엔진 성능실험

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론

3. p-v 선도

4. 고찰

본문내용

작동원리를 배우고 이론적인 상태도와 실제 상태도와의 차이점을 발견하고 그 차이점에 대해 이해할 수 있는 시간이었다. 실험에 사용된 엔진은 4행정 사이클 기관으로 일반적인 자동차 엔진이었다. 4행정 사이클은 흡입, 압축, 폭발, 배기의 과정으로 진행된다. 이렇게 4개의 과정이 한 사이클을 이루며 작동되는데 각각의 과정의 압력과 부피사이의 관계를 나타낼 수 있는 것이 p-v선도이다. 먼저 이론적인 선도에서는 흡입과 배기과정에는 등압과정으로 부피의 팽창과 수축과정이 일어난다. 그러나 실제 엔진에서 이 두과정의 선도를 살펴보면 약간의 차이가 발생하는 것을 알 수 있다. 즉, 흡기, 배기과정에서 등압과정이 아닌 약간의 압력차이가 발생하는 것을 알 수 있다. 그렇다면 이런 가장 큰 차이는 왜 발생하는 것일까? 일단 흡기과정을 살펴보자. 흡기밸브가 열리고 피스톤은 아랫방향으로 이동한다. 순간적으로 피스톤 내부는 대기압보다 낮은 기압을 유지하게 될 것이다. 이는 유체가 고압에서 저압으로 이동한다는 아주 간단한 법칙에서도 알 수 있을 것이다. 반대로 배기과정에서는 폭발하고 남은 연소가스가 배기밸브를 통해 순간적으로 방출되기 때문에 배기밸브가 열리기 직전에는 압력이 높지만 열리는 순간 가스방출이 이루어지고 순간적으로 압력이 낮아지며 남은 배기가스가 배출되는 것일 것이다. 이론적인 선도에서는 등압과정으로 흡입과 배기과정이 이루어진다고 하지만 원활한 흡입과 배기를 위해서는 약간의 압력차가 발생해야 할 것이다.
5.고찰
실험을 통해 평소에 가깝게 볼 수 있었던 자동차 엔진에 대한 내용을 정리할 기회를 갖을 수 있어서 좋았다. 비록 구체적인 실험을 하는 것이 아니라 단지 엔진을 작동 시키는 것만을 보여준 실험이여서 아쉬움이 남기도 했지만 주어진 데이터를 그래프화 하고 보고서를 작성하는 과정에서 이론적인 엔진 시스템과 실제 시스템의 차이를 생각해 볼 수 있었던 것 같다.
데이터를 가지고 p-v선도를 그려보면서 실제와 이론상의 p-v선도가 달라짐을 알 수 있었는데 열기기 같은 경우는 단열이 잘 되지 않기 때문이라 생각 된다.
또한 그래프를 통해 TDC점을 찾아 봄으로서 점화지연(
lgnition Delay)이 일어났다는 것을 알 수 있었다. 점화지연이란 흔히 디젤 엔진에서 연료가 공급되고 점화 될 때까지 걸리는 시간을 말한다. 이렇게 시간이 걸리는 이유는 디젤의 경우 자연발화를 하기 때문이다. 가솔린의 경우는 점화 플러그가 있어서 불꽃으로 폭발을 일으키지만 디젤은 실린더를 압축시켜서 실린더 내의 혼합기를 압축시켜 자연발화 시키기 때문에 점화지연이 발생하는 것 같다. 가솔린은 자연발화가 되면 노킹(불안정한 폭발로 진동등이 생기고 엔진성능이 떨어짐)이 발생하기 때문에 자연발화가 잘 안되는 휘발유를 쓰고 디젤은 자연발화가 잘 되어야 하기 때문에 자연발화가 잘 되는 경유를 쓴다.
또한 실제 오토 사이클 Blow off 구간에서 일의 손실이 있음에도 불구하고 배기가스를 빨리 빼서 연소 효율을 높이려고 배기밸브가 이론상에서 보다 먼저 열리게 된다는 것도 알게 되었다.

키워드

엔진 ,   내연기관,   성능 ,   p-v,   p-v 선도,   엔진성능