가변 밸브 타이밍(VVT) & 리프트(VVL) & 듀레이션(VVD)

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VVT(Variable Valve Timing)

 가변 밸브 타이밍 시스템은 흡기 밸브의 타이밍을 엔진의 회전속도에 따라 조절하는 기술이다. 높은 회전 대역에서는 많은 공기를 필요로 하고, 저속 영역에서는 적은 공기를 필요로 하는 것에서 착안된 것으로, 저속에서는 흡기밸브가 느리게 열리고, 고속에서는 흡기밸브가 좀 더 빠르게 열리게 하는 것이 핵심이다.

  가변 밸브 타이밍 시스템이 없이 밸브가 열리는 타이밍이 고정되어있던 기존 엔진의 경우, 고속 구간에서 많은 공기량 유입을 위해 흡기 밸브와 배기 밸브가 동시에 열려있는 오버랩 구간이 고정되어있었다. 이는 고속 구간에서는 유효하나, 저속구간에서는 연소가스가 많이 잔류된 상태에서 흡기 밸브가 열리게 되어 연소가스가 흡기 포트로 역류하는 현상이 발생해 연소가 불안정해지게 되고, 엔진 성능을 저하시키고 배기 가스량을 증가시킨다. 따라서 엔진의 회전 속도에 따라 흡기 밸브를 여는 타이밍을 다르게 조절하여 엔진 성능과 연소 효율을 극대화 할 수 있게 된다.

 

VVL(Variable Valve Lift)

  가변 밸브 리프트 시스템은 밸브를 여는 타이밍 뿐만 아니라 밸브의 깊이까지 조절할 수 있는 장치이다. 기존의 밸브는 최대효율을 얻을 수 있도록 밸브 개폐량이 정해져 있다. 저속 회전 대역에서는 연료 분사량이 적으므로 공기도 적게 넣어줘야 하므로 밸브를 조금만 열어주고, 고속 회전 대역에서는 반대로 연료 분사량이 많으므로 공기도 많이 넣어줄 수 있도록 개발한 것이 가변 밸브 리프트로 통상 흡기 또는 배기 밸브의 개폐량을 엔진의 회전수에 맞게 바꾸어 줌으로써 저속 회전에서의 연비와 고속 회전에서의 출력을 동시에 얻을 수 있다.

 

VVD(Variable Valve Duration)

  VVD는 여기서 더 나아가서 밸브가 열려있는 시간까지 조절할 수 있는 장치이다. 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.

 

 

 

관련 문항: (차량기술사 2022년 126회차 3교시 1번 문제)

엔진의 밸브제어기술들(VVT: Variable Valve Timing, VVL: Variable Valve Lift, VVD: Variable Valve Duration)에 대한 정의 및 엔진 성능과 효율에 미치는 영향에 대해 설명하시오.