엔진효율 증대 및 펌핑손실 감소 기술

1)  가변 밸브 타이밍, 리프트 기구
  - 가변 밸브 타이밍(VVT)
    흡배기 밸브가 동시에 열려있는 밸브 오버랩을 둠으로써 혼합기의 흡입 효율을 높이는 것이 가능하지만, 그 효과는 배기가 빠르게 배출되는 만큼, 즉 엔진이 빠르게 회전하고 있는 만큼 크다. 반대로 공회전 시에는 엔진의 회전 속도가 낮아 가스의 흐름이 느려져 그 효과가 작다. 

    고속 회전에서 이 효과를 얻기 위해 밸브 오버랩을 크게 설정한 엔진의 경우 회전속도가 낮을 때에는 연소가스가 많이 잔류된 상태에서 흡기 밸브가 열리게 되어 흡기 포트로 연소가스의 역류 현상이 발생하고, 연소가 불안정해질 수 있다. 즉, 엔진의 회전속도가 높은 곳과 낮은 곳에서는 최적의 밸브 타이밍이 다르기 때문에 흡기 밸브는 회전속도가 낮은 곳에서는 느리게, 고속회전에서는 빠르게 열리도록 하는 것이 바람직하다. VVT는 이를 위해 고안된 장치로, 자동차 운행 중 회전 대역에 따라서 흡기와 배기 밸브의 개폐 타이밍이나 개폐량, 개폐시간을 바꿀수 있게 한다.

  - 가변 밸브 리프트(VVL)
    VVT에서 더 나아간 기구로 캠축의 작동각, 양정, 중심각 모두를 가변제어한다. 캠을 저속제어용과 고속제어용 2종류로 설정하고 저속과 고속으로 쉽게 바꾸며, 저속 토크와 고속 출력을 양립시키는 시스템이다. 고속에서는 밸브 오버랩을 길게 함과 동시에 양정도 크게해서 체적효율도 개선한다.

 

2) 가변 실린더 시스템
   가변 실린더 시스템은 하나의 엔진을 2기통 엔진, 3기통 엔진, 4기통 엔진으로 변환하며 사용할 수 있게 한 기술이다. 정속 주행 시에는 엔진의 모든 실린더가 연소를 일으키지 않아도 차량이 주행이 가능하다. 이 때 연료를 절약할 수 있도록 고안된 기술이다.
  초기에는 정속 주행 구간에서 4기통의 엔진의 1개 또는 2개 실린더에 대해서만 쓰로틀 밸브를 여는 방식으로 제안이 되었으나, 쓰로틀 밸브가 열리지 않은 실린더의 피스톤은 제대로 공기를 흡입시키지 못하므로 펌핑 로스가 발생하게된다. 따라서 연비효과는 크지 않았다. 
  오늘 날 제어 기술이 발전하여 자동차의 연산 속도가 매우 빨라졌다. 델파이에서는 DSF라는 시스템을 제안했다. 쓰로틀은 모두 열려있는 상태에서 분당 최대 32,000번 주행 상황을 파악하여 수시로 연소를 일으키는 실린더를 바꿔가며 연소를 일으킨다. 주행 상황에 따라서 4기통 엔진을 가진 차량은 4기통 엔진으로, 1기통 엔진으로, 내리막길에서는 0기통 엔진으로 역할을 할 수 있게 된다. 이는 최대 17%까지 연비 개선 효과를 낳는다고 한다.

 

 

3) 전 실린더 휴지 시스템
  실린더 컷 오프(Cylinder Cut off)
  실린더 컷 오프 기능은 특정 실린더의 흡배기 밸브를 완전히 닫는다. 특정 실린더가 휴지 상태로 들어가고 당연히 연료도 공급되지 않는다. 실린더의 휴지 유무는 점화와 캠 타이밍, 스로틀 포지션 등으로 결정되고 V8 엔진이라면 특정 구간에서는 4기통만으로도 움직인다.

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출처:

https://www.autoview.co.kr/content/article.asp?num_code=57270

오토뷰

http://www.motorian.kr/?p=6706

배기량을 가변하는 기술, 실린더 컷 오프 | [모터리언] Motorian

 

 

 

 

관련문항: (차량기술사 2021년 125회차 4교시 4번 문제)

엔진의 효율 증대 및 펌핑손실 감소를 위한 시스템에 대하여 설명하시오.
1) 가변 밸브 타이밍, 리프트 기구
2) 가변 실린더 시스템
3) 전(全)실린더 휴지 시스템