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엔진의 열부하(Thermal Load)
 

엔진 윤활기술의 동향
 

    자동차용 엔진의 윤활계에 있어서 최근의 주요 기술동향을 정리합니다.

엔진의 윤활계 주요 부품
 
     윤활의 주요 목적은, 엔진의 운동부에 적절한 압력과 온도를 가지는 오일을 공급함으로써,운동부의 소손을 방지하고 마모를 저감하여 엔진의 내구성과 신뢰성을 확보하는 데에 있습니다. 자동차용 엔진에서는 일반적으로 오일펌프를 사용하는 강제윤활방식을 채택하고 있습니다. 오일의 저장소인 오일팬에 있는 오일은 오일스트레이너,오일펌프,그리고 오일필터를 거쳐 엔진에 공급됩니다. 엔진에 공급되는 오일은 주요 오일 공급통로인 메인갤러리에서 오일압이 조정된 후에 크랭크샤프트,피스톤,캠샤프트 등으로 공급되며,엔진의 각 운동부에서 윤활작용을 한 오일은 다시 오일팬으로 모이게 됩니다.

    윤활계를 구성하는 주요 부품들의 기능에 대해 알아봅니다.

엔진의 윤활(1)
 

    윤활유의 등급표시에 있는 W는 Winter를 의미하는데, SAE5W 또는 SAE30과 같이 1개의 숫자조합으로 표시되어 있는 것은 Single Grade Oil이고 앞서 소개한 것과 같이 SAE5W-30은 Multi-Grade Oil입니다. W가 포함되어 있는 등급은 특정한 낮은 온도에서의 최대점도를 가리키는 것이고,W가 없이 단순히 숫자만으로 되어 있는 것은 섭씨100도에서의 점도를 가리키는 것입니다.

   가솔린엔진과 디젤엔진의 특성이 달라서 윤활유에 요구되는 성능 또한 다릅니다. 이 때문에 여러 가지 규격이 있습니다. 일본의 JASO, 국제규격인 ILSAC,미국의 API,그리고 유럽의 ACEA 등이 그것입니다.
   가솔린엔진의 윤활유에는 연료소비개선,저배출가스 등이 요청되고 있어 이에 관한 연구가 활발한데, 연비개선은 점도를 낮추거나 마찰조정제를 사용하여 접근하고 있습니다. 가솔린엔진에 사용되고 있는 윤활유의 규격은 보통 ILSAC의 GF2나 API의 SJ정도가 주류를 이루고 있습니다.
   배출가스규제가 강화됨에 따라 EGR(배기가스재순환:Exhaust Gas Recirculation)의 사용이 늘어나서 윤활유 중에 흑연이 섞이는 경우가 많아지고, 이 때문에 윤활유의 열화와 마모가 촉진되고 있는 디젤엔진에서는 윤활유의 청정성,마모방지성,분산성 향상 등이 요청되고 있습니다. 보통 많이 사용되고 있는 규격은 API의 CD,CE,CF,CF-4 등입니다.

디젤엔진의 후처리 방법

    디젤엔진의 주요 배출가스 성분은 HC,NOx,그리고 PM(Particulate Matter:입자상물질)입니다. 입자상물질은 디젤엔진 특유의 것으로 그 구성 성분을 살펴보면,아래 그림과 같습니다. 그림의 내용 중에 SOx는 연료 중에 있는 유황성분에 의해 생성된 Mist형태의 것을 말합니다. 가용성 유기분인 SOF에는 다환방향족성분인 PAH도 포함되어 있습니다.

