점화시기 변화에 따른 가솔린 기관의 성능 변화

소개

본 실험은 점화시기의 변화에 따른 가솔린 기관의 성능을 비교하는 실험이다. 이론적인 공기와 rpm 1400, AF13으로 맞춘 후 기관의 점화시기를 15, 21, 26, 30, 35도 의 5단계로 나누어 동력계하중, 흡기온도, 배기온도, 냉각수입구온도, 냉각수출구온도, 냉각수유량 및 연료소모시간을 측정 가솔린 기관의 성능을 비교하는 것이다.
실험결과 점화진각이 올라감에 따라 점화진각 26도 부분에서 토크, 제동동력, 제동평균유효압력 및 제동효율토크가 좋아지는 것을 보았다. 실험을 통해 나온 데이터를 가지고 그래프를 그려본 결과 특정 점화시기 부분에서 기관의 최대성능이 나오는 것을 눈으로 쉽게 확인할 수 있었다. 이를 통해 내연기관을 설계 시 그 기관이 최대성능을 내기위해서 최적 점화진각을 설정해야 함을 알 수 있다.
실험을 진행하는 동안 실험방법을 먼저 정확히 숙지하고 임하였다면, 연료의 시간 측정, 냉각수 유량 측정 압력차 확인 등에 좀 더 세심한 주의를 필요로 했던 부분에서 오차를 줄여 좀 더 정확한 결과를 얻을 수 있지 않았나 하는 반성을 하였다.
또한 내연기관 과목을 수강 하면서 이론수업을 통해 알았던 사실을 실험을 통해 확인해서 더욱 체계적으로 공부를 하며, 내연기관 실험기구를 직접 만져보면서 실험하여 많은 도움이 된 실험이었다.
이번 실험으로 내연기관의 각종 실험장치의 실험방법을 습득하고 기관의 회전수, 점화시기, 공기 연료비 및 압축비 변화에 대한 기관성능을 측정하고 이런 여러 인자들이 내연기관의 성능을 종합적으로 판단하는 중요한 상호작용을 함을 알 수 있었다.

목차

1. 실험목적

2. 실험방법

3. 실험장치

4. 관련이론

5. 실험결과

6. 결론 및 고찰

7. 참고문헌

본문내용

1.실험목적
내연기관의 각종 실험장치의 실험 방법을 습득하고 기관의 회전수, 점화시기, 공기 연료비 및 압축비 변화에 대한 기관성능을 측정한다. 이번 실험에서는 점화시기의 변화에 따른 기관 성능을 측정하는데 초점을 맞춘다. 내연기관의 성능에 영향을 미치는 주요 인자를 보면 형상인자(Design factor), 작동인자(Operating factor). 그리고 외적인자(Outside factor)등으로 나눠 볼 수 있다.
형상인자는 압축비, 흡배기 시스템, 냉각시스템 등이 있고, 작동인자로는 공기연료비, 점화시기, 분사기간, 기관 회전수 등이 있다. 외적인자로 대기조건인 대기압력, 대기온도, 대기습도로 이루어질 수 있다.
이러한 인자들의 상호작용으로 이루어진 연소가 연소실내의 압력변화와 기관 각 부분의 온도를 측정함으로써 싸이클에 어떠한 영향을 미치는가를 알아본다.
또한, 이론으로만 습득한 가솔린 엔진의 구조와 작동 원리를 직접 눈으로 확인하고 실습하며 동시에 엔진의 성능을 해석하기 위한 실험 장치들과 실험방법에 대해 알아보고, 직접 엔진을 구동시키고 시험 장치를 통해서 얻어낸 결과들을 바탕으로 결론을 도출해 낸다.


2.실험방법

① 엔진을 가동 후 정상운행 되도록 기다린다.

② 기관의 회전수를 1400rpm으로 고정시킨다.
먼저 전원을 키고 연료분사와 점화는 시키지 않은 상태에서 motoring시킨다. 기관이 작동하기 시작하면 연료분사 스위치와 점화플러그 스위치를 on시켜 기관의 시동을 건다. 기관에 연료가 공급되고 연소가 시작됨과 동시에 motoring에서 generating으로 스위치를 전환한다. 기관의 작동이 정상적으로 이루어지면 부하를 조절하는 다이얼을 조작해 rpm을 조금씩 증가시킨다. 이때 다이얼 조작은 매우 미세하게 이루어져야한다.

③ 유량계를 이용하여 계산한 공기 연료비가 13:1 이 되도록 연료 분사시기와 점화시기 각도를 변화 시켜가며 위의 공기 연료비가 되도록 반복 시행하여 정확한 공기 연료비를 조정한다.

: 노즐 전후의 압력차 값의 환산값
: 노즐 입구 온도의 환산값
: 절대압력(대기압)의 환산값
: 연료 소비 시간
: 연료 비중 환산값

④ 공기 연료비가 맞춰지면 각각의 데이터(spark advance, 공기 연료비, 배기가스 온도, injection timing, ingection duration, 혼합기 온도, 흡입공기 온도, 냉각수 입구온도, 냉각수 출구온도)를 측정한다.

⑤ 같은 방법으로 기관의 점화시기를 12˚ 18˚ 22˚ 26˚ 32˚로 변화시켜가며 측정한다.

참고자료

· (1) 기계 자동차 열역학, 도서출판 동진, 정성원외 4명 공저
· (2) 이성렬 저, 고급내연기관, 1998, 보성각
· (3) 김동진 권병철 김동훈 박완규 공저, 2002, 내연기관, 문운당
· (4) www.naver.com 4행정기관 이미지 자료