대기환경기사 연소기관의 분류 및 구조 — 점화방식과 노킹 방지

기관의 분류는 점화를 어떻게 일으키는가로 갈린다. 가솔린기관은 공기와 연료를 미리 섞어 압축한 뒤 스파크로 불을 붙이는 불꽃점화기관이고, 디젤기관은 공기만 압축한 뒤 고온이 된 공기에 연료를 분사해 스스로 붙게 하는 압축점화기관이다. 그래서 가솔린기관은 공기와 연료의 비율을 다스리는 일이 중요하고, 디젤기관은 스로틀 밸브가 없어 공기량이 회전수에 비례한다.

구조의 차이는 성능과 배출로 이어진다. 디젤기관은 공기만 압축하므로 압축비를 높게 잡을 수 있고, 압축비가 높으면 열효율이 좋아져 연비가 좋다. 또 과잉공기율이 높아 연소가 잘 일어나므로 가솔린기관보다 일산화탄소와 탄화수소의 배출이 적다. 대신 연소가 고온에서 이루어져 질소산화물은 많이 나온다. 디젤기관이 일산화탄소와 탄화수소를 많이 배출한다고 적은 선지는 이 구조적 특징을 뒤집은 것이다.

노킹은 불꽃점화기관의 연소과정에서 연소가 비정상적으로 급격히 일어나는 현상이며, 기관을 상하게 한다. 막는 방법은 연소가 빨리 퍼지도록 구조를 손보는 쪽에 있다. 연소실을 구형으로 만들어 화염이 고르게 번지게 하고, 점화 플러그를 중심에 두어 연소가 미치는 거리를 짧게 하며, 난류 생성 포트로 혼합기체를 빠르게 섞는다. 이 셋은 모두 연소 속도를 높여 노킹을 억제하는 구조적 요인이다.

이때 배기가스를 정화하는 장치를 노킹 방지책으로 묶으면 안 된다. 3원촉매시스템은 배기가스 가운데 질소산화물·일산화탄소·탄화수소를 정화하는 장치로, 기관 안의 연소과정이나 노킹과는 직접 관련이 없다. 연소과정을 다스리는 구조와 배출가스를 다스리는 장치를 나누어 보는 것이 이 세트의 갈림길이다.