연속 가변 밸브 타이밍(CVVT)과 비교한 연속 가변 밸브듀레이션(CVVD)의 기본개념과 효과

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연속 가변 밸브 타이밍(CVVT : Continuously Variable Valve Timing)

연속 가변 밸브듀레이션(CVVD : Continuously Variable Valve Duration)

 

엔진은 흡기밸브를 통해서 실린더 내로 공기를 흡입하고 연소 후 배기밸브를 통해서 실린더를 빠져나간다. 흡입 압축 팽창 배기가 잘 이뤄지기 위해서는 이 밸브 타이밍이 중요하다. 제때 흡기밸브가 열려서 공기가 들어와야 연료와 공기가 만나 폭발이 이뤄지고, 제때 공기가 빠져나가야 새로운 공기로 피스톤이 채워질 수 있다.

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이론적으로는 흡기밸브가 열려있을 때 배기밸브는 닫혀있어야하고, 배기밸브가 열려있을 때는 흡기밸브가 닫혀있어야 좋다는 생각이 든다. 하지만 실제로 엔진이 더 잘 구동되기 위해서는 배기밸브과 흡기밸브가 동시에 열려있는 밸브 오버랩 구간이 필요하다. 피스톤이 폭발을 마치고 하사점에서 상사점에 도착하기 직전 배기 밸브는 활짝 열려있지만, 흡기밸브도 열기 시작하면 피스톤이 상사점을 지났을 때 이미 흡기가 시작되며 더욱 공기가 빠르게 실린더 내로 들어올 수 있다. 또한 피스톤이 하사점을 지난 후에도 관성에 의해서 공기는 계속 엔진 내부로 주입된다.

또한 폭발 후 피스톤이 하사점에 도달하기 직전 배기밸브를 미리 열기 시작하면 연소가스를 더욱 빠르게 배출할 수 있다. 이렇게 밸브를 열고 닫는 타이밍을 때에 따라 조절할 수 있다면 엔진의 효율과 출력을 증대시킬 수 있고, 배출가스 저감에도 기여할 수 있다.

엔진의 성능을 최대로 발휘하기 위해서는 저속구간에서는 밸브오버랩 구간을 줄이고, 고속구간에서는 밸브오버랩 구간을 늘려야한다.

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CVVT는 엔진 RPM 및 엔진 부하에 따라서 밸브의 개폐시기를 연속적으로 조절할 수 있는 장치를 의미한다. CVVT는 밸브의 개폐시기만을 조절할 수 있지만 열려있는 시간은 엔진의 rpm에 의존하는 구조이다.

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여기서 더 나아간 CVVD는 여기서 더 나아가서 밸브가 열려있는 시간까지 조절할 수 있는 장치이다. CVVD는 그러나 밸브의 개방 시간 및 닫힘 시간까지도 조절할 수 있는 구조이다. 빠르게 열었지만 좀 더 늦게 닫고싶을 때, 그와 반대로 늦게 열었지만 더 빨리 닫고 싶을 때, 이 모든 상황들을 다 조절할 수 있는 구조이다. 이를 통해서 엔진의 조건에 따라 밸브를 조절할 수 있어 더 높은 출력과 연비를 동시에 기대할 수 있다.

 

관련문항: (차량기술사 2021년 125회차 1교시 3번 문제)

연속 가변 밸브 타이밍(CVVT : Continuously Variable Valve Timing)과 비교하여 연속 가변 밸브듀레이션(CVVD : Continuously Variable Valve Duration)의 기본개념과 효과를 설명하시오.