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기관술 요약정리

내연기관 일반

* 열기관 : 열에너지를 기계적 에너지로...

열기관	내연기관	왕복식 내연기관 : 가솔린, 디젤, 소구
		회전식 내연기관 : 가스, 터보제트, 로타리
	외연기관	왕복식 외연기관 : 증기왕복
		회전식 외연기관 : 증기터빈

 * 내연기관 : 직접연료를 내부에서 연소 시켜 발생된 열에너지로 동력 얻는 기관

 * 내연기관 장점 : 1. 열효율 높고, 연료 소비율 적다.

                  2. 기관 무게 부피 적다.

                  3. 시동시간, 준비 짧다.

                  4. 항속력 크고, 보일러 필요 없다.

           단점 : 1. 소음 심하고, 자력시동 불가능

                  2. 저속운전(회전)곤란, 속도범위 좁다.

                  3. 회전원활 못함(큰 플라이휠 필요)

                  4. 압력변화 심해 진동, 충격 심함

                  5. 고온 고압에 고장 많다.

* 디젤기관 : 사바테 사이클에 따르며, 공기를 고온고압으로 압축, 과급기로 출력증가, 자연점화법

      원리 : 고온공기에 연료분사 자연발화

      장점 : 1. 압축비, 열효율 높다.  2. 연료 사용 범위 높다.  3. 인화 폭발 위험 적다.

            4. 값싼 원료             5. 2사이클 기관으로 유용  6. 전기적 원인 고장적다.

*4사이클 기관

장  점	단  점
1. 열응력적다 2. 고속기관 적합 3. 밸브 기계적 작동, 운전확실 4. 열효율 높다.	1. 구조복잡 2. 마력당 중량 큼. 3.큰 플라이휠 필요, 실린더 용적 크다. 4. 가격이 비싸고 진동소음 크다.

 

4사이클 배기온도 상승원인	4사이클 운전중 배기온도 상승원인
1. 실린더 피스톤 과냉    4. 과부하 운전 2. 사용연료 늦을때       5. 분사시기 늦을때 3. 부하클때	1. 부하클때 2. 분사시기 늦을때 3. 사용연료 나쁠때

* 4행정이 2행정보다 좋은 이유는 : 열응력이 적다.

* 4행정의 소기상태가 2행정보다 좋은 이유 : 1. 배기가 피스톤에 밀려난다.

                                           2. 새로운 급기 피스톤에 의해 흡입

                                           3. 급, 배기 기간이 길다.

*실린더 헤드에 취부 되는 밸브 : 흡기, 배기, 시동, 연료분사, 안전밸브

*2사이클 기관

특징	장점	단점
1. 기관 회전력균일, 시동용이 2. 대형박용기관사용 (2행정크로스 헤드형, 단동2사이클) 3. 흡기, 배기밸브 상관없이 취급용이 4. 기관에 비해 출력 큼 5. 캠, 크랭크 축 회전수 같다. 6. 실린더 헤드 구조간단하다	1. 동일마력 경우 4사이클 보다    실린더 수 적어도 된다 2. 구조간단, 취급용이, 역전용이 3. 4사이클보다 이론적2배,   실제 1.7~1.8배 마력 냄 4. 중량당 마력 크다.	1. 배기압력 높고, 소음 크다 2. 평균 유효압력 낮다 3. 실린더 라이너 마모 빠름 4. 연료소비량 5%많다.

* 4사이클 6기통 발화 순서 : 1-5-3-6-2-4, 1-4-2-6-3-5

* 2행정이 4행정보다 배기배출 나쁜 이유 :

  1.소기 배기 혼합  2. 급기 와기 동시에 일어남   3. 소기 배기 기간 짧다.

* 지압도로 알수 있는 사항 : 1. 연료 분사 밸브 개폐시기.    2. 도시마력, 열효율.  3. 압축, 최고압력

                           4. 흡기, 배기 밸브 작동 상태.  5. 착화시기, 분사압력 적부

* 실린더 마모 원인

자연마모	취급상 마모
1. 피스톤링 활동 마찰 2. 윤활유 부족, 불량윤활유 사용 3. 피스톤링 부당한 장력. 4. 연접봉 경사에 의한 측압	1. 소재불량 2. 크랭크 핀 메탈, 스러스트 마모 3. 저질연료 부식작용, 회분에 의한 마모

* 실린더 마모에 의한 영향

1. 기관시동, 저속운전 곤란.                     2. 연료소비량 증가.           

3. 압축압력, 마력저하(동력감퇴)                 4. 크랭크 케이스 윤활유 오손

5. 불완전 연소                                 6. 피스톤링 파손

* 실린더 과열원인 :

   1. 냉각수, 윤활유 부족.   2. 장시간 과부하 운전.   3. 냉각수 순환 불량

   4. 실린더 재킷 스케일 많이 낌

* 실린더 윤활 목적 : 과열, 마모, 부식방지, 피스톤링 사이 마찰계수 감소

* 실린더 라이너 종류 : 건, 습식, 워터 재킷

            습    식 : 주위에 직접 냉각수가 닿은 형식

            워터재킷 : 이중으로 되어 있어 냉각수 통하는 형식

* 실린더 라이너 쓰는 이유 :

  1. 실린더 주조 간단       2. 열응력 적다.

  3. 교환 편리              4. 워터 재킷 소제 쉬움

* 실린더 라이너 마모 원인 :

  1. 사용 윤활유 부적당       2. 실린더 중심선 부정              3. 피스톤 측압

* 실린더 라이너 마모 빨라지는 원인 :

  1. 냉각수 온도 낮다.             2. 기관 시동 횟수 많다

  3. 과부하 운전                  4. 피스톤링 장력 크다

* 실린더 라이너 주철제작 이유 : 1. 마모감소, 윤활작용 도움(흑연), 소착방지

* 실린더 라이너 내부마모 : 1. 금속접촉 마찰.    2. 먼지, 기계적 마모.     3. 화학작용

* 실린더 라이너 부식원인 : 1. 재질 불량              2. 냉각수 온도 높을 때.  

                           3. 냉각수 통로 부적당     4. 유황 분 포함 고무패킹 사용

* 실린더 라이너 교환 시 검사 : 1. 냉각누설.    2. 실린더 중심 크랭크 핀 중심 일치여부

                               3.피스톤 상사점으로 올린 후 연소실 간극 검사

* 실린더 라이너 개방 시 검사 : 1. 실린더 내부 균열검사      2. 윤활유 부착 상태, 윤활작용 파악

                               3. 마모도 측정

* 실린더 라이너 크롬도금 이유 : 고열로부터 보호, 마멸 감소

* 내연기관 연소실 구성 : 피스톤, 실린더, 실린더 헤드

* 피스톤 : 열에너지를 운동에너지로 바꿈, 폭발 동력을 크랭크 축에 전달

* 피스톤 고착원인 :

   1. 냉각수 불충분.             2. 전력운전중 급 정지

   3. 피스톤. 실린더 틈 작다     4. 피스톤 실린더 중심선 불일치

* 피스톤 절손 원인 :

   1. 재료공작 불량.             2. 라이너 마모 클때

   3. 상부 링에서 발생            4. 링 홈에서 고착

* 피스톤 마모, 소손, 균열원인 : 1. 핀 브라스 간격에서 되풀이 하여 심한 충격

                               2. 심한 노킹, 윤활불량으로 안한 과열

* 필러게이지 : 절구 틈 측정

* 피스톤 스커트 손상 원인 : 1. 오일 링 장력 불량.     2. 윤활유 부족 피스톤 과열, 변형

* 가이드 슈 : 피스톤 측압 해소

* 피스톤링 역할 : 기밀, 열전달, 유막형성 등

* 피스톤링 구비조건 : 1. 재질 균열, 적당한 탄력.        2. 운전 중 절손 않될 것

                      3. 마찰 적고 마모 견딜것

* 피스톤 길이가 직경보다 긴 까닭은 측압 감소 방열 작용 돕기 위함이다.

* 피스톤링 취부 시 주의 사항 : 1. 링 절구 어긋나게                      2. 스톱퍼 핀 꼽는것 특히 주의

                               3. 모든 링 동시에 새로 갈지 않는다.      4. 힘 너무 줘서 부러지지 않게

* 피스톤링 기능 : 1. 가스 누설 방지       3. 윤활유 운반 확산 도움       4. 피스톤의 열 실린더 전달

* 피스톤 링 재질 필요조건 : 1. 마찰 적고 마모 견딜 것    2.내열성 클 것     3. 적당한 탄력

* 피스톤 링 고착 원인 : 1. 실린더, 피스톤 과열         2. 옆틈 과소, 과대

                       3. 주유 불충분                 4. 연소 불량 카본 부착 심할 때

* 피스톤링 장비시 주의 사항 : 1. 상, 하 틀리지 않게.    2. 양질의 윤활유 엷게 바를것

                              3. 2사이클식에서 노크에 걸리지 않게.

* 피스톤링 절구 틈새 : 1. 너무 작으면 열 팽창으로 링 파열, 절손 우려.

                       2. 너무 크면 가스누설, 압축 압력 감소, 링 배압 커서 실린더 내열 마멸 심해진다.

                       3. 2행정에선 절손되기 쉽다.

                       4. 고속이 저속보다 크다

* 피스톤링 고착이 기관에 미치는 영향 : 1. 링 절손 원인     2. 압축압력 낮아짐    3. 실린더 내면에 홈

* 피스톤 재료선택 : 1. 고온 고압에 충분한 강도.    2. 열전도 양호.   3. 마멸적음

* 링의 플러터 작용 : 가스 압력에 비해 피스톤링의 관성력이 커져 링이 홈 내에서 뜨게 되고 링 뒤로

                    가스가 빠져나가고, 링은 홈 내에서 진동하는 현상

* 링의 펌프 작용 : 피스톤링의 작용이 불충분하여 링이 홈 중간에 뜨게 되어 피스톤이 내려갈 때 윤활유는                              링 뒤를 돌아서 연소실로 들어가는 작용

* 가변피치 프로펠러(페더링 프로펠러의 일종)

1. 속력증강 프로펠러 2. 프로펠러 날개방향을 바꿀수 있다 3. 회전방향 일정 소형선박에 쓰임(예인선 포함)	특    징
	1. 브릿지에서 조정가능, 조정간단 2. 조작시간 짧다. 3. 역전장치 필요 없음(전 후진 가능) 4. 배 정지시 기관 정지 필요 없음. 4. 추진효율 좋고, 연료소비량 절감 5. 운전 중 피치 임의 변경 가능

* 배기온도 상승원인

1. 배기밸브 열리는 시기 빠르다         4. 배기밸브 마모 가스노출

2. 분사기간 길때                       5. 과급기 회전수 저하

3. 과부하운전 계속                     6. 과급기 블로워 흡입 온도 상승

* 케비테이션(공동현상) : 프로펠러 원주 속도가 어느 한계를 넘을때, 날개 배면에 생김              .

케비테이션 원인	케비테이션 영향
1. 날개끝 속도 과대 2. 날개끝 두껍다.  3. 프로펠러가 수면에 가깝다. 4. 날개단위 투영면적당 추력과대	1. 진동의 원인 2. 소음발생. 3. 속력저하 4. 프로펠러 날개면 침식

* 공동현상 : 날개가 압력면 쪽으로 휘어지는 현상의 원인

* 공동현상 방지법 :

  1. 날개끝 날카롭게 면 잘닦고, 마찰적게

  2. 날개끝 선체사이 간격 충분히

  3. 깊은곳에서 돌린다

  4. 날개끝 속도 어느한도 내로

* 압력면 : 전진시 물을 미는 추진기 날개면.