지금까지 디젤엔진의 배출가스는 엔진의 연소기술에만 의존하였습니다만, 이제는 한계에 도달하였기 때문에 가솔린엔진에서와 같이 후처리장치를 통한 NOx와 PM의 정화를 위해 많은 연구가 수행되고 있습니다. 그러나 가솔린엔진에서와 같은 삼원촉매는 디젤엔진의 경우에는 디젤엔진의 연소특성 때문에 사용할 수 없습니다.디젤엔진의 배기가스에는 산소가 다량 존재하는 반면에 NOx의 환원제인 탄화수소(HC)는 매우 소량이 존재하기 때문에 삼원촉매가 제 역할을 할 수 없기 때문입니다.
    디젤엔진에서의 NOx저감촉매는 De-NOx catalyst라고 하는데 이것은 구리나 지오라이트(Geolite)계열의 base-metal을 사용하는 것으로 NO의 직접분해법에 해당합니다. 이외에 배기가스 중에 소량의 탄화수소나 암모니아를 추가적으로 공급하는 NO선택환원분해법이 검토되고 있지만 아직 NOx의 저감율이 낮아서 실용화되기까지에는 많은 연구가 필요한 실정입니다.
    PM에 있어서는 흑연과 SOF를 특별한 구조를 가지는 세라믹필터 등에 일정 수준까지 포집하였다가 전기히터(Heater)나 버너(Burner)로 필터 내에 축적된 PM을 연소시켜 재생(Regeneration)하는 디젤입자상물질필터(Diesel Particulate Filter:DPF)가 연구되고 있습니다. 포집된 PM을 연소시키려면 섭씨600~700도의 고온이 필요하므로 이런 고온에서도 잘 견딜 수 있는 내열성이 좋은 필터의 재질에 대한 연구도 필요한 실정입니다.

    향후, 원유가의 상승이나 CO2규제(연비규제)의 강화로 디젤엔진자동차의 수요가 많아질 가능성이 많습니다. 하지만 전세계적인 환경보존의 물결은 배출가스규제를 날로 강화시키고 있기 때문에 디젤엔진자동차의 장래는 NOx와 PM의 저감기술에 달려 있습니다. 물론 이런 강화된 규제를 만족시키기 위해서는 엔진자체에서 생성되는 유해물질의 양을 줄이기 위한 엔진기술의 발달도 필수적이지만 거기에 더하여 보다 정화효율이 좋고 신뢰성 있는 후처리장치의 개발도 중요합니다.

가솔린엔진의 후처리장치(2)
 

가솔린엔진의 후처리장치(1)

   가솔린엔진의 연료가 연소실에서 연소되고 나서 배기관을 통하여 배출될 때, 배출가스에는 HC,CO,그리고 NOx 등 정화되어야 할 유해성분이 포함되어 있습니다. 이들 유해성분의 정화에는 삼원촉매(Three Way Catalyst)가 사용되고 있습니다.산화작용만이 일어나는 산화촉매(Oxidation Catalyst)에 비하여, 삼원촉매에서는 산화,환원작용이 동시에 일어난다는 차이가 있습니다. 이 삼원촉매가 작용하여, HC과 CO는 산소와 결합하는 산화작용에 의해 H₂O나 CO₂로,그리고 NOx는 산소와의 결합이 분리되는 환원작용에 의해 N₂의 형태로 정화됩니다. 엔진에서의 유해성분 생성저감과 삼원촉매를 통한 유해성분의 정화는 현재의 배출가스 정화기술의 핵심이 되고 있습니다.
   삼원촉매의 배출가스에 대한 정화능력은 배출가스의 공연비에 따라 영향을 받습니다.삼원촉매가 HC,CO,NOx 모두의 정화에 있어 높은 정화효율을 보이기 위해서는 삼원촉매에 유입되는 배출가스의 공연비가 일정범위 안에 있어야 합니다. 이 일정 범위를 삼원촉매의 윈도우(Window)라고 합니다. 가솔린엔진에서는 산소센서를 통해 공연비가 14.5~14.6의 범위내에서 연소되도록 제어하고 있습니다.
  또한 삼원촉매가 정화능력을 제대로 가지기 위해서는 일정 온도 이상의 상태에 있어야 합니다. 전문용어로 이 온도를 Light-Off 온도라고 하는데,이 온도는 촉매에 들어 있는 귀금속의 종류에 따라 달라지지만,보통 섭씨 250~300도 범위에 있습니다. Light-Off 온도는 유해배출가스에 대한 촉매의 정화효율이 50%가 되는 온도를 말합니다.따라서, 저온에서 시동을 걸게 될 경우,유해배출가스를 저감하려면,가능한 한 빨리 이 Light-Off온도에 도달하게 하거나,Light-Off온도에 도달하기 전까지 엔진에서 생성되는 유해성분을 줄이는 기술이 필요합니다.
 아래 그림에 삼원촉매의 기본 구조를 보입니다.

