Catoo

형식	엔진	제목	가솔린 자동차연료
1. 자동차 연료 공기와 연료를 각 실린더에 공급하는 장치로서 사용하는 연료에 따라 가솔린 엔진, LPG 엔진, 디젤 엔진으로 분류하며, 다음과 같은 특성을 갖고 있다. ① 연소가 시작되기 전까지 완전 기화된 혼합기를 공급한다. ② 엔진의 부하 변동에 따른 정확한 혼합 비율 공급이 가능해야 한다. ③ 감속이나 가속 등 속도의 변화에 정밀한 혼합비가 제어되어야 한다. ④ 혼합비 분배가 고르게 이루어져야 한다. 1.1. 연료 연료란 가연물의 통칭으로 근래에는 대체 에너지로 무공해 에너지의 개발에 관심이 집중되고 있으나 현재까지 자동차용 연료는 주종이 휘발유(gasoline)와 경유(diesel) 등의 석유계 연료이다. 1.2. 원유의 정제 과정 원유는 적당한 정제 공정을 거쳐 가솔린, 등유, 경유, 중유, LP가스 등을 얻게 되며, 이밖에 합성 고무, 합성수지 및 각종 약품에 이르기까지 많은 석유 제품을 얻는다. 원유에는 이물질이 섞여 있으므로 이것을 제거한 후 증류탑에 넣어 비등점의 차를 이용하여 가솔린, 경유, 등유, 중유 등을 얻는다. 원유의 정제 과정 2. 가솔린 기관의 연료와 연소 2.1. 가솔린 기관의 연료 무색, 투명하고 특이한 냄새가 있으며 휘발성이 풍부하고 가솔린은 석유계열 원유에서 정제한 탄소(C)와 수소(H)의 유기화합물의 혼합체이다. 공기 중에서 적색 불꽃을 내며 연소가 잘되고 옥탄가 향상제로서 4에틸납(有鉛) 등이 사용되었지만 현재로는 대기 오염 방지 목적으로 가급적 4에틸납 혼입을 줄여 무연화(無鉛化)하고 있다. 순수한 가솔린을 완전 연소시키면 CO2(탄산가스)와 H2O가 발생한다. (1) 가솔린의 물리적 성질 ① 비중 : 0.74～0.76 ② 저위 발열량 : 11,000Kcal/kgf ③ 옥탄가 : 90～95 ④ 인화점 : －10 ～－15℃ ⑤ 자연 발화점 : 대기압력 하에서 300～500℃ (2) 가솔린의 구비조건 ① 체적 및 무게가 적고 발열량이 클 것 ② 연소 후 유해 화합물을 남기지 말 것 ③ 적당한 휘발성과 옥탄가가 높고 연소 속도가 빠를것 ④ 온도에 관계없이 유동성이 좋을 것 2.2. 가솔린 기관의 연소 (1) 가솔린 기관의 노크(knocking) 가솔린 기관의 노크란 실린더 내의 연소에서 화염 면이 미 연소가스에 점화되어 연소가 진행되는 사이에 미연소의 말단(end)가스가 높은 온도와 높은 압력으로 되어 자연 발화하는 현상이다. (2) 가솔린 기관의 노크발생 원인 ① 기관에 과부하가 걸렸을 때 ② 기관이 과열되었을 때 ③ 점화시기가 너무 빠를 때 ④ 혼합비가 희박할 때 ⑤ 낮은 옥탄가의 가솔린을 사용하였을 때 (3) 노크가 기관에 미치는 영향 ① 기관 과열 및 출력 저하 ② 실린더와 피스톤의 손상 및 고착 발생 ③ 흡입과 배기밸브 손상 ④ 배기가스 온도 저하 (4) 가솔린 기관의 노크방지 방법 ① 높은 옥탄가의 가솔린(내폭성이 큰 가솔린)을 사용한다. ② 점화시기를 늦추어 준다. ③ 혼합비를 농후하게 한다. ④ 압축비, 혼합가스 및 냉각수 온도를 낮춘다. ⑤ 화염전파 속도를 빠르게 한다. ⑥ 혼합가스에 와류를 증대시킨다. ⑦ 연소실에 카본이 퇴적된 경우에는 카본을 제거한다. 2.3. 가솔린의 노크방지 성능 (1) 옥탄가(octane number) 옥탄가란 가솔린의 앤티노크성(anti knocking property)을 표시하는 수치이다. 즉, 이소옥탄(iso-octane)을 옥탄가 100으로 하고 노멀헵탄(normal heptane)을 옥탄가 0으로 하여 이소옥탄의 함량 비율에 따라 결정된다. 예를 들어 옥탄가 80의 가솔린이란 이소옥탄 80%, 노멀헵탄 20%로 이루어진 앤티노크성(내폭성)을 지닌 것이란 뜻이다. 또 가솔린의 옥탄가는 CFR기관으로 측정한다. 옥탄가는 다음의 공식으로 산출한다. (2) CFR엔진 연료의 옥탄가를 측정하기 위하여 압축비를 임의로 변화시킬 수 있는 기관으로서 옥탄가를 구하려는 연료를 사용하여 기관을 작동시킨 다음 압축비를 서서히 증가시켜 노크가 발생되는 점에서 기관을 정지시킨다. 또 이소옥탄과 노멀헵탄을 혼합한 비교 연료를 사용하여 기관을 작동시키면서 혼합 비율을 점차 감소시켜 실제 사용 연료에서 발생한 노크가 얻어지면 기관을 정지시킨다. 이 때 비교 연료의 이소옥탄 함유비율이 실제 사용연료의 옥탄가이다.