* 선체 진동 발생 원인

  1.프로펠러 균형 불량        2. 선미관 마모

  3. 날개 저항 다를때         4. 선미 베어링 추진축 간격 크다

  5. 각 날개 피치 동일 하지 않을때

* 과급기 : 동일한 실린더에서 보다 큰 마력 발생 장치

과급영향	과급기 설치시 장점	디젤 기관 과급시 잇점
1.압축초 압력 높아짐 2.최대 압력 변하지 않으나 약간 올라간다 3.평균유효압력 높아짐. 4.공기과잉률 커짐 5.압축비 적어짐 6.연소온도 떨어지는 경우 있음 7.소제공기에 의한 냉각효과 커진다. 8.냉각수 온도 낮아진다 9.연소에 필요한 공기비율 변화없다. 10.배기압력 높아짐	1.출력 50%이상 증가 2.마력당 연료소비율3~5%감소 3.연료완전연소 4.불완전 연소로 인한 장해 피함 5.설치면적이 마력면적에 비해작다 6.마력당 기관전체 무게 30~40%감소 7.최고 압력 높이지 않고 출력증가	1. 기계효율 좋아짐 2.기관출력증가 3.마력당 기관중량감소 4.열효율 높고, 연료소비율 감소 5.저질연료 사용가능 6.평균유효압력 증가 7.압축초 공기압력증가

* 크랭크 축(재료:단강) : 일체식, 조립식, 반조립식

* 크랭크 축 구성요소 : 핀, 암, 저널

* 크랭크 축 절손 원인 : 1.  위험 회전수   2. 재료불량.    3. 크랭크 아암 개폐도 과대

                        4. 노킹 되풀이    5. 급회전 되풀이

* 크랭크 축 절손 예방 :

  1. 위험 회전수 피해 운전    2. 양질 윤활유 사용    3. 급회전, 노킹 안 일어나게

  4. 메인베어링 발열 않도록   5. 메인베어링 틈 적당히 조정

* 크랭크 축에서 공진 발생시 진폭이 커진다.

* 크랭크 축에서 크랭크 핀과 아암의 접속부위가 가장 절손 되기 쉽다

* 크랭크 아암 개폐작용 : 1. 흘수 변화 경우 선미 측에 가까울수록 개폐량 크다

                         2. 흘수가 클수록 크다

                         3. 반복되면 크랭크 축 절손 원인

                         4. 메인베어링 조작 불량도 원인

* 크랭크 아암 개폐작용 측정기구 : 디플렉션 게이지, 내측 마이크로 메터

* 크랭크 축 개폐작용 측정 목적 : 1. 메인베어링 편마모 알고자 할때

                                 2. 축 중심 알고자 할때

                                 3. 크랭크 축 절손 원인 알고자 할때

* 크랭크 아암 개폐작용 발생 원인 : 1. 베어링 부동마모   2. 기관대 변형   3. 스러스트베어링 조정 불량

* 윤활유 구비조건

1. 적당한 점도.                                      2. 인화점 발화점 높을것    

3. 응고점 낮을 것                                    4. 점도 유막이 강할것.

5. 열전도율, 항유화성 클것                           6. 온도차에 의한 점도 변화 적을 것     

7. 점도지수 높을것                                   8. 수분과 결합 유성 안될것   

9. 냉각, 밀봉 작용 좋을것                            10. 내열, 내압성, 고가 아닐것   

11. 중성이어서 베어링 메탈 부식 안할 것             12. 비중 가볍고 0.9~0.92 적당 

13 변질 변화에 대한 저항력 클것                     14 유황분 1%이상 코크스 3%이상 함유하지 않을것

* 플라이 휠 설치 목적 :크랭크축 회전 속도의 변화에 반응 회전력 균일.

   1. 회전력 균일.     2. 시동쉽고 저속운전 가능     3. 회전 변동 조절

   4. 밸브 조정 편리   5. 박용기관 저속회전 가능하게

* 플라이 휠

1. 림, 보스. 아암으로 구성                             2. 중량은 실린더 수가 많을 수록 적다

3. 2사이클은 4사이클보다 무게가 가벼워도 된다         3. 복동기관이 단동보다 적다

5. 부하가 급히 변할땐 가버너 작용 도울 수 있을 것      6. 시동 도울 수 있을 것

* 발화늦음 : 실린더 내 연료가 분사되기 시작하여 연소가 일어날 때 까지의 시간

* 발화늦음 길어지는 원인 : 1. 발화점 높을때   2. 압축비, 냉각수 온도 낮을때   3. 기관 과냉

* 발화늦음 짧은 원인 : 1. 세탄가 냉각수 온도 높을때    2. 공기 와류 클때    3. 분사시기 높게 할때

* 디젤노크 발생원인 : 1. 후연소 기간 짧을때     2. 발화늦음 짧을때

* 디젤 노킹 방지법 :

  1. 압축비 크게.        2. 발화, 착화늦음 짧게          3. 실린더 체적 증대

  4. 냉각수 온도 높게    5. 분사 초기에 공기 압력증가

* 메인 베어링 발열 원인 : 1. 윤활유 계통고장           2. 크랭크 축심 어긋남   

                          3. 메인베어링 조정 불량     4. 과부하 운전

* 메인베어링 측정기구 : 브릿지 게이지, 표면게이지, 마이크로 메타

* 오일링

1. 오일 스크레퍼링                    2. 실린더 벽에 윤활유 긁어내림(가장큰역할) 윤활유 들어가는 것 방지

3. 하측 모서리는 날카롭다.             4. 링 장력 불충분 할때 오일링 작용 불량

5. 실린더 벽에 밀착 기밀 유지         6. 피스톤 열 실린더에 전달 피스톤 냉각작용한다.

7. 압축링보다 형상 복잡.               8. 탄력은 피스톤링보다 50%강하게 만들고 압축링보다 약간크다

발화순서 결정 조건	착화 순서 결정조건
1. 비틀림 진동 적게 2. 바로 옆 실린더가 계속 폭발하지 않을것 3. 연소가 같은간격으로 일어날 것	1. 비틀림 진동 일어나지 않도록 2. 가능한 인접한 실린더 연속 폭발 일어나지 않을것 3. 균일한 회전력 유지
* 발화늦음 영향 미치는 조건
1. 세탄가 높으면 늦음은 짧아진다.                     2. 분사시기 늦게하면 짧아진다 3. 공기와류 클때 짧아진다                            4. 냉각수 온도 낮으면 길어진다

* 후연소기간 길어지면 배기온도 올라간다

* 후연소 기간 일어나는 원인 : 1. 발화성 불량 연료 사용   2. 분사밸브 개폐시기 불량

                              3. 연료 분사시기 불량

* 공기분사식과 비교 무기분사식 특징

1. 기관 부하변동에 따라 연료 가감 용이           2. 기계효율 높다.

3. 공기 압축기 갖지 않아 구조간단.               4. 현재 주로 사용 연료 분사방법

5. 연료 분사 압력 200~800kg/㎠

* 분사늦음 : 플런저가 기름을 압축하기 시작하여 분사밸브 열리고 기름 나오기 시작할 때 까지 시간

* 분사지연 : 연료 분사 펌프가 작동되기 시작한때부터 분사 될 때 까지 시간

* 연료 분사조건 : 관통력, 분포, 무화

* 펌프직송식 연료 펌프 : 스로틀 밸브, 스필밸브, 도공식

* 직접 분사식 연소실

특    징
1. 하나의 연소실, 구조간단,                          2. 다공식 노줄 사용, 무화 양호위해 분사압력 필요 3. 소형기관에선 흡입공기에 와류 스퀴시 발생         4. 고속회전 곤란 5. 실린더 내 최고 압력 높다.                         6. 연료분사계통 수명 짧고 고장많다. 7. 노즐에 카본 잘 끼지않고, 노킹 잘 안일어남         8. 소형기관에서도 연료 공기 혼합양호
장     점
1. 연료소비율 적다.     2. 시동용이.       3. 실린더 커버제작 용이

* 연접봉

1. 피스톤 왕복운동을 크랭크 회전운동으로 바꾸어 주는역할

2. 키랭크 축으로부터 피스톤에 힘 전달

3. 실린더 내 발생한 힘 크랭크 축에 전달

* 연접봉 손상 : 1. 중심선 어긋남    2. 크랭크 핀 브라스 마모 균열 및 취부볼트 절손

* 개폐작용 : 크랭크 아암간의 거리변화 확대, 축소

* 인장볼트 : 엔진베드에서 실린더 상단까지 조여줌, 크랭크 회전력 균일하게 한다

* 디젤기관 연소과정 : 발화늦음 - 무제어 연소 - 제어연소 - 후연소

* 디젤기관 운전중 노크 발생원인 :

  1. 연료 분사시기 빠름     2. 연료 공급량 많다.    3. 연료 성질 부적당     4. 연료유 착화성 나쁘다.

* 배압 높아지는 원인

1. 소음기내 카본 부착     2. 배기 매니폴드내 냉각수 온도 높을때     3. 배기가스 온도 높을때

4. 후연소 기간 길때       5. 실린더 내 윤활 작용 나쁠때             6. 발화시기 늦을때

7. 배기가스 배출 불충분   8. 배기통로 좁아 졌을때

 배압상승이 기관에 미치는 영향

1. 배기관 부식증가.       2. 배기밸브 마모증가.      3. 실린더 온도 높아진다.

4. 소기효율 나빠짐       5. 기관 마력 떨어짐

* 내연기관 연료 필요조건

1. 연소 신속하게.                  2. 쉽게 기화 공기와 잘 혼합.   

3. 발열량 클것                     4. 점도 적당

5. 중 성                           6. 슬러지 발생되지 않을 것.    

7. 발화성 좋고 유황분 적을 것      8. 불순물 적고 착화성 좋을 것

* 디젤기관 시동전 확인사항

   1. 시동, 냉각 계통     2. 윤활 연료 계통     3. 터닝하여 방해물 유무

 디젤 시동 전 준비사항

1, 터닝 후 각 부점검                  2. 연료 상용 탱크에서 연료 펌프까지 모든 밸브 연다

3. 각 황동부 윤활유 주입              4. 연료유 프라이밍 반드시 실시 연료 계통 공기 추출

5. 냉각수 온도 조절                   5. 클러치 핸들 정 위치 무부하 상태

7. 시동공기 탱크 소정압력 보충        8. 윤활유 적당량 확인

디젤 운전중 주의사항

1. 청수 냉각수 실린더 출구온도 60도 유지          2. 피스톤 냉각유 출구온도 50도 넘지 않도록

3. 배기출구 온도 정격부하에서 350도 정도가 보통   4. 배기색 유의 배기밸브 누설여부 확인

5. 지압도 찍어 각 실린더 연소 상황 조사            6. 윤활유 누설 개소 발견시 새지 않도록

7. 실린더 유 주유 상황과 유장 적당한지 점검

배기 흑색 원인	배기 백색원인
1. 실린더 과열.                   2. 과부하 운전 3. 불완전 연소                   4. 소기압력 낮을때 5. 연소 공기량 부족              6. 베어링 메탈 탐 7. 선박 흘수 많아 과부하 상태   8. 공기누설 압축작용 나쁠때   9. 실린더 과열 피스톤 소착	1. 수분혼입 2. 소기압력 높을때 3. 폭발하지 않은 실린더 4. 피스톤 피스톤링 마모 심한때 5. 소음기 내면에 기름재 부착

