디젤엔진실무일반 자동차 구조 실습

(1)

1. 엔진에 작동원리 이해 할수있다.

2. 4사이클 엔진의 작동을 설명 할수있다.

3. 엔진의 제원을 이해 할수 있다.

4.디젤 엔진 작동원리 이해 할수있다

5. 가솔린 엔진과 디젤엔진을 비교하여 설명 할수있다.

3.엔진작동원리.

3 -1.왕복 형 엔진의 작동원리 3 -2. 4 사이클 엔진.

3 -3. 엔진의 제 원 4. 디젤엔진

4-1. 디젤엔진의 일반.

4 -2. 디젤 엔진의 연료장치.

4-3. 커먼레일 디젤일반.

5. 가솔린엔진과 디젤엔진의 비교.

5-1. 당사 엔진의 종류.

왕 복형 엔진이란 연료의 연소 시 발생한 열이 연소가스의 팽창압력으로 바꾸어 피스톤을 하강시키는 일을 반복적으로 발생한다.

즉 피스톤의 상하 직선 왕복운동을 회전운동으로 바꾸기 위해 피스톤과 크랭크축 및 커넥팅 로드의 기구 가 필요하다.

4사이클 엔진에는 흡입행정, 압축행정, 폭발행정, 배기행정이 있다.

디젤엔진은 구조는 가솔린과 같다.

연소방식 에서 점화플러그 가 필요 없고 자기착화 방식이다.

커먼레일 디젤엔진은 기존디젤엔진과 같은 자기착화 방식이다. 연료장치가 초 고압으로 분사하여 연비 향상, 배기가스저감, 성능 향상이 획기적으로 개선되었다.

하성용 교수

Ⅰ. 차시

차시 횟수 3 주차 ^차시명

디젤엔진실무일반

Ⅱ. 학습 개요

1) 해당 차시 학습 목표

2) 해당 차시 학습 목차(세부목차)

3) 해당 차시 에서의 Keyword

(2)

장제목 ^엔진일반

절제목 3.엔진 작동원리

항제목 3-1 왕복형 엔진의 작동원리

항(절)의 학습 내용

왕 복형 엔진이란 연소실에서 발생한 열에너지, 즉 가스의 팽창압력을 피스톤의 왕복운동에 의해 기계적인 일로 바꾸는 엔진을 말하며,

피스톤의 직선 왕복운동을 회전운동으로 바꾸기 위해 피스톤과 크랭크 축 및 커넥 팅 로드의 기구가 필요하다.

그림 2-4크랭크 축 기구 및 상사점과 하사점

위 그림 2-4는 크랭크 기구를 나타낸 것으로, 크랭크 축이 1회전할 때 피스톤은 실린더 안에서 1회의 왕복운동을 하며,

피스톤이 맨 위에 위치한 상태를 상사점(TDC, Top Dead Center)이라고 하고 맨 아래로 내려온 상태를 하사점(BDC, Bottom Dead Center)이라고 한다.

또한 상사점에서 하사점까지의 피스톤 직선 이동거리를 행정(stroke)이라고 한다.

왕복형 엔진에서 흡입, 압축, 폭발, 배기의 작동 주기를 사이클(Cycle)이라 하며, 이것은 실린더 안에서 가스의 주기적인 변화를 나타내는 뜻으로도 쓰인다.

이미지 표현방식

- 구조멀티 참조 애니메이션

1.실린더, 연소실 등 상사점, 하사점 을 독립적으로 표현.

(3)

절제목 3. 엔진의 작동원리

항제목 3-2 4사이클 엔진

4사이클 가솔린 엔진은 연료분사에 의해 공기와 연료의 균일한 혼합기가 만들어 지고, 이 혼합기는 흡기 매니폴드를 통하여 실린더 안으로 흡입되어 피스톤에 의 해 압축한 후 점화된다.

점화 플러그에서 발생한 불꽃은 혼합기 전체로 전파되어 이 때의 연소로 온도가 상승하고 실린더 안의 압력이 급격이 높아지고,

이 압력이 피스톤에 가해져 커넥팅 로드를 통하여 크랭크 축에 회전력으로 전달 된다.

(1) 흡입행정 (2) 압축행정 (3) 배기행정 (4) 동력행정그림 2-6 4사이클 엔진의 작동순서

그림 2-6은 4사이클 엔진의 작동을 나타낸 것이며, 그 작동 순서는 다음과 같다.

1) 흡입 행정(Intake Stroke)

그림 2-6의 (1)과 같이 흡입행정에서는 흡기 밸브가 열려 있는 상태에서 피스톤 이 상사점 에서 하사점 으로 내려오고, 이 때 실린더 내부는 대기압보다 압력이 낮 아져 흡 기관에서 형성된 혼합기 가 실린더 안으로 흡입된다.

- 애니메이션 , 구조멀티참조

1. 흡입, 압축, 폭발, 배기, 독립적으로 작동 표현.

2. 전체적으로 동작 표현.

(4)

절제목 3. 엔진 작동원리

항제목 3-2. 4 사이클 엔진

2) 압축 행정(Compression Stroke)

그림(2)의 압축행정에서는 흡기 및 배기 밸브가 닫혀 있는 상태에서 피스톤이 상 승함에 따라 혼합기는 압축되어 압력이 높아지고, 혼합기 속의 연료는 압축으로 인한 온도의 상승으로 완전히 기화되어 쉽게 점화될 수 있다.

이 때 압축압력이 규정보다 너무 낮으면 흡입 혼합기가 제대로 기화되지 못하기 때문에 동력행정에서의 출력 또한 그만큼 떨어지게 되고, 압축압력이 너무 높게 되면 압축열에 의해서 자기착화되어 이상연소에 의해 엔진 출력이 저하된다.

따라서 적절한 범위의 압축압력이 필요하다. 엑셀 엔진의 크랭킹시 압축압력은 약 12kg/㎠정도 된다.

3) 동력 행정(Power Stroke)

그림(3)의 동력행정에서는 압축행정이 끝나는 상사점의 조금 전에 점화 플러그의 불꽃에 의해 혼합기에 점화되면, 혼합기가 연소하여 발생한 고압가스의 압력을 받 아 피스톤이 내려가면서 크랭크 축에 회전력을 가한다.

이 행정은 폭발행정(explosion stroke)또는 팽창행정(expansion stroke)이라고도 한다.동력행정에서의 점화시기는 엔진 성능에 지대한 영향을 주기 때문에 엔진출 력을 최고로 낼 수 있도록 정확한 시기에서의 점화가 필요하다.

4) 배기 행정(Exhaust Stroke)

그림(4)의 배기행정에서는 배기 밸브가 열려 있는 상태에서 피스톤이 상승하고 연 소 가스가 실린더에서 배출되어 1사이클이 완료된다.

피스톤이 상사점에 도달하면 다시 (1)의 흡입행정으로 옮겨 사이클을 되풀이 한다.

비고

(5)

항제목 3-3. 엔진의 제원

1) 배기량

엔진의 배기량(Piston displacement)이란 피스톤이 하사점에서 상사점까지 이동 한 사이에 배출할 수 있는 용적을 말하며, 총배기량(Vr)은 다음 식으로 계산하고 단위는 cc또는 ℓ로 나타낸다.

