자동차 엔진 형식에 대해

 

'자동차의 탄생과 함께 발전해온 엔진(Engine). 엔진은 좁은 의미로 석탄·석유 등의 열에너지를 사용해서 계속적으로 기계적 일을 하는 장치, 즉 내연기관을 말한다. 자동차의 성능을 결정하는데 가장 큰 요소인 자동차엔진. 다양한 자동차엔진을 하나하나 살펴보도록 하자.'

1.다 밸브화(Multi-Valve Engine) 4밸브 엔진은 일본에서 처음 선을 보였으며, 일본의 자동차 세율(Tax Bracket)이 엔진 배기량 기준으로 되어 있어 일본 자국내 고객의 유지비 절감을 위해 저배기량, 고출력 엔진을 개발하게 되었다. 4 밸브 엔진의 목적은 엔진의 흡입효율을 증대 시킴으로써 출력 증대가 주이며 현재 양산되고 있는 자동차용 가솔린엔진에는 거의 모두 이 시스템을 채택하고 있다. 실린더 당 흡,배기 밸브가 각각 2개씩 구성됨 최근에는 흡기3개, 배기2개인 5 valve 엔진도 개발 동일출력을 낼 수있는 2 valve 엔진에 비해 가벼워 연비향상 고출력으로 인한 집중하중으로 소음, 진동이 심하며 수명이 짧음. 구조가 복잡하고 제조원가가 비쌈 2. 가변 흡기 시스템(Variable InductionSystem-VIS) 엔진 회전영역에 따라 공기의 흡입저항이 달라지며 이는 엔진성능에 직접적인 영향을 미친다. 일반적으로 저속에서는 흡기관내의 흡기 유속을 빠르게 하기 위하여 흡기관의 직경은 작고 길이는 길게하는 것이 유리하며, 고속에서는 흡기저항을 줄이기 위해 가능한 흡기관의 직경을 크게, 길이는 짧게하는것이 유리하다. 따라서, 각 회전영역에서 최대의 효율을 낼 수 있도록 흡기 다기관의 길이나 단면적을 저속과 고속에 각각 유리한 치수로 변경시키는 방법으로 가변 흡기시스템이 적용되고 있다.   3. 가변 밸브 타이밍 시스템(Variable Valve Timing System-VVT) 엔진의 회전영역에 따라 밸브의 개폐시기 및 개폐량에 대한 최적조건이 달라진다. 따라서, 엔진 회전수에 따라 밸브의 개폐시기 및 개폐량을 변경시켜 주는 기술로 일본의 혼다, 도요타 등이 현재 양산 적용하고 있다. 2013`어코드도 이러한 형식을 취하고 있다.   4. 과급기(Charger System) 엔진의 출력을 높이기 위해 일반 자연 흡기식(Natural Aspirated)엔진에 공기를 압축하여 공급함으로써 흡기효율을 강제적으로 좋게 하여 엔진의 출력향상을 도모하고자 도입되었다. 과급기는 엔진의 출력을 향상시키기 위해 흡기다기관에 설치한 공기펌프. 과급기가 설치되지 않은 엔진은 피스톤의 하강 행정에서 발생되는 진공으로 혼합기를 흡입하여 출력향상을 얻을 수 없다.때문에 과급기라는 공기 펌프를 설치하여 강제적으로 많은 공기량을 실린더에 공급시켜 엔진의 출력 및 회전력의 증대, 연료 소비율을 향상시킨다. 과급기는 배기가스에 의해 작동되는 배기 터빈식과 엔진의 동력을 이용하는 루트식이 있다. 슈퍼 차저(super charger) : 엔진에서 기계적인 방식으로 동력을 인출하여 압축기 구동. 컴프레서를 사용하여 엔진에 흡입되는 혼합기의 압력을 높이는 장치의 총칭. 컴프레서를 회전시키는데 엔진의 축출력을 이용하는 매커니컬 슈퍼 차저와 배기가스의 압력을 이용하는 터보 차저가 있으며 구조에 따라서 원심형, 축류형, 용적형으로 분류된다. 일반적으로 메커니컬 슈퍼 차저를 단순히 슈퍼 차저라고 하며, 맨처음 레이싱카나 항공기 엔진용으로 개발되어 지금은 일반 자동차에도 사용되게 되었다. 과대한 공기를 공급하는 기계라고 하는데서 과급기라고 불리운다. 정확하게 표현하자면 기계구동 과급기라고 부른다.   터보차져 (Turbo charged engine) : 배기가스의 힘으로 압축기 구동. 배기터빈 과급기. 배기가스의 에너지로 배기 터빈을 돌리고 이것에 직결된 컴프레서로 엔진에 공기를 강제로 밀어넣어 엔진 출력을 향상시키는 장치.   인터 쿨러(inter cooler) 과급된 공기의 온도는 상승하고 공기밀도의 증대 비율이 감소하여 충전 효율이 저하하거나 노킹을 일으키기 쉽다. 따라서 과급된 공기의 온도를 낮추려고 한 것이 인터룰러이다. 인터쿨러는 구조적으로 방열기와 비슷한 것으로 공랭식과 수냉식이 있다. 5. 린 번(lean burn) 희박 연소. 이론공연비보다 엷은 혼합기를 연소시키는 것. 안정된 희박 연소가 실현되면 배기가스의 정화와 저연비가 동시에 달성되지만 엷은 혼합기는 착화성이 나쁘고, 연소 속도도 느리므로 연소가스가 불안정하여 실화되기 쉽고 출력도 나오지 않는다. 희박 혼합기를 단시간에 안정한 상태로 연소시키기 위하여 흡기계통의 기구나 연소실의 형상을 연구하여 적합한 와류를 발생시켜 연료 분사시기가 가장 적합한 층상 흡기, 강력 점화등에 따라 확실한 착화를 실시하는 방법이 개발되었다. 해결에 어려운 문제점은 Nox로서 이것은 가장 많은 이론 공연비보다 조금 큰쪽에 있고, 토크가 필요한 가속시나 고속 주행시 Nox가 많게 배출되는 것이다. 이러한 문제점들이 린번 엔진 개발상에서 애로로 되어 있다.(엔진 Site의 린번엔진 페이지 참조)   6. 가솔린직접분사엔진(GDI Gasoline Direct Injection) 가솔린직접분사엔진. 가솔린을 디젤 엔진과 같이 가솔린 기관에서 연소실에 연료를 직접 분사시킴과 동시에 전기점화를 일으키는 장치.   7. 전자제어식디젤엔진(ECD electronic controlled diesel) 전자 제어식 디젤 엔진. 차속, 엔진회전, 액셀 위치, 흡기압, 흡기온, 수온 등을 각종 센서로 감지하여 연료 분사 시기와 분사량을 컴퓨터로 제어한다. 흡기매니폴드의 공기 통로를 대소로 2분할하고, 엔진회전이 낮을 때는 흡입 공기량을 적게 하고 연소실 내의 연소 압력을 낮추어 진동이나 소음을 낮게 하는 것이 특징