반응형 자동차/엔진) 내연기관12 가솔린엔진 화염전파와 점화시기, 혼합비의 관계 1) 혼합비와 화염전파의 관계 동일 조건에서 공기과잉율이 낮을수록, 즉 연료가 농후할수록 화염전파속도는 높아진다. 이론공연비는 공기 14.7: 연료1인데 공기의 비율이 12로 낮아질 때까지 화염전파속도는 점점 빨라지다가 다시 떨어지게 된다. 농후한 조건에서는 연료가 많다는 것을 의미하며, 투입되는 산소의 거의 100%가 연소에 사용되며 연소가 잘 된다는 것을 의미한다. 연소가 잘 되면 화염전파속도 역시 빨라지게된다. 하지만 이는 배출가스 증가로 이어지고 연비 역시 나빠지게 된다. 2) 점화시기와 화염전파의 관계 엔진의 회전속도가 빠를 때 화염전파속도 역시 빨라지게 된다. 따라서 점화시기와 화염전파 속도의 관계를 논할 때 엔진의 속도를 같이 봐야한다. 화염속도는 엔진의 회전속도가 상승할수록 빨라지므로 피스.. 2023. 3. 11. 가변 밸브 타이밍(VVT) & 리프트(VVL) & 듀레이션(VVD) 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 불.. 2023. 2. 22. 공기과잉율(λ), 람다 윈도우(λ-window), 람다 컨트롤 (λ-control) - 공기과잉률(λ): 엔진에 공급되는 공기와 연료의 질량비를 공연비라고 하고, 실제 운전에서 흡입된 공기량을 이론상 완전 연소에 필요한 공기량으로 나눈 값을 "공기과잉률"이라고 한다. 이론공연비(휘발유의 경우 14.7:1)의 경우 공기과잉률 λ=1이다. 공기과잉률이 1보다 크면 희박혼합기(Lean Burn)을 의미하며, 공기과잉률이 1보다 작으면 농후한 상태를 의미한다. - 람다 윈도우(λ-Window)와 람다 컨트롤(λ-Control): 3원 촉매를 사용하여 배출가스 3가지 주요 유해 가스인 CO, HC, NOx를 동시에 높은 정화율로 유지하기 위해서 공연비를 이론공연비 부근의 좁은 영역으로 계속적으로 제어를 해야한다. 이 좁은 영역을 람다 윈도우 라고 한다. 아래 그림과 같이 정화효율은 농후할 수록 .. 2023. 2. 9. 터보 래그(Turbo Lag) 터보 래그(Turbo Lag) 가속페달을 밟았을 때 증가한 배기가스가 터빈을 돌려 흡기량을 더 늘려주는데 시간이 걸리므로 토크가 가속페달을 밟자마자 상승하지는 않는다. 이로 인해 이론적인 성능 출력이 지연되는 것을 터보 래그라고 한다. 터빈 날개의 회전 수가 일정 수준으로 도달하기 전까지 엔진에 정해진 공기량이 공급되지 못하다가 부스트압이 올라가며 파워가 급상승하게 된다. 터빈 용량이 작을수록 터보 래그가 적지만 용량이 작은 만큼 최대 출력에 불리하며, 터빈 용량이 클수록 최대출력에 유리하지만 터보 래그가 크다. 터보 래그 개선을 위한 기술 1) 트윈 터보 한 엔진에 2개의 터보를 병렬로 배치한다. 엔진으로 유입되는 공기 경로가 두개이다. 크기가 더 큰 단일 터보차저에 비해 고속에서는 효율이나 최대 출력.. 2023. 1. 25. 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, 고속회전에서.. 2023. 1. 18. 자동차 연비개선 기준 강화와 ISG 2020년 8월 30일 환경부에서는 오는 2030년까지 자동차 온실가스 배출허용 기준을 현행 97g/km에서 70g/km로, 연비 기준은 24.3km/l에서 33.1km/l로 목표를 강화했다. 이에 따라 국내 완성차 업체는 더욱 거센 친환경차 전환 압박을 받게 될 예정이다. 전기차는 온실가스 배출 0이며, 전기를 에너지원으로 사용하므로 연비 기준 또한 영향을 받지 않는다. 