Vr = π / 4 D2LN

Vr : 총배기량 L : 행정 Π : 원주율 N : 실린더 수

D : 실린더 지름(cm)

그림 2-7 배기량과 압축비

2) 압축비

엔진 압축비란 피스톤이 하사점에 있을 때의 V+Vc와, 피스톤이 상사점에 있을 때 연소실 용적 Vc와의 비를 말한다.

R =V + Vc / Vc = V / Vc + 1

R : 압축비 V : 행정 체적 Vc : 연소실 체적

3) 마력

엔진의 최고출력을 나타내는 단위로는 PS(불마력)를 쓰며, 1PS는 75kg의 물건을 1초동안에 1m 들어올리는 힘, 즉 1PS=75kgm/s이다.

실린더 안에서 연료가 연소하여 피스톤이 상하운동을 하게 하는 힘을 지시마력이 라 하고, 크랭크 축의 회전력 에 의해 얻어진 마력을 실마력 이라고 한다.

비고 1.배기량 표현, 압축비 표현, 마력 표현, 회전력 표현.

(6)

4) 회전력

회전력(Troque)은 회전시킬려고 하는 힘을 말하며, 회전력 T의 단위는 kgf·m로 나 타낸다.

T = Fr

회전력(T) = {힘(kg)] × [힘에 작용하는 반지름(m)]

엔진의 축 회전력은 중속에서 크고, 저속 및 고속에서는 작아진다. 이것은 회전 속 도에 따라 연소상태 및 흡입효율이 변하는 것이 주 원인이다.

5) 축 출력과 회전력

엔진에서 실제로 발생한 축 출력은 크랭크 축이 회전력에 의해 단위 시간에 하는 일의 양이므로, 축 출력과 축 회전력 사이에는 다음 관계가 있다.

축 출력(PS) = 2

π

TN / 75 × 60 = TN / 716

T : 축 회전력(kgf·m)

N : 크랭크 축 회전속도(rpm) π: 원주율

75:1PS=75kgf·m/s이므로 75로 나누면 마력으로 환산됨 60 :1분 60초(s)

6) 엔진 성능곡선

엔진의 각 회전속도에서 최대 출력시의 축 출력, 축 회전력 및 연료 소비율의 나타 낸 그림을 엔진 성능곡선이라 하며 다음 그림과 같이 표시한다

엔진의 축 출력(PS)은 회전속도가 빨라짐에 따라 급속히 증가하나, 고속 회전이 되면 흡입 공기량의 관계 등으로 연소상태가 나빠져 축 출력도 증가하지 않는다.

축 회전력(kgf·m)은 저속, 고속에 관계없이 일정한 직선으로 되는 것이 이상적이 나, 실제에 있어서는 연소상태가 가장 좋은 중속에서 최대치를 나타내고, 저속에서는 열손실로 인하여, 고속에서는 기계마찰의 증대로 인하여 양쪽 끝이 내 려간다.

연료 소비율(g/ps-h)은 최대 회전력 을 나타내는 회전속도 부근에서 최저값을 나 타내는 것이 보통이며, 이 때의 회전 속도를 표준 회전수라고 한다.

(7)

앞 그림 2-9에서 최대의 축 출력은 6000rpm에서 약 68ps를 나타내고 있고, 3000rpm부근에서 40ps를 나타내고 있다.

축 회전력(Torque)은 3500rpm부근에서 최대치 9.5kgf·m를 나타내고,

이 때의 연료 소비율은 최저로 1시간 동안 1마력을 내기 위해 약 180g정도의 연료 를 소비하고 있다.

비고 -. 엔진성능 선도

1.마력 표현, 회전력 표현, 연료 소비율 표현 0

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 엔진회전수 (rpm)

토크 (kgf m)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

출력 (PS)

CVVT 엔진 MPI 엔진

(8)

절제목 ^{4. 디젤 엔진} 항제목 4-1 디젤엔진 일반

디젤 엔진(Diesel Engine)은 기구적인 요소에서 가솔린 엔진과 거의 비슷하지만, 연료의 연소과정에 있어 가솔린 엔진은 공기와 연료의 혼합기 를 압축한 다음 전 기적인 불꽃으로 점화하는데 비해 디젤 엔진은 공기만을 흡입하고,

고 압축비(16∼23:1)로 압축하여 그 온도가 500℃이상 되게 한 다음 노즐에서 연 료를 안개모양으로 분사시켜 자기착화 시키는 점이 다르다.

따라서 디젤 엔진에서는 점화장치가 필요치 않고 연료 분사 펌프(Injection Pump) 와 연료 분사 노즐(Injection Nozzle)등으로 구성된 연료 분사장치를 필요로 하는 데 주요 구성 부품은 연료탱크, 분사펌프, 분사노즐, 연료필터, 연료공급펌프 등으 로 구성되어 있다.

디젤 엔진에서 사용되는 연료는 자기 착화성이 좋은 경유, 중유, 석유등을 사용한 다.

최근에는 지구환경을 보호하기 위한 환경친화적 디젤엔진을 각 사별로 개발하여 승용형 디젤차량에 적용하고 있는데 가솔린의 MPI방식과 흡사한 커먼레일 (Common Rail)의 컴퓨터 엔진을 적용하고 있다.

압축 착화방식

-. 애니메이션 ( 구조멀티 참조)

1. 연료가 고압으로 분사되면서 기화하여 자기착화 하는 장면 표현.

(9)

절제목 ^{4. 디젤 엔진}

항제목 4-2디젤엔진의 연료장치

4-2디젤엔진의 연료장치

디젤 엔진의 출력은 연소실에 분사되는 연료의 양에 따라 크게 좌우되며, 또한 분사시기, 분사시간, 분사율 및 분무 상태와 분포 상태, 미립화의 정도 등은 연소실 모양과 더불어 엔진 성능에 크게 영향을 미치기 때문에 다음과 같은 분사 조건을 만족시켜야 한다.

1) 미립 화 : 연소실에 분사된 연료의 입자는 작을수록 좋으며 입자의 크기는 대략 1∼100μ 정도의 크기이면 된다.

2) 관통력 : 미립화된 연료가 한곳에만 모여 있으면 완전연소가 어렵다. 따라서 운 동성이 있어야 한다.

3) 분포성(Distribution) : 연소실에 분사된 연료는 연소실 구석구석까지 골고루 분포되어야 완전연소가 이루어진다.연료분사장치는 그림 2-10과 같이 연료 탱크, 연료 필터, 피드 펌프, 분사 펌프, 고압 파이프 및 분사 노즐로 구성되어 있다.

그림 2-11 독립형 (PE) 분사장치

디젤 엔진에서 많이 사용되고 있는 연료펌프는 독립형 분사 펌프(PE형)와 분배형 분사 펌프(VE형)가 있으며,

-.애니메이션 ( 구조멀티 참조)

1.연료의 이동 및 분사펌프 작동 하고 고압으로 연료분사 장면 표현.

(10)

장제목 ^엔진일반 절제목 4. 디젤 엔진

항제목 4-2 디젤엔진의 연료장치

독립형은 실린더수와 같은 플런저가 1열로 배치된 분사 펌프이고, 분배형은 그림 2-10과 같이 1개의 플런저로 회전 왕복운동에 의해 각 실린더에 분배하는 분사 펌프 형식이다.

