엔진의 연소
엔진의 연소
  • 김종렬
  • 승인 2013.05.07 13:54
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이상연소 방지 위해 온도·압력 조절
옥탄가·세탄가 높은 연료 사용해야
자동차의 엔진은 연료를 산소와 반응을 일으키는 연소현상을 통해서 열에너지를 일에너지로 변환시켜 바퀴를 굴러가게 만든다.

이러한 연소는 연소실의 형상, 공기와 연료의 비, 연소실 온도와 압력등의 영향을 받는다.

엔진이 정상 연소가 되려면 적정 혼합기를 압축한 후 적당한 점화시기와 분사시기에 의해 정상적으로 연소를 실행하는 것을 말한다.

이상연소란 가솔린엔진은 최적의 점화플러그에 의한 최적의 점화시기가 이춰지지 않거나 디젤의 최적의 분사가 이뤄지지 않을 때 엔진의 비정상적인 조건에 의해 혼합기가 발화해 연소하는 현상이다. 대표적인 엔진의 이상연소는 노킹(knocking)이다. 노킹의 발생원인은 가솔린엔진의 경우 압축비, 공기의 압력, 온도가 높을 때 또는 점화시기가 빠를 때 주로 연소말기에 주로 일어나며 노킹이 발생하면 엔진은 문을 두드리는 것과 같은 노킹음과 진동이 발생하면서 배기색이 황색이나 흑색이 되고 배기가스의 온도가 떨어진다.
또한 연소압력이 급상승하게 되고 출력저하와 엔진이 과열돼 피스톤과 실린더의 손상은 물론 밸브와 베어링 메탈이 고착되는 등 엔진 구성부품의 손상을 주게 된다.

디젤엔진은 가솔린엔진과 다르게 노킹은 연소 초기의 착화 지연 기간이 길어질 때 분사된 연료의 축적량이 많게 되면 급격한 연소를 하면서 일어난다. 발생원인은 가솔린과 반대로 압축비, 공기의 압력과 온도가 낮은 경우에 발생한다. 디젤엔진의 노킹은 가솔린엔진보다는 엔진출력에 미치는 영향은 적다.

이러한 엔진의 노킹을 방지하기 위해서는 원인이 되는 온도와 압력 등을 변화를 줘야하며 동시에 옥탄가, 세탄가가 높은 연료를 사용해야 한다.

옥탄가란 가솔린과 LPG엔진에서 노킹를 일으키기 어려운 성질인 내폭성을 나타내는 수치로서 이소옥탄과 정헵탄의 혼합비율로 연료의 성질을 나타내는 척도가 된다. 우리나라 정유사들의 일반휘발유의 옥탄가는 92정도이고 고급휘발유의 옥탄가는 98정도이다.

반면에 세탄가는 디젤연료의 착화성을 나타내는 수치로서 디젤노킹을 일으키지 않는 성질의 세탄과 디젤노킹을 잘 일으키는 성질의 메틸나프탈렌을 혼합비율을 나타내며, 세탄가가 높은 연료가 노킹발생이 어렵고 착화성이 좋음을 나타낸다.
<제공: 김연수 교수 한국폴리텍대학 달성캠퍼스 자동차학과(자동차정비기능장)>

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