가솔린 기관 의 노킹 방지책 - gasollin gigwan ui noking bangjichaeg

노크란 실린더 내의 연소에서 화염면이 미연소가스에 점화되어 연소가 진행되는 사이에 미연소의 말단가스가고온과 고압으로 되어 자연 발화하는 현상이다.

노크가 발생하면 화염 전파 속도는 300~2500m/sec(정상 연소 속도는 20~30m/sec인 것에 비해 매우 빠르다.)

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노크가 엔진에 미치는 영향은 다음과 같다.

① 연소실 내의 온도는 상승하고 배기가스의 온도는 낮아진다.

② 최고 압력은 상승하고 평균 유효압력은 낮아진다.

③ 엔진의 과열 및 출력이 저하된다.

④ 타격 음이 발생하며, 엔진 각부의 응력이 증가한다.

⑤ 노크가 발생하면 배기의 색이 황색 또는 흑색으로 변한다.

⑥ 실린더와 피스톤의 손상 및 고착 발생

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노크 발생의 원인

① 엔진에 과부하가 걸렸을 때

② 엔진이 과열되었거나 적열된 열원이 있을 때

③ 점화시기가 너무 빠를 때

④ 혼합비가 희박할 때

⑤ 저옥탄가의 가솔린을 사용하였을 때

⑥ 엔진의 회전속도가 낮아 화염 전파속도가 느릴 때

⑦ 제동 평균 유효압력이 높을 때

⑧ 흡기 온도 및 압력이 높을 때

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1. 가솔린 노크(Gasoline Knock) 방지법

① 고옥탄가의 가솔린(내폭성이 큰 가솔린)을 사용한다.

② 점화시기를 늦추어 준다.

③ 혼합비를 농후하게 한다.

④ 압축비, 혼합 가스 및 냉각수 온도를 낮춘다.

⑤ 화염 전파 속도를 빠르게 한다.

⑥ 혼합 가스에 와류를 증대시킨다.

⑦ 연소실에 카본이 퇴적된 경우에는 카본을 제거한다.

⑧ 화염 전파 거리를 짧게 한다.

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2. 디젤 노크(Diesel Knock) 방지법

① 착화성이 좋은(세탄가가 높은) 연료를 사용한다.

② 압축비, 압축압력 및 압축온도를 높인다.

③ 엔진의 온도와 회전속도를 높인다.

④ 분사 개시 대 분사량을 감소시켜 착화 지연을 짧게 한다.

⑤ 분사시기를 알맞게 조정한다.

⑥ 흡입 공기에 와류가 일어나도록 한다.

노크(knock)란 비정상적인 연소에 의해

발생하는 급격한 압력상승 때문에 실린더

내 가스가 진동, 피스톤/크랭크기구에 부하를

가하여 발생시키는 충격적인 타음(打音)을

말한다. 노킹(knocking)이라고도 한다.

[네이버 지식백과]디젤노크 [diesel knock]

(최신자동차공학시리즈 2 - 자동차디젤기관,

 2011. 4. 10., 도서출판 골든벨)

※출처 : 네이버 지식백과

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디젤기관의 연소실에 연료가 분사되면서

점화(點火)하기까지의 시간이 길면 연소실

내의 연료량이 많아지므로 점화했을 때

한꺼번에 다량의 연료가 연소하여 그 결과

급격한 압력상승이 일어나 노크음(音)이

생긴다.

세탄값이 낮고 연소성이 나쁜 연료는 노크의

원인이 되며, 같은 연료라도 기관이 냉각되어

있을 때는 노크가 많이 생긴다.[네이버 지식백과]

디젤노크 [diesel knock] (두산백과)

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디젤 기관의 착화가 지연될 경우,

피스톤 하사점에 거의 다 이르러서 자기 착화가

발생하게 되고 이때 다량의 연소가 한꺼번에

연소하면서 피스톤이 실린터를 때리며 knock

소리가 나는 현상이다.

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*4행정/2행정 디젤엔진 사이클, 출처 : 두산백과

연소초기의 급격한 압력상승을 방지하면

노크는 경감된다. 즉, 연소초기 폭발적인

연소에 관여하는 혼합기량을 감소시키면

된다. 즉, 착화지연을 단축시키고, 착화지연

기간 동안의 분사량, 증발, 혼합 등을

제한하는 것이 중요하다.

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디젤노크에 영향을 미치는 주요 변수는

다음과 같다.

① 연료의 착화성 (세탄가)

② 연소실 형상

③ 압축비(ε)

④ 연소실벽 온도(T)

⑤ 회전속도(n)

⑥ 기관의 부하

⑦ 분사시기(θ)

⑧ 분사율(dm/dθ)

⑨ 분무의 상태

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디젤노크(diesel konck) 경감대책은 다음과

같다.

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① 연료의 착화성을 개선한다.

    - 고 세탄가 연료를 사용한다.

연료의 착화성이 높으면 착화지연은 단축된다.

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② 분사 시 공기온도를 높게 유지한다.

    - 예열시간 제어

급기 또는 냉각수의 온도를 높게 유지한다.

그러나 급기온도의 상승은 충전률을 저하시켜,

부하가 낮은 경우를 제외하고는 성능 측면에서

 불리하다.

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③ 연소실벽 온도를 높게 유지한다.

예를 들면 M형 연소실의 경우, 분무속이

충돌하는 부분의 온도가 높아야 한다.

또 간접분사방식에서는 전체적으로 연소실벽

 온도가 높은 것이 바람직하다. 시동 시에는

연소실벽 온도가 전체적으로 낮기 때문에

연료의 기화성이 중요하다.

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④ 압축비를 높게 한다.

압축비가 높으면 압축온도와 압축압력이 함께

상승하므로 노크를 경감시킬 수 있다. 그러나

 압축비를 높이면 기관 각부의 기계적/열적

부하증대, 최대압력 상승, 기계효율 저하,

그리고 기동토크의 증가 등 부정적인 요소가

 수반된다. 따라서 압축비는 제한된다.

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⑤ 착화지연기간 중의 분사량을 적게 한다.

    - 파일럿 분사(pilot injection) ；예분사

주 분사에 앞서 소량의 연료를 먼저 분사하여,

이 소량의 연료가 착화한 다음에 주 분사가

이루어지게 하면 폭발적인 연소에 관여하는

연료량은 감소한다.

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⑥ 분사시기를 제어한다.

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참고로 가솔린노크는 착화지연이 짧기 때문에,

디젤노크는 착화지연이 길기 때문에 발생한다.

따라서 노크 방지 대책도 서로 반대가 된다.

[네이버 지식백과]디젤노크 [diesel knock]

(최신자동차공학시리즈 2 - 자동차디젤기관,

2011. 4. 10., 도서출판 골든벨)