분배형 분사 펌프(VE형)는 부품 수가 적어 간단하고 소형이면서 가볍기 때문에 소 형차량의 디젤 엔진에 많이 쓰이고 있다.

연료 분사 펌프는 고압(200∼300kg/㎠)의 연료를 분사 파이프를 통해 분사 노즐 로 보내며, 노즐은 100∼150kg/㎠의 압력에서 연소실로 분사가 되도록 조정되어 있다.

① 분사펌프(Injection Pump)

연료를 고압으로 형성하여 분사노즐에 공급하는 장치로써 조속기, 타이머 등으로 구성되어 있다.

▷ 거버너(Governor) : 엔진의 회전수와 부하에 따라 연료량을 조절하는 장치

▷ 타이머(Timer) : 엔진의 회전속도에 따라 분사시기를 조절하는 장치

② <INDENT>분사노즐((Injection Nozzle)

실린더 헤드 연소실에 장착되어 연료를 펌핑(Pumping)하는 역할을 한다.

③ 연료공급펌프(Fuel Feed Pump)

분사펌프 몸체에 부착되어 분사펌프에 의해 작동되며, 연료탱크로부터 연료를 펌 핑하는 역할을 한다.

④ 워터 세퍼레이터(Water Seperator)

탱크와 공급펌프 중간사이에 설치되어 연료중에 포함된 수분을 물과 연료의 중량 차이를 이용하여 침전시키는 장치로써 요즘은 센서를 장착 계기판에 경고등을 점 등시킬 수 있도록 되어 있으며 드레인 플러그를 통해 배출시킨다.

-. 사진

1. 분사펌프 ,연료공급 펌프, 워터 세퍼레이터, 부품사진.

(11)

절제목 4. 디젤 엔진

항제목 4-3 커먼레일 디젤엔진

커먼레일 디젤엔진의 연료장치는 기본적으로 고압직접분사 시스템(HSDI)이 적용 되었다.

아울러 연료장치개발로 디젤엔진의 환경적 문제와 한단계 높은 경제적 효율 향상 을 실현하였다.

디젤엔진의 소음 저감과 더불어 높은 연료경제성 및 유해 배기가스의 저감에 대한 필요성은 항시 대두되었고 기계적으로 제어되는 연료분사 시스템으로 대응하기에 는 한계가 있었다.

이러한 요구사항을 만족하기 위해서는 정교하고 정확하게 축정되는 분사 연료량 과 함께 고압의 분사압을 요구하는 시스템이 필요하게 되었다.

따라서 디젤엔진의 전자제어화 및 고압직접분사엔진 시스템을 개발 적용하게 되 었다.

엔진의 연료분사장치를 이해하는데 참고로 바라며, 커먼레일 방식 연료분사 시스 템과 구성요소, 그리고 작동방법과 관련된 모든 내용을 서술하였다.

연료 시스템에서 새로이 개발된 “커먼레일”의 주요 구성 부품을 보면 연료 어큐뮬 레이터(축압기)와 초고압 연료공급 장치 인젝터,

그리고 복잡한 시스템을 정밀하게 제어 하기 위하여 전기적 입출력 요소와 엔진 ECU가 있다.

2-12 연료 시스템 구성

-. 애니메이션,

1.각 부품 명칭표시, 연료공급 및 분사표현, 2. 각종센서 입력신호 전달 표현.

(12)

절제목 5. 가솔린 엔진과 디젤 엔진 비교

항제목

항(절)의

학습 내용

구 분 가솔린 엔진 디젤 엔진

연소 사이클 오토 사이클 사바테 사이클

압 축 비 7~11 : 1 16~23 : 1

연소실 형식 간 단 복 잡

혼합기 의 생산 압축전에 혼합 공기만 압축 후 안

개모양 분사

점화 방식 전기불꽃에 의한

점화

압축 열에 의한 자 기착화

연료 공급 인젝터(기화기) 분사펌프.분사노즐

연 료 가솔린 경유,석유

작동중의 진동소음 작다 비교적 크다

열 효 율 25~32 % 32~38 %

연료 소비율 230~300g/ps-h 150~240g/ps-h 속도 조절방법 흡입되는 혼합 가스량 분사되는 연료량 엔진 회전수 2000~6500rpm 1600~4000rpm

압축 온도 120~140℃ 500~550℃

폭발 압력 30~35kg/㎠ 45~70kg/㎠

압축 압력 7~11kg/㎠ 30~45kg/㎠

출력당 중량 3.5~4kg/ps 5~8kg/ps

시동 마력 1 PS 5 PS

(13)

장제목 엔진일반

절제목 5-1. 당사 엔진의 종류

항제목 ^{엔진의 역사}

엔진의 역사

새턴(Saturn) : 포니, 스텔라

오리온(Orion) : 포니엑셀, 프레스토, 뉴엑셀, 엘란트라1.5 시리우스(Sirius) : 쏘나타Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, 그랜저, 다이너스티, 포터, 그레이스, 갤로퍼, 싼타모, 카스타, 스타랙스, 엘란트라 1.6, 1.8

알파(Alpha) : 스쿠프α, 엑센트α, 아반떼 1.5 베타(Beta) : 아반떼 1.8, 2.0(투어링, 티뷰론) 입실론(Epsilon) : 아토스, 비스토

시리우스Ⅱ(Sirius Ⅱ) : EF 1.8, 2.0, FO 2.0(트라제) 델타(Delta) : EF 2.5, XG 2.0, 2.5, FO 2.7(트라제)

시그마(Sigma) : XG3.0, 에쿠스 3.5오메가(Omega) 에쿠스4.5

새턴(Saturn)

▷ 캠샤프트 구동방식이 타이밍체인 기어방식 ▷ 구조는 간단하나, 소음이 크다

▷ 냉·난방이 불량하다.

▷ 고속에는 부적합한 저속형이다.

오리온(Orion)

▷ 캠샤프트 구동방식이 최초로 타이밍벨트 적용

▷ 저연비 고속형이며 FF(Front Engine Front Wheel Drive)방식에 적 합

▷ MPI 시스템 적용 가능 ▷ 배기가스 저감효과 ▷ 소음 저감효과

-. 사진

1. 각 엔진 특징을 사진으로 표시.

(14)

항제목

시리우스(Sirus)

▷ 오토래쉬 어져스터(자동간극 조정장치)를 적용하여 밸브간극 항상 “0”으 로 자동 조정되어 소음이 적다.

▷ 파워젯트밸브를 장착하여 혼합기에 와류를 증대시켜 엔진 출력을 향상시 킴

▷ 실린더블럭 좌우에 밸런스웨이트(Balance Weight) 장착하여 엔진의 수직/

수평 진동을 흡수하여 중·고속에서 정숙함

알파(Alpha)현대자동차 독자개발

▷ DLI(Distributor Less Lgnition)전자 직접점화장치를 사용, 강력한 불꽃에 의한 점화가 이루어지므로 연비를 절감할 수 있다.

▷ 파워Tr이 ECU에 내장되어 신뢰성이 우수하다.

▷ HLA(Hydraulic Lash Adjuster)를 사용하므로 소음이 적다

▷ 노크센서(Knock Sensor)에 의한 노킹한계부근까지 점화시기를 지각, 진각 시키므로 엔진의 유효출력을 증대한다.

