응답을 고려해야 합니다.간단한 접근법은 들뜸 주파수와 비교되는 첫 번째 고유값을 평가하는 것입니다.리드 밸브의 설계는 시뮬레이션을 사용하여 개선할 수 있습니다.유체와 구조 사이의[3] 결합을 무시한 채 꽃잎의 역동성을 연구할 수 있다. 이 경우 구조 부분의 진화는 일괄 매개변수 모델 또는 FEM 모델을 사용하여 시뮬레이션되며, 다양한 밸브 리프트에서의 배출 계수는 실험 또는 CFD 시뮬레이션을 통해 평가된다.전체 시스템에 대한 연구에는 통합된 유체-구조 상호작용 모델이 필요합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 오토바이 기계 연구소,The Complete Guide to Motorcycle Mechanics, 1984, 79-80페이지, 프렌티스홀, Inc., ISBN0-13-160549-6
  2. ^ 고든 P.Blair, The Basic Design of Two Stroke Engineers, 1990, Society of Automotive Engineers Inc, ISBN 1-56091-008-9
  3. ^ R. Baudille; M. E. Biancolini; E. Mottola (2009). "Nonlinear modeling of reed valve dynamics". International Journal of Vehicle Systems Modelling and Testing. 4 (3): 150–184. doi:10.1504/IJVSMT.2009.029387.

추가 정보

  • Irving, P E (1967). Two Stroke Power Units. London: George Newnes.