디젤엔진의 배출가스특성

   디젤엔진의 배출가스 성분으로는 질소산화물(NOx), 탄화수소(HC), 입자상물질(PM : Particulate Matter),그리고 매연(Soot)이 있습니다. 입자상물질은 흑연의 주요 성분인 고체 형태의 탄소분(Solid)과 청백연의 주요성분인 가용성 유기분(SOF)로 나눌 수 있습니다.
   이들 배출가스 성분들은 연료의 분사시기 및 당량비 등에 따라 그 배출량이 달라집니다.아래에 직접분사식 엔진에서 연료의 분사시기와 당량비의 변화에 따른 HC,NOx,그리고 PM의 배출량을 간단하게 나타냈습니다.

    디젤엔진의 성능향상과 배출가스 개선을 위해 디젤엔진도 가솔린엔진에서처럼 전자제어기술을 도입하여 분사과정과 연소과정을 보다 효과적으로 제어하는 방식으로 발전되고 있습니다.  

디젤엔진의 기초 연소특성

  디젤엔진은 압축행정에서 공기만을 압축하고,압축의 결과로 고온의 상태가 된 공기 중에 고압으로 분사된 연료분무(Fuel Spray)의 자기발화(Self-Ignition)에 의해 연소가 개시됩니다. 이러한 연소형태를 확산연소(Diffusion Combustion)라고 말합니다.
  고압으로 연료가 분무되면,분무상태의 연료와 주위 공기가 만나는 경계부분에서는 크기가 10~30μm정도 되는 연료액적(fuel Droplet)으로 연료가 분열됩니다. 이 작은 연료액적은 고온의 주위 공기로부터 열을 받아 증발하게 됩니다. 그러므로 연료는 고온 중에서 메탄이나 에틸렌과 같이 분자량이 작은 탄화수소로 열분해 되어 공기와의 혼합기를 형성합니다. 이들 탄화수소와 공기의 혼합기가 착화에 필요한 온도(자기 발화 온도)와 농도에 도달한 특정의 장소에서 자기발화하여 이것이 화염핵을 형성하고,형성된 화염핵이 화염을 이루어 연소실 전체로 퍼지면서 연소가 이루어집니다.
  연소실 내에는 연료와 공기가 불균일한 상태로 분포되어 있기 때문에 연료가 농후한 영역에서는 산소가 부족하므로 매연이 발생하기 쉽습니다. 이에 반하여, 이론혼합비 부근의 혼합비로 조성된 영역에서는 섭씨1700도 이상의 고온이 되어, 공기 중의 산소와 질소가 열분해되고 반응하여 질소산화물(NOx)이 생성됩니다. 또한 연료가 극히 적은 영역에서는, 온도가 낮아서 연소반응이 진전되지 못하고 도중에서 정지되므로, 그 결과로 부분산화된 탄화수소나 미연탄화수소가 발생합니다.
  아래 그림에 크랭크축의 각도에 따른 연소실 압력과 열발생율의 변화를 보입니다. 열발생율은 연소실압력을 기본data로 삼아 열역학제1법칙을 사용하여 산출된 값으로 통상 연소의 진행정도를 나타냅니다.

  그림에서 1구간은 착화지연기간이며, 예혼합연소의 특징을 보이는 2구간에서는 급격한 압력상승을 보입니다. 따라서 급격한 열발생에 의한 고온연소에 의해 다량의 NOx가 생성됩니다. 확산연소가 일어나는 구간의 전반부인 3구간에서는 연료분사는 계속되지만 연료와 공기의 혼합속도가 떨어져서 완만한 연소를 하게 되어 매연이 발생하기 쉬운 상태이고,이러한 상태는 연소종료 때까지 계속됩니다.
   그러므로 디젤엔진의 성능을 개선하고 배출가스를 저감하는 데에는,압축행정 말기의 짧은 기간동안에 연료를 미세한 액적으로 만들고,착화에 필요한 조성의 혼합기를 형성 시켜서,착화와 연소를 제어할 수 있는 기술이 중요합니다. 엔진의 기본적인 연소제어인자는 연료분사계,흡기계,연소실 형상 등이 있는데,이를 기본으로 공기유동과 난류를 적극적으로 이용하여 혼합기형성과 연소과정을 최적화하는 기술이 필요합니다.

