일시 : 2022-09-28 23:48

Title : 내연기관

Memo

1. 내연기관 본체

주요부

• 실린더헤드, 실린더블록, 피스톤 및 커넥팅로드 어셈블리, 크랭크축, 플라잉휠, 밸브 및 밸브 개폐 기구
• 냉각장치, 윤활장치, 흡 · 배기장치, 전기장치 등

실린더블록 주위의 보조 장치

• 에어컨 압축기, 발전기, 기동전동기, 파워 스티어링 펌프 등

기관의 구비조건

1. 정미 마력당 중량이 가볍고 고장이 적을 것
2. 저속에서 고속까지 회전 범위가 넓을 것
3. 출력 변화와 운전성능이 좋을 것
4. 연료 소비량이 적고 값이 저렴할 것
5. 진동 및 소음이 적을 것
6. 다루기가 쉽고 점검수리가 용이할 것

사진 (참고만 할 것)

! [[ Pasted image 20220928132830.png ]]

2. 실린더헤드

• 실린더헤드는 실린더블록 위에 실린더헤드 가스켓을 사이에 헤드볼트로 고정된다.

★실린더헤드 재질

• 2,000[℃] 이상의 고온과 35[kgf/cm²] 이상의 고압을 결딜 재질이여야 한다.
• 고온에서 강도가 높고 열팽창이 작으며 주조나 기계가공이 좋은 재료
• 옛날부터 주철을 사용했으나 최근에는 알루미늄 합금을 많이 사용한다.
  • 자전거는 카본과 티타늄, 자동차는 알루미늄 합금

흡배기 통로의 배치방식에 의한 분류

횡류식 실린더 헤드

• 흡배기 통로가 서로 반대 방향에 배치된 형식

역류식 실런더 헤드

• 흡배기 통로가 모두 같은 방향에 배치된 형식
• 가스 유동 거리가 아주 짧아져 과급에 용이하고 흡기를 가열하기 쉬워 디젤기관에 주로 사용

사진

참고사항

실린더 헤드 볼트 체결 방법

• 실린더 헤드 볼트를 체결할 때는 가운데에서 밖으로 나선형 또는 대각선으로 2~3회 나누어서 조이며 마지막으로 체결할 때에는 반드시 토그 렌치를 사용하여 규정 토크로 조여야 한다.

실린더 헤드를 떼어내는 방법

1. 연질 해머로 두들겨 떼어내는 방법
2. 호이스트를 이용하여 자중에 의해 떼어내는 방법
3. 기관 자체 압축 압력을 이용하여 떼어내는 방법

실린더 헤드의 균열 점검방법

• 타진법, 자기 탐상법, 육안 검사법, 염색 탐상법, 형광 탐상법

피스톤은 직진운동을 한다

3. 연소실

• 피스톤이 상사점에 있을 때 실린더 최소 체적의 상태를 말한다.

★스월(Swirl)¹

• 와류, 인덕션 터블런스(Induction turbulence)라고도 하며, 흘러들어가는 소용돌이를 말한다.
• 흡기다기관을 둥글게 하여 흡입단계에서 혼합가스가 소용돌이를 일으켜 연료와 공기를 잘 혼합시켜서 연소효율을 높인다. (일정하게)
• 소용돌이의 방향은 좌우다. (가로 맴돌이)

★스퀴시(Squish)

• 해석하면 ‘지끄러뜨리다’는 뜻으로 압축 터블런스(Compress ion turbulence)라고도 한다.
• 피스톤에 의해 압축을 받는 혼합가스가 연소실의 모양에 따라 압축 되면서 생기는 소용돌이를 말한다.
• 스퀴시도 연료와 공기를 잘 혼합시켜서 연소효율을 높인다. (일정하게)

★텀블플로(Tumble flow)

• 텀블이라고도 불리며, 흡입 행정시 발생되는 실린더 축방향의 세로 맴돌이 흐름으로 주로 4밸브 엔진에서 작용한다.
• 소용돌이의 방향은 상하다. (세로 맴돌이)

연소실의 구비조건

1. 압축 끝 행정에서 강한 와루를 일으키도록 할 것
2. 엔진출력을 높일 수 있는 구조일 것
3. 연소실 내의 표면적은 최대한으로 최소가 되도록 설계할 것
4. 가열되기 쉬운 돌출부는 제거할 것
5. 노킹을 일으키지 않는 형상일 것
6. 밸브 면적을 크게 하여 흡 · 배기효율을 높일 것
7. 열효율이 높으며 배기가스에 유해한 성분이 적을 것
8. 화염 전파 거리(점화플러그의 중심 전극에서 연소실 끝 부분까지의 거리)를 최대한 짧게 할 것
9. 와류와 스키시 그리고 텀블을 일으킬 수 있는 구조일 것

연소실의 종류

반구형 연소실(Semi-Spherical Type)

• 반구 형탱의 연소실 모양을 가지며 스파크 플러그를 가운데로 두고 양쪽으로 흡 · 배기 밸브가 위치해 있다.

