엔진 연료 공급 시스템, 가솔린 엔진과 디젤 엔진의 비교로 대해 정리해보겠습니다
이 부분은 저도 항상 궁금했던 내용이거든요
가솔린 엔진과 디젤 엔진의 구분
기본적으로 가솔린 엔진과 디젤 엔진의 작동 원리는 4행정 사이클 흡입->압축->팽창->배기를 반복하는 것으로 동일합니다. 둘 다 연료의 화학 에너지를 기계 에너지로 변환하는 내연 기관으로, 연료의 에너지로 피스톤이 실린더 내에서 위아래로 움직이면서 크랭크축을 회전시키고 차량에 동력을 생성하죠. 그러나 이 4행정 사이클에서 팽창, 폭발을 하는 방법이 다른데요, 가솔린 엔진은 피스톤의 압축 행정 후 플러그에 의해 생성된 스파크로 인해 점화되지만, 디젤 엔진은 플러그가 없고 오직 연료와 공기를 압축 시 발생하는 열을 이용해 폭발합니다.
가솔린 엔진은 피스톤이 내려갈 때 공기가 유입되고 연료가 분사되어 공기-연료 혼합기를 생성합니다. 스트로크에서 피스톤이 상승하면서 혼합물을 압축하고 동시에 플러그에서 스파크를 점화하여 폭발을 만들어 냅니다. 압축 행정 시 온도가 상승하기는 하지만 휘발유의 인화점이 낮기 때문에 점화가 일어날 정도는 아니기 때문입니다. 폭발 후 실린더 내부에 형성된 가스의 부피가 증가하면서 실린더가 하강 후 배기 행정으로 연소된 가스를 외부로 배출합니다.
디젤 엔진도 작동 방식은 가솔린과 거의 비슷합니다. 피스톤이 내려가면서 공기가 유입되고 연료 분사는 하지 않습니다. 그 후 피스톤이 위로 상승하면서 공기를 매우 높은 온도로 압축하고, 피스톤이 상단에 도달하기 직전 디젤 연료가 분사되어 고압축 과열 공기와 함께 혼합기를 생성합니다. 가솔린과는 다르게 디젤의 인화점이 높기 때문에 즉시 연소하기 시작하여 파워 스트로크를 생성한 뒤 배기 행정으로 대기로 배출됩니다. 결론적으로 두 엔진의 차이는 점화 과정, 점화 플러그 유무이며 사용하는 연료 또한 경유, 휘발유로 나뉘게 되고, 사양이나 성능 등에서도 차이가 발생합니다.
가솔린 엔진과 디젤 엔진 구분법
두 엔진의 작동 원리는 거의 흡사하지만 연료를 잘못 주입 할 경우 바로 차량 고장으로 이어집니다. 그러므로 운전자는 주유 시 해당 차량이 어떤 엔진, 연료를 사용하는지 확실하게 알아야 하죠. 디젤 엔진은 경유를, 가솔린 엔진은 휘발유를 사용합니다. 그렇다면 차에서 사용하는 엔진이 무엇인지 어떻게 알 수 있을까요? 일반적으로 아래와 같은 방법들이 있습니다.
1. 제조사 표기 확인
차량 제조사는 자동차 키, 대시 보드의 연료 게이지 등 자동차 곳곳에 어떤 엔진인지를 나타내는 표시를 해놓습니다. 일반적으로 연료 캡 위에 사용하는 연료를 의미하는 라벨을 붙여 놓습니다. 또는 자동차 모델명으로도 알 수 있는데, BMW 540d, Ford Mondeo TDCi 등등 디젤 엔진의 경우 이름에 D가 들어가는 경우가 많죠. 또는 (한국에 한해서) 자동차 등록증을 보면 경유인지 휘발유인지 쉽게 확인 할 수 있습니다.
2. 자동차 부품으로 확인
후드를 열어 엔진에 점화 플러그가 있는지를 확인 합니다. 점화플러그가 있으면 가솔린, 없으면 디젤 엔진입니다. 굳이 후드를 열어보지 않아도 주유구에 가솔린 or 디젤을 명기 해놓는 경우도 있죠. 이것도 아니라면 연료 주입구의 크기로도 알 수 있는데, 휘발유 차량의 연료 주입구가 경유 차량에 비해 작기 때문에 사이즈를 보고 구분을 할 수도 있습니다. 다만 주입구 사이즈로 구분하는 방법은 디젤 엔진이라면 가솔린 주유구를 쉽게 넣을 수 있으므로 주의가 필요합니다.