직접 냉매가 갖추어야할 물리적 조건

1. 대기압 하 증발온도 낮을 것             2. 임계온도 어느정도 높을 것

3. 응고 온도 낮을 것                      4. 증발 잠열 클것

5. 상온 응축 압력 높지 않을 것            6. 비용적 작을 것

화학적 요건

1. 독성, 독한 냄새 없을 것       2, 냉동장치 사용재료 부식 시키지 않을 것

3. 폭발성 연소성 없을 것        4. 화학적 안정        5. 누설되어도 눈에 잘 띌 것

* 공기 압축기 다단하는 이유 : 1. 압축공기 온도 낮출 수 있다

                              2. 압축일 감소

                              3. 효율 좋아진다

                              4. 고열에 의한 변질 감소

시동용 공기 탱크 취급상 주의 사항

1. 드레인 열어 탱크내 수분배제          2. 공기탱크 부착된 밸브 누설시 공기 빼고 래핑

3. 규정 압력 보다 높게 하지 말것        4. 공기탱크 운반시 공기 뺄것

5. 반드시(수시로)드레인 뺄것            6. 심한 충격 주지 말것

* 수인선도 : 손으로 당겨 지압도를 옆으로 확대, 연소상황파악 하는데 일반적으로 쓰임

기관 냉각수 온도 높을 때 미치는 영향
1. 용적효율 저하.               2. 연소실 부식 촉진                   3. 전식작용 촉진 4. 조기 발화원인               5. 실린더에 큰 응력                    6. 냉각효과 저하 7. 실린더 피스톤 마모 증대     8. 윤활유 소비량 증가. 점도 감소       9. 피스톤 고착 원인
	기관 냉각온도 너무 낮을 때 영향
	1. 연료 소비량 증가         2. 스케일 부착 쉬움 3. 실린더 마멸 촉진.         4. 기계효율 저하

[내 연 기 관]

* 원동기 *

  화력․수력․풍력․원자력 등과 같은 자연계의 여러 가지 에너지를 이용하여 동력을 발생시키는 기계를 원동기라 부른다. 원동기는 교통, 생산, 연구, 산업, 가정생활 등 여러 분야에 널리 이용되고 있다.

원동기에는 풍력을 이용한 풍차, 수력을 이용한 수차나 수력 터빈, 화력을 이용한 열기관, 원자력을 이용한 원자력 기관 등이 있다. 이러한 원동기 중에서 석탄․가솔린․석유 등과 같은 연료가 연소할 때 발생하는 열에너지를 이용하여 동력을 얻는 기관인 열기관은 내연 기관과 외연 기관으로 분류된다.

* 외연기관 *

  외연기관은 연료를 기관 밖에서 연소시켜 만든 고압 증기로 동력을 얻는 기관이다. 보일러에서 발생된 증기의 힘으로 피스톤을 움직이는 보일러 증기 기관과 날개차를 회전시키는 터빈 기관이 있다. 연료로는 액체 연료와 기체 연료가 쓰이며, 우라늄을 사용하는 원자력 기관도 외연 기관에 속한다.

* 내연기관 *

  연료를 기관의 내부에서 연소시켜 발생된 열에너지를 이용하여 동력을 얻는 기관을 내연기관이라 한다.

내연기관으로는 피스톤 기관․터빈 기관․제트 기관․로켓 기관 등이 있으며, 일반적으로는 내연기관이라고 하면 피스톤 기관을 말한다.

내연기관은 연료나 점화 방법, 작동 방식, 냉각 방식에 따라 여러 가지로 분류된다.

․사용 연료에 따른 분류

  내연 기관의 연료로는 가솔린․등유․경유․중유 등의 액체 연료가 주로 쓰이며, 그 밖에 액화 석유 가스(LPG)도 쓰인다.

․가스 기관 : 액화 석유 가스 등을 사용하는 기관으로, 공장 동력용으로 이용된다.

․가솔린 기관 : 가솔린을 사용하는 기관으로서, 자동차와 2륜차는 거의가 가솔린 기관이다.

․등유 기관 : 등유와 경유 등을 사용하는 기관으로, 농업용으로 쓰인다.

․디젤 기관 : 경유와 중유를 사용하는 기관으로, 중유 기관이라고도 한다. 선박․자동차․기관차 등에 쓰인다.

․점화 방법에 따른 분류

  점화 방법에 따르면 불꽃 점화 기관과 압축 착화기관이 있다. 불꽃 점화 기관은 공기와 연료의 혼합 기체에 전기 불꽃을 일으켜 점화․연소시키는 기관이다. 압축 착화 기관은 실린더 속의 공기를 압축하고 연료를 뿜어 압축열로 자연 발화 연소시킨다.

․작동 방식에 따른 분류

  흡입․압축․폭발․배기 작용을 크랭크축이 1회전하여 완성하는 2행정 사이클 기관과 크랭크축이 2회전하여 완성하는 4행정 사이클 기관이 있다.

․냉각 방식에 따른 분류

  실린더 둘레를 물로 냉각시키는 수냉식 기관과 공기로 냉각시키는 공랭식 기관이 있다. 공랭식 기관은 이동용 기관의 냉각 방식으로는 좋으나, 수냉식에 비하여 냉각 효과가 떨어진다.

* 가솔린 기관의 원리 *

  가솔린을 연소시켜 발생한 열에너지로 동력을 만드는 가솔린 기관은 다른 내연 기관에 비하여 기관의 시동과 운전이 간편하고 큰 동력을 얻을 수 있다.

공기과 가솔린의 혼합 기체를 속이 빈 둥근통(실린더)에 넣어 점화하면 실린더 내부에 고온․고압의 연소 가스가 발생한다. 혼합 기체를 압축한 다음 연소시키면 더욱 큰 에너지가 생긴다.

이와 같은 혼합기의 성질을 이용한 것이 가솔린 기관이다. 실린더와 피스톤으로 혼합기를 압축하고 여기에 전기 불꽃으로 점화하면 열에너지가 피스톤을 밀어붙여, 그것에 연결된 크랭크 장치에 의하여 회전 동력으로 바뀌게 된다.

기관을 연속하여 움직이려면 4단계의 기본 동작을 되풀이하여 일으켜야 한다. 혼합기를 실린더 안에 빨아들이는 흡입과정, 혼합기를 실린더 안에 빨아들이는 흡입 과정, 혼합기를 압축하는 압축 과정, 혼합기에 점화하여 연소시키는 폭발 과정, 연소 가스를 실린더 밖으로 내보내는 배기 과정의 네 작용이다.

이 네 가지 연속된 작용이 한 번 끝나는 것을 1사이클이라 하며, 피스톤이 한 번 움직이는 것을 1행정이라 한다.

* 배기량과 압축비의 측정 *

배기량은 피스톤의 상사점과 하사점 사이의 행정 부피로 잰다. 이것은 배기되는 가스의 부피와 같고, 엔진의 크기를 나타내는 값이 되기도 한다. 피스톤이 상사점에 있을 때의 실린더 헤드의 부피를 연소실 부피라고 한다.

실린더의 안지름(D)과 피스톤의 행정(S)을 재어 행정 부피를 구한다. 행정 부피와 연소실 부피를 더한 실린더 부피를 연소실 부피로 나눈 값이 압축비이다.  배기량

* 4행정 사이클 기관 *

  흡입․압축․폭발․배기의 네 작용을 피스톤이 네 번(크랭크축은 2회전)움직여 1사이클을 이루는 기관을 4행정 사이클 기관이라 한다.

피스톤의 움직임에 알맞게 여닫는 흡기 밸브와 배기 밸브 및 그것을 움직이는 밸브 기구를 갖추고 있다. 흡기와 배기가 독립되어 있기 때문에 각각의 작용이 확실하게 이루어진다.

․흡입행정 피스톤이 내려가면서 흡기 밸브가 열리고 혼합기가 흡입된다. 이 때 배기구는 닫힌다.

․압축행정 피스톤이 올라가기 시작하면 흡기 밸브는 닫히므로, 혼합기는 실린더 속에 갇히고 압축된다.

․폭발행정 압축된 혼합기는 압축 행정 후에 점화되어 폭발하므로, 압력이 높은 연소 가스가 되어 피스톤을 큰 힘으로 밀어 낸다. 이 운동은 커넥팅 로드를 거쳐 크랭크축에 회전력을 준다.

․배기행정 피스톤이 다시 올라가고 배기 밸브가 열리면서 연소 가스가 배기구를 통하여 배출된다.

* 2행정 사이클 기관 *

  피스톤이 1왕복 운동을 하는 동안에 2행정을 마치고 1사이클을 이루는 기관을 2행정 사이클 기관이라 한다.

2행정 사이클 기관은 밸브 및 밸브 장치가 없어 4행정 사이클 기관에 비하여 대체로 가볍고 소형으로 되어 있다. 크랭크축 2회전에 1회가 폭발하는 4행정 사이클 기관에 비하여, 크랭크축 1회전에 1회의 폭발이 있으므로 출력이 크고 회전 상태가 고르다. 그러나 수명이 짧고 연료 소비율이 크므로 소형의 기관에만 쓰인다.

․압축 시작 피스톤이 올라가면 배기구가 닫히고 실린더 안의 혼힙기가 압축된다. 이 때, 소기구․흡기구도 피스톤에 의하여 닫히게 된다.

․흡입과 점화 피스톤이 올라가면 혼합기가 압축되는 동시에 피스톤 밑에서는 흡기구가 열리어 새로운 혼합기가 크랭크실에 들어온다. 압축된 혼합기는 점화되어 폭발한다.

․폭발과 연소 피스톤이 점화된 혼합기의 폭발에 의하여 큰 힘으로 밀린다. 피스톤이 내려가는 중에 배기구가 열리고 연소 가스가 배출된다.

․소기 작용 피스톤이 더 내려가면 소기구가 열리므로, 압축된 새로운 혼합기가 실린더 안으로 들어온다. 이 혼합기는 연소 가스를 밀어 내면서 실린더 안에 가득 찬다.

[기관의 구조와 기능]

* 가솔린 기관 본체의 구조 *

  기관의 본체는 그 중심부로서, 연료를 연소시켜 그 압력으로 피스톤을 움직여 크랭크축을 회전시키는 부분이다. 운동을 하지 않는 실린더․실린더 헤드․크랭크실 등과 운동을 하는 피스톤․커넥팅 로드․크랭크축 등으로 구성되어 있다.

․실린더 

  정밀한 원통형이며, 흡기 밸브․배기 밸브와 한 몸체로 만든다. 실린더 헤드와 피스톤의 윗면이 함께 연소실을 구성하며, 피스톤의 왕복 운동을 안내한다. 고온․고압 가스와 피스톤의 고속 운동에 마멸되지 않도록 니켈․크롬 을 섞은 합금 주철로 만든다.

․개스킷

  혼합기나 연소 가스가 새지 않게 하기 위하여 설치하는 것으로, 석면을 구리판이나 철판으로 감아서 만든다. 실린더와 실린더 헤드 사이에 장치하는데, 파손되거나 흠이 나면 가스가 새므로 분해할 때에는 주의해서 다루어야 한다.

․실린더 헤드

  실린더의 덮개 수실을 하는 부분으로, 열전도도가 좋고 고온에 견디는 내열 알루미늄 합금으로 만든다.

․피스톤

  연소 가스의 압력을 받아 빠르게 왕복 운동을 하는 것과 동시에, 그 힘을 커넥팅 로드에 전하여 크랭크축을 돌린다. 가볍고 열전도도가 좋은 알루미늄 합금으로 만든다. 피스톤 몸체와 피스톤 링으로 되어 있으며 피스톤 핀으로 커넥팅 로드와 연결돼 있다.

․커넥팅 로드

  피스톤의 왕복 운동을 크랭크축에 전달하는 요소이다. 피스톤에 접속되는 부분은 왕복 운동을 하지만, 크랭크축에 연결되는 부분은 회전 운동을 하기 때문에 커넥팅 로드에는 복잡하고 큰 힘이 가해진다. 따라서 가벼우면서도 강한 합금강이나 알루미늄 합금으로 튼튼하게 만든다.