▷ 흡기밸브8, 배기밸브4개를 장착하여 흡입효율을 향상 출력을 증대를 도모

베타(Beta)

▷ 타워점화코일을 사용(실린더 헤드에 장착)

▷ DOHC에 SOHC벨트를 적용(헤드안 체인구동)

▷ 입구제어 냉각방식 적용(온도 변화폭이 일정)

▷ VVT(Variable Valve Timing)가변 밸브 타이밍을 적용하여 엔진 부하조건과 엔진회전수에 따라 밸브 타이밍을 변화시켜 저속에서부터 고속까지 높은 토 크와 동시에 아이들과 저부하시 연비가 양호하다. = 수출사양

입실론(Epsilon)

▷ MPI 3밸브(흡기2/배기1)

▷ HMC 독자개발 EMS(Engine Management System)적용

▷ 싱글코일 타입의 ISA(Idle Speed Actuator)

▷ CAS 내부 슬리트판 구조 변경(CAS 60개 홈 / #1 TDC 4개 홈) = HMC특허

-. 엔진사진.

1. 각 엔진의 특징을 사진으로 표시.

(15)

장제목 엔진실무일반

항제목

델타(delta)

▷ 소량화, 경량화, 고성능화 특히 저중속도의 토오크 중시

▷ 알루미늄블록, 알루미늄 상단 오일팬, 빔 베어링 캠 사용

▷ 직동식 유압 태핏

▷ 배기측 캠샤프트 체인으로 구동

▷ ONE밸트 타입의 파워벨트를 적용하여 소음저감 및 자동장력 조정

시리우스Ⅱ(Sirius Ⅱ)

▷ 냉각라인 플라스틱화 = 경량화 도모

▷ 2 SHEET HEAD 가스켓 - 내구성 향상

▷ 알루미늄 오일팬

▷ 냉각수 입구제어

▷ 발전 전류제어

시그마(Sigma)

▷ 국내 최초로 전자제어 쓰로틀 밸브 시스템 적용

▷ 핫필림 에어플로 센서

▷ 발전 전류제어 적용

▷ 실린더 헤드 상부에 점화코일 장착(파워Tr 내장)

▷ 점화고장 검출 센서 적용

▷ ECU-TCU, ECU-ETS는 시리얼 통신, ECU-TCS, TCU-TCS 는 CAN통신

오메가(Omega)

▷ GDI(Gasoline Direct Injection) 엔진 V8 적용

▷ 알루미늄 블록, 스월 인젝터 사용, 대용량 EGR밸브 2EA 장착

▷ 초희박 연소를 위해 바울(BAWL)피스톤 사용 = 압축행정 말 분사

▷ 30% 연비향상, 10%정도의 엔진출력 향상

비고

(16)

번호 문제 정답 및 해설

1

1.다음 중 왕복 피스톤 기관에 대한 설 명 중 맞지 않는 것은?

①피스톤의 상하 왕복 운동을 회전 운 동으로 바꾼다.

②피스톤의 직선 운동을 크랭크축과 커넥팅로드 기구로 회전운동으로 바꾼 다.

③크랭크축이 1회전하면 피스톤은 4 회 왕복 운동한다.

④왕복형 엔진에서는 흡입,압축,폭발, 배기 순서로 이루어진다.

③

크랭크축이 1회전하면 피스톤은 1회 왕 복 운동한다.

4행정 기관 에서는 크랭크축이 2회전 해 야 1회 폭발한다. 즉 1회 작동주기를 완 료한다.

2

2. 다음은 4사이클 엔진의 설명이다 맞지 않는 것은?

① 흡입행정 – 흡기밸브가 열리고 피 스톤이 하강한다.

② 압축행정 – 흡기,및 배기밸브가 열 리고 피스톤이 상승한다.

③폭발행정 – 흡기,및 배기밸브가 닫 히고 피스톤이 하강한다.

④ 배기행정 – 배기 밸브가 열리고 피 스톤이 상승한다.

②

※압축행정 – 흡기,및 배기밸브가 닫히 고 피스톤이 상승한다.

3

3. 엔진의 제 원 에서 용어 설명 중 맞 지 않는 것은?

①배기량 – 피스톤이 하사점 에서 상 사점 까지 이 동시 배출할 수 있는 용 적

② 압축비 – 행정체적에 연소실 체적 을 더하고 , 연소실 체적으로 나눈 것.

③마력 – 1마력은 75kg 의 물체를 1초 동안에 들어 올리는 힘

④ 회전력 – 엔진의 축 회전력 은 저속 및 고속에서 커진다.

④

※ 엔진의 축 회전력 은 중 속에서 크고 저속 및 고속에서 작아진다.

이것은 회전속도에 따라 연소상태 및 흡 입효율이 변하는 것이 주 원인이다.

4

4. 다음은 가솔린엔진과 디젤엔진의 비교 설명 중 맞지 않는 것은 ?

①가솔린 엔진 – 스파크 플러그에 의 한 점화

②디젤엔진 – 압축 열에 의한 자기착 화.

③가솔린 엔진 –공기만 압축 후 인젝 터 로 연료분사.

④디젤엔진 – 공기만 압축 후 안개 모 양으로 분사.

③

※가솔린 엔진은 연료를 흡기밸브 앞에 인젝터 로 분사하여 연료와 공기를 혼합 하여 실린더로 흡입한다.

(17)

1. 엔진에 작동원리를 이해할 수 있다.

2. 4사이클 엔진의 작동을 설명할 수 있다.

3. 엔진의 제원을 이해할 수 있다.

4. 디젤엔진 작동원리 이해할 수 있다

5. 가솔린엔진과 디젤엔진을 비교하여 설명할 수 있다.

3.엔진작동원리.

3 -1.왕복 형 엔진의 작동원리 3 -2. 4 사이클 엔진.

3 -3. 엔진의 제 원 4. 디젤엔진

4-1. 디젤엔진의 일반.

4-2. 디젤 엔진의 연료장치.

4-3. 커먼레일 디젤일반.

5. 가솔린엔진과 디젤엔진의 비교.

5-1. 당사 엔진의 종류.

왕 복형 엔진이란 연료의 연소 시 발생한 열이 연소가스의 팽창압력으로 바꾸어 피스톤을 하강시키는 일을 반복적으로 발생한다.

즉 피스톤의 상하 직선 왕복운동을 회전운동으로 바꾸기 위해 피스톤과 크랭크축 및 커넥팅 로드의 기구 가 필요하다.

4사이클 엔진에는 흡입행정, 압축행정, 폭발행정, 배기행정이 있다.

디젤엔진은 구조는 가솔린과 같다.

연소방식 에서 점화플러그 가 필요 없고 자기착화 방식이다.

커먼레일 디젤엔진은 기존디젤엔진과 같은 자기착화 방식이다. 연료장치가 초 고압으로 분사하여 연비 향상, 배기가스저감, 성능 향상이 획기적으로 개선되었다.

Ⅰ. 차시

차시 횟수 3 주차 ^차시명

디젤엔진일반

Ⅱ. 학습 개요

1) 해당 차시 학습 목표

2) 해당 차시 학습 목차(세부목차)

3) 해당 차시 에서의 Keyword

(18)

-왕복형 엔진의 작동원리.

