내연기관의 역사

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내연기관의 역사에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

의 가능성이 기대되고 있는 가스 터빈과 전기 자동차의 현상과 과제에 대해서 기술하기로 한다. 자동차용 가스 터빈 엔진의 연구 역사는 30년 이상이 된다. 근년에는 작동 가스 온도를 높여 열효율 향상을 겨냥한 세라믹 가스 터빈(CGE : ceramic gas turbine)의 국가 프로젝트가 미국일본유럽에서 각각 진행되고 있다.
먼저, CGE의 제조 기술이 제일 큰 과제이고, 다음에는 과도 응답성과 저부하 연비의 양립, 사이즈코스트를 현행 엔진 정도로 하는 것 등 자동차 특히 이란 승용차를 고려할 경우 극복하여야 할 과제가 많다. 엔진의 특성으로부터 보면 고속 장거리용 대형 트럭, 버스로부터 시장에 도입될 가능성이 높다.
전기 자동차는 주행 시에 배기를 내지 않고 저소음이므로 저공해 차로 기대되고 있다. 단거리의 특수 용도용으로 오래 전부터 일부에서 사용되고는 있으나, 일반화하기 위해서는 전지의 에너지 밀도나 수명의 면에서 혁신적인 향상이 아직 몇 단계이고 필요한 상태이다. 도시 내의 주행용 소형 차량부터 도입되어질 것이라 생각된다.
§신 연료 엔진 : 기본 구성은 왕복동 엔진이나 현재의 가솔린, 경유에 대체되는 연료로는 다음의 3종류가 고려되고 있다. 대체 연료, 대체 에너지의 특성을 현행의 가솔린, 경유와 비교하면 그림과 같다.
자동차용 대체 연료의 특성 비교
§메탄올(methanol) : 천연 가스 또는 석탄을 합성에 의해 만든 것으로, 단위 체적당의 발열량이 가솔린의 반 조금 못되므로, 열효율이 동일 연료 탱크 용량의 항속 거리는 가솔린의 6할 정도라고 하는 것이 최대의 문제이다. 이밖에 알데하이드의 배출이나 재료 부식성이라는 문제도 해결 과제이다. 연료의 공급 체제와 항속 거리 대책으로 미국에서는 FFV(flexible fuel vehicle)라고 부리는 메탄올의 비율이 0～85%의 가솔린을 사용하는 차량 시스템 개발이 크게 이루어지고 있어 도입도 가깝다고 생각된다.
§천연 가스 : 연료의 탑재 형태로 고압 가스(CNG)와 액체 가스(LNG)의 2종류가 있다. 고압 용기에 채운 CNG로 사용하면 항속 거리가 가솔린의 2할 정도밖에 되지 않는 것이 문제이다. 액화에는 초저온(110K)을 필요로 하기 때문에 LNG 방식도 유통방치 시를 생각하면 과제가 많다.
이상의 관계에서 보면 적용 차량은 일반 승용차가 아닌 도시 내의 트럭이나 버스 등으로부터 도입될 것으로 생각된다.
§수소 : 천연 가스나 석탄으로부터 또는 원자력이나 태양 에너지에서도 제조할 수 있다. 압축 기체액체 연료로서 사용하는 경우의 과제는 천연 가스 이상이므로 온도, 압력에 의해 수소를 흡착하거나 방출하는 성질을 가지는 수소 저장 합금을 사용하는 시스템의 개발에도 힘을 쏟고 있다.
§기타 : 가솔린 엔진에서 부분 부하의 연비와 배기 성능을 동시에 향상시킬 수 있는 (초)희박 연소를 실현하기 위해 층상 흡기 기관, 이 가운데서도 연료를 실린더 내에 직접 분사하여 형성된 가연 혼합기에 스파크 점화하는 DISC(direct injection stratified charge) 엔진의 개발도 4사이클과 2사이클 양쪽에서 진행되고 있다.
포드의 PROCO 방식 등 4사이클 DISC엔진 개발의 역사는 20년 이상이 된다. 회전 속도, 부하의 넓은 범위에서 점화가 가능하고, 배기 규제를 만족하는 연소를 실현하는 혼합기의 형성이 어렵고 실용화에 이르지 못하고 있다. 하나의 연소실에 연료 분사 밸브와 점화 플러그를 부착하는 복잡성과 코스트(cost)가 높은 것도 실용화에 대한 장애이다.
※참 고 문 헌
1. C. Lyle. Cummins, Jr ;Internal Fire, SAE Inc. (1989)

키워드

Huyghens의 화약식 부압 이용기관,   Rivaz의 불꽃 점화식 엔진,   Lenoir의 가스엔진,   Otto 4사이클 엔지의 외관도,   Otto 엔지의 연소실 부근의 단면도,   2축 재생식 가스 터빈의 구성,   자동차용 대체 연료의 특성 비교