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열효율과 열정산(Heat Balance)
엔진의 연소실 내에서 연료가 연소되고 그때 얻어지는 열에너지는 모두가 가용한 에너지로 사용될 수 없다. 실제 사이클은 이론 사이클과 차이가 있으며, 실제 사이클에서도 연소의 불완전성이나 냉각손실 등이 있고 또 엔진의 회전을 위해서 사용되어지는 에너지도 존재하게 된다. 그래서 연소에 의해 발생되는 열량과 엔진에서 얻어지는 일에 상당하는 열량의 비를 나타내는 열효율도 몇 가지로 구분되어진다. 엔진이 운전되는 상태에서의 압력과 체적의 관계를 표현하는 지압선도에서 얻어지는 효율을 도시열효율(Indicated Thermal Efficiency)이라고 하고, 여기에서 엔진의 회전에 수반되는 마찰마력의 손실을  제외한 일량의 효율을 제동열효율(Brake thermal Efficiency)이라고 한다. 이것은 최종적으로 엔진이 외부에 하게 되는 일의 양을 따지는 것으로, 우리가 엔진을 사용하여 얻게 되는 일은 바로 이 제동 열효율로써 계산되는 양이다. 또 제동열효율과 도시열효율의 비를 기계효율(Mechanical Efficiency)이라고 한다.
가솔린 엔진의 경우에는 제동열효율이 28%인 반면에 디젤 엔진에서는 이보다 약간 더 높은 34%정도를 보이고 있다. 즉, 엔진에 공급되는 연료의 총 에너지 중에서 유효하게 이용할 수 있는 에너지는 가장 양호한 조건에서도 약 30%정도에 그치고, 나머지 70%정도는 이용하지 못하고 있는 것이다.
그러면, 엔진에 공급된 연료의 총 에너지가 어떻게 배분되는가? 이 에너지가 어떻게 변환되고 분배되는가를 정리하는 것을 열정산(Heat Balance)이라고 한다. 일반적으로 연료에 의한 총 발생에너지는 다음과 같이 분배된다.
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유효일로 변환 |
최종적으로 엔진 외부로 하게 되는 일 |
30% |
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냉각 손실 |
실린더 벽을 통하여 냉각수로 전달되는 열량 |
28% |
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배기 손실 |
연소가스의 배출에 의해 손실되는 열량
- 잔류가스와 배기가스로 주어지는 열량
- 실린더 벽으로부터 흡기로 전달되는 열량 |
32% |
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그 밖의 손실 |
- 엔진의 마찰
- 보기류 구동 마찰
- 복사 손실 |
10% | |
