최근 우리나라의 자동차산업은 비약적인 발전을 거듭하여 이젠 자동차의 왕국이라 할 수 있는 미국에까지 년간 수십만대의 국산자동차를 수출할 수 있을 정도로 성장하였다. 그러나 자동차를 위시하여 수송기관과 산업용 기계의 동력원으로 많이 사용되고 있는 디이젤 엔진의 경우 이미 1964년도부터 대우중공업에서 양산해 오고 있다는 사실을 알고 있는 사람은 별로 없을 것이다. 그만큼 대우중공업은 우리나라 디이젤엔진산업을 위해 선구자로서의 그 역할과 임무를 다해 왔다. 본문에서는 대우중공업에서의 디이젤엔진 산업이 걸어온 발자취를 살펴 봄으로 써 단편 적으로나마 우리나라 디이젤엔진 산업의 발전과정을 엿볼 수 있을 것이다.
터어보과급 디이젤 엔진의 저속 및 급가속영역에서 발생하는 매연의 배출을 억제하기 위하여 흡 입 공기량을 증가시키는 방안으로서 흡기관의 동적효과를 이용하기 위한 통합과급 시스템을 개발 하였다. 동조회전수에 있어서 음향임피던스 방법에 의하여 공명흡기관의 칫수를 결정하였고 흡입 공기 냉각기를 부착하여 전 회전영역에서의 흡입공기 밀도비를 증가시켰다. 기존 엔진을 변형한 두가지 시스템을 설계하여 성능측정을 하였으며, 이들에 대한 비교 및 실용성에 관해 자세히 언 급하였다.
본 논문은 참고문헌 (13)의 "디이젤 엔진에서 배기관의 굴곡도가 배기소음에 미치는 영향"에 대한 연구에 있어서 배기관의 굴곡성이 엔진성능에 미치는 영향에 대해서 실험적 방법을 통하여 구명하는데 있다. 따라서 4기통, 배기량 2,164cc의 디이젤 엔진을 사용하였으며, 굴곡의 형태는 원호형과 직각형의 두 경우에 대해서 실험하였다. 엔진의 운전조건은 일반적 사용 범위인 회전속도 1,200~3,200rpm드로 틀 밸브 개도25-100% 구간으로 잡고 곡관부의 형상치수를 변화시키며 부하, 흡기압력, 연료소비량, 배기온도 및 압력등을 측정하고 이것으로 부터 축출력, 축토오크, 연료소 비율을 계산하여 이를 상호비교 검토함으로써 곡관부의 형상치수가 엔진성능에 미치는 영향을 고찰하였다.영향을 고찰하였다.
총차량 중량이 15ton이 넘는 대형 트럭의 경우 1970년도에 18%에 불과하던 터보 챠저엔진의 비율은 점차 증가하여 1977년에 42%에 달하였고 1990년도에는 75%까지 증가할 것으로 예상 된다. 또한 현재 터보 챠저엔진의 BMEP는 11.2kg/$cm^{2}$, after cooled엔진은 13.6kg/$cm^{2}$에 이르나 앞으로는 after cooled엔지의 BMEP는 13-17kg/$cm^{2}$로 증대할 것이다. 그러나 터보 챠저엔진의 최대의 단점은 저속에서의 낮은 boost압력과 고속에서의 over boost압력을 갖는다는 것이나, 현재까지는 뚜렷한 해결책을 찾지 못하고 있는 실정이다. 따라서 1980년대에는 현재 사용되고 있는 터보 챠저나 이를 개선한 고성능 터보챠저를 부 착한 엔진이나 after cooled엔진이 주로 사용될 것으로 보인다. 앞으로 터보 챠저가 대형트럭용 엔진에 더욱 확대 사용되고 또 소형 디이젤 엔진이나 가솔린 엔진에서도 이용되기 위해서는 (1) 저속에서의 boost압력 증대 (2) 압력비의 증대 (3) 압축기 사용 flow range의 확대 (4) 소형 터보 챠저의 개발 등이 수반되어야 하며 이외에도 배기가스의 효율적인 에너지전달, 콤푸레샤 효율의 증대, 굉음의 감소, 저렴한 터보 챠저 및 after cooler의 개발, 터보 챠저의 소형화 등이 이루어져야 할 것이다.
