내연기관의 개발 역사
내연기관은 네덜란드 물리학자 호이겐스(Huygens)가 화약 폭발을 이용해 동력을 얻는 연구에서 출발했지만, 화약 연소 제어가 어려워 성공하지 못했다. 1794년 영국인 Streit는 연료의 연소로부터 동력을 얻을 것을 제안하고 연료와 공기를 혼합하는 개념을 처음으로 제안했습니다. 1833년 영국인 라이트(Wright)는 연소 압력을 직접 활용하여 피스톤을 밀어 작업하는 설계를 제안했습니다.
20세기 중반에 과학자들은 석탄 가스, 휘발유, 디젤을 연소하여 생성되는 열 변환 기계적 동력에 대한 이론을 완성했습니다. 이는 내연기관 발명의 기초를 마련했다. 피스톤식 내연기관은 1860년대 출현 이후 지속적으로 개량, 발전되어 비교적 완전한 기계가 되었다. 높은 열효율, 넓은 출력 및 속도 범위, 편리한 매칭 및 우수한 기동성으로 인해 널리 사용되었습니다. 전 세계의 모든 유형의 자동차, 트랙터, 농업 기계, 엔지니어링 기계, 소형 이동 발전소 및 탱크는 내연 기관으로 구동됩니다. 해상 상선, 내륙 선박, 재래식 선박뿐만 아니라 일부 소형 항공기도 내연 기관으로 추진됩니다.
1860년 프랑스의 르누아가 증기기관의 구조를 모방하여 최초의 실용적인 가스기관을 설계, 제작하였다. 이것은 비압축, 전기 점화 및 조명 가스를 사용하는 내연 기관입니다. Lenois는 처음으로 내연 기관에 탄성 피스톤 링을 채택했습니다. 이 가스 기계의 열효율은 약 4%입니다. 영국의 Barnett는 점화 전 가연성 혼합물 압축을 옹호했으며 나중에 가연성 혼합물 압축의 중요한 역할을 논의하는 기사를 작성하여 압축이 Lenois 내연 기관의 효율성을 크게 향상시킬 수 있음을 지적했습니다.
1862년 프랑스 과학자 로사(Rosa)는 최초의 4행정 작동 사이클인 열역학적 과정에 대한 이론적 분석을 수행한 후 내연기관의 효율을 향상시켜야 한다는 요구 사항을 제안했습니다.
1876년 독일 발명가 Otto는 Rosa의 원리를 적용하여 최초의 왕복식 단일 실린더, 수평, 3.2kW(4.4마력) 4행정 내연 기관을 만들었습니다. 여전히 가스를 연료로 사용하고 화염 점화를 사용하며 속도 156.7rpm, 압축비 2.66, 열효율 14%를 가지며 원활하게 작동합니다. 당시 전력과 열효율 모두 최고 수준이었다. 오토 내연기관이 승격되며 성능도 향상되고 있다.
최초의 2행정 가스 엔진을 개발하여 파리 박람회에 전시했습니다. 석유가 발달하면서 가스보다 운송이 편리한 휘발유, 경유가 사람들의 관심을 끌었습니다. 가장 먼저 테스트할 대상은 쉽게 휘발되는 휘발유입니다.
1883년 독일의 다임러는 가볍고 빠른 속도를 특징으로 하는 최초의 수직형 가솔린 엔진을 만드는 데 성공했습니다. 당시 다른 내연기관의 속도는 분당 200회전을 넘지 않았으나 분당 800회전으로 뛰어올랐는데, 특히 운송 기계의 요구 사항에 적합했습니다.
