배기량 (시린다 용적)
  피스톤이 실린더내를 왕복운동을 할때에 피스톤이 하사점에서 상사점에 이동하는 사이에 실린더 밖으로 배출되는 용적을 배기량이라 한다.
그림 1-1 과 같이 실린더 내경을 D 피스톤 행정을 L 이라 하념 용적 V는
1111π
V = -- D 2 L .........(1.1)
11114
로 표기한다.
다기통의 엔진은 전 실린더의 배기량을 합한 것을 엔진의 총배기량이라 한다.
배기량의 단위로는 CC 또는 ℓ 로 불리워 진다.
 

압축비
 

피스톤이 하사점에 있을때 피스톤 상부의 용적과 피스톤이 상사점에 있을때의 연소실의 비를 압축비라 한다.
지금 그림 1-2 에서 나타낸것과 같이 하사점에 있을때의 용적을 (V + VC) 상사점에 있을때의 용적을 VC로 하면 압축비 R 은

11111V + VC1111111V
R = --------- = --------- + 1 ..... (1.2)
111111VC111111111VC

디젤 엔진의 압축비는 가솔린 엔진보다 크며 자동차용 디젤 엔진은 일반적으로 15 ~ 22 이다.

 

 

마력
 

일반적으로 마력은 축출력 바꾸어 말하면 크랭크 샤프트로 부터 나올수 있는 마력을 말한다.
즉 브레이크 마력, 실마력, 축마력 등이다.
물체에 힘을 가해 그 물체를 어떤 거리 만큼 이동시켰다고 보았을때 일을 했다고 한다.
그일량은 물체에 가한 힘과 이동된 거리를 곱한 것으로 표시한다. 마력으로 나타내는 출력은 단위 시간 내에 얼마만큼의 일을 할수 있는 가를 표해 보통 1초간에 75kg 의 힘을 이겨 물체를 1m 끌어올리는 일량을 1마력의 단위로 표시한다.

가령 150kg 의 물체를 2m 끌어올리는데 2초가 걸려올때의 출력은


1111111111111( 일량 )111111111111111111111150kg X 2m111111300
------------------------------------ = --------------- = ------ = 2 (PS) ........ (1.3)
(1 마력때의 일량 ) X (일에 필요한 시간)1111175kg X 2초1111111150

 

 

토오크
 

물체를 회전시키기 위한 힘을 토오크라 한다. 토오크의 크기 T(kg.m) 는 힘을 가하는 점(力點)으로부터 힘을 받는 점(作用點)까지의 거리를 ℓ(m) 와 力點 에 가해지는 힘 F(kg)의 관계로 표시한다.

가령 스파나로 볼트를 조일때 볼트에 가하는 토오크는 볼트로부터 손까지의 거리와 스파나에 가하는 손의 힘을 합한 것이다. 따라서 가하는 힘이 같아도 스파나의 손잡이가 길며 볼트에 걸리는 토오크는 커지게 된다.

이와 같은관계로 엔진에 발생하는 토오크에 관하여 생각하여 보면 실린더내의 연소가스가 팽창하는 힘으로 피스톤이 밀려나 커넥팅 로드를 거쳐 크랭크암에 직각으로 힘 F가 발생하여 크랭크 샤프트를 회전시키기 위하여 움직인다. 회전을 시키기 위한 힘(토오크)은 크랭크 암의 길이를 r(m) 크랭크 암을 움직이는 힘을 F(kg) 이라고 하면

T(kg.m) = F(kg) x r(m) ......................(1.4)

위식과 같다.
따라서 엔진의 토오크를 크게 하려고 하면 연소가스가 피스톤을 밀어내는 힘을 크게할까.
크랭크 암의 길이를 길게 하면은 좋다는 것을 알수 있다. 또한 연소가스가 피스톤을 밀어내는 힘 W(kg)는 실린더 내의 가스압력 P(kg/㎠) 와 피스톤의 단면적 A(㎡) 을 곱한 것이며 피스톤의 단면적 A(㎡) 와 크랭트 암의 길이 r(m) 의 곱을 2배로 한 것은 실린더 용적 V㎥ 에 동일하다.

W(kg)=P(kg/㎡) x A(㎡)2 r A(㎥ ) = V (㎥ ) ................(1.5)

이 관계로 부터 알게 된것과 같이 엔진의 토오크는 가스의 압력 P와 실린더 용적에 비례한다.
그러므로 가스 압력이 높을수록 또한 실린더 용적이 클수록 엔진의 토오크는 커지게 된다.

 

 

마력과 토오크의 關係
 


토오크는 회전력인 것이다. 마력은 단위시간 당의 일량임으로 엔진에 의한 회전력에 의해 일을 하는 기계로서는 이와 같은 양자의 사이에 일정의 관계가 있다.
크랭크 암의 길이가 r(m), 크랭크 암을 움직이는 힘 F(kg), 이때의 회전 속도가 1분간에 n 회전에 있다고 한다면
1회전에 하는 일량 P는
P = 회전거리(원주) X 크랭크 핀에 걸리는 힘 = 2πr X F
1분간의 일량은 p x n = (2πr x F) x n 따라서 이때의 출력은
11111111111112πrF x n
마력 (PS) = -------------- ........ (1.6)
1111111111111175 x 60
분모가 60배가 되어있는 것은 2πr F x n 가 1분간의 일량 임으로 이것을 1초간의 일량으로 하기 위한 것이다.

 

여기서 r F는 크랭크 샤프트에 가하는 토오크 T(kg.m)를 표시한 것임 으로 r F = T 이다.

1111111111111111111112πTn11111Tn11111 토오크(kg.m) x 1분간의 회전속도(rpm)
그러므로 마력 (PS) = ------- = ------ = -------------------------------------- .... (1.7)
1111111111111111111114500 111117161111111111111111111111716

(1.7)과 같이 되며 마력과 토오크 사이에는 이와같은 관계가 성립된다.

 

연소 소비율 (燃料消費率)
 

엔진 단체의 성능을 평가하는 것의 한 예로서 연료소비율이 있다. 이것은 엔진이 일정한 일을 하는데 어느정도 량의 연료를 소비하는 가를 나타내는 것으로 단위로서는 1마력 1시간동안의 소비량을 그림으로서 g / PS / h 표시한다.


엔진 성능 곡선(性能曲線)
 


엔진의 선능을 한눈으로 알아보도록 한 것이 엔진성능 곡선 또는 특성곡선 이라 부르는 것이 있다.
엔진의 각회전 속도에 의해 최대의 출력 축토오크 연료 소비율이 표시되어 있다.

엔진에 발생하는 토오크는 실린더 내의 가스압력이 클수록 커지나 엔진의 회전 속도가 어느 이상으로 빨라지면 흡입 공기량의 감소가 있으므로 연소 상태가 변화하므로 고속회전에서는 엔진의 토오크는 저하한다. 중간의 회전 속도로서는 공기의 흡입이 좋고 연소상태가 좋아짐으로 큰 토오크를 갖을수 있다.

 

저회전에서는 흡기 밸브의 개폐시기의 관계로 흡입 공기량이 마이너스 쪽이 가까워 토오크는
저하된다.
연료소비율은 연소상태로부터 직접 영향을 받으므로 연소 상태를 좀더 좋게 최대 토오크 부근의 회전속도로 표시한다.

 

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