: 왕복형 엔진이란 자동차용 기관은 가솔린엔진,디젤엔진 LPG 엔진 ,모두 왕복피 스톤 기관이다. 이 왕복형 보다 더 나은 기관이 없기 때문에 자동차용 으로 장착되어 계속적으로 개선 발전되어 왔다.

1.피스톤의 왕복형 엔진은 연소실에서 발생한 열에너지 를 연소가스의 팽창 압력으 로 바뀌어 피스톤을 하강시키는 왕복운동에 의해 기계적인 일로 바꾸는 엔진을 말한 다. 피스톤의 직선운동을 회전운동으로 바꾸기 위해 피스톤과 크랭크축 및 커넥 팅로드 의 기구가 필요하다.

2. 4사이클 엔진이란, 엔진의 크랭크축 2회전, 즉 피스톤이 4행정으로 1사이클을 이루므로 ,즉 4행정 1사이클 엔진을 줄여서 4사이클 엔진 ( 4 stroke-1 cycle engine ) 이라 하며, 일반적으로 4실린더의 경우에는 점화순서가 1-3-4-2 로 되어 있다.

3. 엔진의 제 원

1) 배기량 – 피스톤이 하사점 에서 상사점 으로 이동 시 가스를 배기하는 용적 (크기,체적) 즉 엔진의 실린더 크기를 말한다.

총 배기량 = 한 개 실린더 체적 × 실린더 수, 총 배기량 을 보통 배기량

이라 하고 예) 2000 cc 라고 부른다.

2) 압축 비 – 실린더 행정체적과 연소실 체적의 비율을 말한다. 이것은 압축 행정 연소실의 온도를 목표로 하고 있다.

(19)

절제목 3.엔진 작동원리

항제목 3-1 왕복형 엔진의 작동원리

왕 복형 엔진이란 연소실에서 발생한 열에너지, 즉 가스의 팽창압력을 피스톤의 왕복운동에 의해 기계적인 일로 바꾸는 엔진을 말하며,

피스톤의 직선 왕복운동을 회전운동으로 바꾸기 위해 피스톤과 크랭크 축 및 커넥 팅 로드의 기구가 필요하다.

그림 2-4크랭크 축 기구 및 상사점과 하사점

위 그림 2-4는 크랭크 기구를 나타낸 것으로, 크랭크 축이 1회전할 때 피스톤은 실린더 안에서 1회의 왕복운동을 하며,

피스톤이 맨 위에 위치한 상태를 상사점(TDC, Top Dead Center)이라고 하고 맨 아래로 내려온 상태를 하사점(BDC, Bottom Dead Center)이라고 한다.

또한 상사점에서 하사점까지의 피스톤 직선 이동거리를 행정(stroke)이라고 한다.

왕복형 엔진에서 흡입, 압축, 폭발, 배기의 작동 주기를 사이클(Cycle)이라 하며, 이것은 실린더 안에서 가스의 주기적인 변화를 나타내는 뜻으로도 쓰인다.

비고

(20)

항제목 5-1. 당사 엔진의 종류

■ 승용(가솔린)차량 기준의 장착 엔진임 DELTA V6 (2.0/2.5/2.7)

▷ EMS : SIEMENS(HOT FILM)

▷ 벨트 : ONE BELT▷ 냉각팬 : 3단(저/중/고) ▷ 2.7 : CIGAR 타입 점화코일

SIGMA V6(3.0, 3.5)

▷ EMS : MELCO(HOT FILM)

▷ 벨트 : TWO BELT▷ 냉각팬 : 3단(저/중/고) ▷ 발전전류제어

▷ 3타워 점화코일(T/R) ▷ ETS

SIRIUS Ⅱ(1.8, 2.0)

▷ EMS : MELCO(MAP) ▷ 알루미늄오일팬 ▷ 냉각수-입구제어 ▷ 2타워 점화코일(T/R) ▷ 플라스틱 냉각수 라인 ▷ 발전전류제어

비고

(21)

절제목 3. 엔진의 작동원리

항제목 3-2 4사이클 엔진

4사이클 가솔린 엔진은 연료분사에 의해 공기와 연료의 균일한 혼합기가 만들어 지고, 이 혼합기는 흡기 매니폴드를 통하여 실린더 안으로 흡입되어 피스톤에 의 해 압축한 후 점화된다.

점화 플러그에서 발생한 불꽃은 혼합기 전체로 전파되어 이 때의 연소로 온도가 상승하고 실린더 안의 압력이 급격이 높아지고,

이 압력이 피스톤에 가해져 커넥팅 로드를 통하여 크랭크 축에 회전력으로 전달 된다.

(1) 흡입행정 (2) 압축행정 (3) 배기행정 (4) 동력행정그림 2-6 4사이클 엔진의 작동순서

그림 2-6은 4사이클 엔진의 작동을 나타낸 것이며, 그 작동 순서는 다음과 같다.

1) 흡입 행정(Intake Stroke)

그림 2-6의 (1)과 같이 흡입행정에서는 흡기 밸브가 열려 있는 상태에서 피스톤 이 상사점 에서 하사점 으로 내려오고, 이 때 실린더 내부는 대기압보다 압력이 낮 아져 흡 기관에서 형성된 혼합기 가 실린더 안으로 흡입된다.

비고

(22)

항제목 3-2. 4 사이클 엔진

2) 압축 행정(Compression Stroke)

그림(2)의 압축행정에서는 흡기 및 배기 밸브가 닫혀 있는 상태에서 피스톤이 상 승함에 따라 혼합기는 압축되어 압력이 높아지고, 혼합기 속의 연료는 압축으로 인한 온도의 상승으로 완전히 기화되어 쉽게 점화될 수 있다.

이 때 압축압력이 규정보다 너무 낮으면 흡입 혼합기가 제대로 기화되지 못하기 때문에 동력행정에서의 출력 또한 그만큼 떨어지게 되고, 압축압력이 너무 높게 되면 압축열에 의해서 자기착화되어 이상연소에 의해 엔진 출력이 저하된다.

따라서 적절한 범위의 압축압력이 필요하다. 엑셀 엔진의 크랭킹시 압축압력은 약 12kg/㎠정도 된다.

3) 동력 행정(Power Stroke)

그림(3)의 동력행정에서는 압축행정이 끝나는 상사점의 조금 전에 점화 플러그의 불꽃에 의해 혼합기에 점화되면, 혼합기가 연소하여 발생한 고압가스의 압력을 받 아 피스톤이 내려가면서 크랭크 축에 회전력을 가한다.

이 행정은 폭발행정(explosion stroke)또는 팽창행정(expansion stroke)이라고도 한다.동력행정에서의 점화시기는 엔진 성능에 지대한 영향을 주기 때문에 엔진출 력을 최고로 낼 수 있도록 정확한 시기에서의 점화가 필요하다.

4) 배기 행정(Exhaust Stroke)

그림(4)의 배기행정에서는 배기 밸브가 열려 있는 상태에서 피스톤이 상승하고 연 소 가스가 실린더에서 배출되어 1사이클이 완료된다.

피스톤이 상사점에 도달하면 다시 (1)의 흡입행정으로 옮겨 사이클을 되풀이 한다.

비고

(23)

1) 배기량

엔진의 배기량(Piston displacement)이란 피스톤이 하사점에서 상사점까지 이동 한 사이에 배출할 수 있는 용적을 말하며, 총배기량(Vr)은 다음 식으로 계산하고 단위는 cc또는 ℓ로 나타낸다.

