자동차 엔진 종류 구조 작동 원리 휘발유 경유 차이

저번 시간에 자동차 '엔진'을 사람에 비유하면 '심장'이라고 할 수 있다고 말한 바 있습니다. 그러니 사람이 심장이 없으면 아무것도 하지 못한 채 살아 있을 수 없는 것처럼 자동차도 엔진이 있어야 움직일 수 있다고 볼 수 있습니다. 우리가 항상 심장에 대해 잘 알아 놓고 관리를 해줘야 건강을 유지할 수 있듯이 자동차도 엔진의 구조와 작동 원리를 기본적으로 알아놔야 잘 관리할 수 있겠습니다.

자동차 엔진의 종류

자동차의 엔진은 구조의 차이에 따라 레시프로와 로터리 엔진으로 분류합니다. 그리고 사용하는 연료를 기준으로 분류하면 가솔린(휘발유)과 디젤(경유)로 나눌 수 있습니다. 이 가운데 주류는 레시프로 가솔린 엔진이며, 탑재 차종과 사용 목적에 맞춰 다양한 유형의 엔진을 생산하고 있습니다. 현재는 이미 가솔린 엔진과 강력한 전기 모터를 조합해 충분한 동력을 확보하면서 고연비를 실현하는 하이브리드 자동차(기존의 내연 기관에 전동기나 유압 모터 등 복수의 원동기를 결합해 연비 향상과 친환경을 실현한 자동차)도 증가하고 있지요.

가솔린 엔진과 디젤 엔진의 차이

레시프로 가솔린 엔진은 실린더 안을 왕복 운동 하는 피스톤의 힘을 회전 운동으로 변환해 출력합니다. 실린더 상부에 흡배기 밸브가 있고 그것을 정확히 움직이는 기구도 필요하기 때문에 구조가 조금 복잡하기도 하지만 꾸준히 기술이 발전하여 완성도가 높다고 볼 수 있습니다. 흡기에서 배기까지의 동작 사이클은 가솔린 엔진과 같지만 점화 플러그로 대표되는 전기 점화 장치가 없는 것이 디젤 엔진의 가장 큰 특징입니다. 실린더 안으로 흡입된 공기는 가솔린 엔진의 약 1.5~2배로 압축되면서 고온이 됩니다. 여기에 연료를 고압 분사해 착화함으로써 폭발력을 얻습니다. 이런 구조로 디젤 엔진은 가솔린 엔진보다 튼튼하고 무거우며 고회전화가 불가능합니다. 하지만 저속 토크가 강력하고 상대적으로 저렴한 경유를 연료로 사용하는 만큼 경제성 또한 우수하다고 할 수 있습니다. 제가 어느 날은 똑같은 차량의 가솔린 차량과 디젤 차량을 탑승해 본 적이 있습니다. 가솔린 차량은 무언가 힘이 있으면서도 가볍게 쭉 나가는 느낌이라면 디젤은 묵직하고 무거운 느낌이 있었습니다. 간단히 말하자면, 가솔린 엔진은 가솔린 연료를 사용하며 고속 회전에 적합하고 최대 출력이 높은 반면, 디젤 엔진은 디젤 연료를 사용하여 저회전에서 높은 토크를 발생시키고 연비가 더 좋을 수 있는 것입니다. 아래처럼 가솔린 엔진과 디젤 엔진의 차이를 잘 알아두어 용도에 맞게 차를 사용하도록 합시다.

가솔린 엔진

가솔린 엔진은 가솔린(휘발유)라는 연료를 사용합니다. 가솔린은 일반적으로 경유보다 높은 휘발성을 가지며, 가벼운 분자 구조로 이루어져 있습니다. 연료는 연료 분사기를 통해 직접 실린더에 분사합니다. 연료와 공기는 신속하게 혼합되고 압축 후 점화 플러그를 통해 불어 발화됩니다. 가솔린이 점화 플러그를 통해 발화되면 피스톤의 상하운동으로 압축과 팽창을 반복하면서 작동합니다. 압축과 팽창의 사이클은 4개의 서클(포기, 압축, 연소, 배기)로 이루어져 있습니다. 가솔린 엔진은 고속도로 주행이나 높은 RPM에서 뛰어난 성능을 발휘합니다. 가솔린은 고속 회전에 더 적합하며, 주행 중 가볍고 민첩한 차량에 적합합니다. 또한 가솔린 엔진은 일반적으로 높은 최대 출력을 가지지만, 경유 엔진보다 연비가 낮을 수 있습니다.

디젤 엔진

디젤 엔진은 디젤(경유)라는 연료를 사용합니다. 가솔린에 비해 저휘발성을 가지고 있고 무거운 분자 구조로 이루어져 있습니다. 고압 연료 분사기를 통해 디젤 연료를 실린더에 고압으로 분사합니다. 이때 연료는 공기와 혼합되지 않고, 고압 상태에서 자체적으로 발화합니다. 디젤 연료는 고압 상태에서 자체적으로 발화되므로, 압축 과정에서 연료와 공기를 혼합시키지 않고 피스톤 상하운동에 의해 압축되어 연료가 발화하여 연소됩니다. 또한 저회전에서 높은 토크를 발생하는 특성이 있어 저회전에서 가솔린보다 효율적으로 작동하며 트럭이나 대형 차량의 주행에 적합합니다. 디젤 엔진은 높은 연비를 제공할 수 있지만, 가솔린 엔진에 비해 출력이 낮을 수 있습니다.