엔진의 열효율을 높이기 위한 방법은?

Question

안녕하세요.어느 기기든 효율을 높이기 위한 많은 시행착오, 연구개발 들이 진행됩니다. 엔진에 있어서 열효율을 높이기 위한 방법은 어떤 것이 있을까요?

서종현 전문가 · Accepted Answer

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.엔진의 열효율을 높이기 위한 방법은 여러가지가있습니다. 압축비 증가 : 압축비를 높이면 연료의 연소 효율이 향상됩니다. 터보차저 사용: 배기가스를 활용하여 공기를 압축, 연소 효율을 높입니다. 연료분사 기술 : 직접 분사 방식(DI)이나 다단계 분사로 연료의 연소를 최적화합니다. 열 회수 시스템 : 배기 열을 회수하여 추가적인 에너지를 생성하는 WHR(열 회수 시스템)을 사용합니다. 첨단 소재 : 경량화 및 내열성이 높은 소재를 사용하여 엔진 성능을 개선합니다. 이러한 방법들은 엔진의 전반적인 성능과 연료 효율성을 높이는데 기여합니다.

김상규 전문가 · Answer

안녕하세요. 김상규 전문가입니다.엔진 열효율을 높이는 방법으로는 아트킨슨(Atkinson) 사이클 엔진 또는 배기 가스 재순환(EGR: Exhaust Gas Recirculation)을 활용하는 방법이 실용화되고 있습니다. 또한 엔진 열효율을 비약적으로 향상시키기 위해서는 과급 희박연소(lean burn)를 적용하기도 합니다.효율을 향상시키려면 엔진 압축비(ε)를 높이고 희박연소 효과가 발생하도록 하면 됩니다. 이 방법은 팽창 비를 압축비보다 높게 설정하고 있는 열 아트킨슨 사이클 엔진에 실용화되고 있습니다.실제 엔진에서는 각종 손실이 존재하는데 엔진 부하가 높아지면 펌프 손실, 마찰 손실 및 냉각 손실은 감소하며, 이는 부하가 높아지면 열효율이 향상된다는 것을 나타냅니다만가솔린 엔진의 경우 부하가 높아지면 노킹이 발생하기 때문에 노킹 방지를 위한 기술이 중요합니다.가솔린 엔진 열효율을 향상시키는 방법은 팽창 비를 높임과 동시에 노킹대책과 희박 연소효과를 부가하여야 합니다. 특히 희박연소에 대해서는과급기와 조합하면 효과가 더욱 증대되는 결과를 보여줍니다.열효율의 향상과 냉각 손실을 감소하는 관점에서 희박연소가 EGR보다 효과가 큰데, 그 이유는 연소 시 총 가스량을 증가시킬 수 있고 또한 가스 열용량을 높여서 연소 가스 온도를 낮출 수 있기 때문으로 보여집니다.

안다람 전문가 · Answer

안녕하세요. 안다람 전문가입니다.엔진 열효율을 높이기 위한 방법에 대해 설명해 드리겠습니다. 손실저감 : 펌핑,마찰,냉각 손실 감소 연소개선 : 고압축비,희박연소과급 및 다운사이징 : 터보차저, 엔진 배기량 감소 사이클 개선 : 옛킨슨 사이클,고팽창비, 가변 압축비 열관리 : 배기열 회수,연소실 단열, egr밸브 제어 : vvt,vvl 기술 점화 및 연료 분사 : 고에너지 점화, 정밀 연료 분사 마찰 저감 : 저마찰 코팅, 윤활유 개선 위에 설명해 드린 기술들은 복합적으로 적용하여 엔진의 열효율을 지속적으로 개선하고 있습니다.

이주형 전문가 · Answer

안녕하세요. 엔진의 열효율을 높이기 위한 방법은 연료의 연소 효율을 향상시키기 위해 연료 분사 방식이나 연소 chamber의 설계를 최적화할 수 있습니다. 또한 열교환기를 개선하여 엔진에서 발생하는 폐열을 회수하고 재활용 함으로써 에너지 손실을 줄일 수  있습니다.

기계공학

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엔진의 열효율을 높이기 위한 방법은?