가솔린엔진의 기초 연소특성

가솔린엔진은 흡기관 내에 연료를 분사하거나 또는 기화기를 통해 연료와 공기를 미리 혼합하고,압축행정의 후반부에 점화플러그로 강제 점화 시켜 연소를 개시합니다. 이러한 연소형태를 예혼합연소(Pre-Mixed Combustion)라고 하며,액체의 탄화수소연료를 어떻게 빨리 기화 시키고 공기와 균일하게 혼합 시키는가가, 엔진성능의 향상과 유해한 배기가스의 배출을 억제하는 데에 있어서 중요한 요소가 됩니다.

이 예혼합기를 점화 시키면,맨 처음에 점화된 화염핵(Flame Kernel)을 형성 시킨 다음에,화염면에서 아직 연소되지 않은 미연소혼합기로 열에너지를 전달함과 동시에 활성화학종(Active Chemical Species)을 증식 시키면서 화염이 발달되어,점차 화염이 진행하여 실린더 벽면까지 도달하게 됩니다. 화염이 실린더 벽면에 도달하게 되면 연소는 완료됩니다.이때 화염이 진행하는 속도를 화염전파속도(Flame Propagation Speed)라고 하며,특히 정지된 혼합기 내에서의 전파속도를 연소속도라고 합니다.연소속도는 혼합기의 농도,온도,그리고 압력의 영향을 크게 받으며,그 중에서도 혼합기농도는 연소현상 자체를 지배하는 인자입니다.

혼합기의 농도를 표시하는 방법으로 가장 많이 사용되고 있는 것이,공기와 연료의 질량비를 나타내는 공연비인데, 어떤 연료의 완전연소를 위한 이론적인 공연비를 이론공연비라고 하며,가솔린의 이론공연비는 14.7입니다. 즉,가솔린 1Kg을 완전연소 시키기 위해서는 공기 14.7Kg이 필요합니다. 또,실제공연비와 이론공연비의 비(Ratio)를 공기과잉률(λ)이라고 하며, 공기과잉율의 역수를 당량비(φ)라고 합니다. λ>1인 경우는 연료가 이론공연비의 경우보다 적은 상태를 나타내는 것으로 연료희박상태라고 하고,반대로 λ<1인 경우는 연료가 이론공연비의 경우보다 많은 상태를 나타내는 것으로 연료과농상태라고 합니다.

화염이 안정적으로 전파하여 혼합기가 연소 되기 위해서는 혼합기농도가 어느 범위 안에 있어야 합니다. 이 범위를 연소한계라고 하는데, 혼합기 농도가 이 범위 밖에 있으면 연소가 진행되지 않습니다. 연료가 연소한계보다 더 많이 있어도 화염은 전파되지 않습니다. 이때,연소한계의 희박측을 하한계,그리고 과농측을 상한계라고 칭합니다.

위 그림은 가솔린엔진에서 엔진회전수가 2000rpm일 때의 연소실압력 변화를 보인 것입니다. 파란선은 점화를 하지 않은 경우,피스톤의 압축에 의한 압력변화를 보인 것이고,빨간선은 혼합기를 점화시켜 연소가 일어나도록 한 경우의 압력변화를 보인 것입니다. 점화 유,무에 따라 압력이 달라지는 점부터 혼합기가 발화되었다고 생각할 수 있고,점화에서 발화까지의 시간차를 발화지연이라고 합니다. 점화순간부터 연소실 압력이 최고에 도달할 때 까지 2ms이하의 시간이 소요됩니다. 이 짧은 시간 내에 연소를 종결 시키면서 유해한 배출가스의 발생을 억제하기 위해서는 점화시기의 최적화,실린더 내의 가스유종 최적화 등의 기술이 사용됩니다. 압축비를 높게 하면,성능을 개선할 수 있고 따라서 연료소비율도 개선할 수 있으나,너무 높게 하면 이상연소현상인 녹킹(Knocking)이 생겨서 성능이 떨어지고 엔진의 고장을 유발할 수 있습니다.

