티스토리 뷰
디젤기관의 노킹 방지책
"착화 지연 기간을 짧게 하여, 한 번에 연소되는 연료량을 줄인다"가 디젤 노킹 방지의 대원칙입니다.
• 연료 조건: 세탄가(Cetane Number)가 높은 연료를 사용하여 자발화(착화)가 잘되도록 한다. (※ 가솔린은 옥탄가)
• 엔진 온도: 흡기 온도, 냉각수 온도, 실린더 벽면 온도를 높게 유지하여 연료가 들어오자마자 바로 타게 만든다.
• 압축비 및 압축압력: 압축비를 높여 압축 종말 시점의 온도와 압력을 상승시킨다.
• 연료 분사 및 혼합: 분사 시기를 적절하게(지나친 조기 분사 방지) 조절하고, 실린더 내의 와류(소용돌이)를 강하게 하여 연료와 공기가 빨리 섞이게 한다.
• 회전수(RPM): 기관의 회전수를 적절히 높여 실린더 내부 온도를 높게 유지한다.
세탄가 (Cetane Number)
• 디젤 연료(경유)의 착화성(불이 얼마나 잘 붙는지)을 나타내는 수치
• 자가 발화가 잘 일어나는 성질 (착화성)
• 세탄가가 높은 연료를 사용하면 착화 지연 기간이 단축되어 디젤기관의 노킹을 방지할 수 있습니다
• 기준 연료: 착화성이 매우 우수한 세탄(Cetane, 수치 100)과 착화성이 매우 불량한 알파메틸나프탈렌(α-methylnaphthalene, 수치 0)을 혼합하여 측정합니다. (최근 시험에서는 알파메틸나프탈렌 대신 헵타메틸노난을 사용하기도 함)
• 적정 수치: 일반적인 디젤 자동차용 경유의 세탄가는 40~55 수준입니다.
디젤기관의 연료 특성인 세탄가(Cetane Number)에 대한 설명으로 가장 올바르지 않은 것은?
① 세탄가는 디젤 연료의 자발화 온도 및 착화성을 평가하는 지표이다.② 세탄가가 높은 연료일수록 연료 분사 후 착화 지연 기간이 길어진다.
③ 세탄가의 기준 물질 중 착화성이 가장 우수한 '세탄'의 수치를 100으로 둔다.
④ 겨울철 냉간 시 시동성을 높이고 노킹을 방지하기 위해서는 세탄가가 높은 경유가 유리하다.
디젤기관에서 발생하는 노킹(Knocking)을 방지하기 위한 방법으로 가장 적절하지 않은 것은?
① 압축비를 높여 압축 종말 온도와 압력을 상승시킨다.
② 착화 지연 기간을 단축하기 위해 세탄가가 높은 연료를 사용한다.
③ 연소실 내의 와류를 강하게 하여 연료와 공기의 혼합을 촉진한다.④ 실린더 벽면과 냉각수의 온도를 최대한 낮추어 연소 속도를 조절한다.
실린더 헤드 볼트 체결법
1차 : 체결 규정 토크의 약 30~50% 수준으로 가볍게 먼저 조입니다.
2차 : 체결 대각선 순서를 유지하며 규정 토크의 70~80%까지 올립니다.
최종 : 체결 규정된 최종 토크 또는 각도법을 적용해 완전히 조입니다.
• 풀기 방향: 볼트를 풀 때는 조일 때와 정반대로 바깥쪽에서 안쪽 대각선 방향으로 풉니다.
• 나사산 청소: 볼트 구멍 안의 오일이나 이물질을 깨끗이 청소한 뒤 체결합니다.
• 볼트 상태 확인: 소성 변형(늘어남)이 발생한 볼트는 재사용하지 않고 신품으로 교체합니다.
직접 분사식 엔진의 장점
- 연소실 구조 단순함 (피스톤 상부에 형성)
- 연비 (열효율) 우수함 (열손실이 적음)
- 겨울철 시동성 우수함
- 소음 및 진동 큼 (폭발 압력이 급격함)
- 연료 분사 압력 매우 높아야 함 (고정밀 인젝터 필요)
직접 분사식 엔진의 단점
• 노킹 발생 및 진동·소음이 큼: 연료가 한 번에 폭발하듯 연소하기 때문에 실린더 내 압력 상승률이 높아 디젤 노크(Knocking)가 발생하기 쉽고, 엔진의 소음과 진동이 부조실식에 비해 큽니다.
• 고압·고정밀 연료 장치 필요 (비싼 가격): 넓은 연소실에 연료를 고르게 안개처럼 분사해야 하므로 매우 높은 분사 압력이 필요합니다. 이에 따라 고정밀 인젝터와 고압 펌프가 필수적이며 제작 비용이 많이 듭니다.
• 분사 노블의 구멍(분공)이 작아 막히기 쉬움: 다공형 노즐을 주로 사용하는데, 분사 압력을 높이기 위해 구멍의 직경이 매우 작습니다. 따라서 연료 내 이물질이나 탄소(카본) 퇴적물에 의해 노즐이 막히는 고장이 잘 발생합니다.
• 사용 연료의 질(질)에 민감함: 착화성이 좋은 고품질 연료(세탄가가 높은 연료)를 사용하지 않으면 불완전 연소가 발생하고 노킹이 심해집니다.
• 낮은 RPM에서 매연(매연) 발생 확률 높음: 공기와 연료의 혼합을 오직 인젝터의 분사력과 연소실 내 와류에만 의존하므로, 엔진 회전수가 낮거나 흡입 공기량이 부족할 때 불완전 연소로 인한 매연이 발생하기 쉽습니다.
디젤기관의 직접 분사식 연소실에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?
① 부조실식에 비해 연소실 표면적이 작아 열손실이 적다.② 구조가 복잡하여 실린더 헤드의 열변형이나 균열이 발생하기 쉽다.
③ 압축 압력이 높고 연료가 직접 분사되므로 냉간 시 시동성이 우수하다.
④ 연료 소비율(연비)이 낮으나, 엔진의 소음과 진동이 크다는 단점이 있다.