내연기관

목차

1. 가솔린 엔진의 실린더 마모 경향과 원인에 대하여 기술하라.

2. 블로바이 가스 환원장치의 형식과 그 특징에 대하여 기술 하라.

3. 엔진의 다기통화에 따른 장점과 단점에 대하여 기술하라.

4. L/D 비가 엔진 성능에 미치는 항목을 열거하시오.

5. 실린더 헤드의 벨브 시트에 압입 시트를 사용하는 이유를 기술하시오.
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본문내용

프트를 실린더 헤드 상부에 1~2개를 설치한 구조로서 특징은 다음과 같다.
가. 운동 부분의 중량이 적고 강서이 크므로 최고 회전수를 높일 수 있다.
나. 관성력이 적기 때문에 밸브의 가속도를 크게 할 수 있으며 고속 안전성 이 양호하다.
다. 푸시로드가 없기 때문에 흡기 포트의 설계가 용이하며 또한 실린더 블로 록 구조도 간단해진다.
라. 밸브의 배치다 흡기, 배기 포트를 양호한 현상으로 할 수 있으므로 흡, 배기 효율이 좋고 안전한 연소실 설계가 가능하다.
마. 엔진의 전고가 OHV형보다 높아진다.
바. 캠 샤프트를 윤활하기 위하여 OHV형보다 다량의 오일을 실린더 헤드상 부에 공급할 필요가 있다.
사. 시린더 헤드 상부의 구조나 캠 사프트 구동방식이 복잡해진다.
아. 오일 펌프, 연료 펌프 등 보조 기구의 구동이 OHV형보다 복잡해진다.
SOHC :다이렉트형, 스윙암형, 로커암형 (직렬형 또는 V형 밸브배치)
DOHC: 다이렉트형 (V형 밸브 배치)
2) SOHC 다이렉트형
캠에서 피스톤형의 리프터를 통하여 밸브를 직접적으로 작동시키는 구조이다. 로커암이나 스윙암 등이 없기 때문에 구조가 간단 하고 운동 부분의 중량이 적으며, 강성이 크다.
3) SOHC 스윙암형
캠에서 스윙암을 통하여 밸브를 작동시키는 구조이다. 이 형식은 스윙암의 레버비를 이용할 수 있으며 로커암보다 경량이고 강성이 크다. 또한 스윙암은 캠과 접촉하는 부분의 면적을 크게 하여 내구성을 높이고 있다.
4) SOHC 로커암형
캠에서 로커암을 통하여 밸브를 작동시키는 구조이다. 이 형식은 밸브 배치가 직렬형 또는 V형 어느쪽도 가능하며, 연소실 설계의 자유도가 큰 장점이다. 직렬형은 밸브 배치나 연소실이 스윙 암형과 같게 디ㅗ기 때문에 큰 장점은 없으나 캠 샤프트의 위치를 낮게 설치할수 있다.
10. 4가이클 6기통 엔진에서 크랭크 샤프트의 형상과 점화순서 및 각 실린더 행정의 관계에 대하여 기술하시오.
1) 4사이클 6실린더
직렬형 4사이클 6실린더의 크랭크 샤프트는 우수식 크랭크와 좌우식 크랭크가 있다. 1과 6, 2와 5, 3과, 4 실린더의 크랭크 핀이 동일 방향에 있고 각각 120
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간격으로 되어 있다. 베어링 수는 4개와 7개가 있지만 6실린더엔진에서는 왕복 운동부의 질량에 따라 관성력이 잘 조화를 이루기 때문에 진동이 적고 원활 한 회전을 할 수 있다. 직렬 6실린더 엔진의 점화순서는 우수식 크랭크가 1-5-3-6-2-4, 좌수식 크랭크가 1-4-2-6-3-5이다.
11. 4사이클 엔진의 밸브 타이밍이 기관 성능에 미치는 영향에 대 하여 생각하시오.
1) 밸브 타이밍이 기관 성능에 미치는 영향
