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긔순 주
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1 내연기관 (Internal Combustion Engine) 2012년도 1학기(제 14주) 기계자동차공학부 박 승 운

2 by

3 학습목표 o 윤활유의 역할과 특성에 대한 이론적 정립 o 기관별 윤활 방법에 대한 이해 학습성과 o 윤활유의 역할과 특성에 대해 설명할 수 있어야 함. o 기관별 적합한 윤활방법에 대해 설명할 수 있어야 함.

4 강의 내용 및 순서 윤활 이론 윤활유의 성질 및 첨가제 윤활유의 종류 및 분류 기관의 윤활 방법 윤활계통

5 윤활 이론 o 마찰력 : 두 물체 사이에 상대운동에 따른 저항력 o 마찰계수 : 마찰력의 작용형태에 따른 비례상수. 두 물체의 재질, 접촉면, 형상 등에 따라 다름. o 마찰열 : 마찰에 따른 손실 열에너지. o 윤활(lubrication) : 마찰면의 마찰계수를 감소시키는 조치. o 윤활유(lubricant) : 윤활을 목적으로 마찰면에 공급하는 물질. 고체, 반고체, 액체, 기체 윤활유의 역할 1 윤활작용 : 마찰면에 윤활유를 공급하여 마찰계수를 감소시킴. 2 냉각작용 : 마찰면에서 발생하는 마찰열을 제거함. 3 청정작용 : 마찰로 인해 발생된 이물질을 제거. 오일필터, 윤활유탱크 내에 침전 4 기밀작용 : 실린더와 피스톤 사이에서의 가스누설 방지 역할. 5 방청작용 : 유막을 형성하여 부식 방지 6 소음방지작용(응력분산작용) : 유막을 형성하여 응력분산 및 충돌음 흡수

6 윤활 이론 제8장 윤활 및 윤활장치

7 윤활 이론 by

8 윤활의 성질 및 첨가제 1) 점성(viscosity) by Viscosity strongly depends on temperature. The indication of the viscosity range for a multigrade oil (e.g. 10W-40) specifies the oil performance at high and low temperatures. The number before the W (10) stands for the viscosity at low temperatures (40 C), whereas the number after the W (40) indicates the viscosity at high temperatures (100 C).

9 윤활의 성질 및 첨가제 1) 점성(viscosity) ; 유체가 흐를 때 나타나는 내부저항의 크기. - 온도에 따라 변함. * 점도계 : Saybolt 점도계(미), Redwood 점도계(영), Engler 점도계(독) Saybolt 점도계

10 윤활의 성질 및 첨가제 2) 유성(oiliness) ; 윤활유가 금속표면에 부착하는 친화력. - 유성이 클 수록 금속표면에 잘 부착됨. * OH기, COOH기는 유성이 강함. * 식물성유는 광물성유보다 유성이 강함. 3) 유동점(pour point) ; 흐를 수 있는 최저온도. [ 유동점 = 빙점 ] - 유동점이 낮을 수록 양호한 윤활유. 4) 점도계수(viscosity index) ; 점성이 온도에 따라 변화하는 정도를 수치로 나타낸것. 점도지수가 클수록 좋은 윤활유 임. 점도지수가 클수록 온도변화에 대한 점성변화가 작음.

11 윤활의 성질 및 첨가제 5) 탄화성(carbonization) ; 고온에서 윤활유가 부분적으로 분해되거나 고분자 탄화수소를 형성하여 슬러지화 하는 성질. - 마찰열을 흡수할 수 없음. - 피스톤 링에 슬러지가 쌓이면 링을 고착시켜 링의 기능을 손상시킴. 6) 산화 안정도(oxidation stability) ; 윤활유가 고온에 노출되었을 때 연소되지 않는 성질. - 연소된 윤활유는 슬러지화하여 윤활유를 노화시킴. - 연소실에 쌓여 조기점화 현상이나 플러그에서 브리지 현상 유발. 7) 안정성(stability) ; 다른 물질과 접촉시 윤활유가 변화하지 않는 성질. - 인화점이 높을 것. - 이물질과 섞여도 변질이 되지 않을 것.

12 윤활의 성질 및 첨가제 8) 기포성(forming character) ; 점성유체에서 발생하는 거품현상. - 거품이 형성되면 유량이 불규칙하고 유동 장애 발생. 消泡劑 사용 윤활유의 구비조건 1 적당한 점성을 가질 것. 2 유성이 양호할 것. 3 온도 변화에 따른 점성 변화가 적을 것. 4 열이나 산에 강할 것. 5 슬러지 형성이 적을 것. 6 금속의 부식성이 적을 것. 7 내하중성이 크고 기포발생이 없을 것.

13 윤활의 성질 및 첨가제 9) 윤활유 첨가제(lubricant additives) ; 사용 목적에 알맞은 특성을 갖도록 윤활유에 첨가하는 특정 화학물질. 1 산화방지제(antioxidant) - 유기아민류, 황화합물, 수산화 유기물등을 0.2 ~3% 첨가 2 점도지수 향상제 : - 중합 올레핀, 섬유 에스테르, 수산화 고무 등을 0.5 ~ 1% 첨가 3 유성 향상제 - 에스테르, 비누류 파라핀, 산화물 등을 0.1 ~1% 첨가 4 유동점 강하제 - 메타크릴염의 중합체 등을 0.1 ~1% 첨가 5 청정제 - 칼슘, 바륨, 아연, 알루미늄 등을 2~10% 첨가 6 부식 방지제 - 인의 유기화합물을 0.4 ~ 2% 첨가 7 소포제 - 규소유 등을 ~ 0.07% 첨가

