기관 29 > 불균율, 노즐, 과급기(터보차져)

1. 분사량의 불균율

   ◈  다(多)실린더 기관에서 각 실린더에 공급하는 매(每)분사량에 차이가 있으면 폭발 압력에 차가 생겨서 진동이 발생하고, 기관에서 나쁜 영향을 준다.   따라서 각 플런저의 분사량을 균등하게 하는 척도로 다음과 같은 불균율을 측정하여 불균율  이 규정된 범위 안에 오도록 분사량을 조정한다.

여기서, 평균 분사량=옆의 불균율은 보통 전부하시에 3~4%이고 , 무부하시에 10~15%정도이며, 이범 안에 들도록 제어 랙의 위치에 대한 제어 슬리브의 관계 위치를 조정한다.

 

          

 

2, 조속기의 속도 변동률

  기관이 전부하 최고 회전 속도로 운전할 때  어떤 원인으로 기관의 부하가 감소하면 기관의 회전 속도는 급격히 빨라진다. 이러한 경우에는 조속기가 분사량을 감소하여 회전 속도를 제어하게 되는데, 이 제어가 잘 못되고 못됨, 즉 조속기의 기능이 좋고 나쁜것은 부하가 급격히 감소했을 때의 회전속도의 급상승률로 난타난다. 회전 속도가 급상승한 비율을 속도 변동 률이라 하며, 다음 식으로 나타낸다.

이 식에서 속도 변동률의 값이 적을 때는 조속기의 기능이 민감함을 나타내고, 반대로 클 때는 기능이 둔하면 회전 속도의 급상승이 심하면 오버런(over run)할 우려가 있다.이 속도 변동률은 보통 10%정도이다.

 

3. 연료 분사 밸브(injection nozzle)(노즐)

 연료 분사 밸브는 분사 펌프로부터 고압의 연료를 연소실 내로 분사하는 장치로서, 노즐과 이 것을 고정하는 노즐 홀더로 구성되어 있다. 옆의 그림은 연료 분사 밸브와 노즐의  구조를 나 타낸 것이다. 분사 펌프로부터 공급된 연료는 노즐 끝의  압력실이 들어가서 압력을 받으면 니들 밸브(needle valve)를 밀어 올려 연료를 분사 한다. 분사 후 남은연료는 오버플로 파이프를  통하여 연료 탱크로 되돌아 간다.

연료 분사 노즐(injection nozzle)은 연료의 압축 압력을 이용하여 연소실 내에 미립자로 분사하는 노즐로서

종류는 핀틀 노즐(pintle nozzle), 스로틀 노즐(throttle nozzle),홀 노즐(hoie nozzle) 등이 있다.

 

1) 홀 노즐 : 노즐 본체에 1개의 구멍 또는 여러개의 연료 분사구멍이 있는 노즐로서, 구멍이 1개인 것을 단공  노즐, 여러 개인 것을 다공 노즐이라고 한다.주로 직접 분사식 기관에 많이 사용된다.  다공 노즐에서 구멍의 수는 소형 기관은 2∼4개, 중·대형 기관은 5∼10개 정도이고,연료 분사 개시  압력은 170∼300㎏f/㎠ 정도이다.  

 

2) 핀틀형 노즐 : 노즐 본체로부터 연료 분사 구멍이 1개이며,  니들밸브 끝이 바깥쪽으로 확산되는 구조를  가지고 있다. 연료 분사 개시 압력은 100∼140㎏f/㎠ 정도이며, 주로 예연소실, 와류실식에 사용된다.

 

3) 스로틀 노즐 : 연료 분사 구멍부에 끼워지는 노즐 끝 모양이  가는 원통형 또는 원추형으로 되어 있는 구조로서, 노즐 끝의핀 부분이 본체 로부터 약간  돌출되어 있다. 분출 구멍의 크기는 1∼2mm이고, 분무각은 1∼45°분사 개시 압력은 80∼120㎏f/㎠ 정도 이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

6. 과급기(charger)

 대기압보다 높은 압력으로 기관에서 공기를 압송하는 것을 과급이라 한다. 과급하면 배기량이 같은 기관에도 실제로 대량의 공기를 충전할 수 있기 때문에 연료의 분사량도 증가 할 수 있으며,  따라서 그 출력을 증가 할 수 있게 된다. 2사이클 디젤 기관은 이 밖에도 소기 작용을 하기 위해 반드시 과급이 필요하다.

 

1) 과급기 종류

  배기 터보식 과급기(turbo charger) : 배기가스 이용하여 터빈 구동

  루츠 블로어식 과급기(roots blower) : 기관동력(크랭크축 기어)을 이용하여 구동

 

2) 터보 차저

터보 차저의 구조는 그림과 같으며 배기가스에 의해 도는터빈과   실린더에 공기를 압송하는 블로어가 하나의 축에 회전자(rotor)로 결합되어, 이것이 터빈 케이스, 블로어 케이스 및 베어링 케이스 안에 들어 있다. 터보 차저의 작동은 다음과 같다. 기관의 배기가스는 배기 다기관에서 터빈 케이스로 들어가 터빈을 고속 회전(50,000 rpm이상)시킨다.

   이때 터빈과 같은 축에 부착되어 있는 블로어도 동시에 고속 회전하여 블로어 케이스의 공기 흡입구에서 공기를 빨아들 인다. 흡입된 공기는 가압 및 가속되나 디퓨저(diffuser)를  지나는 사이에 속도가 떨어져 속도 에너지가 압력으로 바뀌어 블로어 케이스의 출구에서 흡기 다기관으로 가압 공기가 되어압송된다.

 

 

 

 

 

 

 

3) 블로어

루츠 블로어의 구조는 그림과 같이 화살표 방향으로 회전하는 2개의 로터가 하우징 안에 들어 있고, 양단은 베어링으로  지지되어 있다.  터의 뒤쪽 끝에는 2개의 로터를 돌리기 위해 로터 기어 (구동기어와 피동기어의 1쌍을 로터 기어라 한다)가 부착되어있고, 구동 기어(drive gear)에는 완충 작용을 하는 스프링 서포트(spring support)가 결합되어 있다.로터의 좌우에는 베어링이나 로터 기어의 윤활용 오일이 새는 것을 방지하기 위해 기름막이 장치로 래빌린드 링(labylinth ring)이 부착되어 있다.루우츠 블로어의 구동은 다음과 같다. 그림과 같이 배치되어 있는 크랭크축 기어의 회전이 아이들 기어를 통해 약2배의 속도로 블로어 기어에서는 양단에서 세레이션(serration: 톱날 모양)이 파져 있는 구동축으로 스프링 서포트에 전달된다.스프링 서포트에서는 로터 기어, 로터의 순으로 구동된다.