산림기능사 필기대비 요약 - 내연기관

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산림기능사 필기대비 요약 

 내연기관

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내연 기관의 분류

운동 형태에 따른 구분	왕복형 기관, 회전형 기관, 분사추진형 기관
점화방식에 다른 구분	불꽃(전기)점화 기관. 압축착화가관, 소구기관
작동원리에 의한 구분	2행정 기관, 4행정 기관
연료공급 장치에 따른 구분	기화기 기관, 가스 혼합밸브 기관, 연료분사 기관
냉각장치에 따른 구분	공랭식 기관, 수냉식 기관

 

점화 방식에 따른 기관의 종류는?

불꽃, 전기점화기관 - 기솔린 기관, 석유 기관, 가스기관

압축점화(착화)기관-디젤기관 -별도의 점화장치가 없다.

소구 기관 - 선박기관, 소구 시동에 의해 연료를 연소

 

 

4행정 사이클(불꽃점화 기관, 가솔린) 순서는

1행정 - 흡입

  - 연료 및 공기 혼합가스를 흡입 (실린더와 외부 간 기압차로 흡입)

2행정 - 압축

  - 혼합가스를 압축한다.

3행정 - 팽창

  - 스파크 플러그에서 불꽃- 폭발, 연소 -커넥팅로드- 크랭크축-동력 발생

4행정 - 배기

  - 피스톤 상승하여 배기가스 배출

 

 

4행정 사이클(압축착화 기관, 디젤) 순서는

1행정 - 흡입 - 공기만 흡입 (실린더와 외부 간 기압차로 흡입)

2행정 - 압축 - 공기 압축 => 고압, 고온의 연료 분사, 자연발화, 폭발 유도

3행정 - 팽창 - 커넥팅로드- 크랭크축-동력 발생

4행정 - 배기 - 피스톤 상승하여 배기가스 배출

 

 

2행정 사이클 기관의  특징은?

1회 동력 발생, 1 크랭크축 1회 회전

배기량이 동일하면 2 행정기관이 4 행정 기관보다 2배의 출력 발생

임업용 2행정 기관은 가솔린 전기 점화장치 기관이 대부분이다.

 

 

 

2행정 사이클의  순서는?

1행정 - 압축, 혼합가스의 흡기가 동시에 일어난다.

2행정 - 연소, 팽창, 배기가 동시에 일어난다.

** 혼합가스가 들어오는 원리는 피스톤이 압축하면서 크랭크케이스 안의 기압이 낮아지기 때문이다.

 

 

 

4행정, 2행정 기관의 장단점 비교

구분	4 사이클 기관	2 사이클 기관
연료소비량	적다	많다
운전속도	저속	고속
배기소리	작다	크다
윤활유 소비량	적다	많다
크랭크 회전력	큰 회전력	작은 회전력
엔진비용	높다	낮다
엔진구조	복잡	간단하다
엔진 중량	무겁다	가볍다

** 2행정이 빠르다. 소비많다.

 

 

구분	2행정	4행정
1사이클	크랭크축 1회전	크랭크축 2회전
1사이클	피스톤 1회 왕복	피스톤 2회 왕복
	상사점 TDC

** 상사점(TDC),  하사점(BDC )사이를 행정이라고 한다.

** Top, Botom

 

 

내연기관의 압축비 공식은?

실린더(연소실)에서 혼합가스가 압축되는 정도.

내연 기관에서 실린더 안으로 들어간 기체가 피스톤에 의해 압축되는 용적의 비율이다.

 

디젤 엔진은 16~23:1,

가솔린 기관은 7~10:1이다.

 

압축비

 = 연소실용적(간극용적)+행정용적(배기량)/연소실용적

** 압축비는  실제 연소량(연소실량 + 배기량)/연소실량 

 

 

압축비는 다음 식으로 계산된다

압축비 공식

압축비 공식

** 연소실 용적은 "간극용적"으로도 표현한다.

** 행정용적은  실린더 1개의 배기량이다. 

** 전체 배기량은 실린더 갯수를 곱해줘야한다.

적용 예)
실린더 1개의 배기량 540cc,
연소실용적이 36cc 일때
압축비는 
(540+36)/36 = 16

 

 

압축행정에서 흡입된 공기만 압축하는 압축비의 차이

가솔린기관 5~10

디젤기관 15~20

가솔린 기관에서 압축비가 높으면  내폭성이 커져서 높은  옥탄가의 연료를 사용해야 한다.

