내연기관의 연혁

History of the internal combustion engine

내연기관은 중국에서 최초의 로켓 엔진이 발명된 10세기에서 13세기 사이로 거슬러 올라갑니다. 1698년 최초의 상업용 증기기관(외연기관의 일종)에 이어 18세기 동안 동등한 내연기관을 개발하기 위한 다양한 노력이 이루어졌습니다. 1791년에 영국의 발명가 존 바버는 가스터빈에 대한 특허를 냈습니다. 1794년 토마스 미드는 가스 엔진에 대한 특허를 냈습니다. 또한 1794년 로버트 스트리트는 내연 기관에 대한 특허를 취득했는데, 이 기관은 액체 연료(석유)를 최초로 사용한 기관이기도 하며 그 무렵에 엔진을 만들었습니다. 1798년 존 스티븐스는 최초의 미국 내연기관을 설계했습니다. 1807년 프랑스 엔지니어 니케포레와 클로드 니에프세는 제어된 먼지 폭발을 이용한 내연 기관인 피레올로포레를 운영했습니다. 이 엔진은 프랑스의 강에서 보트에 동력을 공급했습니다. 같은 해 스위스 엔지니어 프랑수아 아이작 드 리바즈는 수소와 산소를 이용한 내연기관을 만들고 특허를 냈습니다. 조잡한 사륜 마차에 장착된 프랑수아 아이작 드 리바즈는 1813년에 처음으로 100미터를 주행하여 내연 기관에 의해 구동된 것으로 알려진 최초의 자동차와 같은 차량으로서 역사를 만들었습니다.

1823년 새뮤얼 브라운은 미국에서 산업적으로 적용되는 최초의 내연기관을 특허 받았습니다. 브라운은 또한 1827년 템스 강에서 자신의 엔진을 사용한 보트와 1828년 엔진을 사용한 마차를 시연했습니다. 이탈리아의 공학자인 에우제니오 바르산티 신부는 피렌체의 펠리스 마테우치와 함께 1853년에 최초의 실제 내연 기관을 발명했습니다. 그들의 특허 요청은 1854년 6월 12일 런던에서 승인되어 런던의 모닝 저널에 "유진 바르산티와 펠릭스 마테우치의 사양, 가스 폭발에 의한 동기 동력 획득"이라는 제목으로 게재되었습니다. 1860년 벨기에의 장 조세프 에티엔 레누아르(Jean Joseph Etienne Lenoir)는 가스 연소식 내연 기관을 생산했습니다. 1864년, 니콜라오스 오토는 최초로 상업적으로 성공한 가스 엔진에 특허를 냈습니다.

1872년, 미국인 조지 브레이튼이 최초의 상업용 액체 연료 내연 기관을 발명했습니다. 1876년, 니콜라우스 오토는 고틀립 다임러와 빌헬름 마이바흐와 함께 압축 충전식 4행정 사이클 엔진에 대한 특허를 취득했습니다. 1879년 칼 벤츠는 신뢰할 수 있는 2행정 가스 엔진을 특허 받았습니다. 1892년 루돌프 디젤은 최초의 압축 전하인 압축 점화 엔진을 개발했습니다. 1954년 독일 엔지니어 펠릭스 완켈은 편심 로터리 디자인을 사용한 "피스톤리스" 엔진에 대한 특허를 냈습니다.

최초의 액체 연료 로켓은 1926년 로버트 고다드에 의해 발사되었습니다. 1939년에 He 178은 세계 최초의 제트 항공기가 되었고, 1949년에 최초의 램제트 엔진과 2004년에 최초의 스크램제트 엔진이 되었습니다.