Vr = π / 4 D2LN

Vr : 총배기량 L : 행정 Π : 원주율 N : 실린더 수

D : 실린더 지름(cm)

그림 2-7 배기량과 압축비

2) 압축비

엔진 압축비란 피스톤이 하사점에 있을 때의 V+Vc와, 피스톤이 상사점에 있을 때 연소실 용적 Vc와의 비를 말한다.

R =V + Vc / Vc = V / Vc + 1

R : 압축비 V : 행정 체적 Vc : 연소실 체적

3) 마력

엔진의 최고출력을 나타내는 단위로는 PS(불마력)를 쓰며, 1PS는 75kg의 물건을 1초동안에 1m 들어올리는 힘, 즉 1PS=75kgm/s이다.

실린더 안에서 연료가 연소하여 피스톤이 상하운동을 하게 하는 힘을 지시마력이 라 하고, 크랭크 축의 회전력 에 의해 얻어진 마력을 실마력 이라고 한다.

-. 애니메이션.

1.배기량 표현, 압축비 표현, 마력 표현, 회전력 표현.

(24)

4) 회전력

회전력(Troque)은 회전시킬려고 하는 힘을 말하며, 회전력 T의 단위는 kgf·m로 나 타낸다.

T = Fr

회전력(T) = {힘(kg)] × [힘에 작용하는 반지름(m)]

엔진의 축 회전력은 중속에서 크고, 저속 및 고속에서는 작아진다. 이것은 회전 속 도에 따라 연소상태 및 흡입효율이 변하는 것이 주 원인이다.

5) 축 출력과 회전력

엔진에서 실제로 발생한 축 출력은 크랭크 축이 회전력에 의해 단위 시간에 하는 일의 양이므로, 축 출력과 축 회전력 사이에는 다음 관계가 있다.

축 출력(PS) = 2

π

TN / 75 × 60 = TN / 716

T : 축 회전력(kgf·m)

N : 크랭크 축 회전속도(rpm) π: 원주율

75:1PS=75kgf·m/s이므로 75로 나누면 마력으로 환산됨 60 :1분 60초(s)

엔진의 각 회전속도에서 최대 출력시의 축 출력, 축 회전력 및 연료 소비율의 나타 낸 그림을 엔진 성능곡선이라 하며 다음 그림과 같이 표시한다

엔진의 축 출력(PS)은 회전속도가 빨라짐에 따라 급속히 증가하나, 고속 회전이 되면 흡입 공기량의 관계 등으로 연소상태가 나빠져 축 출력도 증가하지 않는다.

축 회전력(kgf·m)은 저속, 고속에 관계없이 일정한 직선으로 되는 것이 이상적이 나, 실제에 있어서는 연소상태가 가장 좋은 중속에서 최대치를 나타내고, 저속에서는 열손실로 인하여, 고속에서는 기계마찰의 증대로 인하여 양쪽 끝이 내 려간다.

연료 소비율(g/ps-h)은 최대 회전력 을 나타내는 회전속도 부근에서 최저값을 나 타내는 것이 보통이며, 이 때의 회전 속도를 표준 회전수라고 한다.

(25)

앞 그림 2-9에서 최대의 축 출력은 6000rpm에서 약 68ps를 나타내고 있고, 3000rpm부근에서 40ps를 나타내고 있다.

축 회전력(Torque)은 3500rpm부근에서 최대치 9.5kgf·m를 나타내고,

이 때의 연료 소비율은 최저로 1시간 동안 1마력을 내기 위해 약 180g정도의 연료 를 소비하고 있다.

비고

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 엔진회전수 (rpm)

토크 (kgf m)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

출력 (PS)

CVVT 엔진 MPI 엔진

(26)

항제목 4-1 디젤엔진 일반

디젤 엔진(Diesel Engine)은 기구적인 요소에서 가솔린 엔진과 거의 비슷하지만, 연료의 연소과정에 있어 가솔린 엔진은 공기와 연료의 혼합기 를 압축한 다음 전 기적인 불꽃으로 점화하는데 비해 디젤 엔진은 공기만을 흡입하고,

고 압축비(16∼23:1)로 압축하여 그 온도가 500℃이상 되게 한 다음 노즐에서 연 료를 안개모양으로 분사시켜 자기착화 시키는 점이 다르다.

따라서 디젤 엔진에서는 점화장치가 필요치 않고 연료 분사 펌프(Injection Pump) 와 연료 분사 노즐(Injection Nozzle)등으로 구성된 연료 분사장치를 필요로 하는 데 주요 구성 부품은 연료탱크, 분사펌프, 분사노즐, 연료필터, 연료공급펌프 등으 로 구성되어 있다.

디젤 엔진에서 사용되는 연료는 자기 착화성이 좋은 경유, 중유, 석유등을 사용한 다.

최근에는 지구환경을 보호하기 위한 환경친화적 디젤엔진을 각 사별로 개발하여 승용형 디젤차량에 적용하고 있는데 가솔린의 MPI방식과 흡사한 커먼레일 (Common Rail)의 컴퓨터 엔진을 적용하고 있다.

압축 착화방식

비고

(27)

장제목 ^엔진일반 절제목 ^{4. 디젤 엔진}

항제목 4-2디젤엔진의 연료장치

4-2디젤엔진의 연료장치

디젤 엔진의 출력은 연소실에 분사되는 연료의 양에 따라 크게 좌우되며, 또한 분사시기, 분사시간, 분사율 및 분무 상태와 분포 상태, 미립화의 정도 등은 연소실 모양과 더불어 엔진 성능에 크게 영향을 미치기 때문에 다음과 같은 분사 조건을 만족시켜야 한다.

1) 미립 화 : 연소실에 분사된 연료의 입자는 작을수록 좋으며 입자의 크기는 대략 1∼100μ 정도의 크기이면 된다.

2) 관통력 : 미립화된 연료가 한곳에만 모여 있으면 완전연소가 어렵다. 따라서 운 동성이 있어야 한다.

3) 분포성(Distribution) : 연소실에 분사된 연료는 연소실 구석구석까지 골고루 분포되어야 완전연소가 이루어진다.연료분사장치는 그림 2-10과 같이 연료 탱크, 연료 필터, 피드 펌프, 분사 펌프, 고압 파이프 및 분사 노즐로 구성되어 있다.

그림 2-11 독립형 (PE) 분사장치

디젤 엔진에서 많이 사용되고 있는 연료펌프는 독립형 분사 펌프(PE형)와 분배형 분사 펌프(VE형)가 있으며,

-.애니메이션 ( 구조멀티 참조)

1.연료의 이동 및 분사펌프 작동 하고 고압으로 연료분사 장면 표현.

(28)

항제목 4-2 디젤엔진의 연료장치

독립형은 실린더수와 같은 플런저가 1열로 배치된 분사 펌프이고, 분배형은 그림 2-10과 같이 1개의 플런저로 회전 왕복운동에 의해 각 실린더에 분배하는 분사 펌프 형식이다.

분배형 분사 펌프(VE형)는 부품 수가 적어 간단하고 소형이면서 가볍기 때문에 소 형차량의 디젤 엔진에 많이 쓰이고 있다.

