자동차 엔진의 열효율을 높이기 위한 방법에는 무엇이 있나요?

Question

안녕하세요 자동차에는 여러 기술이 들어가는데요. 이 중에서도 자동차 엔진에서 열효율을 높이기 위한 방법도 있을텐데 어떤 방법이 사용되었나요?

안다람 전문가 · Accepted Answer

안녕하세요. 안다람 전문가입니다.엔진의 열효율을 높이기 위해 다양한 기술이 사용됩니다.압축비 증가앳킨슨 사이클 적용egr사용고속연소기술배기 및 냉각계통 손실감소가변압축엔진희박연소기술과급기사용에어 인테이크 시스템 개선

서종현 전문가 · Answer

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.핵심은 연료가 가진 화학 에너지를 최대한 기계적인 운동 에너지로 바꾸고 열 손실을 줄이는 것입니다. 이를 위해 일반적으로 다음과 같은 방법들이 사용됩니다. 압축비 증대 : 연료와 공기 혼합기를 더 높게 압축하여 연소 효율을 높입니다. 연료 분사 방식 개선 : 직접 분사 방식등을 통해 연료를 연소실 내에 정밀하게 분사하여 완전 연소를 유도합니다. 가변 밸브 제어 기술 : 엔진 회전수에 따라 흡기 및 배기 밸브의 열리고 닫히는 시점을 최적화하여 흡배기 효율과 연소 효율을 높입니다. 마찰 저감 : 엔진 내부 부품 간의 마찰을 줄여 에너지 손실을 최소화합니다. 터보차저 / 슈퍼 차저 : 배기 가스나 엔진 동력을 활용하여 더 많은 공기를 공급해 연소 효율을 높입니다. 이러한 기술들을 통해 엔진은 더 적은 연료로 더 큰힘을 내며 열 효율을 높이게 됩니다.

탈퇴한 사용자 · Answer

안녕하세요. 황태현 전문가입니다.자동차 엔진의 열효율을 높이는 방법은 크게 연료를 더 잘 태우는 기술, 엔진 작동 방식을 개선하는 기술, 버려지는 에너지를 회수하는 기술, 마찰을 줄이는 기술 등이 있습니다.예를 들어, 연료를 실린더에 직접 분사하거나, 공기와 연료 비율을 조절하여 연소 효율을 높일 수 있습니다. 또한, 엔진 압축 방식을 바꾸거나, 터보차저를 이용하여 엔진 출력과 효율을 높이기도 합니다. 배기가스 열을 회수하여 다른 부분에 활용하거나, 엔진 내부 마찰을 줄여 에너지 손실을 최소화하는 방법도 있습니다.이 외에도 다양한 기술들이 개발되고 있으며, 이를 통해 자동차 연비를 향상시키고 배기가스를 줄이는 노력이 계속되고 있습니다.도움 되시길 바랍니다. 감사합니다.

김상규 전문가 · Answer

안녕하세요. 김상규 전문가입니다.엔진열효율을 올리기위한 방법에서가솔린 엔진부분만 살펴본다면 1, 엣킨슨사이클 엣킨슨사이클은 Toyota자동차의 최초 HEV인 프리우스(Prius)때부터사용되었고, 최고 열효율을 높임과 동시에 경 부하 영역에서도 높은 팽창비가 얻어지고 펌프손실이 감소하기 때문에 열효율이 높아지게 됩니다. 또 냉각 EGR은 최근 프리우스에 적용되는 기술로 노킹의 개선과 냉각손실의 감소효과에 의해 최고 열효율을 더욱 높일 수 있습니다. 2,  희박연소  열효율의 향상과 냉각손실을 감소하는 관점에서 희박연소가 EGR보다효과가 큽니다. 그 이유는 연소 시 총 가스량을 증가시킬 수 있고 또한 가스 열용량을 높여서 연소가스 온도를 낮출 수 있기 때문입다. NA 엔진에서 희박연소를 적용하면 흡입공기량이 제한되기 때문에 엔진 토크가 낮아지게 되는데, 이렇게 하면 기계손실량이 증가하여 최고 열효율의 향상을 기대하기 어렵기 때문에  여기에 과급기를 사용하여 토크를 증대시키는 것이 중요합니다.3,  스킷슈(squish)율 스킷슈(squish)율이 다른 피스톤을 사용하여 엔진 토크 또는 연소속도에 미치는 영향을 검토합니다.  스킷슈 율이란 실린더 직경 면적에 대한피스톤 헤드의 평탄한 부분인 스킷슈의 면적 비를 의미하며,  스킷슈 율을 80% 이상으로 높이면 특히 빠른 연소가 가능해집니다.    단,  90% 이상이 되면 토크 저하 또는 발생하게 되며, 스킷슈율90% 일 때 토크가 낮아지는 것은   실린더 내에 난류가 심해지고 연소실 형상에 의한 냉각손실이 증대되기 때문입니다.4, 점화개통 강화  실린더 내 난류를 강하게 하고 점화계통을 강화시키면 연소촉진에 큰효과가 있습니다.   또 열효율을 향상시키려면 과급기와 희박연소를 조합하면그 효과가 더욱 커집니다만,   밸브 타이밍 제약이라든가 연소실 내온도가 높아지는 등 문제에 대한 대책이 필요합니다. 5, 텀블(tumble)유동과 점화 계를 강화  텀블유동과 점화 계를 강화시키고 희박연소 한계를 확대시키면  옥탄가가 높은 바이오연료인 에탄올이나 부탄올을 사용할 경우에도 열효율을 향상시킬 수 있습니다.    단,  알코올계 연료를 사용할 경우     가솔린엔진의 경우보다 희박연소 한계가 확대되고 NOx가 낮아지게 됩니다.     알코올 연료계는 냉각 운전 시에는 문제가 발생하지만 엔진이 가열된 후에는 연소특성이 더욱 우수하게 됩니다다른 방법들이 있겠으나일단 최근의 방법들의 나열해 보았습니다.

기계공학

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자동차 엔진의 열효율을 높이기 위한 방법에는 무엇이 있나요>?