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겨울철에 유독 디젤 자동차 시동이 안 걸리는 이유

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디젤 자동차의 엔진은 가솔린 자동차의 엔진과 구조가 조금 다르다. 디젤 엔진이 더 복잡하고 부품이 많은 까닭에 더 무겁고 들어간 부품만큼 더 비싸다. 그럼에도 불구하고 동급의 가솔린 엔진 자동차보다 나은 연비와 강한 토크라는 이점과 이를 활용한 정부 정책 덕에 도로에서 보이는 자동차 중에 절반에 가까운 차량이 디젤 엔진 자동차가 됐다.


디젤의 특성은 연료를 연소하는 방법에서 차이를 가져오게 됐다. 가솔린은 공기과 연료가 섞인 혼합기를 압축한 상태에서 점화 플러그로 폭발을 만들어내지만 디젤 엔진은 공기를 압축해 고온을 만든 상태에서 연료를 직분사해 혼합기가 자연발화하게 만든다. 가솔린 엔진과 디젤 엔진의 연료 점화 방식의 차이는 작아 보이지만, 구조적으로는 그렇지 않다. 디젤 엔진의 원만한 동작을 돕는 장치 중 일부 때문에 겨울철에 시동 걸기가 어려워진다.


1. 배터리

자동차에는 12V 배터리가 들어가있다. 전자 장비가 많아지는 요즘 자동차에는 다소 부족할 용량일 수 있다. 터치식 디스플레이, 디지털 계기판, 안전한 주행을 돕는 보조 장치의 개입 등은 모두 전기가 필요하기 때문이다. 48V 용량의 마일드 하이브리드가 대안으로 떠오르는 이유이기도 하다. 자동차를 굴리는 것은 엔진과 각종 구동, 조향 장치이지만 시동을 걸기 위해서는 전기를 공급하는 배터리가 중요하다.


배터리 방전은 가솔린 엔진 자동차와 디젤 엔진 자동차 운전자 모두가 신경써야 할 부분이다. 배터리의 화학 특성 때문에 낮은 온도에서 성능이 빠르게 떨어지기 때문이다. 가솔린 엔진의 경우 점화 플러그에 스파크를 만들어야 하고, 디젤 엔진은 실린더 내부를 데워주는 예열 플러그를 작동해야 하는 이유로 일정 수준으로 배터리가 충전되어 있어야 한다. 배터리가 방전되는 것을 막기 위해서는 비교적 따뜻한 지하 주차장에 자동차를 주차하거나 운전을 오랫동안 안 하게 될 경우 일주일 한 번 정도 시동을 걸어주어 배터리를 충전해주면 좋다.


2. 예열 플러그

디젤 엔진은 연료 특성상 압축착화 방식으로 실린더 내부에 폭발을 만든다. 디젤이 가솔린보다 발화점(착화점)이 낮아서 가능하다. 실린더 내부에 폭발이 일어나지 않으면 피스톤 운동을 할 수 없어 엔진을 깨울 수 없다. 엔진이 깨지 않으면 자동차에 시동이 걸리지 않는데, 겨울철 디젤 엔진 자동차에 시동이 잘 걸리지 않는 이유 중 하나가 실린더 낮은 내부 온도다. 실린더 내부가 공기를 압축해도 연료가 발화되지 않을 만큼 뜨거워지지 않기 때문이다.


예열 플러그 위치는 커먼레일 구조의 직분사 방식의 엔진에서는 주연소실이다. 배터리로부터 전기가 공급되면 예열 플러그는 열을 발생해 실린더 내부 공기를 데우거나 열점으로 기능한다. 분사된 연료의 일부는 열이 발생한 예열 플러그와 만나 발화하기도 한다. 


실린더 내부 온도가 충분해야 효율이 좋아지기 때문에, 시동을 걸기 전에 시간을 들여 예열 플러그가 제대로 작동할 수 있도록 해야 한다. 계기판을 보면 돼지꼬리 모양의 등이 있는데 이것이 예열 표시등이다. 이 등이 켜지면 아직 예열 중이라는 의미다. 적정 온도에 이르지 못한 채로 무리해서 시동을 걸면 배터리가 방전될 수 있다. 급할수록 돌아가자.


3. 연료 필터

1960년대 스위스의 로베르트 후버가 기본적인 설계를 완성하고 일본의 덴소에서 처음 실용화에 성공한 커먼레일은 디젤 엔진에 일반적으로 쓰이는 구조다. 연료를 고압으로 유지하고 분사하는 기술이 발달하면서 커먼레일은 디젤 엔진에서 뗄 수 없는 기술이 됐다. 커먼레일 이전에는 분사압력이 100bar밖에 안 됐지만 지금은 2500~3000bar까지 대응하는 인젝터까지 나왔다. 


디젤 엔진이 높은 효율을 낼 수 있는 고압 분사를 문제 없이 하기 위해서는 연료의 품질이 좋아야 한다. 연료 필터는 크게 세 가지 역할을 한다. 첫째, 연료에 있는 불순물을 걸러내고 둘째, 연료에서 수분을 분리해 연료필터 밑 부분에 저장하며 셋째, 연료의 온도를 높여 걸러지지 않은 미세물질을 녹이고 고압 펌프에서 원활하게 압축될 수 있게 한다.


고앞 펌프에서 나온 연료는 압축된 상태로 커먼레일에 저장된다. 연료필터가 제대로 기능하지 않으면 연료에 수분이 많아져 고압펌프 내부에 녹이 생기고 여기서 생긴 이물질 등이 인젝터를 고장나게 만든다. 제조사에서 권장하는 주기에 맞춰 연료 필터를 바꿔주고 연료필터에 찬 물도 비워야 한다. 물이 차면 연료필터의 수분센서에 의해 계기판에 경고등이 뜬다.



4. 높은 어는 점

디젤에 들어 있는 파라핀이라는 성분은 낮은 온도에서 굳는 성질이 있다. 연료의 점성이 올라가거나 이물질이 생기면 인젝터가 막혀 고장날 수 있다. 자동차를 찬 바람이 몰아치는 야외에 오랫동안 두게 되면 엔진이 차가워져 예열이 잘 되지 않는 문제는 차치하더라도, 연료가 얼어버리면 보험사 등의 전문가를 부를 수밖에 없는데, 해결은 하겠지만 관련 부품의 수명에 좋지 않은 영향을 준다.


디젤 연료가 어는 걸 막기 위해서는 밖에 주차하지 않는 것이 첫 번째지만, 그럴 여건이 되지 않는다면 동절기용이나 혹한기용 디젤을 사용해야 한다. 더 추운 지역에서 운전할 일이 잦다면 혹한기용 디젤을 사용해야 한다. 제조사마다 어는 점이 다르기 때문에 최저 온도를 견딜 수 있는 제조사의 연료를 알아봐야 한다. GS 칼텍스의 경우 자동차는 12월 1일부터 -23.0℃ 이하를, 3월 16일부터 3월 31일까지 -12.5℃ 이하를 유동점의 기준으로 정한다고.

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