3. 계기판 (RPM)을 확인
최대 RPM이 가솔린 엔진은 8,000 RPM, 디젤 엔진은 6,000 RPM으로 차이가 있습니다. 사진에서처럼 계기판을 보고 RPM이 8까지 있으면 휘발유, 6까지 있으면 경유라는 것을 쉽게 확인 할 수 있죠. 제조사, 차량 모델 관계없이 모든 차에서도 적용 할 수 있어 제가 개인적으로 가장 많이 사용 하는 방법입니다. (가솔린이 디젤보다 1글자 더 많으니까 RPM도 더 길다고 생각하여 외웠음)
연료를 잘못 넣었을 경우 차량 주행에 문제가 발생하는 것은 물론 연료 펌프, 필터, 라인 등 엔진 구성 요소들이 영구적으로 손상될 수 있습니다. 그러므로 혼유 했다는 것을 발견한 즉시 연료 주입을 중단하고 시동을 끈채 차량을 견인하여야 합니다.
가솔린 엔진과 디젤 엔진의 성능 비교
가솔린 엔진과 디젤 엔진은 작동 방식은 흡사하지만 성능에서는 명확한 차이가 존재합니다. 원유부터 보면 디젤의 정제 과정이 더 쉽게 때문에 가격이 상대적으로 저렴하며, 디젤 연료가 가솔린보다 에너지 밀도와 압축률 (가솔린 8:1~12:1 / 디젤 엔진은 14:1~25:1)이 높습니다. 압축비가 높을수록 열 효율이 높다는 것을 의미하며 디젤 엔진이 가솔린 엔진보다 연비가 약 30~35% 더 좋다는 것을 알 수 있죠. 사용하는 엔진 오일(윤활유) 역시도 디젤에는 엔진의 높은 압력을 견딜 수 있게 하는 성분이 더 많이 포함되어 가솔린에 비해 점도는 높고 점화 온도가 낮습니다. 이외의 특징은 다음과 같습니다.
| 특징 | 디젤(diesel) 엔진 | 가솔린(gasoline) 엔진 |
| 비용 | 유지 보수 비용이 비쌈 - 엔진 오일, 필터 교체 주기가 짧음 - 부품 가격이 비쌈 연비가 좋고 연료 (경유) 가격 저렴함 |
유지 보수 부담이 덜함 - 엔진 오일, 냉각수의 정비 주기가 긴 편 - 부품 가격이 상대적으로 저렴함 연비, 연료 (가솔린) 가격이 상대적으로 비쌈 |
| 구성 | 무거운 하드웨어 점화 플러그 없음 - 전기 시스템 없이 작동, 오작동 가능성 낮음 |
점화 플러그 있음 - 점화 시스템 필요 |
| 성능 | 압축비가 높음 - 더 낮은 RPM에서 토크와 출력 생성 가능 - 무거운 하중을 가파른 경사로 끌어올리는 데 더 적합함 - 시동이 상대적으로 어려움 - 연비가 좋음 저속 엔진 일산화탄소, 이산화탄소 등의 매연 배출량 많음 예열 필요, 겨울 시즌 엔진 관리 까다로운 편 |
압축비가 낮음 - 시동이 쉬움 - 연료의 연소가 일정한 부피로 발생 - 연비가 상대적으로 나쁨 - 승차감이 좋음 고속 엔진 일산화탄소, 이산화탄소 등의 매연 배출량 적음 예열, 후열 필요하지 않음 |
디젤이 힘이 좋다는 것이 바로 낮은 rpm에서 토크와 높은 출력을 생성 할 수 있다는 것을 의미합니다. 엔진의 출력과 효율성 등의 이유 때문에 대형 트럭이나 건설 기계에서는 디젤을 사용하고 스포츠카와 같은 차량에서는 가솔린 엔진을 사용하고 있습니다.
일반적으로 장거리 이동이 많은 운전자는 디젤을, 시내 주행을 많이 하는 운전자는 가솔린을 선호했었습니다. 최근에는 글로벌 환경 규제로 인해 디젤 엔진 생산이 줄어들고 있으며 우리나라 또한 디젤 차량의 비중이 줄어드는 추세입니다. 이러한 추세는 전기차가 상용화되기 전까지 쭉 이어지지 않을까 생각해봅니다.
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