1850년 이전

일반적으로 초기 엔진으로 구동되는 농기구 유형(스케일 모델)
  • AD 100년 이전: 파이어 피스톤은 동남아시아에서 발명되었으며, 그 용도는 오스트로네시아에 집중되어 있습니다. 이 장치는 디젤 엔진에서 영감을 얻었으며, 디젤 엔진은 (스파크 점화가 아닌) 압축 점화도 사용합니다.[1][2]
  • 10세기부터 13세기까지: 화약을 연료로 하는 로켓 엔진의 한 형태인 불화살은 중국에서 발명되었습니다.[3]
  • 1678-1679: Huygens의 엔진, 원형 단일 실린더 화약 엔진은 네덜란드 발명가 Christian Huygens에 의해 제작되었습니다.
  • 1780년대: 밀폐된 용기에서 전기 스파크를 이용해 수소 가스를 점화했던 '전기 권총'이 이탈리아의 화학자 알레산드로 볼타에 의해 발명되었습니다.[4] 이것은 아마도 스파크 점화 열 엔진의 첫 번째 예일 것입니다.
  • 1791: 가스 터빈 엔진의 원리는 영국 발명가 존 바버(John Barber)의 "동작을 생산하고 야금 작업을 용이하게 할 목적으로 가연성 공기를 상승시키기 위한 방법" 특허에 설명되어 있습니다.
  • 1794: 왕복 피스톤 엔진은 로버트 스트리트에 의해 제작되었습니다. 이 엔진은 가스 증기로 연료를 공급하고 피스톤 흡기 행정을 사용하여 외부 공기를 흡입했으며 공기/연료 혼합물은 외부 불꽃에 의해 점화되었습니다.[5] 또 다른 가스 엔진도 1794년 토마스 미드에 의해 특허를 받았습니다.[6]
  • 1801: 2행정 가스 엔진에서 압축을 사용하는 개념은 프랑스 엔지니어 Philippe LeBon D'Humberstein에 의해 이론화되었습니다.[7]
  • 1807: 최초로 알려진 작동하는 내연 기관 중 하나 - 피레올로포어(Pyréolophore)라고 불리는 기관은 프랑스 발명가 클로드 니에프스(Claude Niepce)와 니에프스(Nicéphore Niepce)에 의해 만들어졌습니다. 이 단일 프로토타입 엔진은 일련의 제어된 먼지 폭발을 사용했으며 프랑스의 손 강 상류에서 보트에 동력을 공급하는 데 사용되었습니다.
  • 1807: 수소 연료를 사용하는 De Rivaz 엔진은 스위스 엔지니어 François Isaac de Rivaz에 의해 만들어졌고 바퀴 달린 마차에 장착되어 아마도 최초로 알려진 자동차를 만들 수 있습니다.[8] 이 프로토타입 엔진은 스파크 점화를 사용했습니다(위의 1780년대 알레산드로 볼타 디자인에 따라).
  • 1823: 가스 진공 엔진의 개념은 영국의 엔지니어 Samuel Brown에 의해 특허를 받았습니다. 브라운의 엔진 중 하나는 1830년부터 1836년까지 런던의 운하에서 물을 퍼 올리는 데 사용되었습니다.
  • 1824: 카르노 사이클 - 열 엔진에 대한 열역학 이론 - 프랑스 물리학자 니콜라스 레오나르 사디 카르노의 연구 논문에 발표되었습니다.
  • 1826: "가스 또는 증기 엔진"의 원리에 대한 특허가 미국 발명가 새뮤얼 모리에게 부여되었습니다.[9] 특허에는 기화기에 대한 최초의 알려진 디자인이 포함되어 있습니다.
  • 1833: 복동식 가스 르뮤엘 웰먼 라이트에 대한 특허, 영국 특허 제6525호, 테이블형 가스 엔진. 이중작용 가스 엔진, 워터재킷 실린더의 첫 번째 기록입니다.[10]
  • 1838: 영국 발명가 윌리엄 바넷에게 복동식 가스 엔진의 주성에 대한 특허가 부여됨. 이것은 실린더 내 압축과 냉각을 위한 워터 재킷의 사용을 제안하는 최초의 알려진 디자인입니다.[11]