디젤엔진의 연료장치

차량용 디젤기관은 연료소비량이 적고,연료가격이 안정적인 점에서 연료경제성이 다른 자동차용 연료에 비하여 좋은 편입니다. 세계적으로 보아도 트럭 및 버스는 대부분은 디젤엔진을 사용하고 있고 최근에 각광을 받고 있는 RV차량에도 디젤엔진의 적용비율은 높습니다. 그러나 우리나라의 경우에는 디젤엔진의 연소배출물 중 매연에 의한 도심대기의 오염이 심한 형편이어서 디젤엔진에 대한 일반적인 인식은 그다지 좋지 못합니다. 현재 세계적으로 디젤엔진에 대한 제작기술이 가장 앞서 있는 지역은 유럽지역으로, 유럽지역의 승용차나 소형화물차량의 디젤엔진기술은 향후 10년간 강력한 기술자본의 역할을 할 것으로 예상되고 있습니다.

디젤엔진의 연료장치는, 엔진의 성능을 최대한 발휘하면서 유해가스의 배출을 억제하고 안정된 주행을 확실하게 행하기 위하여, 필요한 연료분사량을 적정한 분사시기에 확실하게 분사 시키는 것을 요청 받고 있습니다. 디젤엔진의 연소방식은 별도의 점화장치를 사용하지 않고 연료가 자발 점화 및 연소되기 때문에, 분사된 연료는 연소에 적합한 크기의 액체덩어리(액적:Droplet)들로 잘게 쪼개져 분무 되어야 합니다. 고압 상태로 압축된 연소실내로 연료를 직접 분사하므로 연료는 보통 1000기압 이상의 압력으로 분사되며, 5~15마이크로미터 정도의 직경을 가지는 크기의 액적(Droplet)으로 분무를 형성시키는 것이 필요합니다.

현재 일반적으로 사용되고 있는 연료 분사시스템에서의 연료흐름을 살펴보면,

• 연료는 연료탱크에서 피드펌프(Feed Pump)에 의해 필터로 보내지고,필터를 거친 연료는 분사펌프로 공급됩니다.
• 분사펌프내의 플런져에 의해 순간적으로 고압의 상태가 된 후 분사파이프를 통해 연료분사노즐로 압송됩니다.
• 연료분사노즐에 연료압력이 미치게 되어 밸브열림압력 이상의 압력이 될 때 노즐의 끝부분이 열려서 연료가 분사됩니다.

그림에서 하늘색의 화실표는 저압 연료의 흐름을 표시한 것이며, 파란색의 화살표는 고압연료의 흐름을 표시한 것입니다.

근래 들어 새롭게 개발된 Common Rail방식의 연료분사장치는 전자제어방식으로 전자밸브인 노즐의 개폐를 제어하는 장치로 고압(1200기압 이상)의 연료를 저장 해두는 축압실(Common Rail)을 가지고 있습니다. 이 방식은 전기신호를 통해 연료분사량,분사시기,분사압력을 자유롭게 선택할 수 있고,또한 1회의 분사를 단속적으로 제어하여 2단계로 분사하는 등의 분사패턴도 제어 가능합니다. 이 Common Rail 시스템은 2003년 이후의 강화된 배기가스규제를 만족시킬 수 있는 유효한 수단으로 알려져 있으며, 각 자동차제작사 들은 이 시스템을 적용하기 위한 기술개발을 추진하고 있습니다.

가솔린엔진의 연료공급장치

연료공급방식의 분류

1970년대 이후,자동차용 엔진에 대하여 출력을 높일 것과 배기가스를 정화시킬 것이 요구되어, 이를 만족시키기 위한 방법으로 연료분사방식이 채용되기 시작되었다. 연료분사방식이 채용되기 전에는 연료공급장치로는 기화기(carburetor)가 사용되었었다. 연료분사방식은 기계식과 전자식으로 분류될 수 있으며,전자식은 SPI(Single Point Injection)과 MPI(Multi-Point Injection)방식으로 나눌 수 있다. SPI는 한 위치에서만 연료의 분사가 이루어져서 혼합기가 각 기통으로 분배되는 방식으로, 드로틀바디에 연료를 분사하는 TBI(Throttle Body Injection)도 SPIdml 일종이다. MPI는 각 기통별로 별도의 인젝터를 장착하여 연료를 분사하는 방식으로 현재 판매되고 있는 대부분의 가솔린승용차에서 채택되고 있는 방식이다. 연료공급방식에 따른 분류방법을 아래 그림에 정리하여 보인다.

