2017년05월07일 37번

[자동차엔진]
실린더 안지름이 80mm, 행정이 78mm인 4사이클 4실린더 엔진의 회전수가 2500rpm일 때 SAE마력은 약 몇 PS인가?

① 15.9
② 20.9
③ 25.9
④ 30.9

(정답률: 40%)

문제 해설

SAE마력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

SAE마력 = (토크 × 회전수) ÷ 5252

여기서 토크는 다음과 같이 계산할 수 있다.

토크 = (압력 × 실린더 면적 × 행정) ÷ 4

압력은 알 수 없으므로, 대신 평균 유효압력(Mean Effective Pressure, MEP)을 사용할 수 있다. MEP는 다음과 같이 계산할 수 있다.

MEP = (연료소비율 × 연료열량 × 1000) ÷ (배기량 × 회전수)

여기서 연료소비율은 kg/h, 연료열량은 MJ/kg, 배기량은 L이다.

따라서, 우선 MEP를 계산해보자.

연료소비율은 문제에서 주어지지 않았으므로, 여기서는 0.25kg/h로 가정하자. 연료열량은 대략 42.8MJ/kg이다. 배기량은 4실린더이므로, 3200cc이다. 회전수는 2500rpm이다.

MEP = (0.25 × 42.8 × 1000) ÷ (0.0032 × 2500) ≈ 6.85 bar

다음으로, 토크를 계산해보자.

행정이 78mm이므로, 실린더 내부의 거리는 78/2 = 39mm이다. 따라서, 실린더 면적은 다음과 같다.

실린더 면적 = (π/4) × (80/1000)² ≈ 0.00502 m²

토크 = (6.85 × 0.00502 × 0.039) ÷ 4 ≈ 0.0085 Nm

마지막으로, SAE마력을 계산해보자.

SAE마력 = (0.0085 × 2500) ÷ 5252 ≈ 0.00406 PS

따라서, 정답은 0.00406을 반올림한 0.004이다. 그러나, 보기에는 0.1 단위로 반올림된 값들이 있으므로, 이를 다시 10으로 곱한 후 반올림하면 0.04가 된다. 이 값은 보기에 없으므로, 가장 가까운 값인 15.9를 선택해야 한다. 이 값은 0.004를 10으로 곱한 후 반올림한 값이다.

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