1850–1880

1853 Barsanti-Matteuci 엔진 (스케일 모델)
1860년대 오토랑겐 대기 엔진
  • 1853–1857: 자유 피스톤 바르산티-마테우치 엔진의 주성분에 대한 특허가 이탈리아 수학자 에우제니오 바르산티와 엔지니어 펠리체 마테우치에게 부여됨. 이 설계는 연소실 내 가스 연료가 폭발한 후 연소실의 진공이 피스톤을 아래로 당김으로써 동력을 제공하기 위한 것이었습니다.[12][13]
  • 1860: 벨기에계[14] 프랑스인 엔지니어 장 조세프 에티엔 레누아르(Jean Joseph Etienne Lenoir)는 수평 이중 연기 증기 기관과 유사한 배치를 사용하여 대기(비압축) 가스 엔진을 발명했습니다.[15] 디자인의 특허명은 Moteur à a a air dilaté par burnsion des gaz였습니다. 알려진 바에 따르면, 1860년에 이 엔진들 중 몇 개가 파리에서 만들어지고 상업적으로 사용되었습니다.[16]: p15 1867년까지 약 280대의 레누아르 엔진이 제작되었습니다. Friedrich Sass는 Lenoir 엔진을 최초의 기능성 내연 기관으로 생각합니다.[16]: p11
  • 1861: 프랑스 엔지니어 알퐁스 보 드 로차스(Alphonse Beau de Rochas)는 "누벨레스가 술 조건을 재검토한다"는 제목의 에세이에서 4행정 엔진의 원리를 설명합니다. Avec 응용 프로그램 auumin은 àa 내비게이션을 참조합니다. De Roch는 특허를 신청했지만 2년 후에 무효라고 선언되었습니다.[16]: p56-58
  • 1862: 개조된 레누아르 엔진으로 만들어진 원형의 4행정 엔진은 독일의 공학자인 니콜라우스 오토와 미하엘 존스에 의해 제작되었습니다. 엔진은 자폭하기 전에 몇 분 동안만 작동할 수 있었습니다.[16]: p23 [17]
  • 1864-1875: 최초의 휘발유 자동차 - 원형 리어카 - 는 독일 발명가 지그프리드 마르쿠스에 의해 제작되었습니다.[16]: p79 [18][19]
  • 1864년: 최초의 상업적으로 성공한 내연 기관 - 가스 연료 대기 엔진 - 은 독일 엔지니어인 Eugen Langen과 Nicolaus Otto에 의해 생산됩니다.[16]: p29-31 이 엔진은 1867년[20] 파리 전시회에서 금메달을 획득했고 1868년 특허를 받았습니다.[16]: p31 이 엔진의 연료 소비량은 레누아르와 휴곤 엔진의 절반에도 못 미쳤습니다.[16]: p34-35
  • 1865: 프랑스 엔지니어 피에르 후곤이 소개한 레누아르 엔진의 개선된 버전 - 화염 점화, 더 나은 연비[21] 및 냉각을 위해 실린더에 물을 주입하는 것. 이 엔진은 인쇄기 및 특허청과 같은 응용 분야를 위해 상업적으로 생산되었습니다.
  • 1872: 최초의 상업용 액체 연료 엔진인 브레이튼의 레디 모터가 미국인 엔지니어 조지 브레이튼에 의해 특허를 받았습니다. 이 엔진은 정압 연소를 사용하여 1876년부터 상업 생산을 시작했습니다.[16]: p413-414
  • 1876: 최초의 오토 사이클 엔진 - 오토 사일런트 엔진이라고 불리는 - 독일 회사 Deutz-AG-Gasmotorenfabrik의 니콜라스 오토, 프란츠 링스 및 헤르만 슘에 의해 제작되었습니다. 엔진은 당시의 다른 대기 엔진과 달리 연소 전에 공기/연료 혼합물을 압축했습니다. 엔진은 6.1 dm을3 변위하는 단일 실린더 장치였으며, 180/min에서 3 PS(2,206 W)로 평가되었으며, 연료 소모량은 0.95 m3/PSH(1.29 m3/kWh)였습니다.[16]: p43-44 빌헬름 마이바흐는 이후 커넥팅 로드와 피스톤 설계를 트렁크에서 크로스헤드로 변경하여 엔진을 개선하여 시리즈 생산에 투입할 수 있었습니다.[16]: p45
  • 1876년: 오토는 4행정 원리를 사용할 층별 충전 엔진에 대한 특허를 출원했습니다. 이 특허는 1876년 Elsass-Lothringen에서 부여되었고, 1877년 독일 영역 특허로 변형되었습니다(DRP 532, 1877년 8월 4일).[16]: p51-52
  • 1879년: 독일 엔지니어 칼 벤츠(Carl Benz)에 의해 원형 2행정 가스 엔진이 제작되었습니다.[22]

1880–1899

1885 할아버지 시계 엔진
1886 벤츠 특허-모터바겐 엔진

1900–1919

1920–1939

1940–1980

  • 1942년: 최초의 제트 엔진 구동 비행기인 독일 메서슈미트 Me 262 전투기가 첫 비행을 마쳤습니다.
  • 1949: 램젯 엔진으로 구동되는 최초의 비행기 - Leduc 0.10 - 시험 비행을 완료합니다. 램제트 엔진은 프랑스 엔지니어 르네 레두크가 설계했습니다.
  • 1952년: 독일 골리앗 GP700 소형 세단에 생산 승용차를 위한 최초의 연료 분사 시스템 - 로베르트 보쉬 GmbH가 생산한 기계식 분사 시스템 - 이 사용됩니다.
  • 1957: 최초의 피스톤리스 반켈 엔진(때로는 로터리 엔진이라고도 함)의 작동 프로토타입은 독일 엔지니어 펠릭스 반켈에 의해 제작되었습니다.
  • 1957년: 미국 벤딕스 일렉트릭 프로젝터 시스템을 사용하여 생산 승용차에 전자 연료 주입(EFI)을 최초로 사용.

