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내연기관 (Internal Combustion Engine)

2012년도 1학기(제 12주)

기계자동차공학부

박 승 운

제6장 디젤 기관

Diesel Engine_volkswagen by www.global-autonews.com


◈ 학습목표 o 디젤기관의 연소실의 특성에 대한 이해

o 디젤기관의 조속기와 과급기에 대한 이해

◈ 학습성과 o 디젤기관의 연소실 특성, 조속기 및 과급기의 기능에 대해 설명할 수 있어야 함.


강의 내용 및 순서

■ 디젤기관의 연소실 특성

■ 디젤기관의 조속기와 과급기

■ 연소실

: 무화성, 혼합성, 연소성이 양호하도록 설계

⇒ 피스톤이 압축할 때 실린더 내의 공기가 와류와 난류가 발생하도록 기하학적 설계

▶ 직접분사식 연소실 및 와류

; 피스톤헤드와 실린더 헤드 사이에 주연소실 설치, 연료분사 연소

a) reentrant type : 배출가스 규제 및 고출력용 연소실, 가장 많이 적용

b) troy moon type : 기존 연소실

c) MAN-M type : MAN사의 Meurer 연소실, 착화지연이 짧아 정숙운전 가능


■ 연소실


※ 연소실내 와류의 형태

a) swirl : 흡기행정시 흡공기가 피스톤의 반경방향으로 유동하는 와류

b) tumble : 피스톤의 축방향으로 유동하는 와류

c) squish : 압축행정 말기에 연소실 중앙으로 집중하는 와류


■ 연소실


※ 직접분사식 디젤기관의 장단점


장 점 단 점

① 열효율과 평균유효압력이 높음.

② 연소실 면적이 작아 냉각손실이 작음.

③ 냉시동이 양호.

④ 구조가 간단.

⑤ 연료소비율이 낮음.

① 노크가 잘 발생됨.

② 다공노즐 사용으로 잘 막힘.

③ 연료분사 압력이 높음.

④ 회전수가 낮음.

■ 연소실

▶ 예 연소실식

; 주 연소실 상부(실린더 헤드)에 보조연소실을 만든 것.

※ 예 연소실식 디젤기관의 장단점


장 점 단 점

① 저질연료 사용 가능.

② 연료분사 압력이 낮음.

③ 노크가 작아 정숙운전 가능.

④ 피스톤 헤드의 구조가 간단.

⑤ 핀틀노즐 사용으로 막히지 않음.

① 냉시동시 예열 플러그 필요.

② 연소실 표면적이 커 냉각손실이 큼.

③ 분기공에서 교축손실 발생.

④ 열효율이 낮음.

⑤ 연료소비율이 높음.

■ 연소실

▶ 와류실식

; 주 연소실 상부(실린더 헤드)에 와류실을 설치한 것.

※ 와류실식 디젤기관의 장단점


장 점 단 점

① 고속운전 가능.

② 분기공이 커서 교축손실이 적음.

③ 핀틀노즐 사용으로 막히지 않음.

④ 연료소비율이 예연소실보다 낮음.

① 냉시동시 예열 플러그 필요.

② 연소실 표면적이 커 냉각손실이 큼.

③ 와류실의 제작이 어려움.

④ 노크가 예연소실보다 큼.

■ 연소실

▶ 공기실식

; 실린더 헤드에 압축체적의 30~70% 공기실 설치.

※ 공기실식 디젤기관의 장단점


장 점 단 점

① 착화지연이 짧아 노크가 적음.

② 정숙운전 가능.

③ 핀틀노즐 사용으로 막히지 않음.

④ 시동이 잘됨.

① 후기연소로 배기온도가 높음.

② 고속운전에 부적합.

③ 구조가 복잡.

④ 연료소비율이 높고 열효율이 낮음.

■ 연소실

▶ 예열 플러그

; 시동시 실린더로의 열손실로 착화 어려움, 대안으로 예열플러그 설치.

⇒ 시동 후 예열플러그 전원 차단.


■ 조속기와 과급기

▶ 조속기(調速機, governor)

; 출력에 관계없이 회전수를 일정하게 하는 장치.

⇒ 일정 회전수가 요구되는 발전용과 선박용기관에서는 매우 중요.

⇒ 연료량 가감으로 회전수 조절

※ 안정성(stability) : 규정 회전수를 유지시키는 능력. 조속기의 성능.

헌팅(hunting) : 규정회전수를 중심으로 회전수가 변하는 현상.

속도처짐(speed drop) : 무부하시 규정회전수와 점부하시 규정 회전수의 변화율.

불평형율(degree of unbalance) :

민감도(sensitivity) : 부하 변동에 따라 신속하게 연료를 제어하여 규정회전수로 유지시켜주는 속도.



▶ 조속기(governor)

- 조속기의 종류 : 원심력식, 공기식, 유압식

1) 원심력식 조속기(centrifugal governer)




2) 공기식 조속기(pneumatic governor)




3) 유압식 조속기



▶ 과급기(supercharger)

: 공기를 압축하여 흡기관에 공급하는 장치. 공기압축기의 일종.

⇒ 디젤기관에 적용하여, 출력증가 수단으로 활용.

- 종류 : 기계식, 전기식, 배기터빈식 과급기

배기터빈식 기계식(루츠형)

END


◈ 다음강의(예고)

- 흡 배기 밸브장치

* 밸브의 종류

* 캠축과 캠

* 밸브의 구동 방법

감사합니다.

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