연료유(가솔린, 디이젤 연료, 천연가스)의 성능평가 방법으로서 기존 ASTM 표준엔진 시험방법에 많은 단점들이 지적되어 그동안 이를 대체할 수 있는 방법에 관하여 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 고에서는 그동안 연구되어온 이들 사항들을 요약 정리하여 서로를 비교코저 하였다. 새로운 여러가지 평가방법들은 석유정제공정의 품질관리, 자동차 생산현장에서의 엔진시험, 연구, 자동차 배기가스 영향 등의 대기환경 연구 등에 필수적으로 사용될 수 있을 것으로 생각되며 해외에서는 최근 이들 방법들의 상업화된 기기의 개발과 시판 사용이 1990년대 접어들면서 급격히 증가하고 있는 실정이다. 이들 방법들은 기존의 ASTM 표준엔진 시험 방법의 여러 가지 난점을 극복키 위해 보다 신속, 정확하고 적은 시료의 양, 측정 가동의 편이성, 저렴한 운용 관리비, 많은 시료의 연속적인 측정 용이, 기존 시험엔진에 비해 저렴한 측정기기 가격 등 많은 장점을 보유하고 있다. 특히 자동차 관련 연구소의 엔진시험분야에서 배기가스에 미치는 연료 조성 및 물성의 영향과 동력학적 성질의 예측 등은 매우 중요하리라 생각된다. 그러므로 관련분야의 품질관리, 연구개발을 위해 본고의 내용이 도움이 되었으면 한다.
디이젤 엔진은 피스톤이 실린더 내를 왕복 운동하면서 압축행정에서 연료의 연소에 의해 발생된 고열을 받아 고온에서 작동되기 때문에 피스톤 헤드에서 받은 열은 속히 아래부분으로 전달시 키고 동시에 실린더 벽으로 전달되게 하여야 한다. 여기서 열이 문제가 되는 요소를 생각해 보면, (1) 고압 : 연소 최고폭발압력이 높기 때문에 압력상승률도 커져 격렬한 연소상태가 된다. (2) 고온 : 격심한 가스 유동과 실린더 직경이 크기 때문에 피스톤 헤드부의 온도가 높아진다. (3) 연소생성물 중에 엔진 및 윤활유에 악 영향을 주는 성분이 많다. (4) 경량, 저가격 구조 때문에 열적 및 역학적 변형이 일어나기 쉽다. (5) 사용조건이 가혹해 연료가 이상 현상을 가져온다. 위의 요소들을 가지고 온도의 분포, 열의 전달과정, 피스톤 냉각 등에 대해서 알아본다.
디이젤엔진의 대체연료(代替燃料)로서 대두유(大豆油)는 대두유(大豆油)의 높은 점성(粘性)에 기인(起因)하는 문제점이 지적되고 있다. 이외 해결방법으로 대두유(大豆油)와 디이젤유(油)의 혼합(混合), 대두유(大豆油)의 에스테르화(化) 그리고 디이젤유(油) 첨가제(添加劑)의 첨가(添加) 등이 제시되고 있다. 본(本) 연구(硏究)는, 대두유(大豆油), 그의 에틸 에스테르 그리고 이러한 대체연료(代替燃料)의 디이젤유(油)와 혼합물(混合物) 또는 그 혼합물(混合物)의 첨가제(添加劑)와의 혼합물(混合物)의 점성학적 성질(性質)과 그 크기를 실험적 방법(方法)으로 구하였다. 그 결과 상기의 액체는 모두 뉴톤니안 액체이고, 첨가제(添加劑)는 상기 혼합물(混合物)의 점성(粘性)을 낮추는데 별로 효과가 없는 것으로 판단되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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