밸브 타이밍은 캠 양정이나 밸브 간극에 따라 결정되지만 체적 효율, 배기 가스 청정성, 저속 안정성, 고석 성능 등에 큰 영향을 미치기 때문에 엔진의 특성이나 용도에 따라 가장 적당한 시기에 결정한다. 일반적으로 중저속 성능을 중시하는 엔진에서는 밸브의 개폐 시기를 사점에 가깝도록 하고 밸브의 작동 각도를 작게 한다. 고속 성능을 중시하는 엔진에서는 사점보다 멀리하고, 밸브의 작동 각도를 크게 한다. 배기가스 대책용 엔진에서 서멀 리액터, 촉매 변환기 등의 장치가 없을 경우에는 유해성분의 가스 유출을 방지하기 위하여 밸브의 작동각도를 매우 작게 설정하고 있는엔진이 있다. 배기 상사점 부근에서 배기 밸브가 닫히기 이전에 흡기 밸브가 열리며, 흡, 배기 밸브가 동시에 열려 있는 기간을 밸브 오버랩 이라고 한다.
12. 다음 부품의 재료에 대하여 기술하시오.
1) 실린더 헤드
실린더 헤드는 실린더 블록의 상부에 위치하며 실린더 및 피스톤과 더불어 연소실을 형성 하는 것으로, 열부하에 높은 부품으로서 내열성, 냉각성, 강성 등이 요구된다. 구조는 벨브배치, 캠 샤프트 배치 및 냉각 방식에 따라 다르지만, 일반적으로 사용되고 있는 호버 헤드 밸브 및 오버 헤드 캠 에 대해서 설명 한다.
2) 피스톤
피스톤은 실린더 내를 왕복 운동하여 각 행정이 이루어지고 연소 가스의 고온, 고압을 받아 커넥팅 로드를 통해서 크랭크 샤프트에 전달하는 것이다.
피스톤의 재질에는 주철과 알루미늄 합금이 있다. 주철은 강도가 크고 열팽창은 적지만 비중이 크고 열전도성이 좋지 않으므로 사용되는 경우가 적다. 알루미늄 합금의 비중은 주철의 약 1/2.5~1/2.8정도로 적고 열전도성은 약 3배 정도로 양호하기 때문에 널리 사용된다.
3) 흡, 배기 밸브 및 시트
흡기, 배기 밸브의 제료에는 일반적으로 페라이트계 내열강을 사용하며, 일체형이 많다. 이것은 열전도가 적으며 내마모성은 강하지만 내열성은 조금 떨어진다. 배기 밸브에는 이반 적으로 오스테나이트계 내열상을 사용한다. 이것은 내열성은 양호하지만 내마모성은 떨어지고 열팽창이 크며 표면경화가 불가능하므로 스템 재료로서는 부적당하다.
따라서 밸브의 헤드부에 오스테나이트계 내열상을 밸브 스템에 페라이트계 내열상을 용접한 것을 사용한다. 헤드부의 페이스는 내마모성을 높이기 위하여 스텔라이트 코팅이 된 것 도있다.
4) 크랭크 샤프트 베어링
*단조제 크랭크 샤프트
- 단조의 경우에는 일반적으로 탄소강 이 사용되며 고부하의 엔진에서는 특수 합금강 이 사용된다. 단조제는 강도, 강성이 높고 재료의 결함이 적으며 신뢰성도 높다. 핀이나 저널부는 고주파 경화나 침탄텁 등을 이용하여 표면을 경화한다.
*주조제 크랭크 샤프트
- 주조의 경우는 구상 흑연 주철이나 펄라이트 가단주철이 사용되고 있다. 제조상 복잡한 형상으로도 가능하며 크랭크 핀 등을 중공으로 하여 회전질량을 감소시켜 밸런스 웨이트의 모양도 자유롭게 할 수 있다. 또한 오일구멍은 유관을 주입하기 때문에 가공공점을 없애는 등의 장점이 있다.
주철은 크랭크 샤프트와 같이 응력 집중부를 가지는 것은 피로 강도의 저하가 적기 때문에 강해 비하면 유리하며, 또한 핀 저널 베어링의 마모는 강제 보다 적다. 주조 결함에 의한 제품의 변형이 발생되고 신뢰성마저 조금은 저하되지만 현재는 이것이 많이 보완되어 실제로 사용하는 경우가 많아지고 있다.

키워드

내연기관,   기계공학,   가솔린,   크랭크,   실린더,   환원장치