 

 

 

총배기량(cc) 구하는 공식

총배기량은 기관의 성능과 크기를 나타낸다.

기관의 배기량 X 실린더 수

 

배기량 공식

적용 예)
4기통 내연기관의 실린더 내경이 10cm,
행정이 4cm 일때
총배기량은
1/4  X  3.14(파이값) X 10^2 X 4 X 4
=1,256cc

 

 

수학적으로 쉽게

적용 예)
실린더의 밑면적 ( π 5^2 )  X 높이 4 (행정) X  실린더 수 4  
= 3.14 X 25 X 4 X 4
= 1,256cc

 

 

내연기관의 출력

출력은 국제표준화기구에서 정한 국제단위를 따른다.

체인톱의 출력은   kW,  PS(독일 마력), HP(영국 마력) 등으로 표기한다.

 

체인톱의 출력단위

** 1 마력은  1HP,  1PS와 같다고 본다.  = 0.735kw

** 1kw  = 1.35 정도의 마력으로 본다. 

           = 1.36 PS, 

           = 1.34 HP

** 1마력은  75kg.m/s

           = 75KG 을 1초에 1M 들어올리는 힘

 

 

연료의 종류

가솔린

-  휘발성 크고, 화재 위험, 취급, 저장 주의

 

등유

- 석유라고 한다. 발화점, 휘발성이 가솔린보다 낮다.

- 인화점 높다.

- 석유 기관에 주로 사용

 

경유

- 고속 디젤 기관에 사용.

- 농업용, 공업용 기관에 주로 사용

 

중유

- 경유 추출한 후 잔유에서 아스팔트와 피치를 제거

- 저속 디젤 기관에서 사용

 

증류와 비중

 

윤활유의 일종인 엔진오일/기어오일의 구비조건

엔진오일	기어오일
실린더의 운동부에 사용	교환 기간이 길다
오래사용, 경제적인 것	적당한 점도 특성과 지속성이 필요
적당한 점도 특성	극압성이 좋아야 한다.
산화안정성	산화안정성
부식, 녹방지성	부식, 녹방지성
내마모성 (실린더 직접 마찰)	저온 유동성이 좋아야한다. 거품이 나면 안좋다 XX

** 기어오일은 오래 사용하므로 지속성이 있어야 한다.

 

 

윤활유의 점도 분류

SAE 분류 방식을 이용(Society of Automotiveociety Engineers)

여름철은 점도가 높은 SAE 30~SAE 50

겨울철에는 점도가 낮은 SAE 10W ~ SAE 20W(W는 WINTER의 약자, 겨울을 뜻한다.)

** SAE 20W/50 = 겨울에는 점도 20, 여름에는 점도 50을 뜻한다.
** 점도가 높다는 것은 형태의 변화가 적다는 것이다.
** 여름에 점도가 높은 것을 사용하는 것은 뜨거운 날에도 점성이 유지되어야 한다는 말이다.
** 겨울철에는 점도가 낮은 것을 사용하여  너무 붙지 않게 해야 한다.
** 즉 점도는 붙어 있는 힘이라고 하면 이해가 쉽다.

적용 예)
외기온도 30 ~ 60 = SAE 50
외기온도 10 ~ 30 = SAE 30
외기온도 -30 ~-10 = SAE 20W
외기온도 -30 ~-60 = SAE 10W

** 점도, 점성(viscosity)
형태가 변화할 때 나타나는 유체의 저항 또는 서로 붙어 있는 부분이 떨어지지 않으려는 성질을 말한다. 점성은 온도가 올라가면 감소하는 것이 보통이므로 측정할 때는 온도를 일정하게 유지해야 한다.

