롤러운전기능사 연료장치 구조와 기능 — 고압 무화 분사와 세탄가

디젤엔진은 연료를 연소실에 액체 그대로 넣지 않는다. 고압 노즐을 통해 아주 잘게 부순 미세 안개 상태로 분사해야 압축된 고온의 공기와 섞여 자연 착화가 일어난다. 그래서 디젤 연료 분사 문제에서는 고압과 무화라는 두 낱말이 핵심이다. 기화기로 공기와 미리 섞는 방식이나 액체 상태로 공급하는 방식은 디젤의 연소 특성과 맞지 않는다.

4행정 기관의 순서도 함께 익힌다. 디젤기관은 공기를 들이마시고, 그 공기를 압축하고, 연료를 분사하고, 착화·연소한 뒤 배기하는 순서로 움직인다. 흡기행정에서는 연료가 아니라 공기가 들어간다. 압축행정은 공기를 압축하는 준비 단계이고, 연료 분사와 연소로 피스톤을 밀어 동력을 얻는 행정은 폭발행정, 즉 동력행정이다. 연료가 분사되는 시점은 압축 말기이지만, 동력이 만들어지는 것은 폭발행정이다.

연료의 착화성은 세탄가로 나타낸다. 세탄가는 디젤 연료가 얼마나 쉽게 타오르는지를 보여 주는 지표이고, 착화지연 시간과 직접 관계가 있다. 세탄가는 착화지연이 짧을수록 높아진다. 열효율과 폭발압력은 연소가 끝난 뒤의 결과이고, 인화성은 가솔린 쪽 지표와 이어지는 개념이므로 세탄가의 직접 정의로 삼지 않는다. 가솔린은 옥탄가로 내폭성을, 디젤은 세탄가로 착화성을 본다고 짝지어 기억한다.

연소실 구조에 따라서도 성격이 갈린다. 예연소실식은 예열플러그가 필요하고, 예연소실을 작게 만들며, 분사압력이 낮아도 되고 연소가 완만해 연료 성상 변화에 둔감하다. 반대로 직접분사식은 연료 변화에 민감하다. 직접분사식은 반대로 연료 변화에 민감하다.

연료 계통에 공기가 흡입되면 분사압력이 떨어지고 분사가 불규칙해져 기관 회전이 고르지 못한 부조가 생긴다. 출력이 커지거나 시동이 좋아지는 쪽으로 나타나지 않는다. 압축압력이 낮아지는 원인으로는 압축링의 마모나 절손이 가장 직접적이다. 배터리 출력은 전기계통, 연료펌프 손상은 연료 공급, 세탄가는 연료 특성에 속하므로 압축압력과 직접 이어지지 않는다.

마모가 만드는 증상도 연료·연소와 함께 묻는다. 피스톤링이 마모되면 실린더 밀착이 나빠져 크랭크실 오일이 연소실로 올라오고 백색 배기연기가 난다. 피스톤핀·커넥팅로드·크랭크축의 마모는 유격이 커져 소음 쪽으로 나타난다. 실린더 벽이 마모되면 간극이 벌어져 오일 소모량이 늘고 압축압력과 열효율이 떨어진다. 동절기에 냉각수가 얼어 기관이 동파되는 것은 물이 얼 때 부피가 커지는 성질 때문이며, 금속 수축이나 발전 정지가 직접 원인은 아니다.