전자기술의 발전과 동반하여 고성능,저연비,저공해 등의 요구 성능을 만족시키는 MPI방식은 이제 지구온난화와 관련한 이산화탄소의 저감을 위하여 현재의 흡기포트 분사방식보다 연료의 소모를 줄일 수 있는 ‘기통내 직접분사방식(GDI;Gasoline Direct Injection)’으로 변화를 꾀하고 있다. Guswo 국내에서 시판되고 있는 자동차 중에서 에쿠우스4.5리터가 GDI방식을 채택하고 있으나,이는 일본 미쓰비시엔진을 수입탑재한 경우이고,향후에 국내기술이 발전되면 점차 GDI엔진의 탑재가 확대될 것으로 예상되고 있다.

 흡기포트 분사방식과 GDI

   흡기포트 분사시스템은 연료펌프,디스트리뷰션파이프,압력조절기,그리고 인젝터로 구성되어 있다. 연료펌프에서 압송된 연료는, 압력조절기에서 2.5~4bar 정도로 압력이 조절되어 디스트리뷰션파이프로 보내지고, 이 디스트리뷰션파이프에서 각 기통에 장착되어 있는 인젝터로 배분된다. 인젝터는 ECU에서 보내오는 신호에 의해,엔진회전수에 동기되어 간헐적으로 흡기포트내로 연료를 분사한다. 이때 분사되는 연료량은 인젝터의 밸브가 열려 있는 시간에 의해 조절된다. 따라서 ECU는 연료가 분사되는 Timing과 인젝터 밸브의 열림시간을 제어하고 있다. 인젝터에 요구되는 기능은 연료량의 조절성,연료의 미립화,연료의 분무형상,그리고 연료라인의 기밀성유지 등이다. 흡기밸브의 숫자 및 배치형태,흡기포트의 형상,그리고 인젝터의 장착위치 등에 따라 연료분무형상을 적절하게 제어해야 하며 이를 위하여 연료가 분무되는 인젝터팁의 분무공(Hole)의 형상이 달라질 수 있다.
   GDI는 현재 일본이 전세계적으로 가장 앞서있다. 미쓰비시, 도요타, 닛산 등이 이미 일본 내에 차량을 판매하고 있다. GDI는 연료를 실린더 내에 직접분사하므로 더 높은 연료압력이 필요하다. 그래서 흡기포트분사방식에 비하여 더 많은 부품으로 구성되어 있다. GDI의 연료계 주요 부품은,저압연료펌프,고압연료펌프,디스트리뷰션 파이프,연료압력센서,그리고 고압인젝터이다. 저압펌프에서 압송된 연료는 고압펌프에 내장된 압력조절기에 의해 2.5~3.5bar정도로 조절된다.고압펌프에서 승압된 연료는 디스트리뷰션 파이프로 압송되는데,이때 압송되는 연료의 양은 기통 내로 분사되는 연료량에 상당하는 양이다. 디스트리뷰션 파이프 내의 연료압력은 연료압력센서의 신호에 의해 feed-back제어되어 80~130bar범위에서 가변제어된다.이 방식에서는 연료의 양을 정밀하게 조절하는 것과 연소안정성에 영향을 미치는 연료분무특성을 확립하는 것이 중요한 점이다.

   가솔린엔진은, 연소개시 전에 미리 공기와 연료를 혼합 시켜 얻어진 혼합기를 전기적으로 발생시킨 불꽃으로 점화하여 연소시킨다. 옛날에는 기화기(Carburetor)로 혼합기를 형성시켰지만 최근에는 전자식 연료분사장치를 이용하여 혼합기를 형성시킨다. 더 나아가 실린더 내에 연료를 직접 분사하는 가솔린 직접분사엔진도 실용화되어 있다.

디젤엔진은, 고압의 인젝터를 사용하여 연료를 실린더 내에 직접분사하고, 높은 압축압력에서 얻어지는 고온 때문에 분사된 연료가 발화되는 연소방식을 취하고 있다.

좀 더 자세히 가솔린엔진과 디젤엔진의 특징을 비교해 본다.

