디젤 엔진의 작동 원리

전통적으로 디젤 엔진은 항상 트럭, 택시, 밴 외에는 거의 사용되지 않는 시끄럽고 냄새가 나며 동력이 부족한 엔진으로 여겨져 왔습니다. 그러나 디젤 엔진과 분사 시스템 제어는 더욱 정교해졌으며 1980년대에는 상황이 바뀌었습니다. 1985년 영국에서는 거의 65,000대의 디젤 자동차가 판매되었습니다(판매된 총 자동차 수의 약 3.5%). 1980년에는 5380대에 불과했습니다.

압축 점화 엔진

가솔린 엔진에 비해 디젤 엔진의 주요 장점은 낮은 운영 비용입니다. 이것은 부분적으로는 고압축비 디젤 엔진의 더 큰 효율의 결과이고 부분적으로는 디젤 연료의 가격이 더 낮기 때문입니다. 가격 차이는 다양하지만 높은 압축비를 가진 지역에 거주하는 경우 디젤 자동차를 운행하는 이점이 약간 줄어들 것입니다. -가격이 책정된 디젤 연료 서비스 간격도 더 긴 경우가 많지만 많은 디젤 모델은 가솔린 모델보다 더 자주 오일을 교환해야 합니다.

파워 증폭

디젤 자동차의 주요 단점은 동일한 용량의 가솔린 ​​엔진에 비해 성능이 낮다는 것입니다. 문제를 해결하는 한 가지 방법은 단순히 엔진 크기를 늘리는 것이지만 이는 종종 상당한 중량 증가를 초래합니다. 일부 제조업체는 엔진에 터보차저를 추가하여 성능 면에서 경쟁력을 갖추십시오. Rover, Mercedes, Audi 및 VW는 터보 디젤을 생산하는 제조업체 중 하나입니다.

디젤 엔진의 작동 원리

소개 압축 점화 배기

디젤 엔진은 주요 구성 요소를 공유하고 둘 다 4행정 사이클에서 작동하지만 가솔린 엔진과 다르게 작동합니다. 주요 차이점은 연료가 점화되는 방식과 출력이 조절되는 방식에 있습니다.

가솔린 엔진에서 연료/공기 혼합물은 스파크에 의해 점화됩니다. 디젤 엔진에서 점화는 공기의 압축만으로 이루어집니다. 디젤 엔진의 일반적인 압축비는 휘발유 엔진의 9:1에 비해 20:1입니다. 이 정도의 압축은 공기를 가열하여 연료를 자발적으로 점화할 수 있을 만큼 충분히 높은 온도로 가열합니다. 점화 시스템.

가솔린 엔진은 흡입 행정당 다양한 양의 공기를 흡입하며 정확한 양은 스로틀 개방도에 따라 다릅니다. 반면에 디젤 엔진은 흡기 밸브(기화기나 버터플라이 밸브가 없음)에 의해서만 열리고 닫히는 조절되지 않은 흡기구를 통해 항상 동일한 양의 공기(각 엔진 속도에서)를 흡입합니다.

피스톤이 유도 행정의 유효 끝에 도달하면 흡입 밸브가 닫힙니다. 다른 피스톤의 동력과 플라이휠의 운동량에 의해 회전하는 피스톤은 실린더 상단으로 이동하여 공기를 원래 부피의 약 20분의 1로 압축합니다.

피스톤이 최대 이동 거리에 도달하면 정확하게 계량된 양의 디젤 연료가 연소실로 분사됩니다. 압축의 열은 연료/공기 혼합물을 즉시 점화시켜 연소시키고 팽창시킵니다. 이렇게 하면 피스톤이 아래쪽으로 힘을 주어 크랭크축이 회전합니다.

피스톤이 배기 행정에서 실린더 위로 이동함에 따라 배기 밸브가 열리고 연소되고 팽창된 가스가 배기 파이프를 따라 이동하도록 합니다. 배기 행정이 끝나면 실린더는 새로운 공기를 충전할 준비가 됩니다.

엔진 구성

디젤 엔진의 주요 구성 요소는 가솔린 엔진과 유사하며 동일한 기능을 수행합니다. 그러나 디젤 엔진 부품은 훨씬 더 높은 부하가 수반되기 때문에 가솔린 엔진 부품보다 훨씬 더 강력하게 만들어야 합니다.

디젤 엔진 블록의 벽은 일반적으로 가솔린 엔진용으로 설계된 블록보다 훨씬 두껍고 강도를 높이고 응력을 흡수하기 위해 더 많은 브레이싱 웹이 있습니다. 더 강한 것 외에도, 헤비 듀티 블록은 소음을 더 효과적으로 줄일 수 있습니다.

피스톤, 커넥팅 로드, 크랭크샤프트 및 베어링 캡은 가솔린 엔진보다 더 강력해야 합니다. 실린더 헤드 디자인은 연료 인젝터와 연소실 및 와류실의 모양 때문에 매우 달라야 합니다.