반구형 연소실의 특징

1. 연소실이 간단하여 체적당 표면적이 작아 열 손실이 적기 때문에 열효율이 높다.
2. 점화플러그의 설치 위치가 알맞아 화염 전파 거리가 짧다.
3. 스퀴시가 없어 압축 행정 시에 와류가 발생되지 않아 높은 옥탄가의 연료가 필요하다.
4. 지름이 큰 밸브의 설치가 용이하여 체적효율을 높일 수 있다.
5. 고속 안전성이 좋은 DOHC², SOHC³ 밸브기구에 적합하다.
6. 흡기 포트를 오프셋 시켜 혼합기의 스월 현상이 촉진되어 단위체적당 출력을 높일 수 있다.
7. 스퀴시가 없기 때문에 혼합 가스의 냉각이 나쁘다.

쐐기형 연소실(Wedge Type)

• 스파크 플러그를 시작으로 기울어진 면을 따라 한쪽으로 점점 가늘어지는 모양을 가지고 흡 · 배기 밸브는 기울어진 면과 일직선을 이루는 형태로 장착이 된다.

쐐기형 연소실의 특징

1. 연소실의 체적이 작으며, 고 압축비를 얻을 수 있다.
2. 스퀴시에 의해서 스월 작용이 양호하고 혼합기가 완전히 연소된다.
3. 혼합기가 스퀴시에 의해서 냉각되기 때문에 노킹의 발생이 적다.
4. 혼합기의 연소속도가 낮아 압력 상승이 완만하여 작동이 유연하다.
5. 밸브의 경사가 20˚ 전후이므로 흡 · 배기포트의 굴곡이 적다.
6. 스퀴시에 의해서 카본의 퇴적물이 발생된다.

욕조형 연소실(Bath Tub Type)

• 욕조를 거꾸로 뒤집은 형태의 연소실 모양을 가지게 되어 불리게 된 이름이다.
• 흡 · 배기 밸브는 지붕형 연소실 타입과 달리 수직으로 장착되고 나란히 배열되어 상대적으로 간단한 작동 형태를 보이는 것이 특징이다.

욕조형 연소실의 특징

1. 밸브기구가 간단하며 지름이 큰 밸브를 설치할 수 있다.
2. 스퀴시를 일으킬 수 있어 혼합기의 와류가 촉진된다.
3. 점화플러그의 배치가 용이하며 고 압축비를 얻을 수 있다.

지붕형 연소실(Pentroof Type)

• 펜트루프 방식은 반구형에 비해 밸브 장착 면이 서로 각진 형태의 삼각형 지붕 모양을 가지는 특징이 있다.
• 반구의 중앙에 스파크 플러그가 위치하여 연소 불꽃의 전파속도가 가장 빠르다.

지붕형 연소실의 특징

1. 연소실 중앙부에 점화플러그가 설치되어 화염 전파거리가 짧고 압축 행정 시에 와류가 얻어진다.
2. DOHC 밸브기구에 적합하며 밸브 면적이 커 체적효율이 좋다.
3. 크랭크축 방향으로 밸브가 설치되므로 밸브기구가 간단하다.
4. 흡입밸브 2개 및 배기밸브 2개의 4밸브로 설치하는 것이 가능하다.
5. 압축비를 높이기 위해 도움형 피스톤을 사용하기 때문에 열적 부하가 많다.
6. 피스톤의 중량이 증대되어 관성력이 커진다.

스월 연소실(Swirl Combusion Chamber)

• 근래에 와서는 린번(Lean burn)기관의 필수적인 핵심기술로 등장하고 있다. 이러한 스월을 강하게 유발시키는 연소실이 스월 연소실인데 혼합기에 강한 스월을 일으키기 위해 복잡한 형상의 연소실을 갖고 있다.

Source & Link

• 내연기관 및 전기자동차 - 구민사
• 옵시디언 사용자모임 카페
• 디지털 가든

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