실리더 압력 측정

실린더 압력 측정이란?

실린더 압력 측정은 실린더 압력을 표시하는 근거입니다. 즉 왕복 피스톤 내연기관 내부 실린더 압력 곡선을 측정하고 분석하기 위한 계측 기술 방법입니다.  

고압으로 인해 실린더 내부 압력을 측정하는 것을 “고압 표시”라고도 합니다. 소위 “저압 표시”는 실린더 압력 측정을 보완하는 것입니다. 저압 표시는 가스 교환 단계 동안 흡입 및 배기 시스템의 압력을 검출하기 위해 수행됩니다. 내연 기관의 특정 작업 단계의 해당 측정 압력을 지정할 수 있도록 피스톤 위치(크랭크 각도) 또는 시간도 계산에 포함됩니다.

이러한 프로세스는 엔진의 연구, 개발 및 튜닝에 필요한 데이터를 제공합니다. 또한 갈수록 엄격해지는 배기 가스 법률을 준수하고 엔진 효율을 최적화할 수 있는 엔진 제조자의 필수 기반이기도 합니다. 

실린더 압력 측정을 통해 검출된 실린더 압력 변화는 실린더 압력 표시를 위한 가장 중요한 정보 출처입니다. 실린더 압력 표시는 연소 시 열역학적 프로세스와 생성된 엔진 출력에 대해 보다 정확한 정보를 제공합니다. 이러한 정보를 기반으로 엔진 최적화를 위한 조치의 효과는 다음과 같습니다.

  • 효율성 향상
  • 엔진 출력 향상
  • 배출 가스 감소
  • 엔진 수명 증가

실린더 압력 측정의 응용 분야는?

실린더 압력 측정은 다음 응용 분야에 사용됩니다.

  • 자동차, 모터사이클 및 상용차 엔진
  • 대형 해양 엔진(예: 해운업계의 2행정 및 4행정 디젤 엔진
  • 고정식 대형 엔진(예: 발전소용 고출력 엔진)

실린더 압력 측정에는 어떤 측정 기술이 사용되나요?

실린더 압력 측정은 압전형 고온 압력 센서를 통해 주로 이루어지는데, 이 압력 센서는  실린더 헤드에 구멍을 뚫어 설치합니다. 고온 압력 센서가 통합된 측정 스파크 플러그도 사용됩니다. 표준 스파크 플러그 대신에 이러한 통합식 플러그로 교체하여 설치할 수 있으므로, 요구되는 설치 구멍이 없습니다. 디젤 엔진의 경우, 전용 예열 플러그 어댑터를 통해서도 측정할 수 있습니다.

측정 체인은 전하 증폭기, 데이터 수집 시스템 및 분석 시스템을 통해 완성됩니다. 자동차 분야에서는 데이터 수집 및 분석을 하나의 장치에 통합하여 테스트 벤치에서는 물론 이동 중에도 사용할 수 있는 혁신적인 표시 시스템도 있습니다.  

실린더 압력 변화를 측정하는 것이 왜 그렇게 중요한가요?

실린더 압력 측정을 통해 검출된 실린더 압력 변화는 실린더 압력 표시를 위한 가장 중요한 정보 출처입니다. 왕복 피스톤 내연기관은 기본적으로 열 기관입니다. 이들 기관은 연료-공기 혼합물에 결합된 화학 에너지를 연소를 통해 주로 기계적 동작 및 열로 변환합니다. 

개발자의 목표는 변환 프로세스에서 최대한 많은 양의 기계적 작업을 얻는 것, 즉 효율성을 극대화하는 것입니다. 이때 크랭크 각도에 따른 피스톤에 작용하는 실린더 압력의 레벨과 변화는 매우 중요합니다. 이러한 압력 변화는 연소 과정을 나타내며, 엔진에서 에너지가 어떻게 변환되고 있는지를 나타냅니다. 한 번의 연소 사이클 또는 작동 행정 시 피스톤의 총 기계적 작업은 압력 및 해당 연소실의 체적 변화와 관련이 있습니다.

실린더 압력 변화의 파라미터는 어떤 것이 있나요?

주요 파라미터는 한 번의 연소 사이클을 통한 신호 레벨(피크 압력)과 표시된 평균 유효 압력 (MEP)입니다.

실린더 압력 측정을 위한 광학식 연소 분석 장비는 어떻게 사용됩니까?

광학식 연소 분석 장비는 실린더 압력 측정 및 연소 공정을 최적화하기 위한 추가 옵션 의 보완으로 제공합니다. 이를 위해 연소실 내의 그을음과 더불어 연소 노킹 및 조기 점화 발생의 원인을 정밀하게 감지하는 최첨단 광학 프로브가 제공됩니다. 이러한 광학적 접근은 모든 점화 플러그 타입에 통합될 수 있습니다. 또 다른 시스템은 고속 카메라 이지를 통합하여 분사현상 및 불꽃 전파와 같은 빠른 서브 시스템 프로세스를 시각화할 수 있습니다.

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