[기계 공학 응용 실험] 3. 내연기관 성능실험 (A+자료)

소개글

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목차

1. 서론
1-1. 실험 목적
1-2. 이론적 배경

2. 본론
2-1 실험장치의 구성 및 방법
2-2 실험 결과
2-3 고찰

3. 결론

4. 참고 문헌

본문내용

크랭크 축에 전달되는 제동연료소비율이 전체적으로 높게 나타난다. 또한 마찰에 의한 연료 소비율이 오히려 도시연료소비율과 제동연료소비율에 비해
서 상대적으로 크다는 것을 볼 수가 있다. 이는 마찰동력으로 사용되어지는 연료량이 실제 크랭크 축을
돌리는데 사용되는 연료에 양보다 많다는 것을 의미한다. 이는 fsfc=와 이라는 계산 식을 보게 되면 당연한 결과라는 것을 유추 할 수 있다.
결과표
RPM
Torque
1500rpm
1800rpm
2000rpm
도시일 [J]
3kgm
411.82
306.56
389.92
6kgm
643.62
579.82
645.16
9kgm
879.84
880.62
898.44
제동일 [J]
3kgm
184.7
184.7
184.7
6kgm
360.5
360.5
360.5
9kgm
554.2
554.2
554.2
마찰일 [J]
3kgm
227.12
121.86
205.22
6kgm
283.12
219.32
284.66
9kgm
325.64
326.42
344.24
도시평균유효압력 [kPa]
3kgm
827.322
615.861
783.326
6kgm
1292.99
1164.82
1296.09
9kgm
1767.55
1769.11
1804.91
제동평균유효압력 [kPa]
3kgm
371.051
371.051
371.051
6kgm
724.223
724.223
724.223
9kgm
1113.35
1113.35
1113.35
마찰평균유효압력 [kPa]
3kgm
456.27
244.809
412.275
6kgm
568.771
440.601
571.865
9kgm
654.191
655.758
691.557
도시동력 [kW]
3kgm
308.87
275.9
389.92
6kgm
482.72
521.84
645.16
9kgm
659.88
792.56
898.44
제동동력 [kW]
3kgm
138.53
166.23
184.7
6kgm
270.38
324.45
360.5
9kgm
415.65
498.78
554.2
마찰동력 [kW]
3kgm
170.34
109.67
205.22
6kgm
212.34
197.39
284.66
9kgm
244.23
293.78
344.24
기계효율 [%]
3kgm
44.85
60.25
47.37
6kgm
56.01
62.17
55.88
9kgm
62.99
62.93
61.68
도시연료소비율 [g/kW-hr]
3kgm
5.82
8.69
6.92
6kgm
6.21
6.89
5.11
9kgm
5.45
5.67
5.67
제동연료소비율 [g/kW-hr]
3kgm
12.99
14.44
14.62
6kgm
11.1
11.1
9.15
9kgm
8.66
9.02
9.20
마찰연료소비율 [g/kW-hr]
3kgm
10.57
21.88
13.16
6kgm
14.13
18.24
11.59
9kgm
14.74
15.32
14.82
결과
위의 표에서 구한 모든 실험값들은 실제 RPM과 토크가 각각 정확히 1500rpm, 1800rpm, 2000rpm 와 3kgm, 6kgm, 9kgm 값이라 가정하고 계산을 하였다. rpm이 1800일 때 가장 적은 일이 소요가 되었고, 토크가 커짐에 따라서 동력과 일이 커지는 것을 확인 할 수 있다. 하지만 연료 소비율을 보게 되면 토크가 커짐에 따라 일과 동력이 커지는데에도 불구하고 거의 일정한 값들을 가지는 것을 볼 수가 있다. 기계 효율적인 측면에서 보게 되면 토크가 커짐에 따라서 효율은 증가하게 되고 1800rpm에서 가장 높은 기계 효율을 보이게 된다.
일반적인 내연기관의 작동 특성에 대한 값과 실제 실험을 통하여 측정한 값들을 비교해보면, 우선 와류부하를 제외한 기관의 실제 기계 효율은 55~60%정도의 값을 가지게 되는데 이는 우리가 측정한 데이터 값과 잘 일치하는 것을 확인 할수 있다. 또한 bmep의 전형적인 최대값은 850~1050kpa 정도로 이 역시 우리가 측정한 값과 거의 유사하다는 것을 확인 할 수 있다.
결론 및 고찰
이번 실험은 각부의 온도 및 압력, 회전수, 연료소비량의 계측, 동력측정 등에 대해서 실제 측정을 해보면서 측정 기술에 대해서 습득을 하고, 측정한 파라미터를 이용하여 성능 평가를 해보는 것으로 내연기관의 성능을 나타낼 수 있는 몇 가지 계산식을 알아보고 실제 값을 구해보면서 이 값들을 rpm과 토크 각각에 대한 특징을 확인해 보았다.
우리가 내연기관에 대해 공부를 할 때 가장 먼저 접하는 것이 P-V선도 인데, 이 P-V선도는 우리가 문제를 풀이하기 위해서 정압, 정적, 등 엔트로피 과정이라 가정을 세우고 계산을 하였다. 실제 실험 결과 그래프를 보게 되면 가정한 그래프 모양과 아주 유사하므로 가정을 세우고 근사 할 수 있다는 것을 확인 할 수 있었다. 그리고 실제 알고 있었던 상사점 크랭크 축이 0도에서 가장 높은 압력이 발생하고 체적이 가장 작을 때 최고 압력이 발생한다는 등의 이론적으로 배웠던 내연기관에 대한 특성을 확인 해볼 수 있었다. 또한 측정된 파라미터를 이용하여 계산 해 나가는 과정을 통하여 전체적인 내연기관의 특성을 확인 해 볼수 있는 계기가 될 수 있었다.
실제 지난 학기에 내연기관에 대한 수업을 들을 때 복잡한 많은 공식들을 암기해야 하고 처음 보는 많은 내연기관의 작동 특성들 때문에 공부를 하는데 많은 어려움이 있었는데, 시험을 통하여 암기하고 이해 했었던 것을 다시 한번 실험을 통해서 확인해 보고 계산을 해고 정리를 하는 과정을 통해서 내연기관 성능 특성에 대해서 머릿속에 정리를 할 수 있는 좋은 과정이 될 수 있었다. 그리고 내연기관의 특성에 대해서 뿐만 아니라 실제 데이터 값들을 오리진을 이용하여 그래프로 도식하고 적분하고 엑셀로 계산하고 한글로 문서 작성을 하는 전체 적인 과정에서 여러 프로그램 툴을 이용하는 방법과 계산하는 방법 또한 익힐 수 있었다.
참고문헌
기계공학 응용실험, 기계공학실험교재편찬회, 청문각, 2009
Willard W. Pulkrabek 지음 김덕줄김병철김세웅장영준전충환 옮김, 내연기관공학(Engineearing
Fundamentals of the Internal Combustion Engine), 교보문고, 2006

키워드

기계 공학 응용 실험,   응용 실험,   내연기관