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24.10.11

엔진의 열효율을 높이기 위해서는 어떤 방법들이 있을까요?

안녕하세요. 기계공학 열역학에 대해서 배울 때, 엔진에 대해서 열효율을 높이기 위해서는 여러 방법들이 있을것 같은데 어떤 방법들이 있을까요?

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  • 안녕하세요. 안다람 전문가입니다.

    엔진의 열효율을 높기이 위해 펌핑손실 저감, 배기손실 저감, 과급 다운사이징, 열 관리, 고급 연소 기술 등을 적용할수 있어요

    1명 평가
  • 안녕하세요. 박온 전문가입니다.

    엔진의 열효율을 높이기 위한 방법은 실제로 여러 가지가 있죠. 각각 간단하게 설명드리자면

    1. 고온 고압 연소: 연소 온도를 높여 연료의 에너지를 더 효율적으로 활용합니다.

    2. 터보차저 사용: 배기가스를 이용해 엔진의 공기 흡입량을 증가시켜 더 많은 산소를 공급함으로써 연료의 연소 효율을 높입니다.

    3. 연료 분사 시스템 개선: 연료의 미세 분사로 연소 효율을 높이고, 균일한 연료-공기 혼합을 만들어 연소가 더 원활하게 이루어지도록 합니다.

    4. 열 회수 시스템: 배기가스에서 발생하는 열을 회수해 다시 사용함해서 에너지 손실을 줄입니다.

    5. 고효율 냉각 시스템: 엔진의 과열을 방지하고 최적의 온도를 유지해 열효율을 높입니다.

  • 엔진의 열효율을 높이기 위한 방법으로는 연소 과정 최적화가 중요한데요. 더 높은 온도에서 연소가 이루어지면 열효율이 증가하게 됩니다. 터보차저나 수퍼차저를 사용해 공기 압축을 높이면 연소 효율이 개선됩니다. 열 손실 최소화를 위해 고성능 단열재를 사용하거나, 배기열 회수 시스템을 통해 낭비되는 에너지를 재활용할 수 있습니다.

  • 안녕하세요. 김상규 전문가입니다.

    가솔린 엔진을 기준으로 나열해 보겠습니다.

    일단 기본적으로

    엔진 열효율을 높이는 방법으로는 아트킨슨(Atkinson) 사이클 엔진 또는

    배기가스재순환(EGR: Exhaust Gas Recirculation)을 활용하는 방법이 실용화되고 있습니다.

    또한 엔진 열효율을 비약적으로 향상시키기 위해서는

    과급 희박연소(lean burn)를 적용하기도 합니다.

    엔진 열효율 향상기술 나열

    • 아트킨슨 사이클은 Toyota자동차의 최초 HEV인 프리우스(Prius)때부터 사용되었고,

      최고 열효율을 높임과 동시에 경 부하 영역에서도 높은 팽창 비가 얻어지고 펌프 손실이 감소하기 때문에

      열효율이 높아지게 되었고, 냉각 EGR은 최근 프리우스에 적용되는 기술로 노킹의 개선과

      냉각손실의 감소효과에 의해 최고 열효율을 더욱 높일 수 있습니다.

    • 열효율의 향상과 냉각손실을 감소하는 관점에서 희박연소가 EGR보다 효과가 큽니다.

      그 이유는 연소 시 총 가스량을 증가시킬 수 있고 또한가스 열용량을 높여서 연소가스 온도를 낮출 수 있기 때문입니다.

    • NA 엔진에서 희박연소를 적용하면 흡입공기량이 제한되기 때문에 엔진 토크가 낮아지게 되는데.

      이렇게 하면 기계 손실량이 증가하여 최고 열효율의 향상을 기대하기 어렵기 때문에

      여기에 과급기를 사용하여 토크를 증대시키는 것이 중요합니다.

    • 스킷슈(squish)율이 다른 피스톤을 사용하여 엔진 토크 또는 연소속도에 미치는 영향을 검토해야합니다.

      스킷슈 율이란 실린더 직경 면적에 대한피스톤 헤드의 평탄한 부분인 스킷슈의 면적 비를 의미하며,

    • 스킷슈 율을 80% 이상으로 높이면 특히 빠른 연소가 가능해집니다만

      90% 이상이 되면 토크 저하 또는 발생하게 됩니다.

    • 실린더 내 난류를 강하게 하고 점화계통을 강화시키면 연소촉진에 큰 효과가 있습니다.

      또 열효율을 향상시키려면 과급기와 희박연소를 조합하면그 효과가 더욱 커집니다

    • 텀블(tumble)유동과 점화 계를 강화시키고 희박연소 한계를 확대시키면

      옥탄가가 높은 바이오 연료인 에탄올이나 부탄올을 사용할 경우에도 열효율을 향상시킬 수 있습니다

  • 안녕하세요. 김민규 전문가입니다.

    아무래도 열저항에 의하여 에너지 손실을 막아야합니다. 외부 온도 조건 등이 일정하면 좋습니다.