디젤 엔진 종류 와 동작 원리 알고 계신가요?

디젤 엔진은 디젤 기관에 속하며 루돌프 디젤이 발명하였다. 내연 기관의 하나로 효율이 매우 높아 대형자동차나 농업용기계에 많이 사용되었고 선박에도 장착되었다. 디젤 엔진은 가솔린 기관에 비해 전기나 점화플러그를 사용하지 않아 더욱더 강한 힘을 낸다. 압축점화기관 형태를 가진 디젤 엔진은 공기를 압축하여 연료를 공급해준다.

 

 

 

연료가 연소할때 화학에너지가 열에너지로 변환되면서 실린더의 온도를 올리고 압력이 생성된다. 이때 피스톤이 크랭크축을 회전시켜 동력을 만든다. 온도는 2,480C으로 압축된 공기를 충분히 점화시키는데 이러한 온도가 일정하게 유지되어야 한다. 공기의 체적비가 중요한데 압축비가 높아야 대형 실린더에도 사용될 수 있다.

 

 

 

열효율이 높다보니 휘발유에 비해 저렴한 비용에 높은 연비를 얻을 수 있다. 이것은 디젤 엔진 종류에 따라 달라지는데 2행정과 4행정 기관에 차이가 있다. 4행정 기관은 피스톤이 사이클을 완료하기 위해 아래에서 위의 순서를 반복하고 실린더로 공기 흡입을 하고 압축까지 한다.

 

 

 

연료가 분사 될때 상승행정을 통해 배기가스를 방출한다. 2행정 기관은 피스톤이 짧아 하강행정에서 실린더가 작동한다. 이에 따라 신선한 공기를 흡입할 수 있게 되었고 슈퍼차저나 터보차저가 이에 해당된다. 가스가 배기 밸브를 통해 상승행정 하게 되면 압축행정으로 한번만 작동하게 된다. 2행정은 4행정에 비해 2배의 작은힘과 크기를 가지고 있다.

 

 

 

디젤 엔진은 연료 분사시 실린더에서 펌프 분배기를 통해 사용되는데 밸브에서 회전 펌프 플린저를 위해 연료를 제공하기도 한다. 펌프는 고속 엔진을 사용하기 위해 필요한데 연소용 회전을 위해 압력을 얻어야 한다. 기계식 조속기를 통해 얻은 스프링 레버는 오토엔진이나 배전기 캡에 적용된다.

 

 

 

간접 분사, 직접 분사, 배전기 펌프 직접 분사, 커먼레일 직접 분사 방식을 가지고 있는 디젤엔진은 프리챔버 분사를 통해 실린더로 전달하는 방식을 가지고 있다. 이것이 간접 분사 방식이다. 직접 분사에 비해 효율은 떨어져 90년대 이후 사용되지 않는다.

 

 

 

직접 분사는 대부분의 디젤 차량에 사용되고 있고 배전기 펌프는 로터리 펌프를 이용하여 실린더를 통해 연료를 적게 소모하게 된다. 분사 펌프를 조절하면 성능향상을 얻을 수 있고 경제적으로도 활용이 좋아 시장에서 좋은 평가를 받고 있다.

 

 

 

고압펌프를 사용하는 커먼레일 직접 분사방식은 연료를 고압으로 압축했다가 분사시기에 주입하게 되는데 인젝터를 거쳐 연료레일에 전달하게 된다. 이러한 원리가 디젤 엔진을 움직이는 동작 원리라 할 수 있다. 연료를 점화하기 위해선 압축된 공기가 필요하고 스파크 플러그를 통해 가솔린의 점화 사이클을 이끌어 내는 것이다.

 

 

 

공기를 통한 디젤 엔진 방식은 연소 챔버와 동일한데 분사 장치가 고르게 분포되기 위해 방울의 표면에서 기화할 수 있게 피스톤을 확장시킨다. 밸브를 압축행정이 시작될때 폐쇄시키면 피스톤이 하사점에 있게되고 공기는 단열로 압축되는 방식이다.