[엔진공학] 밀러엔진

목차

1. 서론

2. 저압축 고팽창 기관의 개발동향

3. 저압축 고팽창 기관의 주요기술
3.1 기관이 압축 및 팽창과 열효율
3.2 Miller Cycle의 원리
3.2.1 가변 Miller Cycle기관
3.2.2 고정 Miller Cycle 기관
3.3. 저압축 고팽창 기관의 연비 및 성능 비교

4. 결 론

본문내용

종래 가솔린 기관의 Otto Cycle은 흡입, 압축, 팽창, 배기의 4행정의 길이가 같아서 압축비와 팽창비는 동일 하였다.
이에 비해 저압축 고팽창비 기관은 4행정중 압축 행정을 짧게하여 낮은 압축비와 높은 팽창비를 실현할 수 있다. 일반적으로 기관의 Torque는 흡입 공기량에 비례하기 때문에 배기량을 크게 하거나 보다 많은 공기를 연소실내에 공급 하여야 높은 Torque를 낼 수 있다. 전자의 경우는 후자의 경우보다 기관자체의 에너지 소모 비율이 높기 때문에 연비가 나쁘게 된다. 따라서 배기량이 적은 기관의 실린더에 보다 많은 공기를 공급하면 높은 Torque에 의해 충분한 동력확보와 낮은 연비를 양립시킬 수가 있는 것이다.
그리고 소배기량 기관으로 고출력을 내기 위해서는 Turbo Charger등의 과급기를 사용하여 강제 과급하는 방법이 필요하나 저속 부하시의 Turbo Lag에 의한 발진 가속성이 나빠진다.
또한, Otto Cycle 기관에 강제과급을 할 경우 압축 후에 공기가 고온이 되어 Knocking이 발생하기 쉽게 되기 때문에 압축비를 낮춰야 하며 여기서 팽창비까지 낮게할 경우 팽창에서 발생하는 열에너지가 기계적 에너지로 충분히 전환되지 못하고 대기에 방출되어 에너지 이용 효율이 떨어진다. 따라서 Knocking을 없애고 열효율을 높이기 위해서는 저압축 고팽창비 기관이 필수적인 것이다.
고팽창 기관은 흡입밸브의 닫힘시기를 하사점 전 또는 하사점 후에 닫히도록하여 고팽창비를 유지하면서 압축비를 낮게하여 Knocking을 방지하고 에너지 효율을 높게한다. 이때 흡입 공기량을 충분히 확보하기 위해 특수 과급기를 활용하여 과급 영역을 저속과 고속영역에 이르기까지 광범위하게 사용할 수 있도록 하면 NA(Natural Aspiration)기관에 비해 큰 출력 증가를 얻을 수 있는 것이다. 현재, 고팽창 기관을 가장 활발히 연구하고 있는 일본 MAZDA사의 Miller Cycle기관은 흡기 밸브의 Closing Timing을 고정식으로 하여 유효압축비를 낮추고 축류식 과급기(LYSHOLM)를 사용하여 과급하여 2.0L기관으로 3.0L급의 Torque와 연비를 동시에 실현할 수 있는 고팽창 기관을 개발하여 실차에 적용하기도 하였다.
본 보고서에서는 저압축 고팽창 기관의 원리와 개발동향 그리고 세계 자동차 업계의 주목을 받고 있는 MAZDA Miller Cycle의 저압축 고팽창기관의 원리 및 제어 시스템과 기술적인 특징에 대해서 기술코자 한다.

2. 저압축 고팽창 기관의 개발동향

저압축 고팽창 기관은 1885년 James Atkinson(1846-1914)에 의해 개발된 Atkinson Cyclce의 Differential기관이 그 효시라 볼 수 있다. Atkinson기관은 크랭크축 1회전에 피스톤이 2왕복을 할 수 있도록 크랭크축에 다단계 링크 기구를 사용하였고 팽창과정을 크게하여 열효율을 약 8%까지 향상 시킬 수가 있었다.
그러나 링크기구의 복잡화와 고장의 발생에 따른 신뢰성과 경제성의 부족 그리고 고속회전 불가등으로 실용화가 어려웠으나 압추비 5에 열효율 22.8%라는 1900년대 초에 개발된 기관으<font color=aaaaff>..</font>

참고자료

· 없음