연료 분사 펌프는 고압(200∼300kg/㎠)의 연료를 분사 파이프를 통해 분사 노즐 로 보내며, 노즐은 100∼150kg/㎠의 압력에서 연소실로 분사가 되도록 조정되어 있다.

① 분사펌프(Injection Pump)

연료를 고압으로 형성하여 분사노즐에 공급하는 장치로써 조속기, 타이머 등으로 구성되어 있다.

▷ 거버너(Governor) : 엔진의 회전수와 부하에 따라 연료량을 조절하는 장치

▷ 타이머(Timer) : 엔진의 회전속도에 따라 분사시기를 조절하는 장치

② <INDENT>분사노즐((Injection Nozzle)

실린더 헤드 연소실에 장착되어 연료를 펌핑(Pumping)하는 역할을 한다.

③ 연료공급펌프(Fuel Feed Pump)

분사펌프 몸체에 부착되어 분사펌프에 의해 작동되며, 연료탱크로부터 연료를 펌 핑하는 역할을 한다.

④ 워터 세퍼레이터(Water Seperator)

탱크와 공급펌프 중간사이에 설치되어 연료중에 포함된 수분을 물과 연료의 중량 차이를 이용하여 침전시키는 장치로써 요즘은 센서를 장착 계기판에 경고등을 점 등시킬 수 있도록 되어 있으며 드레인 플러그를 통해 배출시킨다.

비고

(29)

항제목 4-3 커먼레일 디젤엔진

커먼레일 디젤엔진의 연료장치는 기본적으로 고압직접분사 시스템(HSDI)이 적용 되었다.

아울러 연료장치개발로 디젤엔진의 환경적 문제와 한단계 높은 경제적 효율 향상 을 실현하였다.

디젤엔진의 소음 저감과 더불어 높은 연료경제성 및 유해 배기가스의 저감에 대한 필요성은 항시 대두되었고 기계적으로 제어되는 연료분사 시스템으로 대응하기에 는 한계가 있었다.

이러한 요구사항을 만족하기 위해서는 정교하고 정확하게 축정되는 분사 연료량 과 함께 고압의 분사압을 요구하는 시스템이 필요하게 되었다.

따라서 디젤엔진의 전자제어화 및 고압직접분사엔진 시스템을 개발 적용하게 되 었다.

엔진의 연료분사장치를 이해하는데 참고로 바라며, 커먼레일 방식 연료분사 시스 템과 구성요소, 그리고 작동방법과 관련된 모든 내용을 서술하였다.

연료 시스템에서 새로이 개발된 “커먼레일”의 주요 구성 부품을 보면 연료 어큐뮬 레이터(축압기)와 초고압 연료공급 장치 인젝터,

그리고 복잡한 시스템을 정밀하게 제어 하기 위하여 전기적 입출력 요소와 엔진 ECU가 있다.

2-12 연료 시스템 구성

비고

(30)

절제목 5. 가솔린 엔진과 디젤 엔진 비교

항제목

항(절)의

학습 내용

비고

구 분 가솔린 엔진 디젤 엔진

연소 사이클 오토 사이클 사바테 사이클

압 축 비 7~11 : 1 16~23 : 1

연소실 형식 간 단 복 잡

혼합기 의 생산 압축전에 혼합 공기만 압축 후 안

개모양 분사

점화 방식 전기불꽃에 의한

점화

압축 열에 의한 자 기착화

연료 공급 인젝터(기화기) 분사펌프.분사노즐

연 료 가솔린 경유,석유

작동중의 진동소음 작다 비교적 크다

열 효 율 25~32 % 32~38 %

연료 소비율 230~300g/ps-h 150~240g/ps-h 속도 조절방법 흡입되는 혼합 가스량 분사되는 연료량 엔진 회전수 2000~6500rpm 1600~4000rpm

압축 온도 120~140℃ 500~550℃

폭발 압력 30~35kg/㎠ 45~70kg/㎠

압축 압력 7~11kg/㎠ 30~45kg/㎠

출력당 중량 3.5~4kg/ps 5~8kg/ps

시동 마력 1 PS 5 PS

(31)

항제목 5-1. 당사 엔진의 종류

■ 승용(가솔린)차량 기준의 장착 엔진임 DELTA V6 (2.0/2.5/2.7)

▷ EMS : SIEMENS(HOT FILM)

▷ 벨트 : ONE BELT▷ 냉각팬 : 3단(저/중/고) ▷ 2.7 : CIGAR 타입 점화코일

SIGMA V6(3.0, 3.5)

▷ EMS : MELCO(HOT FILM)

▷ 벨트 : TWO BELT▷ 냉각팬 : 3단(저/중/고) ▷ 발전전류제어

▷ 3타워 점화코일(T/R) ▷ ETS

SIRIUS Ⅱ(1.8, 2.0)

▷ EMS : MELCO(MAP) ▷ 알루미늄오일팬 ▷ 냉각수-입구제어 ▷ 2타워 점화코일(T/R) ▷ 플라스틱 냉각수 라인 ▷ 발전전류제어

비고

(32)

항제목 ^{엔진의 역사}

엔진의 역사

새턴(Saturn) : 포니, 스텔라

오리온(Orion) : 포니엑셀, 프레스토, 뉴엑셀, 엘란트라1.5 시리우스(Sirius) : 쏘나타Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, 그랜저, 다이너스티, 포터, 그레이스, 갤로퍼, 싼타모, 카스타, 스타랙스, 엘란트라 1.6, 1.8

알파(Alpha) : 스쿠프α, 엑센트α, 아반떼 1.5 베타(Beta) : 아반떼 1.8, 2.0(투어링, 티뷰론) 입실론(Epsilon) : 아토스, 비스토

시리우스Ⅱ(Sirius Ⅱ) : EF 1.8, 2.0, FO 2.0(트라제) 델타(Delta) : EF 2.5, XG 2.0, 2.5, FO 2.7(트라제)

시그마(Sigma) : XG3.0, 에쿠스 3.5오메가(Omega) 에쿠스4.5

새턴(Saturn)

▷ 캠샤프트 구동방식이 타이밍체인 기어방식 ▷ 구조는 간단하나, 소음이 크다

▷ 냉·난방이 불량하다.

▷ 고속에는 부적합한 저속형이다.

오리온(Orion)

▷ 캠샤프트 구동방식이 최초로 타이밍벨트 적용

▷ 저연비 고속형이며 FF(Front Engine Front Wheel Drive)방식에 적 합

▷ MPI 시스템 적용 가능 ▷ 배기가스 저감효과 ▷ 소음 저감효과

-. 사진

1. 각 엔진 특징을 사진으로 표시.

(33)

항제목

시리우스(Sirus)

▷ 오토래쉬 어져스터(자동간극 조정장치)를 적용하여 밸브간극 항상 “0”으 로 자동 조정되어 소음이 적다.

▷ 파워젯트밸브를 장착하여 혼합기에 와류를 증대시켜 엔진 출력을 향상시 킴

▷ 실린더블럭 좌우에 밸런스웨이트(Balance Weight) 장착하여 엔진의 수직/

수평 진동을 흡수하여 중·고속에서 정숙함

알파(Alpha)현대자동차 독자개발

▷ DLI(Distributor Less Lgnition)전자 직접점화장치를 사용, 강력한 불꽃에 의한 점화가 이루어지므로 연비를 절감할 수 있다.