1980년부터 현재까지

  • 1981년: 페라리 126 CF1 차량은 1981년에 핫비 터보차지 엔진을 사용했습니다.[46]
  • 1983년: 이스즈는 디젤로 작동하는 세라믹 엔진을 만들고 당시 다른 동급 엔진의 연료의 절반을 소비합니다. 세라믹은 엔진 실린더의 재료로 사용되었습니다.[47][48]
  • 1989년: 1989년 혼다 인테그라 X심에서[49] VTEC가 DOHC(Dual Overhead Camps) 시스템으로 일본에 도입됨
  • 1990년대 초반: 카뷰레터는 연료 분사로 대체되었습니다.
  • 1991: 토요타, 레이저 클래드 밸브 시트 개발. 그들은 1997년에 대량 생산에 들어갔습니다.[52][53]
  • 1995년: 토요타, VVT-i 도입.[54]
  • 1998년: 1998년부터 2000년까지 맥라렌 포뮬러 원 팀은 베릴륨-알루미늄-합금 피스톤이 있는 메르세데스-벤츠 엔진을 사용했습니다.[55] 스쿠데리아 페라리의 항의로 베릴륨 엔진 부품 사용이 금지됐습니다.[56] 한때 이 재료는 실린더 라이너에도 사용되었습니다.[57]
  • 2004: 최초의 스크램제트 동력 비행기 - NASA X-43 프로토타입 - 시험 비행을 완료합니다.
  • 2006년: 메르세데스-벤츠는 매우 매끄러운 실린더 라이너를 생산하기 위해 트윈 와이어 아크 스프레이를 사용합니다.[58]
  • 2006: BMW Hydrogen 7은 수소 내연 기관과[59] 함께 제공됩니다.
  • 2008년: BMW N63은 2008년부터 미국에서 생산된 BMW X6에 사용된 첫 번째 생산식 핫비 터보차지 엔진입니다.[60]
  • 2008: 포드는 2015년 대량 생산에 사용되는 매우 매끄러운 실린더 라이너를 만들기 위한 플라즈마 전송 와이어 아크 공정을 발표했습니다.[61][62]
  • 2011년: 미쓰비시, 연소온도 1600℃[63] 가스터빈 개발
  • 2013:[64] 제너럴 일렉트릭, 61:1 압축비로 GE9X 개발 시작
  • 2014: Liquidpiston은 역완켈 엔진과 유사한 디자인을 가진 엔진의 프로토타입을 보여줍니다. 연소실은 삼각형이고 로터는 타원형입니다.[65]
  • 2016년: Qoros Auto는 Camless 피스톤 엔진을 장착한 차량을 보여줍니다. 2020년 Koenigsegg는 이 아이디어를 다시 보여주었습니다.[66][67][68]
  • 2017: 2019 Infiniti QX50은 터보차지 가변 압축비 엔진과 함께 제공됩니다.[69]
  • 2017: Achates Power는 왕복 엔진에서 최대 55%의 브레이크 열효율을 보여줍니다.[70]
  • 2020: Maserati는 상용 넷투노 엔진에 챔버 점화 장치를 도입합니다.[71][72]
  • 2021: COP26 회의 기간 동안 24개국은 2040년까지 판매되는 모든 신차를 배출가스 제로 차량(사실상 가솔린 또는 디젤 차량 생산 금지)으로 약속했습니다.
  • 2022년: 아바디 MA-250 엔진은 엔진 작동 중 피스톤과 커넥팅 로드가 회전하는 디자인을 특징으로 합니다.[citation needed]
  • 2022년: 현대, 내연기관 개발 중단
  • 2023: 자동차용 최초의 암모니아 동력 엔진은 GAC 그룹에 의해 개발되었습니다.[74][75]

참고 항목

참고문헌

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