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흡기
흡기(Intake, Inlet)는 자동차에서 공기에 가솔린을 혼합하여 실린더로 보내주는 작업을 가리킨다.
개요[편집]
내연기관의 작동에 필수적인 3가지 요소는 연료, 점화, 산소이다. 엔진의 효율을 올리고 연비를 줄이기 위해 점화전에 연료와 산소를 혼합시키는 작업이 필요하며 이로서 공기를 빨아 들여 엔진 실린더에 보내주는 흡기 작업이 필요해진다. 흡기작업을 완수하는 시스템을 가리켜 흡기시스템 또는 흡기장치라고 한다.
흡기장치는 일반적으로 공기중의 이물질을 제거하는 에어 필터와 흡입하는 공기의 양을 감지하는 유량 센서(Mass Flow Sensor)와 스로톨 바디(Throttle Body)로 구성된다. 전에는 에어 필터와 공기에 가솔린을 혼합시키믐 카뷰레터, 각 실린더에 혼합가스를 분배하는 흡기 매니폴도로 구성된다는 분류 방식도 적용하였다.
전자제어식 연료분사장치가 카뷰레터를 대체하고 가솔린 노즐에 의해 흡기 매니폴드로 직접 분사하게 되면서 흡기시스템은 커다란 변화가 발생하였다. 수선 실린더 헤드 근처에 있던 공기 흡입구를 프런트 그릴에 설치하여 엔진룸 내부의 공기 대비 온도가 낮은 공기가 흡입되게 하였다. 프런트 그릴에 유입된 공기는 긴 덕트를 통하여 흡기 매니폴드로 유도되는데 그 도중에 에어클리너, 레저네이터 체임버(Resonator Chamber), 스로틀 바디가 설치되어 있다.
전에는 후드를 열면 카뷰레터 위에 있는 원반형의 에어클리너가 잘 보였지만 현재의 에어클리너는 Box형으로 엔진 룸의 모서리 방향에 배치되어 있는 것이 일반적이다. 에어클리너는 실린더로 흡입되는 공기를 깨끗하게 하지만 동시에 흡기와 함께 발생하는 소음을 작게 하는 역할도 있다. 레저넌스 체임버(Resonance Chamber)는 덕트 중간에 가지가 뻗은 것처럼 설치되어 있는 상자모양의 장치로 레저네이터 체임버 또는 사이드 브랜치(Side Branch)라 불리는 흡기 소음을 감쇠시키는 역할을 하는 장치이다. 흡기 밸브의 개폐에 따라 에어클리너의 박스 및 덕트 내의 공기가 진동하여 흡기음이 발생하거나 때로는 흡기를 방해하게 되므로 도중에 이러한 공명장치(共鳴裝置)를 설치하고 공진현상을 이용하여 노이즈를 제거한다는 의미이다.
흡기방식은 자연흡기 방식과 가변흡기 방식이 있으며 방식마다 장단점이 있다. 단, 요즘은 배기가스의 규제로 인해 가변흡기 방식이 더 유행된다.
종류[편집]
자연흡기[편집]
자연흡기는 과급기의 도움이 없이 외부의 공기를 자연스럽게 받아 들이는 흡기방식을 가리킨다.
자연흡기 방식은 흡기와 관련된 별도의 장치가 없는 연유로 구조가 간단하고 따라서 제조원가와 유지보수 원가가 적게 들어간다. 이외, 간단한 구조로 작동도 간단하기에 가속페달을 밟을 때 터보엔진 대비 가속반응이 빠르다. 공기를 흡입할 때 압축하는 작업이 없기 때문에 흡기 온도가 과도하게 높아지는 현상이 없고 이에 따라 고속 주행시 엔진 작동이 멈추는 문제가 없다.
엔진 자연흡기 방식은 구조가 간단함에 따라 같은 일을 하면서 터보 방식 대비 배기량이 높으며 이에 따라 오염물질의 배출도 크다. 배기가스 규제가 나날이 심각해짐에 따라 자연흡기 방식으로 까다로운 환경규제를 극복하기 어려우며 제조사들은 부득 불 터보 방식을 도입하게 된다. [1]
가변흡기[편집]
가변흡기(variable induction system)는 엔진의 회전과 부하 상태에 따라 공기 흡입통로를 자동적으로 조절해, 저속에서 고속에 이르기까지 모든 운전 영역에서 엔진 출력을 향상시켜 주는 흡기방식을 가리킨다.
가변흡기 방식은 저속·저부하일 때는 밸브를 닫아 자연흡기 방식의 일반 엔진보다 흡입구를 길게 하고, 고속·고부하일 때는 반대로 밸브를 열어 일반엔진보다 흡입구를 짧게 하여 엔진 출력을 올린다. 엔진의 회전수와 부하 정도에 따라 자동적으로 흡입구를 조절하여 보통 10%정도의 엔진 출력이 향상된다. [2]
흡기시스템의 주요 부품[편집]
현대 자동차의 흡기시스템은 크게 3개의 주요 부품으로 구성되며 이에는 에어 필터, 유량 센서, 스로톨 바디가 있다.
□ 에어 필터
에어필터는 흡기시스템에서 첫 번째로 중요한 부품이다. 금속이나 플타스틱 박스 형상으로 되어 있으며 내부에 필터레이션 스크린(여과 스크린, filtration screen)이 장착되어 있다. 스로톨 밸브 어셈블리(throttle valve assembly)나 흡기 매니폴드 앞에 위치한다.
□ 유량 센서(Mass flow sensor)
유량 센서는 연료 분사 내연기관에 흡입되는 공기의 양을 감지하는 센서이며 적정한 공연비를 맞추는데 역할한다. 유량 센서에는 베인미터(vane meter)와 핫와이어( hot wire) 2가지 종류가 있다.
베인미터는 플랩(flap)이 사용되어 필터 튜브에서 나오는 공기에 밀리게 되어 있으며 더 많은 공기가 흡입될수록 플랩이 더 뒤로 밀려난다. 플랩의 이동이 미터에서 계측되어 엔진에 흡입되는 공기의 양을 나타낸다.
핫와이어 센서는 여러 도선을 모아 유입되는 기류의 가로 되는 방향으로 장착하고 온도의 증가에 따른 저항의 변화로 전류의 변화를 일으키며 이로서 대략적인 공기의 흐름속도와 양을 측정한다.
□ 스로톨 바디(Throttle Body)
스로톨 바디는 위에 언급된 유량 센서를 통과한 공기의 양을 제어하여 엔진에 보낸다. 이는 스로톨 플레이드를 포함한 하우징으로 구성되어 샤프트를 둘러싸고 회전한다. 가속페달이 밟힐 때 스로톨 플레이트는 열리어 공기의 흡입을 추진하며 가속페달이 올라올 때 스로톨 플레이트는 닫히어 엔진으로 유입되는 공기의 양을 조절한다. 이러한 과정은 엔진의 흡기를 조절하며 이에 따라 자동차의 속도도 조절된다. 스로톨 바디는 통상적으로 에어 필터 박스와 매니폴드 사이에 설치되며 유량 센서에 근접한다.[3]
각주[편집]
- ↑ 윤팀장, 〈자연흡기엔진과 터보엔진, 무엇이 다를까?〉, 《네이버 블로그》, 2020-01-03
- ↑ 〈가변흡기장치〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ Richie Setiawan, "Understanding a car air intake system", SGCarMart, 2011-04-08
참고자료[편집]
- 〈흡기시스템〉, 《네이버 지식백과》
같이 보기[편집]
