개념 한 쪽
엔진 종류와 연료계통, 열역학적 상태, 성능 지표는 정해진 규정값으로 점검해야 한다는 관점에서 출제된다. 연료의 기화 장치 식별, 토크와 회전수로부터의 축출력 계산, 노크 억제 방법 등 엔진 본체의 기본 규정값과 동작원리를 묻는다.
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출제기준 단원 「엔진 종류별 규정값 점검」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 연료계통 구성 요소 식별 | 1 | LPG 계통에서 액상→기화 장치를 가리는 능력 |
| 토크·회전수로 축출력 계산 | 1 | 주어진 토크와 회전수로 PS 값을 계산하는 능력 |
| 노크 억제 방법 판정 | 1 | 노크 원인과 억제 대책 중 잘못된 설명을 찾는 능력 |
LPG 차량은 연료가 봄베에 액상 상태로 저장되므로 엔진에서 연소 가능한 기체 상태로 변환하고 압력을 낮추는 장치가 필요하다. 그 장치는 베이퍼라이저(기화기)로, 액상 LPG를 감압하고 열교환으로 기화시켜 엔진에 공급한다. 믹서는 기화된 연료와 공기를 혼합하는 부품이며 봄베는 저장탱크이다.
엔진 성능을 수치로 평가할 때는 토크와 회전수로부터 축출력(PS)을 계산하는 공식을 사용한다. PS 단위의 축출력은 P = T × N ÷ 716.2 공식을 따르며 토크와 회전수 값을 대입해 계산한다. 이 계산은 엔진 출력의 규정값 확인과 성능 점검에 직접 활용된다.
연료와 연소 관련 규정값 점검에서는 노크 발생 원인과 억제 방법을 정확히 구분해야 한다. 가솔린 엔진의 노크는 연료가 너무 쉽게 자연 발화할 때 발생하므로 발화온도가 높은 연료를 사용하거나 압축비·흡기온도 등을 낮추고 혼합을 원활히 하면 노크를 억제할 수 있다. 반대로 자연 발화온도가 낮은 연료를 사용하는 것은 노크를 촉진하므로 규정값 점검에서 틀린 방법으로 판정한다.
측정·계산 문제는 이상기체 가정에 따른 등온 과정 공식이나 압축비 계산처럼 기본 공식을 적용하는 것을 요구한다. 등온 과정에서는 P1V1 = P2V2 관계를 사용하고, 압축비는 전체 체적을 연소실 체적으로 나눈 비로 정의한다.
대표 계산 1 — 축출력 계산 예시 토크 8.95 kgf·m, 회전수 3000 rpm일 때 PS 단위 축출력은 P = T × N ÷ 716.2 식을 사용한다. 따라서 (8.95 × 3000) ÷ 716.2 = 26,850 ÷ 716.2 ≈ 37.49로 약 37.5 PS가 된다.
대표 계산 2 — 압축비 계산 예시 피스톤 단면적 40 cm², 행정 10 cm, 연소실 체적 50 cm³인 기관의 배기량은 40 × 10 = 400 cm³이다. 전체 체적은 50 + 400 = 450 cm³이므로 압축비는 450 ÷ 50 = 9로 9:1 압축비가 된다.
액상 LPG의 압력을 낮추어 기체 상태로 변환시킨 후 엔진에 연료를 공급하는 장치는?
정답 ④ · 액상 LPG를 감압 기화시켜 엔진에 공급하는 장치를 묻는 문제이다. 베이퍼라이저는 봄베에서 나온 고압의 액상 LPG를 엔진 coolant 열을 이용해 가열하면서 단계적으로 감압하여 기체 상태로 변환시키는 기화장치이다.
액상 LPG를 감압·기화시켜 엔진으로 공급하는 장치는 베이퍼라이저(기화기)이다.
배기량 400cc, 연소실 체적 50cc인 가솔린엔진이 3000rpm일 때, 축 토크가 8.95kgf⋅m이라면 축출력은 약 몇 PS인가?
정답 ③ · 축 토크와 회전수로부터 축출력을 마력 단위로 계산하는 문제이다. 축출력 P(PS) = T × N / 716.2 공식을 사용한다.
축출력(PS)은 토크(kgf·m)와 회전수(rpm)를 이용해 P=T×N/716.2 공식으로 계산한다.
가솔린엔진에서 노크발생을 억제하기 위한 방법으로 틀린것은?
정답 ③ · 가솔린엔진의 노크 억제 방법 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 노크는 최종 가스가 화염 전파 전에 자연발화하며 발생하므로, 자연 발화온도가 높은 연료를 사용해야 억제할 수 있다.
노크 억제를 위해서는 자연 발화온도가 높은 연료를 사용해야 하므로, 낮은 연료를 사용하는 것은 틀린 방법이다.
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