따라서 전기차를 많이 판매할수록 온실가스 배출허용 기준 및 연비 기준 충족이 용이하다. 하지만 전기차는 내연기관 차량보다 1.5~2배 정도 비싸다. 보조금이 없다면 소비자들의 선택지에 오르기가 어렵다. 그래서 완성차 업체에서는 기존 내연기관 차량과 이질감이 크지 않은 하이브리드 모델들을 늘려나가고 있다. 하이브리드는 저속에서는 .. 2023. 1. 7. 디젤엔진의 DPF(Diesel Particulate Filter)와 LNT(Lean NOx Trap) DPF는 디젤 차량의 배기가스 중 미세 매연 입자인 PM(Particulate Matter)을 포집하고, 연소시켜 제거하는 배기가스 후처리 장치이다. 디젤 차량이 내뿜는 PM은 DPF를 통해서 50~80%까지 줄일 수 있다고 한다. DPF는 운행 중에 배기가스에 섞여있는 PM을 포집하고 있다가 필터에 먼지가 어느정도 차게 되면 먼지를 태우는 연소 작업을 시행한다. 이것을 재생(Regeneration)이라고 한다. 재생이 이뤄지기 위해서 가장 중요한 조건은 온도를 600℃ 이상으로 10분 이상 유지시켜야한다는 것이다. 이를 위해서 재생 방법은 아래와 같다. 1) 배기가스에 의한 재생방식: 필터에 포집된 PM의 양이 어느정도 찼다고 감지될 때 ECU에서 엔진의 정밀 제어를 통해서 배기가스 온도를 상승시켜.. 2022. 12. 21. 디젤엔진의 연소과정 디젤엔진의 연소과정은 4단계로 구분된다. 1) 착화지연기간 → 2)화염전파기간 → 3)직접(제어)연소기간 → 4)후연소기간 1) 착화지연기간(A-B 구간) - 디젤유(경유)가 연소실에 분사되는 기간이다. 연료가 분사되어도 착화가 일어나지 않으며 압력도 압축 압력 곡선을 넘어가지 않는다. 분사된 연료는 고온 고압의 공기와 만나 증발하면서 착화가 가능한 혼합기가 형성이 된다. 이 구간의 길이가 디젤 엔진의 성능 및 배출가스에 영향을 주는데 짧을수록 좋다. 연료가 착화성이 우수하고 입자가 미세하며, 공기가 고압이고 고온일 수록 이 기간을 짧게 만들 수 있다. 2) 화염전파기간(B-C 구간) - 경유가 착화되어 폭발적인 연소가 일어나는 기간이다. 착화와 동시에 모든 연료가 연소되어 연소실 내 압력은 급상.. 2022. 11. 22. 자동차 엔진의 밸브면(valve face)에 사용되는 표면경화처리 3가지 밸브면은 가장 사용조건이 가혹하여 배기가스에 대한 내식 및 내산화, 그리고 밸브 시트와의 내마모성을 고려해야하며, 각종 표면 기술이 사용되고 있다. 화염, 아크, 용사 외 레이저빔을 이용한 육성방법이 가장 많이 쓰이고 있다. - 화염(불꽃)경화법 산소-아세틸렌 불꽃을 사용하여 강재의 표면부를 담금질 온도까지 가열한 다음 급행시켜 재료의 표면만을 담금질하는 방법이다. 급랭방법은 유관주수식에 의해서 하며 아무리 큰 강재라 할지라도 쉽게 응용할 수 있다. 작업이 간단하고 저렴하며, 부분경화가 가능하며 피가열물의 크기, 중량, 성분의 제한이 적으며, 불규칙한 표면의 경화도 용이하다. - 질화법 질화법(Nitriding)은 암모니아 가스 중에 질소(N)의 반응으로 질화층을 만든다. 질화용 강재의 표면층에 .. 2022. 11. 17. 연속 가변 밸브 타이밍(CVVT)과 비교한 연속 가변 밸브듀레이션(CVVD)의 기본개념과 효과 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. 이론적으로는 흡기밸브가 열려있을 때 배기밸브는 닫혀있어야하고, 배기밸브가 열려있을 때는 흡기밸브가 닫혀있어야 좋다는 생각이 든다. 하지만 실제로 엔진이 더 잘 구동되기 위해서는 배기밸브과 .. 2022. 11. 16. 이전 1 2 다음 반응형