․크랭크축

  크랭크축은 피스톤의 왕복 운동을 회전 운동으로 바꾸는 축이다. 커넥팅 로드로부터 계속해서 강한 힘을 받기 때문에 튼튼한 탄소강이나 탄소강에 니켈․크롬 등의 금속을 섞어 경도나 강도를 크게 한 합금강으로 만든다.

․밸브 장치

  밸브 장치는 흡기 밸브와 배기 밸브 및 이들을 움직여 주는 기구로 구성되어 있다. 4행정 사이클 기관에서는 흡기 밸브․배기 밸브의 개폐 시기가 캠의 운동으로 결정된다. 또 흡기 밸브는 고온에 접하여 있으나 흡기 때 냉각되므로 파열되는 일이 드물며, 배기 밸브는 배기가스 때문에 가열되어 파열되기 쉽다.

밸브 장치에는 설치 위치에 따라 두상 밸브식과 측 밸브식이 있다 .두상 밸브식은 캠의 회전에 따라 태핏, 푸시 로드, 로커 암의 작용으로 밸브가 열리고, 측 밸브식은 태핏이 직접 밸브를 밀어 올려 열리게 한다.

․캠 장치

  캠은 보통 캠축과 하나의 몸체로 주조되어 있으며, 크랭크축에서 기어를 통하여 전동된다.

4행정 사이클 기관에서 캠축은 크랭크축이 2회전할 때 1회전하며, 흡기 밸브와 배기 밸브가 각각 1회씩 열리고 닫힌다.

* 연료 공급 장치 *

  연료 공급 장치는 실린더 안으로 연료를 공급하는 장치로서, 기화기를 중심으로 연료탱크․연료 콕․여과기․연료 펌프 등으로 구성된다.

․기화기

  기화기는 연료를 기화하여 공기와 연료의 혼합기를 만들어 실린더로 보내는 장치이다.

<기화기의 작용>

  기화기는 공기의 흐름이 빨라지면, 그 부분의 압력이 크게 낮아지는 분무기의 원리를 이용한 것이다.

크기가 다른 통로에 공기가 흐르면 좁은 통로인 벤투리관에서는 속도가 빨라져 압력이 크게 떨어진다. 이 좁은 부분에 연료의 분출구를 설치하면, 연료는 대기압과의 압력차로 빨려들어가 공기와 혼합하여 안개 모양의 혼합기가 된다.

<기화기의 구조>

  기화기는 플로트실, 공기와 혼합기 통로, 스로틀 밸브, 초크 밸브 등으로 이루어져 있다.

플로트실에서는 연료 유면의 높이를 일정하게 유지하는 작용을 한다. 스로틀 밸브는 실린더에 흡입되는 혼합기의 양으로 기관의 출력을 조정하고, 초크 밸브는 기화기에 들어가는 공기의 양을 조절하여 기관의 출력을 조절한다.

․연료 펌프

  연료 펌프는 연료 탱크에서 가솔린을 기화기로 보내는 장치로, 보통 격막 펌프가 많이 쓰인다.

․여과기

  공기나 연료에 미세한 먼지가 함유되어 있으면 기화기가 막힌다든지, 실린더나 피스톤을 상하게 한다. 이와 같은 나쁜 영향을 막기 위하여 연료 여과기와 공기 청정기를 설치한다.

․연료 펌프 작용의 조절

  격막 펌프의 격막이 캠축과 로커 암에 의하여 아래위로 움직이면서 기화기보다 낮은 위치에 있는 탱크 안의 연료를 빨라올린다. 플로트실에 연료가 들어가면 플로트가 떠올라, 플로트 니들 밸브가 니들 밸브 시트에 닿아 연료 입구를 닫히게 한다. 그 후 플로트실의 연료가 줄어들면 유면에 따라 플로트가 내려가고, 이에 따라 니들 밸브가 열리면 펌프가 다시 움직이게 된다.

․연료 여과기와 공기 청정기

  연료 여과기는 연료가 기화기에 이르기 전에 연료에 들어 잇는 먼지나 수분등을 걸러 내어 기화기 회로나 노즐 등이 막히지 않도록 하는 장치로, 연료 탱크와 연료 펌프 사이에 독립으로 설치된 것과 연료 펌프와 일체로 된 것이 있다.

공기 청정기는 흡기 과정에서 들어오는 공기 중의 먼지와 불순물을 제거하기 위하여 기화기 입구에 설치한다.

* 점화 장치 *

  점화 장치는 압축된 혼합기에 점화시키기 위하여 점화 플러그의 전극 사이에 전기 불꽃을 튀게 하는 장치로, 사용되는 전원에 따라 자석 발전기식과 축전지식이 있다.

․자석 발전기식 점화 장치

  자석 발전기는 영구 자석을 안쪽에 끼운 플라이휠과 전기자로 되어 있다. 플라이휠이 전기자의 주위를 회전함으로써 회로에 전기를 흐르게 하고, 유도 작용으로 코일에 약 1만 볼트의 높은 전압을 발생시킨다.

․축전지식 점화 장치

  축전지식 점화 장치는 축전지․점화 스위치․점화 플러그․배전기․점화 코일 등으로 되어 있다. 축전지로 회로에 전류가 흐르게 한 다음, 점화 코일에는 유도 작용으로 고전압을 발생시킨다.

․단속기

  단속기는 캠․접점․콘덴서로 되어 있으며, 1차 코일에 흐르는 전류를 급히 차단하여 2차 코일에 높은 전압을 유도시키는 작용을 한다.

․점화 플러그

  점화 플러그는 실린더 안에 전기 불꽃을 튀게 하여 혼합기를 점화시키는 작용을 한다. 중심 전극․접지 전극․몸체․절연체 등으로 되어 있다. 점화 코일에 고전압이 발생되면, 이 고전압에 의해서 점화 플러그가 불꽃 방전을 한다.

* 윤활 장치 *

  기관의 수명을 연장하고 동력의 손실을 줄이기 위하여 마찰 부분에 윤활유를 급유하는 장치이다. 중요한 급유 부분은 피스톤․피스톤 핀․밸브․기어․캠․크랭크 저널․크랭크축 등이다.

․윤활 작용

  윤활유를 기관에 급유함으로써 기관의 회전 부분이나 미끄럼 부분에 생기는 마찰을 작게 하여 마멸을 적게 한다. 또 마찰에 의해 생기는 열을 냉각시켜 고열에 의해 녹는 것을 방지하고, 유막을 형성하여 가스가 새는 것도 막아 준다.

그 외에도 충격을 흡수하고, 녹이 스는 것을 방지해 주며, 먼지 등을 씻어 내는 작용도 한다.

․윤활 방식

  4행정 사이클 기관에서는 기름 주걱으로 크랭크실 내부에 기름을 뿌려 주는 비산식 윤활 방법과 기름 펌프로 저널 부분에 기름을 압송하는 기름 펌프식 윤활 방법이 있다.

2행정 사이클 기관에서는 연료 속에 윤활유를 혼합하여 윤활하는 혼합식 윤활 방법도 쓰인다.

* 냉각 장치 *

  실린더 안의 연소 가스는 최고 2500‘C 가량의 높은 온도이므로, 이것에 접촉하는 금속을 약화되거나 변형되기 쉽다. 또 윤활유 도 변질되기 쉽고, 기관의 이상 폭발로 운전이 곤란할 때도 있다.

냉각 장치는 이와 같은 과열 현상을 막기 위하여 연소실 주위를 알맞은 온도로 냉각시키기 위한 장치이다.

냉각 방법에는 실린더와 실린더 헤드의 주위를 물로 냉각시키는 수냉식과 실린더 둘레에 냉각 핀을 만들어 겉넓이를 크게 하고, 여기에 닿는 공기가 기관을 냉각시키는 공랭식이 있다.

공랭식에는 날개차를 달아 강제로 공기를 불어 대어 실린더를 냉각시키는 강제 공랭식과 오토바이 등과 같이 달리는 중에 자연스럽게 냉각시키는 자연 공랭식이 있다.

․수냉식

실린더와 실린더 헤드의 둘레에 물 재킷이 설치되어 있어, 원심 펌프로 물을 재킷 속에 순환시키고 재킷에서 나온 따뜻해진 물을 라디에이터(방열기)에서 공기로 냉각시키다. 라디에이터에는 날개차로 공기를 보낸다. 냉각수는 다시 실린더 블록의 물 재킷으로 들어가 실린더 헤드를 지나 라디에이터로 나간다.

․부동액

겨울철에는 냉각수가 얼어 실린더 블록이나 실린더 헤드, 라디에이터 코어가 균열 되거나 파열되기 쉽다. 이와 같은 현상을 막기 위하여 냉각수에 부동액을 넣어 사용한다. 부동액으로는 메탄올과 에틸렌글리콜이 쓰인다.

․라디에이터 코어

냉각수가 흐르는 튜브와 핀으로 되어 있다. 재료는 열전도성이 큰 구리나 황동의 얇은 판재를 이용한다.

* 소음 장치 *

  실린더 속에서 생긴 연소 가스는 고온 고압이다. 이 가스를 대기중에 그대로 배출하면 가스의 속도가 빠르고 갑자기 팽창하므로 큰 소리가 나서 시끄럽게 된다. 이 소음을 없애기 위하여 사용하는 장치를 소음기라 하며, 배기관 끝에 마련한다.

소음기는 메가폰을 거꾸로 사용하는 것과 같은 이치로 배출 가스를 천천히 팽창시켜 대기압과의 압력차를 작게 함으로써 소리를 작게 하는 것이다.

[내연 기관의 조정과 정비]

* 기관의 정비와 점검 *

  내연 기관은 많은 부품들이 복잡하게 조립되어 있고, 그 부품들은 고온․고압 상태에서 충격을 받으면서 작동된다. 기관을 오랜 시간 운전하면, 각 부분을 구성한 부품의 마멸이나 나사의 풀림 등으로 인하여 부품들은 초기의 성능을 발휘하기 어려워진다. 따라서 기관의 성능을 양호하고 안전하며 확실한 상태로 유지할 수 있도록 필요한 처치를 해야 하는데, 이것을 정비라고 한다.

내연 기관의 정비에 필요한 작업용 공구에는 다른 기계의 정비에도 사용되는 일반 공구, 기관 정비에 전용으로 사용되는 전용 공구, 그리고 측정 검사에 사용되는 측정 기구 등이 있다.

․점 검

기관을 어느 기간 운전한 다음에는 각 부분을 점검하고, 청소해야 한다. 가솔린과 윤활유의 상태는 기관을 사용할 때마다 점검하여야 한다. 기관은 주기적으로 점검하고 깨끗이 청소한다.

․기관의 분해

  다음 순서로 조심하여 분해하여야 한다.

① 먼저 크랭크실 쪽에 있는 마개를 열고 그 속에 들어있는 윤활유를 완전히 뽑아낸다.

② 연료 콕을 닫고 연료 파이프를 기화기 쪽에서 떼어 낸다.

③ 몸체에 붙어 있는 공기 청정기와 기화기․소음기 등의 부속 장치를 떼어 내고, 점화플러그 캡을 풀어 플라이휠을 떼어 낸다.

④ 시동 풀리를 떼어 내고, 플라이휠의 죔 너트를 풀어 플라이휠을 떼어 낸다.

⑤ 그 다음 점화 플러그를 실린더 헤드에서 떼어 낸다.

⑥ 기관 본체에서 너트를 풀고서 실린더 헤드를 떼어 낸다.

⑦ 실린더를 기관 본체에서 떼어 낸다.