1892년 독일 엔지니어 디젤은 제분소의 분진 폭발에서 영감을 받아 실린더로 흡입된 공기를 고도로 압축하여 온도가 연료의 자체 발화 온도를 초과하도록 하는 것을 구상했습니다. 그런 다음 실린더에 고압 공기를 불어넣어 발화하여 연소시켰습니다. 그의 선구적인 압축 점화 내연 기관(디젤 엔진)은 1897년에 성공적으로 개발되어 내연 기관 개발의 새로운 길을 열었습니다. 디젤은 최고의 열효율을 달성하기 위해 내연기관에서 카르노 사이클을 달성하기 위해 노력하기 시작했지만 실제로는 열효율 26%의 대략적인 등압 연소를 달성했습니다. 압축착화 내연기관의 등장은 세계 기계산업에 큰 관심을 불러일으켰고, 압축착화 내연기관은 발명자의 이름을 따서 디젤엔진이라고도 불린다. 이러한 형태의 내연기관은 앞으로 대부분 디젤을 연료로 사용할 것이기 때문에 디젤엔진이라고도 불린다.
1898년에 디젤 엔진이 고정식 발전기 세트에 처음으로 사용되었습니다.
1903년에 상선의 동력원으로 사용되었고, 1904년에 선박에 설치되었습니다.
최초의 디젤 기관차는 1913년에 제작되었습니다.
1920년경부터 자동차와 농기계에 사용되기 시작했습니다.
1957년 독일 연방 엔지니어 Wankel은 Wankel 엔진으로 알려진 회전식 피스톤 엔진을 개발했습니다. 이는 특정 실린더 표면 내에서 회전 운동을 수행하고 Otto 사이클에서 작동하는 대략적인 삼각형의 회전 피스톤을 가지고 있습니다.
전세계 4대 내연기관 연구기관
1. AVL 리스트 GmbH
오스트리아 AVL 회사는 1948년에 설립되었습니다. 이 회사는 현재 전 세계 자동차 및 엔진 산업에서 높은 가시성과 좋은 평판을 갖춘 하이테크 회사입니다. 내연기관의 설계 및 개발, 파워트레인 연구 및 분석, 테스트 시스템 및 장비의 개발 및 제조에 종사하는 세계 최대의 민간 기업입니다.
2. 독일 FEV 엔진 기술 GmbH
독일의 FEV는 내연기관 분야의 세계 4대 권위 있는 연구개발 기관 중 하나입니다. 주로 엔진 관련 기술, 생산 및 테스트 장비의 연구 개발에 종사하고 있습니다.
3. 영국 리카르도.
리카르도 컴퍼니(Ricardo Company)는 창립자인 해리 리카르도 경(Sir Harry Ricardo)이 1915년에 설립해 106년의 역사를 가지고 있습니다. 1915년 Harry Ricciardo는 현재 Ricciardo의 전신인 "Engine Patents Ltd"라는 회사를 설립했습니다. 그의 주요 연구 프로젝트 중 하나는 엔진 점화 전진각 문제에 관한 것입니다. 그는 연료의 연소 특성을 정확하게 분석하기 위해 사용 가능한 최고 압축비(폭발 임계값을 나타냄)를 측정하는 데 사용되는 고유한 가변 압축 테스트 엔진인 E35 연구 엔진을 구축했습니다. 이 엔진의 탄생과 그에 따른 연구 작업을 통해 오늘날 우리가 볼 수 있는 연료 옥탄가 등급 시스템이 확립되었습니다.
4. 사우스웨스트 연구소®, SwRI
Southwest Research Institute ®, SwRI(Southwest Research Institute)는 기술 개발 및 이전을 전문으로 하는 독립적인 비영리 응용 연구 개발 조직으로 1947년에 설립되었습니다. 이는 미국 최대 규모의 기업 중 하나로, 계약을 통해 정부 및 글로벌 산업 고객을 대상으로 연구를 수행하고 있습니다. 연구소의 연구개발 사업에는 환경과학, 엔진 설계 및 실험, 연료, 재료, 윤활유, 배출가스, 유체공학, 생명공학, 우주과학, 핵폐기물 관리 등이 포함되며, 소관 산하에 총 11개 분과가 있다.