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엔진 사이클과 열효율
엔진에서 동력을 발생시키기 위해 공기와 연료의 혼합기를 흡입하여 압축하고 연소시킨 후, 그 연소가스를 배출시키는 일련의 동작들을 반복하는데, 이들 작동들은 4행정기관에서는 흡입,압축,폭발,배기로 구성되어 있다고 앞에서 설명하였다. 이들 일련의 동작들이 반복되는 과정을 사이클(Cycle)이라고 한다.
엔진이 실제의 사이클을 반복함에 있어서 연소실압력과 연소실체적의 변화(P-V선도),작동가스 등의 관점에서 가장 단순화 또는 이상화한 것을 이론공기사이클(Theoretical Air Cycle)이라고 한다. 이것은 작동가스로 표준상태의 공기로 하고, 흡배기과정을 고려하지 않는 밀폐사이클로 연소실 벽면을 통한 열손실을 무시한다는 가정을 설정하고 있다.
엔진의 사이클을 P-V선도의 관점에서 단순화한 것으로는 아래와 같은 3가지 사이클이 대표적으로 다뤄지고 있다. 실제의 엔진 사이클은 다소 형태가 다르지만, 열효율 등에 미치는 영향인자를 보다 명료하게 하기 위하여 이상화한 것들이다.
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구 분 |
P-V선도 |
특징 및 열효율(ηth) |
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오토
(Otto)
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정적
사이클 |
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*피스톤이 상사점에 있을 때의 일정 체적상태에서 전체열량이 일순간에 공급.
*가솔린엔진의 사이클
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디젤
(diesel)
or
정압
사이클 |
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*상사점 후의 정압상태에서 열공급이 이루어짐.
*디젤엔진의 사이클
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복합(sabathe)
사이클 |
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*Otto와 Diesel사이클의 복합
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위 열효율 식에서
ρ (폭발비) = 상사점에서 폭발 전,후의 압력비
σ (체절비) = 상사점 후의 정압에서의 체적비
ε (압축비) = 압축행정의 압축 전,후의 체적비
κ (비열비) = 작동가스의 정압비열과 정적비열의 비 |