⑧ 발전기판을 크랭크축에서 떼어 낸다.

⑨ 크랭크실에서 구동축을 떼어 낸다.

․부품의 세척

  분해한 부품 중 전기 관계 이외의 것은 경유로 깨끗이 닦는다. 부품은 비교적 깨끗한 것을 먼저 닦고 심하게 더러워 진 것은 나중에 닦는다. 점화플러그는 플러그 클리너로 닦은 다음 잘 말린다. 세척 작업을 할 때에는 절대로 불을 가까이하지 않아야 한다.

․기관의 조립

  기관을 조립할 때에는 분해했던 순서와는 반대로, 각 부품을 조정한 후에 조립한다.

① 조립할 때에는 치수가 알맞은 공구를 사용한다.

② 개스킷․패킹 등은 낡은 것을 떼어 내고 새 것을 사용한다.

③ 일정한 힘으로 죄어야 할 볼트나 너트는 토크 렌치를 사용하여 죈다.

④ 조립 표시에 주의하고, 조립 순서나 조립 부분이 틀리지 않게 한다.

⑤ 조립할 장소는 먼지가 많은 곳을 피하고, 조립을 중단하면 덮개를 씌운다.

⑥ 주유할 곳은 깨끗한 기름을 넣는다.

* 기관의 보관 *

  기관을 오래 보관하려면 연료 탱크와 기화기 안의 연료를 완전히 뽑아낸다. 점화 플러그의 구멍에 기름을 넣고 크랭크축을 돌린 후, 점화 플러그를 부착하고 압축이 끝나는 곳까지 회전시켜 멈춘다. 분해하여 보관할 때에는 기름을 닦아 내고 운동 부분에 기름을 바르고 비닐 등으로 포장한다.

* 기관의 조정 *

  기관의 성능을 충분히 발휘하려면 항상 최적의 상태를 유지해야 한다. 그러기 위해서는 정기적으로 기관을 점검하여 조정해야 한다. 기고나이 최적 상태의 성능을 발휘하려면 압축 압력이 높아야 하고, 점화 시기가 알맞으며, 불꽃이 강해야 한다. 또한 적당한 비율의 혼합기가 공급되어야 한다.

․기화기의 조정

  기화기의 조정 나사를 오른쪽으로 돌리면 속도가 빨라지고, 왼쪽으로 돌리면 낮아진다.

․윤활유의 조정

  기관의 윤활유는 윤활유 게이지를 뽑아 윤활유가 묻어 있는 위치로 그 양을 점검한다. 윤활유가 하한계 이하로 묻어 나올 때에는 윤활유를 상한계까지 보충하도록 한다.

․점화 플러그의 조정

  오랜 시간 기관을 운전하였을 때에 점화 플러그 전극의 틈 사이가 변형되어 적당하지 않으면 접지 전극을 조정해야 한다. 전극 사이의 틈 사이는 0.6～0.7mm가 알맞다. 점화 플러그의 전극에 붙은 그을음은 와이어 브러시로 닦아 내고, 불꽃시험을 한다.

․단속기의 조정

  단속기의 점점은 캠의 작용으로 완전히 열렸을 때의 틈이 0.3～0.4mm정도가 좋다. 점점을 조정하려면 먼저 접점이 최대로 벌어지는 위치로 플라이휠을 돌려놓고, 틈 조정 나사로 고정 접점 쪽을 조금 움직여 틈의 넓이를 맞춘다. 접점에 기름이나 먼지가 묻은 것은 닦아 내고, 탔거나 그을음이 묻은 것은 고운 줄로 갈아 낸다.

․최저 회전의 조정

  일반적으로 공회전의 최저 회전 조정은 점화 시기 등의 조정이 끝난 다음에 행한다. 예열 운전을 한 다음 저속조정 나사를 2500～3000rpm으로 고정한다. 회전의 조정점을 보면서 무부하 상태에서 최저 연속 가능 회전이 2000rpm 이학 되도록 저속 조정 나사를 되돌린다.

․불꽃 시험

  고압 코드의 앞 끝을 실린더 헤드 등의 금속 부분에 가깝게 하고, 크랭크축을 돌리면서 감전에 유의하여 불꽃이 튀지 않거나 약한 때에는 단속기나 배전기 및 콘덴서 등을 조사한다. 불꽃이 강하게 튀면 플러그를 접속하여 전극부에 강하게 튀면 플러그를 접속하여 전극부에 강한 불꽃이 튀는가를 확인한다.

․내연 기관의 고장과 대책

① 기동 불능일 때는 점화가 확실히 이루어지는지를 먼저 확인한다.

② 급정지될 때는 연료의 공급 상황을 확인한 다음 전기 계통을 확인한다.

③ 노킹 현상일 때는 혼합기의 농도를 진하게 한다. 연료의 옥탄가가 낮아지거나 과부하 운전을 하게 되면 냉각수의 온도가 높아지며, 해머로 때리는 것과 같은 소리가 나는데, 이것을 노킹 현상이라 한다.

④ 점화 시기가 적당하지 못하거나 압축 압력이 부족하거나, 또는 밸브 간극의 불량으로 밸브 개폐가 불충분하고, 냉각 불량으로 기관이 과열될 때에도 출력 부족 현상이 일어난다.

⑤ 연료의 공급이 많을 때는 검은 연기를 발생하며, 윤활유의 공급이 많을 때나 피스톤의 파열에 의해 윤활유가 연소실에 들어가 연소할 경우에는 흰 연기가 나온다.

◈ 연료․연소 ◈

1. 연료의 정의 : 공기 중에서 잘 연소되고, 연소에 의하여 생기는 열을 손쉽게 이용할 수     있는 모든 가연성 물질

 [1] 연료의 분류

  1) 고체 연료 : 석탄, 아탄, 이탄, 연탄, 코크스

  2) 액체 연료 : 나프타, 휘발유, 등유, 경유, 중유, 제트유

  3) 기체 연료 : 천연 가스, 액화 석유 가스, 석탄 가스 

 [2] 원유의 성분과 분류{ CHONS }

  1) 주성분 : 탄소(C;84～87%), 수소(H;11～14%), 황(S) 질소(N) 산소(O₂) ; 1～3%

  2) 기타 : 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 바나듐(V)

  3) 비중 : 0.78～0.99

 [3] 탄화수소에 따른 분류

  1) 파라핀계 탄화수소(포화; C_nH_2n+2) : 원유의 주성분

   ꊱ 무색, 불용성, 물보다 비중이 작은 화학적으로 안정

   ꊲ 비중, 점도가 적고 옥탄가가 낮음 - 점도지수는 높음

   ꊳ 등유나 윤활유에 적합

  2) 나프텐계 탄화수소(포화; C_nH_2n) : 원유의 주성분

   ꊱ 1)보다 비점 및 비중이 크고, 안정도도 높음

   ꊲ 옥탄가가 높고, 점도지수는 낮음

   ꊳ 가솔린에 적합(윤활유의 질은 떨어짐)

  3) 올레핀계 탄화수소(불포화; C_nH_2n) : 원유에는 없고, 정제 과정에서 생성

   ꊱ 화학적으로는 불안정하나, 1) 2)보다는 열에 강함   

   ꊲ 중질유의 열분해 생성물

   ꊳ 잔사유(중유)에 약간 포함

  4) 벤젠계(방향족) 탄화수소(불포화; C_nH_2n-6) : 고온 처리된 석유제품

   ꊱ 비중이 높고, 열에 대단히 안정   

   ꊲ 연소시에 연기 발생

 [4] 석유계 연료의 정제

  1) 원유의 직유법

   ꊱ 상압증유법

   

연료  구분	액화석유가스		가솔린	등유	경유	중유
주 성 분	C, H		C, H	C, H	C, H	C, H(O,S)
비    중	0.50-0.58		0.65～0.75	0.79～0.85	0.83～0.88	0.83～0.97
비점범위	부탄	-1	35～180	180～250	250～350	350～
	프로판	-42
용    도	부탄	취사연료, 용접가스	가솔린기관	가정용연료, 제트연료	고속디젤 기관	디젤기관, 일반용연료
	프로판	야외버너, 살충제의 분사제

   ꊲ 감압증유법 : 윤활유분, 아스팔트분의 경우 비점이 높기 때문에 탄화수소의 열분해를       방지하기 위함( 예; 12-13mmHg : 100～150℃) - 윤활유

  2) 석유의 분해법

   ꊱ 열분해법 : 상압증유의 잔사유를 원유로 사용

   ꊲ 촉매분해법 : 촉매를 사용하여 고옥탄가의 가솔린 제조

2. 내연기관, 보일러에 사용하는 연료

 [1] 가솔린 : ￭비중 0.69～0.77 ￭저위발열량 10,500～11,300 kcal/kg ￭인화점 -10～-15℃

             ￭자연발화온도 400℃ ￭공기〈3배

 [2] 등  유 : ￭비중 0.78～0.84 ￭저위발열량 10,300～11,000 kcal/kg ￭인화점 30～45℃

 [3] 경  유 : ￭비중 0.84～0.89 ￭저위발열량 10,170～10,840 kcal/kg ￭인화점 60～90℃

             ￭발화점 300℃이하 ￭디젤유, 가스유

 [4] 중  유 : ￭비중 0.91～0.94(1이상도 있음) ￭저위발열량 9,720～10,000 kcal/kg

             ￭인화점 90～130℃ ￭잔사유, 연료유 ￭ A, B, C

3. 연료유의 성질

 [1] 비중 : 동용적의 기름과 물의 중량비. 60/60℉, API비중

  1) 보메 비중계

  2) 보메도와 비중과의 관계 : 보메도=140/비중 - 130, 비중=140/130+보메도

  3) API도 : 비중(60/60℉)=141.5/131.5+API도

  4) 연료는 온도에 따라 변화가 큼 :  표준온도 15。C. 점도, 발화성, 발열량에 영향

 [2] 점도

  1) 점도 : 액체가 유동할 때 분자간의 마찰에 의하여 유동을 방해하는 작용(점성)의 대소     를 표시하는 양으로  

  2) 성질 : 적당한 점도 유지

   ꊱ 점도가 높을 경우

    ① 연료유관 내에 기름이 흐르기 힘듬  ② 연료펌프 작동 동력의 증가  ③ 관통력 증가

    ④ 연료의 소비의 증가(불완전 연소)

   ꊲ 점도가 낮을 경우

    ① 연료 분사 펌프의 내부 누설이 증가 ② 연료 분사량의 저하로 출력이 떨어짐

    ③ 윤활 기능의 저하(펌프, 노즐의 마멸을 촉진) ④ 관통력 부족으로 인한 후연소 원인

   ꊳ 점도의 분류

    ① 레드우드 점도 - 15。C, 50cc의 시험유가 점도계에서 유출되는 시간

    ② 세이볼트 점도 - 50。C, 60cc의 시험유가 점도계에서 유출되는 시간

    ③ 엥글러 점도 - 20。C, 200cc의 시험유가 점도계에서 유출되는 시간

     ※동점도 = 절대점도/밀도   단위 : St, cSt

 [3] 점도 지수 : 기름의 점도가 온도의 변화에 의한 척도

  - 온도에 의한 변화가 큼〈 점도지수 〈 온도에 의한 변화가 작음

 [4] 인화점 : 유증기에 불꽃(점화원)을 접근시켰을 때 순간적으로 탈 수 있는 유증기를 발    생시키는 최저 온도 - 연료유 취급시 가장 중요하며 연료유의 가열 온도를 결정

