디젤차량의 연비, 작동원리

디젤차량의 연비가 좋은 이유와 디젤엔진의 작동원리를 알아보겠습니다.

1. 디젤엔진차량의 연비가 좋은 이유는?

• 부분 부하에서 공기 양이 가솔린 보다 3~5배 많아 희박 연소
• 연소가스의 비열비가 높다(냉각 손실 줄일 수 있다)
• 자기 착화를 하기 때문에 압축비를 높여 팽창비를 올릴 수 있다.
• 스로틀 밸브가 없기에 펌핑 손실이 적다.
• 노킹이 없어 과급 다운사이징 효과

※ 비열비에 대하여

  k(비열비) =Cp/Cv > 1

 

•  Cp(정압비열) : 압력이 일정할 때(체적 팽창)의 비열
• Cv(정적비열) : 체적이 일정할 때(압력상승)의 비열 [kcal / kg℃]
•  Cp = Cv + R (여기에서, R:기체상수, 이상기체일 경우 R = 8.316kJ/kmolK)

압력이 일정한 상태에서 기체에 열을 가하면 기체의 부피가 증가하면서 외부에서 가해준 열의 일부를 외부에 일을 하는 데 사용하게 된다. 즉, 비열비가 크다는 것은 동일 발열량 당 외부에 하는 일이 많음을 의미한다.

2. 디젤엔진 연료 분사 방식(PILOT, PRE, MAIN, AFTER, POST)

디젤엔진의 연료 분사는 여러 목적을 달성하기 위해 여러 번 나누어 인젝터에서 분사한다. 순서대로 Pilot/ Pre/Main/After/Post로 구분하며, 아래 그림과 같이 매우 짧은 시간에 분사가 수차례 진행

• Pilot : 사전에 연소실안에 혼합기를 만듦, 착화성 향상, 운전편의성, 연소음 개선(압력 상승 완화)
• Pre : 메인 분사 전에 연소실 안에 불씨를 만들기 위한 분사 - NOx 절감, 연비 개선
•  Main : 주된 출력, 연료분사량 계산 data(가속페달 센서 값), 기관회전 속도, 냉각수 온도, 흡입공기온도, 대기압)
• After : 타고 남은 연료를 정말 연소시키기 위한 분사, 배기가스온도 상승용 → 후처리 장치 작동 효율 상승 목적
• Post : 배기가스 후처리 효율 상승용(피스톤이 하강한 이후 분사), 출력에는 기여하지 않음​

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크게 Pre, Main, Post로 구분한 연료분사 그래프

3. 디젤 엔진에 ACV( Air Control Valve )를 사용하는 이유?  

• DPF 재생 시 공기량 제어
• 시동 끌 때, 연소압을 고르게 하여 진동 없이 즉시 꺼질 수 있도록
•  LNT deNOx , deSOx를 위한 Lean - Rich 조건 제어