1. 압축비 : 가솔린엔진은 노킹(Knocking)을 피하기 위하여,통상 압축비를 8~12정도로 설정하고 있다. 디젤엔진은 연료를 자기발화 시키기 위하여 17~23정도의 높은 압축비를 사용한다.
2. 실린 더내 최고압력 : 가솔린엔진의 실린더내 최고압력은 60~80기압이지만, 터보를 장착할 경우는 100기압을 초과할 수도 있다. 디젤엔진은 실린더 내 최고압력이 보통 90기압정도이고 터보를 사용하면 150기압정도가 된다.
3. 출력제어방식 : 엔진에서 발생되는 출력을 조절하는 방식이 가솔린엔진과 디젤엔진에서 서로 다르다. 가솔린엔진은 드로틀밸브(Throttle valve)에 의하여 엔진으로 공급되는 공기량을 제어하고, 엔진으로 공급되는 공기량에 알맞은 연료를 공급하여 출력을 조절하는 반면에,디젤엔진에서는 엔진에 공급되는 연료분사량을 제어하여 출력을 조절한다. 디젤엔진에서도 일부는 드로틀밸브를 사용하지만 이것은 엔진회전수의 지나친 상승을 막고 진동을 제어하기 위한 것이다.
4. 점화방식 : 가솔린엔진에서는 스파크플러그의 전기적 불꽃을 이용하여 혼합기에 점화한다. 따라서,연료로는 공기와 잘 섞이도록 휘발성이 높은 가솔린이 사용된다. 디젤엔진에서는 높은 압력의 분위기 내에서 연료의 자기착화로 연소가 개시되기 때문에, 자기착화성 즉,세탄가가 높은 경유를 연료로 사용한다.
5. 연료공급방식 : 가솔린엔진은 전자제어방식 연료분사장치를 주로 사용하고 있으며, 흡기관내에 약 2.5기압~4기압정도의 압력으로 연료를 분사시킨다. 디젤엔진에서는 연소실 내로 연료를 직접 분사하기 때문에 고압분사장치를 사용한다. 현재 1000기압이 넘는 고압분사장치도 실용화되고 있으며, 출력상승과 배출가스 개선을 위하여 전자제어방식이 활발히 도입되고 있다.
6. 엔진의 구조 : 디젤엔진이 높은 압력하에서 운전되기 때문에, 엔진의 각 부분에 있어 기계적인 응력과 열부하가 가솔린엔진에 비교하여 더 높다. 그러므로, 엔진의 구조적 부품이나 운동부품의 강성과 강도가 가솔린엔진에 비하여 더 크다.

이상의 내용을 간단하게 표로 정리하면 아래와 같다.

계 통

주 요 부 품

기         능

실린더 헤드

및

실린더 블럭

실린더 헤드

연소실,흡배기 통로,밸브계 장착위치 등을 형성

실린더 헤드 커버

밸브계 보호,윤활유 비산 방지

실린더 헤드 가스켓

실린더외부로의 가스 누기 방지

실린더 블럭

피스톤,크랭크샤프트의 보호,지지

오일 팬

윤활유 회수

크랭크샤프트 베어링

크랭크샤프트 지지

주 운동계

피스톤

연소실형성 및 가스압력을 왕복운동력으로 변환

커넥팅 로드

피스톤에서 크랭크샤프트로 힘 전달

크랭크샤프트

왕복운동력을 회전력으로 변환

밸브계

흡배기밸브

흡배기 통로의 개폐

밸브 스프링

밸브 지지 및 밸브의 정위치 안착성 확보

캠샤프트

밸브 개폐시기 제어

로커 암

캠샤프트의 작동을 밸브에 전달

냉각계

냉각수펌프

냉각수의 순환

라디에이터

냉각열의 대기로의 방출

써모스탯

엔진내부의 냉각수 온도 제어

윤활계

오일펌프

윤활유의 순환

오일 필터

윤활유 중의 불순물 제거

오일 쿨러

윤활유의 냉각

흡기계

흡기 매니폴드

흡기 통로 및 흡기관성효과 부여

드로틀밸브

흡입공기량 제어

에어크리너

흡입공기 중의 분진 제거

배기계

배기 매니폴드

배기가스의 통로 및 배기맥동 제어

촉매

유해배기가스의 정화

점화계

점화플러그

혼합기의 점화

이그나이터

점화에너지의 공급

연료계

인젝터

연료분사

연료펌프

연료공급

퓨얼레일

연료관내 급유압력 유지 및 맥동 제거

연료 필터

연료 중의 불순물,수분 제거