가솔린엔진 성능측정

소개글

가솔린엔진 성능측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 결과치 (result)
2. 실험 결과 정리 및 고찰
3. 토론 및 토의 (Debate or DISCUSSION)

본문내용

0.16318
RPM
[rpm]
Fuel Flow
[mL/min]
TC - inlet
[℃]
TC - Exhaust
[℃]
Air Flow
[m3/min]
Torque
[Nm]
LHV
[kJ/kg]
2565.1493
38.9258
25.2292
673.1622
2.6902
1.281
42000
2. 실험 결과 정리 및 고찰
엔진의 이상오토사이클의 열효율을 계산하시오.
정적연소로서 동력을 얻는 가솔린엔진의 이상적 사이클이 오토사이클이며 열효율은 다음과 같다.
= : 압축비
= : 비열비(공기인 경우는 1.4)
따라서 엔진의 이상오토사이클의 열효율은 다음과 같다.
따라서 엔진의 이상적 사이클의 열효율은 66.96%이다.
각 회전속도에서 다음 항목 값을 기록하시오.
회전속도 [rpm]
2324.85
2565.15
토크 [Nm]
5.57
1.28
제동동력 [KW]
1.36
0.344
제동평균유효압력
[KPa]
308.45
70.91
연료유량 [mL/min]
37.42
38.93
도시연료소비율[g/(KW·hr)]
966.36
1326.36
제동연료소비율[g/(KW·hr)]
1158.46
4751.12
제동 열효율 [%]
7.40
1.80
공기유량 [m3/min]
3.96
2.69
제적효율 [%]
107.46
106.89
제동동력[KW]
제동평균유효압력[KPa]
※연료소비량
도시연료소비율[g/(KW·hr)]
제동연료소비율[g/(KW·hr)]
제동 열효율[%]
※공기밀도
체적효율[%]
※회전속도(rpm), 토크[Nm], 연료유량[mL/min], 공기유량[]은 센서로 측정하여 기입
각 회전 속도에서 다음 항목 값을 기록하시오.
회전속도 [rpm]
2324.85
2565.15
흡기온도 [℃]
23.66
25.22
배기온도 [℃]
735.04
673.16
연료연소열 [KJ/s]
18.334
19.074
냉각열 [KJ/s]
12.536
13.253
배기가스열 [KJ/s]
7.584
7.783
제동일 [KJ/s]
1.3565
0.3441
[%]
68.38
69.48
[%]
41.36
40.80
[%]
7.40
1.80
연료 연소열 [KJ/s]
냉각열 [KJ/s]
※
배기가스열 [KJ/s]
제동일 [KJ/s]
[%]
[%]
[%]
각 회전 속도에서 지압선도를 그리고 도시일, 도시평균유효압력을 계산하시오. 도시평균유효압력과 제동평균유효압력을 비교하고 차이가 왜 생기는지 고찰하시오.
도시일 [KJ] (2400rpm)
압축일 [KJ]
0.147276406
팽창일 [KJ]
0.247268774
배기일 [KJ]
0.04821846
흡입일 [KJ]
0.022793494
도시일=(팽창일-압축일)-(배기일-흡입일)
도시평균 유효압력 [KPa] (2400rpm)
도시일 [KJ] (2600rpm)
압축일 [KJ]
0.18693589
팽창일 [KJ]
0.255413157
배기일 [KJ]
0.033649355
흡입일 [KJ]
0.02169222
도시일=(팽창일-압축일)-(배기일-흡입일)
도시평균 유효압력 [KPa] (2600rpm)
도시평균유효압력과 제동평균유효압력을 비교하고 차이가 왜 생기는지 고찰하시오.
회전속도 [rpm]
도시평균압력 [KPa]
제동평균압력 [KPa]
2324.85
328.49
308.45
2565.15
248.97
70.91
도시평균유효압력이란 실린더 내에서 폭발한 연소가스의 일을 말하며, 엔진 실린더의 크기, 개수, 엔진 속도에 무관하다. 단위 행적 당 도시일을 말한다.
제동평균유효압력이란 크랭크축에서 유효하게 사용하는 일을 말하며, 도시평균압력에서 마찰손실 값을 제외한 값을 말한다.
따라서 도시평균유효압력은 가스가 폭발하면서 가해준 힘을 직접 측정하는 것이기 때문에 값이 크게 나오고, 제동평균유효압력은 도시일에서 마찰일을 제외한 후 실제 크랭크축에서 바퀴를 돌리는 데 사용하는 힘이 걸리기 때문에 제동평균압력이 낮다. 이것은 rpm이 증가하니 피스톤과 실린더 사이의 마찰이 심해져서 차이가 갑자기 커지는 것을 볼 수 있다.
3. 토론 및 토의 (Debate or DISCUSSION)
열기관이란 주위에서 에너지를 끄집어내어 일을 수행하는 기관. 즉, 열에너지를 기계적 에너지로 바꿀 수 있는 장치를 말한다. 또한 열을 일로 변환시키는 매개 역할을 하는 작동유체에 직접 열을 가하는 가관을 내연기관이라고 한다. 현재 많이 사용되는 가솔린엔진과 디젤엔진등이 내연기관에 속한다. 내연기관의 성능 평가에 중요한 항목은 출력, 열효율, 배기가스 성능이다.
이번 실험은 공랭식 단기통 가솔린 엔진을 대상으로 한 가솔린 엔진 성능 실험으로 가솔린 엔진을 대상으로 동력계를 이용한 부하시험을 통하여 엔진의 출력 성능 및 연료소비율성능을 측정, 평가하는 방법을 배우는 실험이었다. 실험 결과값을 이용하여 다양한 엔진 성능변수를 계산하고 연료를 통해 공급한 열에너지가 얼마나 유효하게 기계적인 일로 바뀌었는지 계산하여 좋은 엔진과 나쁜 엔진을 평가할 수 있는 기준을 알 수 있었다.
실험은 2400RPM 과 2600RPM, 두 번에 걸쳐서 이루어 졌다. 2400RPM에서는 첫 번째 표의 데이터 값을 얻었다. 데이터 결과 의 값이 나왔는데 는 으로 측정되어 이값을 으로 단위 변환 시켜 주었고,역시 bar로 측정되어 이값을 KPa로 변환하여 데이터를 계산하였다. 이때 에서 -압력이 측정되었는데 -압력데이터 값을 모두 제외 시키면 데이터값이 부족한현상이 발생하여 대안책으로 흡입 시작시 배기벨브와 흡기벨브가 동시에 열리는 점을 잡아 그곳을 대기압인 0.101325KPa로 가정하여 각각 압력값을 모두 보정해 주었다. 그러나 이 보정치로 인하여 공기의 질량 값을 계산할 때 실제보다 높은 압력 값으로 계산되었고, 이로 인해 실린더내의 공기 질량이 커지는 결과가 나타났다. 따라서 체적효율이 높아진 질량 값으로 인해 100%가 넘는 계산치가 나왔다. 를 보정해준 결과 P-V선도의 그래프를 그릴 수 있었다.
이번 실험을 통해서 이전에는 알지 못했었던 가솔린 기관의 여러 인자들과 이 인자들이 토크의 변화에 따라 어떻게 변화하는지 측정하고 이를 계산해봄으로써 여러 인자들 간의 상관관계를 직접 확인해 볼 수 있었던 실험이었다.

키워드

가솔린,   엔진,   성능,   열,   전공,   실험,   시험