▷ 파워Tr이 ECU에 내장되어 신뢰성이 우수하다.

▷ HLA(Hydraulic Lash Adjuster)를 사용하므로 소음이 적다

▷ 노크센서(Knock Sensor)에 의한 노킹한계부근까지 점화시기를 지각, 진각 시키므로 엔진의 유효출력을 증대한다.

▷ 흡기밸브8, 배기밸브4개를 장착하여 흡입효율을 향상 출력을 증대를 도모

베타(Beta)

▷ 타워점화코일을 사용(실린더 헤드에 장착)

▷ DOHC에 SOHC벨트를 적용(헤드안 체인구동)

▷ 입구제어 냉각방식 적용(온도 변화폭이 일정)

▷ VVT(Variable Valve Timing)가변 밸브 타이밍을 적용하여 엔진 부하조건과 엔진회전수에 따라 밸브 타이밍을 변화시켜 저속에서부터 고속까지 높은 토 크와 동시에 아이들과 저부하시 연비가 양호하다. = 수출사양

입실론(Epsilon)

▷ MPI 3밸브(흡기2/배기1)

▷ HMC 독자개발 EMS(Engine Management System)적용

▷ 싱글코일 타입의 ISA(Idle Speed Actuator)

▷ CAS 내부 슬리트판 구조 변경(CAS 60개 홈 / #1 TDC 4개 홈) = HMC특허

비고

(34)

항제목

델타(delta)

▷ 소량화, 경량화, 고성능화 특히 저중속도의 토오크 중시

▷ 알루미늄블록, 알루미늄 상단 오일팬, 빔 베어링 캠 사용

▷ 직동식 유압 태핏

▷ 배기측 캠샤프트 체인으로 구동

▷ ONE밸트 타입의 파워벨트를 적용하여 소음저감 및 자동장력 조정

시리우스Ⅱ(Sirius Ⅱ)

▷ 냉각라인 플라스틱화 = 경량화 도모

▷ 2 SHEET HEAD 가스켓 - 내구성 향상

▷ 알루미늄 오일팬

▷ 냉각수 입구제어

▷ 발전 전류제어

시그마(Sigma)

▷ 국내 최초로 전자제어 쓰로틀 밸브 시스템 적용

▷ 핫필림 에어플로 센서

▷ 발전 전류제어 적용

▷ 실린더 헤드 상부에 점화코일 장착(파워Tr 내장)

▷ 점화고장 검출 센서 적용

▷ ECU-TCU, ECU-ETS는 시리얼 통신, ECU-TCS, TCU-TCS 는 CAN통신

오메가(Omega)

▷ GDI(Gasoline Direct Injection) 엔진 V8 적용

▷ 알루미늄 블록, 스월 인젝터 사용, 대용량 EGR밸브 2EA 장착

▷ 초희박 연소를 위해 바울(BAWL)피스톤 사용 = 압축행정 말 분사

▷ 30% 연비향상, 10%정도의 엔진출력 향상

비고

(35)

번호 문제 정답 및 해설

1

1.다음 중 왕복 피스톤 기관에 대한 설 명 중 맞지 않는 것은?

①피스톤의 상하 왕복 운동을 회전 운 동으로 바꾼다.

②피스톤의 직선 운동을 크랭크축과 커넥팅로드 기구로 회전운동으로 바꾼 다.

③크랭크축이 1회전하면 피스톤은 4 회 왕복 운동한다.

④왕복형 엔진에서는 흡입,압축,폭발, 배기 순서로 이루어진다.

③

크랭크축이 1회전하면 피스톤은 1회 왕 복 운동한다.

4행정 기관 에서는 크랭크축이 2회전 해 야 1회 폭발한다. 즉 1회 작동주기를 완 료한다.

2

2. 다음은 4사이클 엔진의 설명이다 맞지 않는 것은?

① 흡입행정 – 흡기밸브가 열리고 피 스톤이 하강한다.

② 압축행정 – 흡기,및 배기밸브가 열 리고 피스톤이 상승한다.

③폭발행정 – 흡기,및 배기밸브가 닫 히고 피스톤이 하강한다.

④ 배기행정 – 배기 밸브가 열리고 피 스톤이 상승한다.

②

※압축행정 – 흡기,및 배기밸브가 닫히 고 피스톤이 상승한다.

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3. 엔진의 제 원 에서 용어 설명 중 맞 지 않는 것은?

①배기량 – 피스톤이 하사점 에서 상 사점 까지 이 동시 배출할 수 있는 용 적

② 압축비 – 행정체적에 연소실 체적 을 더하고 , 연소실 체적으로 나눈 것.

③마력 – 1마력은 75kg 의 물체를 1초 동안에 들어 올리는 힘

④ 회전력 – 엔진의 축 회전력 은 저속 및 고속에서 커진다.

④

※ 엔진의 축 회전력 은 중 속에서 크고 저속 및 고속에서 작아진다.

이것은 회전속도에 따라 연소상태 및 흡 입효율이 변하는 것이 주 원인이다.

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4. 다음은 가솔린엔진과 디젤엔진의 비교 설명 중 맞지 않는 것은 ?

①가솔린 엔진 – 스파크 플러그에 의 한 점화

②디젤엔진 – 압축 열에 의한 자기착 화.

③가솔린 엔진 –공기만 압축 후 인젝 터 로 연료분사.

④디젤엔진 – 공기만 압축 후 안개 모 양으로 분사.

③

※가솔린 엔진은 연료를 흡기밸브 앞에 인젝터 로 분사하여 연료와 공기를 혼합 하여 실린더로 흡입한다.

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-왕복형 엔진의 작동원리.

왕복형 엔진이란 자동차용 기관은 가솔린엔진, 디젤엔진, LPG 엔진 모두 왕복 피 스톤 기관이다. 이 왕복형 보다 더 나은 기관이 없기 때문에 자동차용으로 장착되 어 계속적으로 개선 발전되어 왔다.

1.피스톤의 왕복형 엔진은 연소실에서 발생한 열에너지를 연소가스의 팽창 압력으 로 바뀌어 피스톤을 하강시키는 왕복운동에 의해 기계적인 일로 바꾸는 엔진을 말 한다. 피스톤의 직선운동을 회전운동으로 바꾸기 위해 피스톤과 크랭크축 및 커 넥팅로드의 기구가 필요하다.

2. 4사이클 엔진이란, 엔진의 크랭크축 2회전 즉 , 피스톤이 4행정으로 1사이클을 이루므로 4행정 1사이클 엔진을 줄여서 4사이클 엔진 ( 4 stroke-1 cycle engine ) 이라 하며, 일반적으로 4실린더의 경우에는 점화순서가 1-3-4-2 로 되 어있다.

3. 엔진의 제원

1) 배기량 – 피스톤이 하사점에서 상사점으로 이동시 가스를 배기하는 용적 (크기,체적) 즉, 엔진의 실린더 크기를 말한다.

▶ 총 배기량 = 한개 실린더체적 × 실린더 수, 총 배기량 보통 배기량 이라 하고 예) 2000 cc 라고 부른다.

2) 압축 비 – 실린더 행정체적과 연소실체적의 비율을 말한다.

이것은 압축 행정 연소실의 온도를 목표로 하고 있다.