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Internal Combustion Engine

Internal Combustion Engine. Chapter 1. Introduction. 내연기관의 역사. 내연기관( Internal Combustion Engine) 은 19세기 후반에 개발되기 시작하여 자동차의 주된 동력원이며 기타 선박, 철도 등의 수송기관과 발전, 펌프구동등 넓은 분야에서 동력원으로 널리 사용되고 있다. 내연기관의 "내연"의 의미는 내부에서 연소가 일어난다는 의미이며 연소가 일어난 후 이 연소가스가 직접 작동유체가 되어 동력을 발생시킨다. "내연"에 대응되는

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Presentation Transcript

  1. Internal Combustion Engine Chapter 1. Introduction

  2. 내연기관의 역사 내연기관(Internal Combustion Engine)은 19세기 후반에 개발되기 시작하여 자동차의 주된 동력원이며 기타 선박, 철도 등의 수송기관과 발전, 펌프구동등 넓은 분야에서 동력원으로 널리 사용되고 있다. 내연기관의 "내연"의 의미는 내부에서 연소가 일어난다는 의미이며 연소가 일어난 후 이 연소가스가 직접 작동유체가 되어 동력을 발생시킨다. "내연"에 대응되는 말로서 "외연"이 있다. 화력발전은 연료가 연소한 후 높은 에너지의 가스로부터 작동 유체인 물로 에너지가 전달되고 이 물이 터어빈에서 동력을 발생시키므로 외연기관이다. 가스 터어빈도 연소가스가 직접 동력을 발생시키므로 내연기관이라 할 수 있으나 연소실과 터어빈이 분리되어 있어 일반적으로 별도의 기관으로 취급한다.

  3. 내연기관의 발달 내연기관의 발명은 유럽에서 시작되었다. 1860년대에 내연기관의 원리가 정립되고 실제의 기관이 제작되었다. 비록 초기의 기관은 효율이라든지 출력면에서 현재와 비교하면 보잘 것 없었으나 기본원리는 유사하였다. 4행정기관은 Nicholaus A. Otto가 1876년에 제작한 것이 처음이며 이어 2행정 기관도 1880년대에 여러 사람에 의해서 개발되었다. 이어 1892년에는 Rudolf Diesel 이 압축점화기관을 개발하였다

  4. 내연기관의 발달 Atmospheric Steam Engine (1712, Great Britain) First Successful Gasoline Engine (1893, Fairbanks,Morse& Company) 자세히 보기 자세히 보기

  5. 내연기관의 종류 내연기관은 크게 스파크 점화기관과 압축점화기관으로 나눌 수 있다. 스파크 점화기관은 스파크에 의해 점화가 되고 화염이 전파되는 기관으로 영어로 Spark-Ignition Engine 또는 SI engine 이라고 하며 주로 가솔린을 연료로 사용하기 때문에 가솔린엔진 이라고도 한다. 압축점화기관은 공기를 압축한 후 연료를 분사하고 이 연료의 자연발화에 의해 연소가 시작되는 기관으로 영어로 Compression-Ignition Engine 또는 CI engine이라고 하며 Diesel Engine이라고도 한다. 최근에는 두 엔진의 장점을 딴 새로운 엔진들이 개발되고 있다. 그 외에 cycle당 stroke(행정)수에 따라 4행정기관(4 stroke engine)과 2행정기관(2 stroke engine)으로 나눌 수 있고 사용되는 연료에 따라 가솔린기관, 디젤기관, CNG 기관, LPG 기관, 수소엔진 등으로 나눌 수 있다.

  6. 내연기관의 종류-SI Engine Nicolaus August Otto(1832-1892) --오른쪽의 그림을 클릭하면 참고 웹 페이지로 연결합니다. & 최초의 SI Engine(1876)

  7. 내연기관의 종류-CI Engine Rudolf Diesel(1858 - 1913 ) 1892년 최초의 CI Engine 개발 자세히 보기 From Diesel Engines for Land and Marine Work, 1917

  8. 내연기관의 구성 Crank Case Cylinder Head System Exhaust System Cooling System Intake System

  9. 내연기관 용어 • 직경(bore) :피스톤 또는 실린던 직경 • 행정(stroke):피스톤이 상사점에서 하사점까지 움직인 거리 • 상사점(top dead center, TDC) - 실린더내 체적이 가장 작아졌을 때 피스톤 위치 • 하사점(bottom dead center, BDC) - 실린더내 체적이 가장 커졌을 때 피스톤 위치 • 간극체적(clearance volume) - 최소 실린더 체적 • 행정체적(displacement volume) - 최대 실린더 체적과 최소 체적의 차이 • 압축비(compression ratio) - 최대 실린더체적을 최소 체적으로 나눈 값 • 공기연료비(air-fuel ratio) - 엔진에 공급되는 공기와 연료의 질량비

  10. 내연기관 용어 • 연료공기비(fuel-air ratio) -공기연료비의 역수 • 이론 공기연료비(theoretical air-fuel ratio) - 연료가 완전히 연소하는데 필요한 최소 공기량을 연료량으로 나눈 값 • 이론연료공기비(theoretical fuel-air ratio) - 이론공기연료비의 역수 • 당량비(fuel-air equivalence ratio) - 실제 연료공기비를 이론연료공기비로 나눈 값 • 평균유효압력(mep:mean effective pressure) –한 싸이클에서 나오는 모든 일을 행정 체적으로 나눈 값 • 도시평균유효압력(imep: indicated mean effective pressure)- 도시일을 행정 체적으로 나눈 값 • 마찰평균유효압력(fmep: friction mean effective pressure)- 마찰에 의해 손실되는 일을 행정 체적으로 나눈 값 • 제동평균유효압력(bmep: brake mean effective pressure)-제동일을 행정 체적으로 나눈 값

  11. New Technology GDI(Gasoline Direct Injection) Engine PILOT/MAIN/POST INJECTION (Diesel Engine) 자세히 보기 자세히 보기

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