자동차 공학 실험 - 가솔린기관 성능 실험

소개글

자동차 공학 실험 - 가솔린기관 성능 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 이 론
가. 토크와 동력
나. Air Mass Flow Rate 계산법
다. 체적 효율
라. 연료 소비율

3. 실험 방법

4. 실험 결과치 및 고찰
가. 실험 결과치
나. 그래프 선도
다. 실험 결과치에 대한 고찰

5. 결론 및 의견

6. 참고 문헌

본문내용

질량 유량 ()
표준상태의 공기 밀도 =
다. 체적 효율
실제 기관으로 흡입되는 공기의 질량은 이론적인 질량, 즉 행정체적을 차지하는 공기의 질량보다 적다. 이는 부분적으로 유도 시스템에서의 압력손실 때문이고 또한 공기가 엔진의 실린더로 들어갈 때 공기의 밀도를 감소시키는 열효과에 기인한다. 그런데 동력은 실린더로 흡입되는 공기의 양에 영향을 받으므로 이 체적효율의 감소는 동력을 감소시킨다. 그러므로 체적효율은 기관성능의 중요한 인자이다.
만약, 소비율이 이면 사이클당 실제 흡입된 공기의 질량은 이고, 이론적으로 행정체적에 흡입되는 공기의 질량은 가 된다.
: 체적효율
: 공기 질량유량 ()
: 회전율 (rpm)
: 현재 공기밀도 ()
: 표준상태의 공기밀도 = 1.2045
: 행정 체적 =
라. 연료 소비율
연료소비율을 계산할 때, 사용된 연료량을 직접 측정하여야하나 편의상 공연비와 공기질량유량을 이용하여 연료량을 계산한다. 여기에서 공연비는 14.5로 한다.
● 공연비(Air-Fuel Ratio)
: 공기 질량유량
: 연료 질량유량
● 연료 소비율(S.F.C, )
: 연료 질량유량 ()
: 마력 ()
3. 실험 방법
① 동력계 냉각수의 밸브를 열어준다.
② 배터리 스위츠를 ‘ON' 시킨다.
③ 인젝터 전압 및 전류 공급 트랜스를 ‘ON' 시킨다.
④ 실험 컴퓨터를 ‘ON' 시킨다.
⑤ 컨트롤 박스 파워 스위치를 ‘ON' 시킨다.
⑥ 엔진을 시동시키고 충분히 워밍업 시킨 후에 , Data Sheet에 설정된 rpm에 맞 춰 1300rpm부터 300rpm 또는 400rpm 간격으로 실험을 한다.
⑦ 컴퓨터와 컨트롤 박스를 사용하여 실험을 하고 Data Sheet를 작성한다.
⑧ 실험 종료 시 기기 ‘OFF'는 역순으로 이루어진다.
4. 실험 결과치 및 고찰
가. 실험 결과치
회전수(rpm)
1300
1600
1900
2200
2600
토크
4.2
4.08
4.52
4.66
4.81
41.202
40.0248
44.3412
45.7146
47.1861
마력
5.609062
6.70622
8.822459
10.53189
12.84742
공기차압
(DP)
0.7
1
1.1
1.4
1.8

0.275591
0.393701
0.433071
0.551181
0.708661
실제공기체적유량
()
15.21691
21.73181
23.90256
30.41216
39.08543
표준공기체적유량
()
15.42394
22.02748
24.22776
30.82593
39.61721
공기질량유량
1.15988
1.656467
1.821928
2.31811
2.979214
0.526122
0.751373
0.826426
1.051495
1.351371
체적효율
0.441983
0.51286
0.475022
0.521972
0.567629
연료질량유량
()
0.036284
0.051819
0.056995
0.072517
0.093198
연료소비율
()
388.1318
463.619
387.6125
413.1275
435.2531
회전수(rpm)
2600
2900
3200
3500
3800
4100
토크
4.81
4.83
4.66
4.81
5.08
5.1
47.1861
47.3823
45.7146
47.1861
49.8348
50.031
마력
12.84742
14.3894
15.31911
17.29461
19.83101
21.48086
공기차압
(DP)
1.8
2.2
2.5
2.7
3.3
3.8

0.708661
0.866142
0.984252
1.062992
1.299213
1.496063
실제공기체적유량
()
39.08543
47.75163
54.24664
58.57444
71.54722
82.34571
표준공기체적유량
()
39.61721
48.40131
54.98469
59.37137
72.52065
83.46606
공기
질량
유량
2.979214
3.639779
4.134849
4.464727
5.453553
6.276648
1.351371
1.651004
1.875567
2.0252
2.473732
2.847087
체적효율
0.567629
0.621746
0.640097
0.631921
0.710938
0.758368
연료질량유량
()
0.093198
0.113862
0.129349
0.139669
0.170602
0.196351
연료소비율
()
435.2531
474.7758
506.6201
484.5521
516.1678
548.4441
나. 그래프 선도
다. 실험 결과에 대한 고찰
실험은 엔진 회전수에 따른 토크 변화와 공기차압을 측정하였고, 그 수치를 바탕으로 표준 및 실제 공기의 체적유량, 연료 소비율을 구하였다. 그래프를 분석해 보면 회전수에 따라 전반적으로 상승하는 곡선을 보였다. 토크 선도를 중심으로 자세히 분석해보면, 일반적으로 알고 있었던 저 rpm과 고 rpm에서 토크가 떨어지는 곡선, 즉 가운데가 볼록한 형태의 그래프 형태가 나타지만, 실험에서는 1600rpm에서 토크가 급격히 올라간 후에, 떨어져 완만하게 오르는 곡선이 나타났다. 원인을 조사해보면, 엔진의 워밍업이 충분하지 못하여 실제적인 엔진 주행온도를 유지하지 못했다거나 실험적 오차도 있을 수 있겠지만, 가장 큰 원인은 흡기계 튜닝에 관련하여 얼마든지 변형된 토크 곡선을 측정할 수 있다는 것을 알았다. 나머지 그래프는 토크와 공기차압에 의해 나타나기 때문에 측정된 토크 곡선과 비슷한 형태로 나타났다.
5. 결론 및 의견
이번 실습은 다이나모미터를 사용하여 가솔린 엔진의 성능을 측정하는 것이다. 실제로 다이나모미터라는 측정장치는 대부분의 자동차 엔진 개발 및 성능 측정 기업이 사용하고 있는 장치이고, 엔진의 개발과 성능 측정과 관련하여 꼭 필요한 작업이여서 중요성이 높은 실습이였다. 실습은 사고없이 진행되었고 다이나모미터의 사용법 및 가솔린 엔진의 성능에 대한 전반적인 부분을 이해할 수 있었다.
6. 참고문헌
① S.N.U.T - 자동차공학실험1, 2007
② William H. Crouse 외 1 - Automotive Mechanics (Tenth edition), 2004
Appendix A

키워드

자동차 공학 ,   가솔린기관 성능 ,   실험