스크랩 긴기라기니/할렘디자이어 (디젤기관~~루돌프 디젤)

[국안 자동차 정비 강종순 33회]

콘도 마시이코 ~~긴기라기니

런던보이스~~할렘디자이어

디젤 기관 엔진

분사 노즐과 파이프

 

 

커먼 레일 엔진의 구조와 장치

 

루돌프 디젤은 1893년 2월23일 독일 제국 특허국 으로 부터 새로운 내연기관의 작동 사이클과 실행방법에 관한

특허를 받았다  같은 해에 발표된 ``합리적인 열기관``의 이론과 구조 라는 그의 논문은 디젤기관의 탄생을 예고

하고있다  주요 내용은 다음과 같다

피스톤에 의해 밀폐된 실린더내의 공기를 약 250bar로 단열압축하여 800도씨가 되게 한 다음 여기에 미분탄 을

분사하여 가스를 등온팽창 시키면서 서서히 연소를 진행 시킨다 그리고 연소에 의한  온도상승이 과도해지는

것을 방지하기 위하여 실린더내 압력이 90bar 정도에 이르면 연료공급을 중단하고 단열 평창 으로 사이클을

완성한다 따라서 실린더의 평균온도가 비교적 낮아 실린더를 별도로 냉각 시킬 필요가 없기 때문에 열효율은

73% 정도에 이를 것이다

논문요지에서 밝힌 바와 같이 디젤은 처음 카르노 사이클로 작동하는 미분탄기관을 계획 하였다 자신이 의도한

기관이 카르노 사이클로 작동 될수 없다는 사실은 추후 기관을 제작 ,지압선도를 채취 함으로서 밝혀지게되었다

루돌프 디젤 (Rudoif Diesel : 1858~1913)

루돌프 디젤은 1858년 3월 18일 파리에서 태어나 ,후에 런던으로 이주하였으나 아버지가 사업에 실패하게 됨에 따라

아버지의 고향인 아우그스 부르그(Augsbrug)의 친척집에 보내지게 되고 거기서 공부를 계속하게 된다

마침내 1880년 뮨현 공과대학을 최우등으로 졸업하고 자신의 스승인 린데 교수(prof.Karl von Linde)의 냉동기 회사에서

일하게 된다 처음엔 파리에서 나중에는 베를린에서 근무하면서 주로 냉동기를 설계/제작한다 그는 냉매 사이클과 열사이클에

대하여 깊이 연구하여 암모니아-냉동기를 개발하였다 과열증기를 대상으로 하는 일을 하다보니 고온/고압의 공기로 작동하는

기관을 제작한다는 발상에 이르게 되고  또 이 새로운 열기관은 지금까지의 모든 열기관 보다 경제성이 있어야 한다는 점도

유념하게된다 디젤은 자신의 스승 린데(Karl  von Linde) 교수로부터 카르노 사이클(Carnot  cycle)에 대하여 배웠고

또 열효율을 높일려면 작동온도가 높아야 한다는 것을 냉동기를 통해 경험하였다

디젤은 동작유체를 250bar로 압축하여 고온을 얻고자 하였다 그리고 조기점화를 피하기 위하여 압축상사점에서 연료를

고온/고압의 공기중에 분사하기로 하였다 ----합리적인 열기관의 이론과구조

디젤은 처음 작동 사이클을 선택하는데  실수를 범했다 그는 처음에 카르노 사이클을 선택 하였다 카르노 사이클은

2개의 등온 과정 과 2개의 등엔트로피 과정으로 구성된 이상 사이클로서 모든 열기관사이클 중 가장 효율이 높은

사이클이다  그러나 카르노사이클은 내연기관의 작동 사이클로는 적합하지 않다  내연기관에서는 등온(isothermal)연소가

불가능 하며 그리고 카르노사이클에서 얻어지는 일량은 기관 자신의 마찰일 경우 극복할수 있는 정도로 아주 작기

때문이다(카르노사이클의 PV선도에서 사이클 면적은 아주 작다 )  디젤은 기관을 제작 지압선도를 채취 함으로서

자신의 기관이 카르노사이클에 따라 작동 하지 않는다는 사실을 확인 하게된다 즉 등온연소를 의도 하였으나

실제 기관은 등압(isobaric)연소를 하였다-----디젤사이클 (정압 사이클의)의 탄생

디젤기관(경유)과 오토기관(가솔린,휘발유)의차이점

(1) 점화 방식

디젤기관은 공기만을 흡입,압축하여 고온 고압의 공기를 만든다음 여기에 연료를 분사하여

연료를 스스로 자기착화하도록 한다 -------압축열에 의한 자기착화

오토기관 (가솔린,승용차)에서는 먼저 공기와 연료를 일정비율로 혼합시켜 연소 가능한 혼합기를 형성 시킨다음

이를 실린더내로 흡입하여 압축시키고 압축상사점에 이르면 외부로 부터 전기 불꽃을 공급하여 점화 시킨다

------스파크 플러그 점화

위와 설명한 바와 같이 점화방식의 차이 때문에 디젤기관에서는 자기착화에 필요한 온도를 얻기 위하여

압축비를 높이고 고압 연료분사장치(연료펌프,인젝션펌프)를 사용한다 반면에 오토기관(승용차,가솔린)에서는

균질 혼합기를 형성 시키기 위한 홉합기 형성장치와 전기불꽃을 공급하는 점화장치를 필요하게된다

(2)사용 연료(퓨얼)

디젤기관은 자기 착화성이 높은 즉 세탄가 가 높은  연료를 필요로 한다   자동차용으로 경유를 사용한다---고 세탄가 연료

오토기관에서는 인화점이 낮아 외부불꽃에 의해 쉽게 점화할수 있으면서도 동시에 자기 착화성은 낮은 연료,즉 고 옥탄가

연료를 필요로 한다 자동차용으로는 주로 휘발유와  액화석유가스(LPG)가 사용되고있다 그러나 몇몇 나라에서는 혼합연료

(휘발유+알코올)도 사용 하고 있다-----고 옥탄가 연료

(3) 엔진 출력 제어 방식

디젤기관에서는 실린더내에 충진/압축된 공기중에 분사되는 연료의양 을 가감시켜 엔진의 출력을 제어한다~~~~~~

분사량으로 제어

오토기관에서는 혼합기 형성장치에에 따라 출력제어 방식이 다르다

기화기 방식(카브레터)에서는 적당한 혼합기를 형성시키는데 필요한 연료량은 물론이고 공기량을 동시에 제어하여

기관의 출력을 제어한다  즉 연료/공기 혼합기의 양과질을 동시에 제어하여 출력을  제어한다~~~~~

혼합기의 양과 질을 제어

전자제어 가솔린 분사방식(LPI) 에서는 흡기밸브 전방 또는 흡기다기관에 또는 흡입되는 공기의 양에따라 

연료 분사량을 제어하여  출력을 제어 한다 ~~~연료의 분사량 제어

[안성환(23회)]

소중한 정보 감사합니다. 이해 잘 하고 갑니다.

[국안 자동차 정비 강종순 33회]

루돌프 디젤이 고안한 초기 디젤기관의 실험에 대한 정보 였습니다 ㅎㅎㅎㅎ,,,,,,,,,,,,,,,