디젤엔진의 연소과정

디젤엔진의 연소과정은 4단계로 구분된다.

1) 착화지연기간 → 2)화염전파기간 → 3)직접(제어)연소기간 → 4)후연소기간

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1) 착화지연기간(A-B 구간)

- 디젤유(경유)가 연소실에 분사되는 기간이다. 연료가 분사되어도 착화가 일어나지 않으며 압력도 압축 압력 곡선을 넘어가지 않는다. 분사된 연료는 고온 고압의 공기와 만나 증발하면서 착화가 가능한 혼합기가 형성이 된다. 이 구간의 길이가 디젤 엔진의 성능 및 배출가스에 영향을 주는데 짧을수록 좋다. 연료가 착화성이 우수하고 입자가 미세하며, 공기가 고압이고 고온일 수록 이 기간을 짧게 만들 수 있다.

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2) 화염전파기간(B-C 구간)

- 경유가 착화되어 폭발적인 연소가 일어나는 기간이다. 착화와 동시에 모든 연료가 연소되어 연소실 내 압력은 급상승하게 된다. 연료의 분사랑, 증발량, 확산 속도에 영향을 받는 기간이다. 이들의 조건이 양호할수록 연소가 빨리 일어나며 압력도 더욱 빨리 높아지게 된다.

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3) 직접(제어)연소기간(C-D 구간)

- 착화지연기간 동안 예혼합된 연료가 모두 연소되고 나면 이후 분사된 연료는 연소실의 연소환경에 의하여 연소율을 제어할 수 있게 된다. 연료분사펌프에서 공급되는 연료의 양을 조절하여 실린더 내 압력 상승 조절이 가능하게 된다. 이 기간에서는 연료는 분사 동시에 자연발화하여 화염이 연소실 내로 퍼져나가게 되며, 이미 팽창행정이므로 높은 압력상승은 일어나지 않는다. 이 기간에 연소율을 지배하는 것은 주로 연료와 공기의 혼합과정이며, 액상 연료의 증발, 공기와의 혼합, 화염면의 화학 반응 등이 관계하게 된다.

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4) 후연소기간(D-E 구간)

- 분사가 종료된 후 미연소된 연료가 연소되는 기간으로, 팽창행정동안 열발생이 계속된다. 혼합기 분포가 불균일하고 국부적인 산소부족으로 적은 량의 연료가 연소되지 못하면서 이 기간이 길어지게 되면 배기가스 온도가 올라가게 되고 기관이 과열되며 열효율이 떨어지게 된다.

 

 

관련 문항: (차량기술사 2021년 125회차 2교시 3번 문제)

디젤엔진의 연소과정을 단계별로 설명하시오.