 [5] 착화점 : 연료의 온도를 높여 불꽃을 가까이하면 인화되고, 계속 탈 수 있는 유증기를    발생시킬 수 있는 최저 온도

 [6] 발화점 : 외부에서 유증기에 불꽃을 가까이하지 않아도 자발적으로 타기 시작하는 최저    온도를 발화점

  1) 디젤 기관의 연소에 관계가 깊음    2) 공기압이 높으면 낮아짐

 [7] 연소점 : 연료가 발화하여 일정온도 하에서 정상화되는 점

 [8] 응고점과 유동점 : 전혀 유동하지 않게 되는 최고 온도를 응고점, 응고점보다 2.5。C     높은 온도를 유동점 - 한대지방에서 사용중 주의

 [9] 전산가 : 기름 1kg 중에 포함된 산성 성분을 중화하는 데 필요한 수산화칼륨의 mg수

 [10] 잔류 탄소 : 일정량의 연료를 공기와 차단 가열하여 휘발분을 증발시고 잔류하는          탄소량을 시료에 대한 백분율로 표시한 것이며 적을수록 양질유(컨래드슨 시험기)

  1) 실린더 표면에 부착하여 유막 파괴로 마멸 촉진

  2) 피스톤 링 고착 및 배기밸브 손상

  3) 소형 디젤기관 : 4% 이하,    중형 디젤기관 : 8% 이하로 규제

 [11] 회분 : 잔유 탄소까지 완전히 연소시킨 다음에 냉각시켰을 때 잔류하는 회분 함유량을      그 사료에 대한 백분율로 표시한 것

  1) 성분 : Na,  Ca,  Mg,  V

  2) 실린더와 피스톤 링 마멸 촉진 및 배기밸브 손상

  3) V ⇒ 바나듐 침식(고온부식) ⇒ 마그네슘염 첨가로 방지

 [12] 황분

  1) 저온부식 : 연소하여 아황산가스(SO₂) → 무수황산(SO₃) → 이슬점 온도(약145℃) →       황산(H₂SO₄)  ⇒ 연소 촉매형 첨가제로 방지

  2) 발생장소 : 디젤기관 - 연료 밸브   보일러 - 절탄기, 공기예열기, 연도

 [13] 아스팔텐분 : 연료유에 포함된 피치로 가열하여 점도를 낮춤

  1) 장해 : 노즐의 막힘, 밸브나 피스톤 링 고착

 [14] 파라핀분 : 응고에 영향을 주므로 예열

 [15] 슬러지 : 연료 저장중 흑색 침전물

  1) 연료유의 유동 방해(필터, 연료 파이프)  2) 연료분사노즐의 폐쇄로 연소 불량

  3) 실린더와 피스톤에 카본 부착

 [16] 침전물과 미생물

  1) 침전물 : 모래, 진흙-밸브누설   고무물질-연료의 유동 방해

  2) 미생물 : 연료의 영양원과 적당한 온도에 의해 번식

   ꊱ A중유를 사용할 때 잘 생김(C중유는 기름의 가열로 번식을 못함)

   ꊲ 방지책 - 연료 중에 수분제거 및 온도를 높임(Destol-F)

 [17] 발열량

  1) 단위량의 연료가 완전 연소할 때 발생하는 열량

  2) 고위 발열량 - 저위 발열량에 잠열(수분과 수소)까지 포함

  3) 실제 열기관에서는 잠열을 이용할 수 없으므로 저위 발열량 사용

 [18] 세탄값(CN) = 0.875 × 세텐가

  1) 디젤 기관용 연료의 발화성을 나타내는 한 척도(C.F.R.기관)

  2) 세탄가가 높으면 발화성이 양호 ⇒ 저온 시동성이 좋고, 착화 늦음이 짧아지므로 디젤     노킹을 방지할 수 있음

 [19] 아닐린점과 디젤 지수

  1) 연료의 발화성을 나타내는 데 사용

  2) 아닐린점 : 시료와 동량의 순수한 아닐린과의 혼합액을 가열하여 완전히 용해하는          최저온도

  3) 디젤지수 :

     - 아닐린점(디젤지수)이 클수록 발화성이 좋음

 [20] 옥탄값

  1) 가솔린 기관의 연료 성질에서 내노크성을 나타내는 기준

  2) 이소옥탄과 정헵탄을 일정한 비율로 혼합하여 옥탄값을 나타냄

  3) 높을수록 노크가 안 일어남

4. 연료유의 분사 : 디젤 기관은 연료를 압축의 마지막 행정에서 실린더 내부에 안개 형상   으로 분사시켜서 공기의 압축열에 의하여 착화 연소시키는 것

 [1] 무화

  1) 연료유의 입자가 안개처럼 미세화 되는 것

  2) 입자가 작을수록 공기와의 접촉면이 커짐

  3) 분사압력과 실린더 내의 공기의 압력을 작게 하고, 노즐의 지름을 작게 한다.

 [2] 관통

  1) 분사된 연료가 압축된 공기 중을 뚫고 나가는 상태로 무화와 반대

 [3] 분산

  1) 노즐로부터 연료유가 원뿔형으로 분산되어 퍼지는 상태

  2) 분산 상태가 좋으면 공기와 연료의 입자가 잘 혼합됨

 [4] 분포

  1) 실린더 내에 분사된 연료유가 공기과 균등하게 혼합된 상태

  2) 완전연소의 조건

5.  연료의 연소 이론

 [1] 연소 : 연료의 구성 원소가 공기 중의 산소와 결합하여 열과 빛을 발생하는 산화 반응

  1) 탄소의 연소

   ꊱ 완전 연소의 경우 : 탄소가 완전 연소하면 이산화탄소가 발생

     - 화학 반응식     :  C    +       O₂→   CO₂+ 97200kcal

     - 무게와 관계     :  12kg + (2×16)kg →   44kg + 97200kcal

     - 탄소 1kg에 대해 :  1kg  +    kg → kg + 8100kcal

   ꊲ 불완전 연소의 경우 : 탄소가 불완전 연소하면 일산화탄소가 발생

     - 화학 반응식     : C    + O₂        →  CO + 29620kcal

     - 무게의 관계     : 12kg + ( ×2×16)kg → 28kg + 29620kcal

     - 탄소 1kg에 대해 : 1kg  + kg         → kg + 2468kcal

 [2] 연소에 필요한 공기량

   

성분   조 성	질   소	산   소	탄산가스	기   타
부피(V%)	78.03	20.99	0.03	0.95
중량(W%)	75.51	23.15	0.04	1.30

    [3] 공기 과잉률 : 실제 공기량과 이론 공기량과의 비율

    ￭보일러 : 1.2 ～ 2.0   ￭디젤기관 : 1.5 ～ 2.2

  1) 가솔린 1kg을 완전 연소하는데 필요한 이론공기량 - 14.8kg/kg(11.44N․㎥/kg)          2) 경유 1kg을 완전 연소하는데 필요한 이론공기량 - 14.37kg/kg(11.10N․㎥/kg)

6. 연료유의 청정 처리

 [1] 원심 분리 청정법 : 연료유와 불순물의 비중차를 원심력을 가해서 이용(잔류탄소,유용     성 회분, 황분등은 분리되지 않음)

 [2] 침전법 : 정치 청정법은 침전 탱크에 연료유를 넣어 일정 온도(60℃)로 가열하여 중력     을 이용하여 불순물을 바닥에 가라앉게 하는 것

 [3] 여과기 청정법 : 여과기를 통과시켜 불순물을 제거하는 것으로 연료 이송 펌프,           청정기, 부스터 펌프 및 기관 입구(200mesh)에 설치

 [4] 초음파 청정법 : 연료유에 초음파(20k㎐이상)를 가하면 기름속의 슬러지는 작은 입자로     파괴되고, 수분은 유화되어 성상이 개선  

 [5] 첨가제 청정법 : 연료첨가제를 조연제라고도 함

  1) 연소 촉진제  2) 슬러지 분산제  3) 물 분리제  4) 방식제  5) 곰팡이 생육 억제제

  6) 세탄값 향상제  7) 유동점 강하제  8) 안티노크제  9) 산화방지제  10) 부식 방지제

  11) 빙결 방지제  12) 세척제  13) 청정 분산제  14) 매연 억제제  15) 다목적 첨가제

7. 연료유의 계량

 [1] 계량용구

  1) 측심용 자  2) 시료 채취기  3) 온도계와 비중계  4) 수분 검출약

 [2] 계산표

  1) 탱크 테이블  2) 트림 및 힐 수정표  3) 석유표

◈ 윤활유 ◈

1. 윤활유의 사용목적

 [1] 냉각작용 : 윤활유는 마찰면에 발생하는 열을 제거함

  - 열이 축적되면 고장의 원인이 됨 피스톤 핀, 베어링으로부터 전해진 열 제거

 [2] 응력분산작용 : 국부 압력을 윤활유 전체에 분산시켜 평준화 시킴

 [3] 밀봉작용 : 유막은 감마 작용 및 누설방지 작용

 [4] 청정작용 : 마찰면에 이물질이 부착하지 않도록 씻어 내는 역할

 [5] 방청작용 : 금속면과 공기와의 접촉 차단 및 수분의 침입을 막아 녹 생성 방지

 [6] 윤활작용 : 마찰면에 유막 형성으로 마찰, 마멸, 융착방지

2. 마찰과 윤활의 종류

 [1] 고체마찰(건조 마찰) : 금속과 같은 두 고체 표면이 윤활제가 없는 상태에서 직접 접     촉하여 움직일 때 발생

 [2] 경계마찰(경계윤활, 박막윤활) : 마찰면사이에 윤활제가 있으나 매우 얇은 상태일 때      발생하며 마찰력은 고체 마찰보다 휠씬 적음

 [3] 액체마찰(유체마찰, 완전윤활) : 운동하는 두 물체 사이에 충분한 양의 기름이 있어,      두꺼운 유막이 형성

  1) 내부 마찰만 작용하며 마찰력은 낮음

  2) 마찰저항을 감소시킬 수 있는 윤활유 사용

  3) 점도가 높은 윤활유 - ￭내부저항이 커져 동력손실 초래  ￭하중이 크고 회전속도가      작은 부분에 완전 유막 형성  ￭고온에 접촉하는 부분

  4) 점도가 낮은 윤활유 - ￭저온부분

3. 윤활유의 종류

 [1] 광물유 : 원유를 증류할 때 유출유를 기유(base oil)로 해서 정제한 것

  1) 산화 안정성과 유성이 좋음  2) 온도에 따른 점도 변화가 큼

 [2] 지방유 : 동․식물성유로부터 제조

  1) 온도에 따른 점도 변화가 적고, 유성이 좋음  2) 산화 변질이 쉬움

 [3] 종류

  1) 내연 기관용 윤활유 : 육상 및 선박 내연 기관용

  2) 터빈유 : 증기 터빈, 수력 터빈, 터보형 송풍기 및 터보형 압축기용

  3) 기계유 : 스핀들유, 다이나모유, 실린더유 등 일반기계 또는 차축의 윤활유용

  4) 베어링 윤활유 : 순환식, 유욕식, 비말식의 급유 방법으로 윤활되는 각종 기계의 베어링용

  5) 기어유 : 공업 및 자동차의 기어용

  6) 냉동기유 :  냉동기의 윤활유용

  7) 유압 작동유 : 유압 작동유로 사용되는 윤활유용

  8) 그리스 : 반고체 윤활제로 충격, 하중이나 고하중을 받는 기어, 급유가 곤란한 장소용

  9) 스핀들유 : 방적기계 등 경하중 고속도용

  10) 다이나모유 : 발전기, 전동기유용 

4. 윤활유의 성질

 [1] 점도 : 액체 마찰력의 크기와 유막의 형성에 영향

  1) 점도가 높음 - 완전윤활 가능(비교적), 윤활유 소비량은 감소, 액체 마찰력이 커져 동     력 손실 초래, 시동에 문제가 생김

  2) 점도가 낮음 - 저하중․고속회전․저온 환경하에 적합(비교적), 기름의 내부 마찰은 감     소, 유막이 얇아져 완전 윤활이 곤란(경계 윤활 상태로 되기 쉽고, 심하면 유막이 파괴      되어 직접 접촉이 일어날 수도 있음)

