내연기관의 이론 사이클에 대한 열역학적 고찰과 열효율 향상책. 카르노 사이클, 오토(가솔린) 사이클, 디젤 사이클, 사바테(복합) 사이클, 르누아르 사이클, 브레이턴 사이클.

목차

1. 서론

2. 이론 사이클과 열효율 향상책
2.1 카르노 사이클
2.2 오토 사이클
2.3 디젤 사이클
2.4 복합 사이클
2.5 르누아르 사이클
2.6 브레이턴 사이클

3. 참고 문헌

본문내용

1. 서론
실제 내연기관의 정밀한 해석은 대단히 복잡하다. 이를 이해하기 위해서 보통 실제 사이클에 가까운 이상적인 밀폐된 사이클의 수행을 모델로 해석을 한다. 이러한 해석의 표준 모델은 아래의 가정을 기초로 하는 공기표준 사이클이다.
① 작동유체는 완전한 가스이고, 또는 를 따르는 것으로 가정한다.
② 작동유체에서 질량의 변화는 없다.
③ 사이클을 구성하는 모든 과정은 가역적이다.
④ 사이클의 수행 과정 중의 모든 열은 일정한 고온열원으로부터 흡열되고, 화학적 반응에서는 흡열되지 않는다고 가정한다.
⑤ 사이클의 수행 과정 중에 약간의 열이 저온열원으로 방출된다고 가정한다.
⑥ 계로부터 주위의 열손실은 없는 것으로 가정한다.
⑦ 작동유체는 사이클을 통한 일정한 비열을 갖는다.
⑧ 작동유체의 물리 상수 , , , 은 공기 표준 대기압 상태에서는 모두 같다.
이러한 가정들 때문에 해석은 좀 더 단순해지고, 결과는 실제 기관과는 일치하지 않게 된다. 본 보고서에서는 위의 가정들이 적용된 내연기관의 이론적 사이클들에 대하여 분석하고 또한 이들 사이클의 열효율 향상책에 대하여 기술하겠다.

2. 이론 사이클과 열효율 향상책

2.1 카르노(Carnot) 사이클

1) 사이클 분석
카르노 사이클은 열기관의 최고 열효율을 알기 위해 프랑스 기술자 Sadi Carnot가 발표한 열역학상의 가역 사이클을 말한다. Carnot는 2개의 등온변화와 2개의 단열변화를 가정하고, 기체를 등온팽창 → 단열팽창 → 등온압축 → 단열압축의 순서로 변화시켜 처음의 상태로 복귀시키는 열역학 사이클을 발표하였다. 그 결과 사이클의 열효율은 기체 종류와는 관계없이 이 된다는 것이 밝혀졌다. 그러나 실제 기관에서는 마찰이나 열전도 때문에 완전하게 단열변화나 등온변화를 실현시킬 수 없으므로 이 사이클은 성립하지 않지만, 실제 기관이 이상적인 사이클과 비교하여 어느 정도의 열효율을 갖는지, 얼마만큼 개량할 여지가 있는가를 조사하기 위해서 중요한 의미를 갖는다. 아래 그림은 카르노 사이클의 p-V 선도와 T-s 선도이다.

참고 자료

『내연기관』 V. Ganesan 저, 京文社
『열역학』 Yunus A. Cengel/ Michael A. Boles 저, McGraw-Hill Korea