14 윤활의 종류 및 분류 1) 윤활유의 종류 - 상태에 따라 * 고체윤활유 * 반고체 윤활유 : 그리스 * 액체윤활유 * 기체 윤활유. - 제조원에 따라 * 식물성 윤활유 : 피마자유, 해바라기 유 점도가 높고 내압성 양호, 고온에서 유성과 점성이 변함. 정밀기계에 사용. * 광물성 윤활유 : 석유 정제공정 중 중유와 아스팔트 사이에서 얻음. 내연기관에 사용

15 윤활의 종류 및 분류 2) 윤활유의 분류 SAE의 분류 : 점성의 크기에 따라 분류 1 SAE 등급 5W, 10W, 20W, 20, 30, 40, 50 엔진오일 75, 80, 90, 140, 250 기어오일 * W는 겨울용을 표시함 2 다등급 ; 사계절용 10W-20, 10W-30, 20W-20, 20W-30, 20W-40 * 10W-20 : 40 에서의 점도가 10이고, 100 에서의 점도가 20임을 의미함. API의 분류 : 사용조건에 따라 분류 * 가솔린기관 : ML, MM, MS * 디젤기관 : DG, DM, DS 1 ML(Motor Light) : 가장 좋은 조건에서 운전하는 가솔린차량. 자가용용 2 MM(Motor Moderate) : 좋자 않은 조건에서 운전하는 차량. 승용차, 버스, 트럭 등 3 MS(Motor Service) : 가혹한 조건에서 운전하는 차량용. 택시, 용달 등 4 DG(Diesel General) : 경부하 운전 기관용. 장거리 노선 버스, 트럭 등 5 DM(Diesel Moderate) : 중부하 운전 차량용. 시내버스 및 시내운행 트럭 등 6 DS(Diesel Service) : 가혹조건에서 운행하는 차량용. 산업용 트럭 및 건설기계용 SAE 신 분류 : SAE, API, ASTM 공동 분류

16 윤활의 종류 및 분류 2) 윤활유의 분류 SAE 신 분류 : SAE, API, ASTM 공동 분류 - 가솔린기관 : SA, SB, SC, SD, SE, SF, SG - 디젤기관 : CA, CB, CC, CD, CE API 분류와 비교 ML SA, MM SB & SC, MS SD DG CA, DM CB & CC, DS CD 첨가제 함유량에 따른 분류 1 보통급(regular type) : 광물성 윤활유에 첨가제가 없는 것. 보통운전 조건에 사용 2 프리미엄급(premium type) : 광물성 윤활유 + (산화방지제+방부제). 가혹조건 운전용 3 특급(heavy duty type) : 광물성 윤활유 + (산화방지제+방부제+청정제). 가혹조건 고속운전용 3) 윤활유의 교환 시기 - 가솔린 기관 : 12,000 ~ 15,000 km - 디젤 기관 : 5,000 km - LPG 차량 : 전용 윤활유 사용, 15,000 km 윤활유의 색깔에 따른 상태 - 우유색 : 냉각수 혼입 - 회색 : 4에틸 납 혼입 - 검은색 : 심하게 오염 - 검붉은 색 : 휘발유 혼입 - 백색 배기가스 : 윤활유 연소

17 기관의 윤활 방법 기관 내에서 윤활유가 필요한 부분 - 실린더와 피스톤 링, 크랭크축 베어링, 커넥팅로드의 소단부와 대단부, 밸브 가이드, 로커 암, 캠축 등 1) 비산식( 飛散式, splash lubrication) - 윤활유실의 윤활유를 켄넥팅로드 대단부에 설치된 오일디퍼(oil dipper)의 회전에 의해 비산시킴. - 구조가 간단, 급유가 불균일 불완전 윤활 2) 강제식( 强制式, 壓送式, forced lubrication) - 윤활유 펌프에 의해 강제로 순환시키는 방식. - 전류식(full flow system)과 분류식(by pass flow system) 3) 혼기식( 混氣式 ) - 연료에 윤활유를 5~7%(15~20 : 1) 혼합하여 연소실로 급유하는 방식. - 2 사이클 가솔린 기관에 사용 4) 중력식( 重力式 ) - 횡형 석유기관에서 중력에 의해 급유되는 방식.

18 윤활 계통 - 윤활유 탱크, 펌프, 여과기, 유압계, 파이프 등 1) 윤활유 게이지 및 유압계 o 윤활유 게이지(oil level gauge) : 윤활유 탱크 내의 윤활유 양을 측정하는 게이지. - 상한계(F)와 하한계(L)로 표시됨 - 윤활유 소비율은 연료 소비율에 비례함 o 윤활유 압력계 : 윤활유 파이프의 압력 표시 - 윤활유의 압력 : 보통 2.0 ~ 3.5 kg/cm 2 - 압력이 규정보다 낮을 경우 윤활 부분에 윤활유가 불충분 함을 나타냄

19 윤활 계통 2) 윤활유 펌프 - 일명 오일펌프, 윤활유 탱크에서 윤활부분으로 송출하는 펌프 - 트로코이드 펌프, 기어펌프, 플런저 펌프, 베인펌프 사용 o 트로코이드 펌프(trochoid pump), 일명 로터리 펌프(rotary pump)

20 윤활 계통 2) 윤활유 펌프 o 기어 펌프(gear pump) 3) 윤활유 여과기(oil filter) ; 윤활유에 함유된 불순물, 수분, 금속분말, 슬러지 등을 제거

21 다음강의(예고) - 냉각장치 * 공냉식 기관 * 수냉식 기관 - 대기오염과 그 방지책

22 감사합니다.

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