주입

직접 주입

모든 내연 기관이 원활하고 효율적으로 작동하려면 연료와 공기가 적절하게 혼합되어야 합니다. 연료와 공기를 혼합하는 문제는 특히 디젤 엔진에서 매우 큽니다. 디젤 엔진에서는 공기와 연료가 사이클 동안 서로 다른 시간에 도입되고 실린더 내부에서 혼합되어야 합니다.

직접 분사와 간접 분사의 두 가지 주요 접근 방식이 있습니다. 전통적으로 간접 분사는 분사된 연료 스프레이가 연소실의 고압축 공기와 잘 혼합되도록 난류를 도입하는 가장 간단한 방법이기 때문에 사용되었습니다.

간접 분사 엔진에는 주 연소실 자체에 도달하기 전에 인젝터가 연료를 분출하는 작은 나선형 소용돌이 챔버(연소 전 챔버라고도 함)가 있습니다. 와류실은 연료에 난류를 만들어 연소실의 공기와 더 잘 혼합되도록 합니다.

이 시스템의 단점은 와류실이 효과적으로 연소실의 일부가 된다는 것입니다. 이는 연소실이 전체적으로 불규칙한 형태를 띠고 있어 연소 문제 및 효율성 저하의 원인이 됨을 의미합니다.

직접 주입

간접 주입

직접 분사 엔진에는 연료가 분사되는 스월 챔버가 없습니다. 대신 연료가 연소실로 직접 이동합니다. 엔지니어는 피스톤 크라운의 연소실 설계에 매우 주의하여 충분한 난기류를 생성하도록 해야 합니다. .

속도 제어

예열 플러그

디젤 엔진은 가솔린 엔진처럼 조절되지 않으므로 특정 엔진 속도에서 공기 흡입량은 항상 동일합니다. 엔진 속도는 연소실로 분사되는 연료의 양에 따라 순전히 조절됩니다. 챔버에 연료가 많을수록 연소가 더 격렬해지고 더 많은 출력이 생성됩니다.

가속 페달은 가솔린 엔진과 같이 스로틀 버터플라이가 아닌 엔진 분사 시스템의 계량 장치에 연결됩니다.

디젤을 멈추려면 여전히 '점화' 키를 끄는 것이 포함되지만 스파크를 차단하는 대신 연료 계량 및 분배 장치의 인젝터 펌프에서 연료 공급을 차단하는 전기 솔레노이드를 닫습니다. 그러면 엔진은 다음을 사용하기만 하면 됩니다. 정지하기 전에 소량의 연료. 사실, 디젤 엔진은 가솔린 엔진보다 더 빨리 정지합니다. 훨씬 더 높은 압축이 엔진에 더 큰 감속 효과를 주기 때문입니다.

디젤 시동

가솔린 엔진과 마찬가지로 디젤 엔진은 전기 모터로 회전하여 시동되며 압축-점화 사이클이 시작됩니다. 그러나 추울 때 디젤 엔진은 시동을 걸기가 어렵습니다. 단순히 공기를 압축해도 연료를 점화할 만큼 높은 온도로 이어지지 않기 때문입니다.

이 문제를 해결하기 위해 제조업체는 예열 플러그를 장착합니다. 자동차 배터리로 구동되는 소형 전기 히터로, 엔진 시동을 시도하기 몇 초 전에 스위치가 켜집니다.

디젤 연료

디젤 엔진에 사용되는 연료는 휘발유와 매우 다릅니다. 약간 덜 정제되어 더 무겁고 점도가 높으며 휘발성이 적은 액체가 됩니다. 이러한 물리적 특성으로 인해 종종 '디젤유' 또는 '연료유'라고도 합니다. 차고 앞마당에 있는 디젤 펌프에서는 디젤 엔진 도로 차량의 줄임말인 'derv'라고 하는 경우가 많습니다.

디젤 연료는 매우 추운 날씨에 약간 굳기 시작하거나 심지어 고형화될 수 있습니다. 이것은 얼 수 있는 매우 적은 양의 물을 흡수할 수 있다는 사실로 인해 더욱 복잡해집니다. 모든 연료는 대기에서 소량의 물을 흡수하며 지하 저장 탱크로 누출되는 것은 매우 일반적입니다. 디젤 연료는 문제 없이 최대 50 또는 60ppm(parts in million)의 수분 함량을 처리할 수 있습니다. 이를 원근법으로 고려하면 연료 10갤런당 물 한 컵의 약 4분의 1에 해당합니다.

결빙 또는 '왁싱'으로 인해 연료 라인과 인젝터가 차단되어 엔진이 작동하지 않을 수 있습니다. 이것이 매우 추운 날씨에 트럭의 연료 라인에서 블로우 램프를 연주하는 사람들을 가끔 볼 수 있는 이유입니다.