 [2] 점도 지수 〉온도 변화에 의한 점도 변화가 작음 : 온도 변화에 따른 점도의 변화를 나     타내는 척도

 [3] 유성 : 전도의 영향이 거의 없는 상태에서 기름의 유막을 유지하려는 성질

  1) 유성이 큼 - 불완전 마찰이 줄고 유체마찰에 근접함

  2) 경계 윤활의 경우 마찰 저항은 점도에 의한 영향을 거의 받지 않으나 감마성은 거의                    유성에 지배

 [4] 황유화성 : 물과 기름이 섞이지 않고, 기름이 유화되어도 신속히 물과 분리되는 성질

  - 황유화성이 약한 윤활유는 변질하여 기능을 잃고, 활동부를 고착시키거나 녹 쓸게 만듬

 [5] 부식성과 산화

  1) 산성 및 알칼리성의 윤활유를 사용하면 마찰부 부식

  2) 산화원인

   ꊱ 아황산가스가 크랭크실로 누설되면 수분과 작용하여 부식성이 강한 황산이 됨

   ꊲ 열, 공기, 수분의 작용 ⇒ 고무상의 슬러지 ⇒ 밸브, 피스톤 링, 금속면에 고착 ⇒ 고       착, 마멸의 원인

 [6] 탄화

  1) 윤활유가 고온에 의해 열분해 되어 발생

  2) 고무상의 슬러지와 연료의 연소시에 생기는 아스팔트와 타르 등이 혼합되어 고착

  3) 실린더의 마멸, 밸브․피스톤 링의 고착

 [7] 슬러지 : 금속 표면을 부식시키고 유관과 여과기를 폐쇄하며, 윤활유의 수명을 단축

5. 윤활유의 구비 조건

 [1] 사용하는 곳에 따라 적당한 점도   [2] 유성이 좋아야 함

 [3] 온도에 점도의 변화가 적어야 함   [4] 응고점이 낮고, 저온에서 유동성이 좋아야 함

 [5] 저장 중 변질되지 않아야 함       [6] 산화, 탄화되기 어려워야 함

 [7] 산성 또는 알칼리성을 띠지 않고 부식성이 없어야 됨 [8] 항유화성이 커야 함

 [9] 인화점, 비중 등은 기관에 적합한 규격

6. 윤활유의 첨가제

 [1] 산화방지제 : 산화로 인한 윤활유의 열화 및 금속 표면의 부식을 방지

  1) 금속 표면에 흡착하여 불활성 피막⇒산화와 연쇄 반응을 정지

  2) 기름보다 쉽게 산화되어, 기름의 산화 연쇄 반응을 중도에서 종결

  3) 첨가제 - 페놀계 화합물, 황화합물, 아연산 에스테르, 아민류 등이 있음

 [2] 청정분산제 : 탄소나 슬러지분을 미세화 시켜 분산시킴으로써 마찰면에 부식을 막고,      씻어내는 역할

  1) 칼슘, 바륨, 아연, 알루미늄 등의 금속 비누가 사용되고 산화방지제가 병용

  2) 플러싱유(flushing oil)

 [3] 유성 향상제 : 금속면에 흡착하여 막을 만들어 금속 접촉을 막고, 마찰계수를 작게 함

  1) 저하중용 : 지방산, 지방유가 이용

  2) 고하중용 : 황 화합물, 유기 인 화합물 첨가

  3) 금속면에 작용하고, 금속의 황 화합물 또는 인 화합물을 만들어서 융착을 막는 극압막     을 형성

 [4] 유동점 강화제

  1) 한랭한 지역, 낮은 유동점을 필요로 하는 윤활유에 첨가되어 유동점을 낮춤

    - 고분자량 화합물, 유도체, 중합물

  2) 결정의 성장을 막고, 결정의 결합을 방지 - 파라플로, 아크릴로이드

 [5] 점도 지수 향상제

  1) 온도에 대한 점도의 변화율을 작게함 - 파라핀계

  2) 지방산 또는 불포화 탄화수소

 [6] 소포제

  1) 기포제거의 역할을 함 - ￭펌프의 능률 저하 ￭마찰면 소손 원인

  2) 첨가제 - 알콜계, 에스테르계, 실리콘계, 금속 비누계

7. 윤활유의 관리

 [1] 윤활유의 열화 원인 : 윤활유를 사용함에 따라 점차 변질하여 그 성능이 떨어지는 것

  1) 청수 또는 바닷물의 혼입

  2) 연료유에 의한 희석

  3) 금속 마멸 가루, 먼지 등의 혼입

  4) 연료의 불완전 연소로 인해 생긴 탄소 및 산화 생성물의 혼입

  5) 새로운 윤활유에 열화유가 혼입됨으로써 생기는 혼합 안정성의 저하

  6) 냉동기유에 냉매 가스가 혼입됨으로 인한 열화

 [2] 윤활유의 열화 방지

  1) 산화 촉진의 원인 제거 및 순환 계통을 깨끗이 함

  2) 윤활중에 불순물이나 산화 생성물을 신속하게 제거함

  3) 적절한 시기에 새로운 기름의 교환 및 보급

  4) 열화 방지 대책

   ꊱ 윤활유의 순환량 증가 및 기름 냉각기를 자주 정비 함

   ꊲ 주기관의 윤활유 섬프 탱크 유량이 적지 않게 새로운 기름을 보충

   ꊳ 교환할 때 열화유를 완전히 제거

   ꊴ 다른 윤활유와의 혼합을 금지

   ꊵ 윤활유의 순화 경로는 공기와의 접촉을 피하고, 거품 발생을 억제

   ꊶ 금석 마멸분, 먼지 등의 불순물 등 불순물은 빨리 제거

   ꊷ 기름 냉각기에서 물의 누설을 막고, 윤활유 순화 계통에 수분이 혼입되지 않도록 함

   ꊸ 기름 냉각기를 자주 청소하고, 원심 분리기를 이용해서 불순물을 신속히 제거

   ꊹ 연료유나 연소 생성물, 냉각수 등이 순환유에 혼입되지 않도록 함

 [3] 윤활유의 산화와 탄화

  1) 윤활유의 산화 생성물

   ꊱ 산화 : 공기 중의 산소와 윤활유를 구성하는 탄화수소와의 결합

   ꊲ 생성물 : 유기산, 과산화물, 알콜, 알데히드, 케톤 등 - 중합 - 축합 슬러지, 아스팔트

  2) 산화에 영향을 끼치는 요소

   ꊱ 산소 : 공기량이 많을수록 산화가 촉진되어 슬러지 생산량이 많아지고, 산가도 높아짐

   ꊲ 열 : 온도가 높아질수록 산소 흡수량이 많아지면 반응속도가 빨라짐

   ꊳ 촉매(열화 촉진) : 금석 마멸분, 마찰 금속면, 먼지, 물, 연소 생성물, 산화 생성물

  3) 탄화 : 고온에 접하는 부분에 사용하는 윤활유에 일어나는 현상

   ꊱ 점도가 높은 기름은 기화 속도가 산화 속도보다 느리므로 탄화가 심함

   ꊲ 고온하에서의 윤활유는 기화 속도가 큰 저점도유 사용

 [4] 윤활유 열화 변질의 간단한 시험 방법

  1) 낙구식 점도계 - 점도의 측정

  2) 스폿 테스트 - 청정 분산성과 오탁도, 산성과 염기성 검사

  3) 탁상원심분리기 - 침전값 측정 및 산값과 염기값 측정

 [5] 윤활유의 재생법 : 구분 처리가 좋음  ￭고급유(터빈. 디젤. 냉동기. 전기절연 유)

  ￭일반유(실린더.머신.모빌.다이나모 유)  ￭기타(스핀들.차축 유)

  1) 물리적 재생법

   ꊱ 침전법 : 윤활유와 불순물 사이의 중력에 의한 비중차 이용

   ꊲ 원심 분리법 : 원심 분리기를 사용하여 원심력에 의한 비중차 이용

    ① 분리기의 구조와 회전수, 기름의 점도 및 통유량에 영향

    ② 기름의 가열 온도를 높게하여 점도를 낮춤

    ③ 통유량을 적게 하면 분리의 효과를 높일 수 있음

    ④ 고형물, 불유용성 산화물의 미립자 및 유화 상태의 수분도 분리제거 가능

   ꊳ 여과 분리법

    ① 기계식 여과기 : 쇠그물식, 여과지식, 단연식이 있음

    ② 흡수식 여과기 : 다공성 재료의 흡수 작용과 기계적 작용에 의해서 여과(면사, 합성        섬유, 석면, 규조토)

      - 수분의 제거에 효과적, 압력 손실이 많음

    ③ 흡착식 여과기 : 흡착성이 강한 여과 재료를 사용하여 유용성 산화 생성물을 제거         (산성 백토, 활성 탄소, 활성 알루미나)

      - 윤활중의 수분에 의해서 흡착성이 저하되고 첨가제가 제거되는 결점

   ꊴ 자석식 여과기 : 강력한 자석과 다수의 금속 격자로 구성

      - 윤활유 중 금속 마멸분만을 효과적으로 제거, 다른 종류의 여과기와 병용

  2) 화학적 재생법 : 황산 세척법, 알카리 세척법, 백토 처리법

단원	대			차시	첫째시간
	중			쪽수
	소
본시 학습 목표		열기관 과목 특성을 이해하여 학습에 적응할 수 있다

(열기관)과 과목 방향 지도

1. 담당 교사 소개

2. 수업에 임하기 전에 학습자의 유의 사항

        1) 수업 3분전 학습 준비후 대기

        2) 교과서 및 학습장 준비

        3) 수업전 책걸상 정리 정돈 및 자기 주위 청결 유지

        4) 수업진행 중 정숙유지 및 졸지 말 것

        5) 설명한 사항을 수시 질문할 것임 (집중력 유지)

3. 열기관 교과목의 내용 구성

(선박에서 제일 중요한 추진 기관에 사용됨)

        1) 이수 시수 : 주당 2 시간

         2) 이수 내용

          ①내연기관 --- 디젤기관, 가솔린 기관, 선외기

              (1학년은 디젤기관의 연료장치까지)

          ②연료 및 윤활

          ③동력전달장치 축계 및 추진

          ④보일러

          ⑤증기터빈

          ⑥열기관 운전의 자동화

4. 평가

        1) 지필 60%, 수행평가 40%

        2) 지필은 객관식 및 단답형 주관식

        3) 수행평가 :

           기관구성도의 명칭적기(50%)와 노트검사(50%)

단원	대		열기관의 개요	차시
	중		1.열기관의 정의와 발달 과정	쪽수
	소		1.열기관의 종류와  특징
본시 학습 목표		대단원 개관을 이해하여 학습 방향을 정할 수 있다

Ⅰ. 열기관의 개요

□ 대단원 개관

 ○ 동력원의 발달과정

        인력(사람의 힘) → 가축의 힘  →  수력, 풍력 → 열기관

    

 ○ 열기관에 관한 기초 지식을 학습

      : 본격적인 열기관을 효율적으로 학습하기 위한 기초 다지기 과정임

 ○ 제 1 대단원에 포함된 중단원

       1. 열기관의 정의와 발달 과정

       2. 열역학 및 열사이클

       3. 내연 기관의 분류 및 기본 용어

       4. 연료유 및 윤활유

          〈 루돌프 디젤〉

단원	대		열기관의 개요	차시
	중		1.열기관의 정의와 발달 과정	쪽수	8～9
	소		1.열기관의 종류와  특징
본시 학습 목표		열기관을 여러 관점에서 분류할 수 있다

1. 열기관의 정의와 발달 과정

〈학습목표〉

1. 열기관의 정의, 분류 및 사용 분야와 이들의 특징을 이해할 수 있다.