 

 

윤활유 점도

윤활유 점도 너무 높을 때	내부마찰 증가, 동력손실, 열전달 불량
윤활유 점도 너무 낮을 때	유성이 좋아서 유막형성 좋다. 부하증대로 유막 파괴

** 부하 증대는 점성이 낮아서 기계가 빡빡하다는 말이다. 

** 윤활유의 점도의 평가기준은 외기온도에 따른 점도 변화에 의해 정해진다.

 

 

 

윤활유의 구비조건

금속면과 점착하는 성질, 유성이 좋아야 한다.

점도가 적당

온도의 변화에도 점성의 변화가 적어야 한다.

안정성이 좋아야 함.

부식성이 없어야 함.

 

 

 

내연기관의 주요 구조

냉각장치 -  수냉식은 물 재킷, 공랭식은 냉각핀

피스톤

   -> 커넥팅로드(연접봉)

   -> 그랭크 축(왕복운동)

   -> 회전운동

 

플라이 휠 -회전 원활하게, 실린더 수가 적거나 회전속도 부족시 큰 플라이휠을 설치

기화기 - 연료를 기체로 만들어 공기와 혼합하여 공급.

밸브 - 배기밸브는 고온이라 내열성을 가져야 한다.

 

 

윤활작용의 역활은?

피스톤과 실린더의 열을 흡수,

크랭크 케이스에서 기관을 냉각 기능

실린더벽과 피스톤의 기밀을 유지하여 압축손실 감소

부식방지

윤활 방법은 비산식, 압송식, 비산 압송식

 

 

 

냉각장치의 역할은?

공랭식은 냉각핀과 송풍장치가 필요하다.

공랭식은 체인톱같은 소형 기관에 사용한다.

수랭식의 종류는 호퍼식, 콘덴서식, 라디에이터식

수랭식에는 동결방지 위해  사용안하면 냉기를 제거하거나 부동액을 사용한다.

 

 

기화기(캬브레이터)의 역할은?

기화기의 구성 요소는 벤투리관, 스로틀 밸브, 초크 밸브

벤투리관	주연료 노즐끝의 압력 낮춰 연료 분출,  고속 조절 나사에 의해 공전속도 조절
스로틀 밸브	혼합기의 분량을 가감 회전 속도, 출력 변화
초크 밸브	흡입공기 조절 (혼합가스 농도 짙게)로 시동을 쉽게

** 연료조절- 공전속도 - 벤추리관

** 공기조절- 시동 - 초크밸브

** 혼합기조절- 스트롤밸브

 

 

기화기의 청소 시점은

기화기 오염 시

미숙 조작 시

배기가스 검게 나올 경우

엔진에 힘이 없을 시

 

 

기화기의 연료 찌꺼기 등으로 막힐 경우 증상은?

오일이 적게 공급되어 엔진 마모 촉진

 

 

 

가솔린, 디젤 기관의 장단점

구분	가솔린 기관	디젤 기관
장점	제작 용이, 제작비용 싸다. 배기량의 출력차이가 없다. 가속성이 좋다.	연료비가 저렴 열효율이 높다. 토크변동이 적고 운전이 용이하다 인화점이 높아 화재 위험 적다.
단점	연료 소비율이 높다. 연료비가 비싸다. 인화점이 낮아 화재위험	소음, 진동이 크다. 매연이 많다 엔진의 출력당 중량이 크고 비싸다
용도	소형 경량 임업기계	고속 디젤기관은 경유, 저속 디젤기관은 중유 사용
특징	기화기가 있다. 연료+공기의 혼합가스를 사용한다.	연료분사 펌프와 연료분사 노즐이 필요

** 2행정 가솔린기관에서는  윤활장치가 따로없고 연료와 가솔린을 혼합해서 사용한다.

** 그래서 2행정 기관은 윤활유 소모가 많다.

 

 

가솔린, 디젤 기관의 특징

구분	가솔린기관(휘발류)	디젤기관(경유,중유)
연료공급	기화기(외부혼합)	분사(내부혼합)
발화장치	전기 불꽃	압축열으로 인한 자연발화
열효율	25~32%	32~38%
연료 소비율	230~300g/ps.h	150~240g/ps.h
배기가스 온도	1000 ℃	600 ℃
압축비	6~11  :  1	14~22  :  1

 

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