형식

엔진

제목

가솔린 자동차연료

1. 자동차 연료

공기와 연료를 각 실린더에 공급하는 장치로서 사용하는 연료에 따라 가솔린 엔진, LPG 엔진, 디젤 엔진으로 분류하며, 다음과 같은 특성을 갖고 있다.

① 연소가 시작되기 전까지 완전 기화된 혼합기를 공급한다.

② 엔진의 부하 변동에 따른 정확한 혼합 비율 공급이 가능해야 한다.

③ 감속이나 가속 등 속도의 변화에 정밀한 혼합비가 제어되어야 한다.

④ 혼합비 분배가 고르게 이루어져야 한다.

1.1. 연료

연료란 가연물의 통칭으로 근래에는 대체 에너지로 무공해 에너지의 개발에 관심이 집중되고 있으나 현재까지 자동차용 연료는 주종이 휘발유(gasoline)와 경유(diesel) 등의 석유계 연료이다.

1.2. 원유의 정제 과정

원유는 적당한 정제 공정을 거쳐 가솔린, 등유, 경유, 중유, LP가스 등을 얻게 되며, 이밖에 합성 고무, 합성수지 및 각종 약품에 이르기까지 많은 석유 제품을 얻는다. 원유에는 이물질이 섞여 있으므로 이것을 제거한 후 증류탑에 넣어 비등점의 차를 이용하여 가솔린, 경유, 등유, 중유 등을 얻는다.

원유의 정제 과정

2. 가솔린 기관의 연료와 연소

2.1. 가솔린 기관의 연료

무색, 투명하고 특이한 냄새가 있으며 휘발성이 풍부하고 가솔린은 석유계열 원유에서 정제한 탄소(C)와 수소(H)의 유기화합물의 혼합체이다. 공기 중에서 적색 불꽃을 내며 연소가 잘되고 옥탄가 향상제로서 4에틸납(有鉛) 등이 사용되었지만 현재로는 대기 오염 방지 목적으로 가급적 4에틸납 혼입을 줄여 무연화(無鉛化)하고 있다. 순수한 가솔린을 완전 연소시키면 CO2(탄산가스)와 H2O가 발생한다.

(1) 가솔린의 물리적 성질

① 비중 : 0.74～0.76

② 저위 발열량 : 11,000Kcal/kgf

③ 옥탄가 : 90～95

④ 인화점 : －10 ～－15℃

⑤ 자연 발화점 : 대기압력 하에서 300～500℃

(2) 가솔린의 구비조건

① 체적 및 무게가 적고 발열량이 클 것

② 연소 후 유해 화합물을 남기지 말 것

③ 적당한 휘발성과 옥탄가가 높고 연소 속도가 빠를것

④ 온도에 관계없이 유동성이 좋을 것

2.2. 가솔린 기관의 연소

(1) 가솔린 기관의 노크(knocking)

가솔린 기관의 노크란 실린더 내의 연소에서 화염 면이 미 연소가스에 점화되어 연소가 진행되는 사이에 미연소의 말단(end)가스가 높은 온도와 높은 압력으로 되어 자연 발화하는 현상이다.

(2) 가솔린 기관의 노크발생 원인

① 기관에 과부하가 걸렸을 때

② 기관이 과열되었을 때

③ 점화시기가 너무 빠를 때

④ 혼합비가 희박할 때

⑤ 낮은 옥탄가의 가솔린을 사용하였을 때

(3) 노크가 기관에 미치는 영향

① 기관 과열 및 출력 저하

② 실린더와 피스톤의 손상 및 고착 발생

③ 흡입과 배기밸브 손상

④ 배기가스 온도 저하

(4) 가솔린 기관의 노크방지 방법

① 높은 옥탄가의 가솔린(내폭성이 큰 가솔린)을 사용한다.

② 점화시기를 늦추어 준다.

③ 혼합비를 농후하게 한다.

④ 압축비, 혼합가스 및 냉각수 온도를 낮춘다.

⑤ 화염전파 속도를 빠르게 한다.

⑥ 혼합가스에 와류를 증대시킨다.

⑦ 연소실에 카본이 퇴적된 경우에는 카본을 제거한다.

2.3. 가솔린의 노크방지 성능

(1) 옥탄가(octane number)

옥탄가란 가솔린의 앤티노크성(anti knocking property)을 표시하는 수치이다. 즉, 이소옥탄(iso-octane)을 옥탄가 100으로 하고 노멀헵탄(normal heptane)을 옥탄가 0으로 하여 이소옥탄의 함량 비율에 따라 결정된다.

예를 들어 옥탄가 80의 가솔린이란 이소옥탄 80%, 노멀헵탄 20%로 이루어진 앤티노크성(내폭성)을 지닌 것이란 뜻이다. 또 가솔린의 옥탄가는 CFR기관으로 측정한다. 옥탄가는 다음의 공식으로 산출한다.

(2) CFR엔진

연료의 옥탄가를 측정하기 위하여 압축비를 임의로 변화시킬 수 있는 기관으로서 옥탄가를 구하려는 연료를 사용하여 기관을 작동시킨 다음 압축비를 서서히 증가시켜 노크가 발생되는 점에서 기관을 정지시킨다. 또 이소옥탄과 노멀헵탄을 혼합한 비교 연료를 사용하여 기관을 작동시키면서 혼합 비율을 점차 감소시켜 실제 사용 연료에서 발생한 노크가 얻어지면 기관을 정지시킨다. 이 때 비교 연료의 이소옥탄 함유비율이 실제 사용연료의 옥탄가이다.