2. 열기관의 발달 과정을 설명할 수 있다.

1. 열기관의 종류와 특징

ꊱ 열기관의 종류

◦ 열기관 이란?

     : 열에너지로부터 기계적인 일로 바꾸어 동력을 얻는 기계.

                연료(석탄, 석유 등)가 연소(불붙는 것)하므로 생성

       ▪작동유체 ---- 열을 일로 바꾸어 주는 매체.

  ꊱ 내연 기관

    ◦ 연료(휘발유, 경유, 중유 등)를 기관 내부에서 연소시켜(내연:內燃)          발생된 고온, 고압의 연소 가스를 이용하여 동력을 얻는 기관

    ◦ 작동 유체 ---  연소 가스

  ꊲ 외연 기관

    ◦ 보일러에서 발생된 고압 고온의 증기를 이용하여 동력을 얻는 기관

      ▪ 보일러 --- 물에 열을 가하여 증기를 만드는 장치

    ◦ 기관 외부인 보일러에서 연료가 연소함(외연 : 外燃)

    ◦ 작동 유체 ---  증기 (Steam)

○ 열기관의 분류

<용어설명>

◦ 왕복  ---- 정해진 위치를 갔다가 돌아옴

◦ 회전 ---- 어떤 점의 둘레를 일정하게 돌아감 

◦ 실린더---- 원통형 물체의 일반적 총칭

◦ 피스톤--   실린더 내를 왕복하는 원통형 물체

㉠ 왕복식 내연기관

   그림 1-1 내연기관 참조(디젤기관)

㉡ 회전식 내연기관 --- 연소가스를 회전체의 날개에 작용시킴.(가스터빈)

㉢ 왕복식 외연기관 --- 실린더 내의 양 피스톤 면에 교대로 증기를 작                            용시킴. 현재는 열효율이 낮아 사용치 않음.

                         (증기 왕복동 기관)

㉣ 회전식 외연기관 --- 그림 1-1 외연기관 참조(증기 터빈)

② 내연 기관 및 외연 기관의 특징

 ꊱ 내연 기관의 특징

  (장점 : 좋은 점)

 ◦ 열효율이 높다 → 연료 소비율이 적다

 ◦ 보일러가 필요 없다 → 소형 제작이 가능(예:오토바이 엔진)

 ◦ 시동, 정지, 출력 조정이 쉽고, 시동 준비 시간이 짧다.

                                  (보일러가 없으므로)

  (단점 : 나쁜 점)

 ◦ 진동과 소음이 심함(실린더 내 폭발압력이 높으므로)

 ◦ 자력(기관 스스로의 힘)으로 시동이 불가능하다.

 ꊲ 외연기관의 특징

 (장점)

 ◦ 진동과 소음이 적고 운전이 원활함

◦ 마멸, 파손 및 고장이 적다

◦ 대출력을 내는데 유리함(발전소 및  대형선박)

 (단점)

 ◦ 열효율이 낮다

◦ 기관 시동 준비 기간이 길다

    (보일러에서 증기 발생까지 시간이 걸리므로)

〈탐구 활동〉

  가솔린기관을 설치한 자동차(소나타. 그랜저 등)이 디젤기관을 설치한 차(승합차 버스 등)보다 승차감이 좋다.

  그 이유는 디젤기관보다 압축을 작게 하며, 폭발 압력도 낮아 진동과 소음이 적어므로

단원	대		열기관의 개요	차시
	중		1.열기관의 정의와 발달 과정	쪽수	10～12
	소		2.열기관의 발달
본시 학습 목표		열기관의 발달사를 알 수  있다

나. 열기관의 발달

  ① 외연 기관의 발달                                            

   개량, 실용화 함

                             근대 산업혁명의 원동력

                                                          드라발

원시적인증기왕복동기관  (본격적으로 산업용으로 사용)     파 슨 스

                  ( 증기 왕복동 기관 )                 (증기 터빈)

                  현재는 사용하지 않음

② 내연 기관의 발달

◦ 공기분사식 --- 고압의 압축 공기의 도움으로 연료유를 실린더에 분사                      시키는 방식. 초창기 디젤 기관

◦ 무기분사식 --- 고압 공기의 도움없이(무기: 無氣) 연료유를 분사히는                     방식. 무기분사를 하기위해서는

                   ① 연료유에 고압(높은압력)을 가해야 함

                   ② 노즐이라는 분무장치가 필요

       1. HSD ENGINE SCHOOL

단원	대			차시	첫째시간
	중			쪽수
	소
본시 학습 목표		열기관 과목 특성을 이해하여 학습에 적응할 수 있다

(열기관)과 과목 방향 지도

1. 담당 교사 소개

2. 수업에 임하기 전에 학습자의 유의 사항

        1) 수업 3분전 학습 준비후 대기

        2) 교과서 및 학습장 준비

        3) 수업전 책걸상 정리 정돈 및 자기 주위 청결 유지

        4) 수업진행 중 정숙유지 및 졸지 말 것

        5) 설명한 사항을 수시 질문할 것임 (집중력 유지)

3. 열기관 교과목의 내용 구성

(선박에서 제일 중요한 추진 기관에 사용됨)

        1) 이수 시수 : 주당 2 시간

         2) 이수 내용

          ①내연기관 --- 디젤기관, 가솔린 기관, 선외기

              (1학년은 디젤기관의 연료장치까지)

          ②연료 및 윤활

          ③동력전달장치 축계 및 추진

          ④보일러

          ⑤증기터빈

          ⑥열기관 운전의 자동화

4. 평가

        1) 지필 60%, 수행평가 40%

        2) 지필은 객관식 및 단답형 주관식

        3) 수행평가 :

           기관구성도의 명칭적기(50%)와 노트검사(50%)

단원	대		열기관의 개요	차시
	중		1.열기관의 정의와 발달 과정	쪽수
	소		1.열기관의 종류와  특징
본시 학습 목표		대단원 개관을 이해하여 학습 방향을 정할 수 있다

Ⅰ. 열기관의 개요

□ 대단원 개관

 ○ 동력원의 발달과정

        인력(사람의 힘) → 가축의 힘  →  수력, 풍력 → 열기관

 ○ 열기관에 관한 기초 지식을 학습

      : 본격적인 열기관을 효율적으로 학습하기 위한 기초 다지기 과정임

 ○ 제 1 대단원에 포함된 중단원

       1. 열기관의 정의와 발달 과정

       2. 열역학 및 열사이클

       3. 내연 기관의 분류 및 기본 용어

       4. 연료유 및 윤활유

          〈 루돌프 디젤〉

단원	대		열기관의 개요	차시
	중		1.열기관의 정의와 발달 과정	쪽수	8～9
	소		1.열기관의 종류와  특징
본시 학습 목표		열기관을 여러 관점에서 분류할 수 있다

1. 열기관의 정의와 발달 과정

〈학습목표〉

1. 열기관의 정의, 분류 및 사용 분야와 이들의 특징을 이해할 수 있다.

2. 열기관의 발달 과정을 설명할 수 있다.

1. 열기관의 종류와 특징

ꊱ 열기관의 종류

◦ 열기관 이란?

     : 열에너지로부터 기계적인 일로 바꾸어 동력을 얻는 기계.

                연료(석탄, 석유 등)가 연소(불붙는 것)하므로 생성

       ▪작동유체 ---- 열을 일로 바꾸어 주는 매체.

  ꊱ 내연 기관

    ◦ 연료(휘발유, 경유, 중유 등)를 기관 내부에서 연소시켜(내연:內燃)          발생된 고온, 고압의 연소 가스를 이용하여 동력을 얻는 기관

    ◦ 작동 유체 ---  연소 가스

  ꊲ 외연 기관

    ◦ 보일러에서 발생된 고압 고온의 증기를 이용하여 동력을 얻는 기관

      ▪ 보일러 --- 물에 열을 가하여 증기를 만드는 장치

    ◦ 기관 외부인 보일러에서 연료가 연소함(외연 : 外燃)

    ◦ 작동 유체 ---  증기 (Steam)

○ 열기관의 분류

<용어설명>

◦ 왕복  ---- 정해진 위치를 갔다가 돌아옴

◦ 회전 ---- 어떤 점의 둘레를 일정하게 돌아감 

◦ 실린더---- 원통형 물체의 일반적 총칭

◦ 피스톤--   실린더 내를 왕복하는 원통형 물체

㉠ 왕복식 내연기관

   그림 1-1 내연기관 참조(디젤기관)

㉡ 회전식 내연기관 --- 연소가스를 회전체의 날개에 작용시킴.(가스터빈)

㉢ 왕복식 외연기관 --- 실린더 내의 양 피스톤 면에 교대로 증기를 작                            용시킴. 현재는 열효율이 낮아 사용치 않음.

                         (증기 왕복동 기관)

㉣ 회전식 외연기관 --- 그림 1-1 외연기관 참조(증기 터빈)

 

② 내연 기관 및 외연 기관의 특징

 ꊱ 내연 기관의 특징

  (장점 : 좋은 점)

 ◦ 열효율이 높다 → 연료 소비율이 적다

 ◦ 보일러가 필요 없다 → 소형 제작이 가능(예:오토바이 엔진)

 ◦ 시동, 정지, 출력 조정이 쉽고, 시동 준비 시간이 짧다.

                                  (보일러가 없으므로)

  (단점 : 나쁜 점)

 ◦ 진동과 소음이 심함(실린더 내 폭발압력이 높으므로)

 ◦ 자력(기관 스스로의 힘)으로 시동이 불가능하다.

 ꊲ 외연기관의 특징

 (장점)

 ◦ 진동과 소음이 적고 운전이 원활함

◦ 마멸, 파손 및 고장이 적다

◦ 대출력을 내는데 유리함(발전소 및  대형선박)

 (단점)

 ◦ 열효율이 낮다

◦ 기관 시동 준비 기간이 길다

    (보일러에서 증기 발생까지 시간이 걸리므로)

〈탐구 활동〉

  가솔린기관을 설치한 자동차(소나타. 그랜저 등)이 디젤기관을 설치한 차(승합차 버스 등)보다 승차감이 좋다.

  그 이유는 디젤기관보다 압축을 작게 하며, 폭발 압력도 낮아 진동과 소음이 적어므로

단원	대		열기관의 개요	차시
	중		1.열기관의 정의와 발달 과정	쪽수	10～12
	소		2.열기관의 발달
본시 학습 목표		열기관의 발달사를 알 수  있다

나. 열기관의 발달

  ① 외연 기관의 발달                                         

   개량, 실용화 함

                             근대 산업혁명의 원동력

                                                          드라발

원시적인증기왕복동기관  (본격적으로 산업용으로 사용)     파 슨 스

                  ( 증기 왕복동 기관 )                 (증기 터빈)

                  현재는 사용하지 않음

② 내연 기관의 발달

◦ 공기분사식 --- 고압의 압축 공기의 도움으로 연료유를 실린더에 분사                      시키는 방식. 초창기 디젤 기관

◦ 무기분사식 --- 고압 공기의 도움없이(무기: 無氣) 연료유를 분사히는                     방식. 무기분사를 하기위해서는

                   ① 연료유에 고압(높은압력)을 가해야 함

                   ② 노즐이라는 분무장치가 필요