자동차공학)가솔린 엔진의 흡기장치

흡기장치(intake system)는 흡입하는 공기 속에 들어 있는 먼지 등을 제거하는 공기청청기(air cleaner or air filter)와 각 실린더로 혼합기를 분배하는 흡기 매니폴더(intake manifold)로 구성되어 있다. 전자제어 분사시스템에서는 흡기관 내의 맥동을 저감 시키기 위하여 설치된 서지탱크도 흡입장치에 포함된다. 또한 가변 흡기시스템이 개발되어 채용되고 있다. 가변 흡기시스템은 흡기관의 길이, 단면적, 체적, 통로 등을 가변으로 하여 광범위한 운전범위에 걸쳐 관성과급효과, 흡기저항의 저감, 공명에 의한 과급, 와의 발생 등을 통하여 모든 범위에서 일정한 토크 발생 및 출력을 향상하고 있다.

 

1. 공기청정기

2. 흡기 매니폴더

3. 전자저에 가변 흡기 시스템

 

1. 공기청정기

대기 중에 포함된 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화철(Fe2O3) 등은 실린더 벽을 마모시켜 엔진의 수명을 단축시킨다. 공기청정기는 이것들을 제거하여 공기를 청정하게 하고, 또 흡기계통에서 발생하는 흡기 소음을 없애는 역할을 한다.

 

2. 흡기 매니폴더

혼합기(기화기식) 혹은 공기만을(전자제어 연료분사식) 각 실린더 내로 분배하는 역할을 한다. 형상은 흡기의 관성효과를 얻을 수 있고 각 실린더마다 균일하게 분배할 수 있도록 설계되어 있다. 재질은 일반적으로 알루미늄 주물이 사용되고 있으며 기화식에는 중앙에 기화기를설치하기위한 플랜지가 있으나, 전자제어 연료분사시스템에서는 이곳에 흡기관 내의 맥동을 저감 하기 위하여 서지탱크가 설치되어 있다.

 

3. 전자저에 가변 흡기 시스템

통로면적 또는 길이 가변 방식이 있다. 통로면적을 조절하는 방식은 각 기통의 흡기관 통로를 2부할하여 한쪽의 통로에 흡기제어밸브를 설치하여 엔진 회전수에 따라 개폐한다. 저, 중속 회전 영역에서는 밸브를 닫으면 통로면적이 작아 흡기 유속이 빨라 관성 과급 효과를 얻을 수 있다. 이와 더불어 연소실 내로 스월(선회류, 와류)을 발생시킬 수 있으므로 연소효율을 높여 저, 중속 토크와 연비의 향상을 꾀할 수 있다. 고속 회전영역에서는 밸브를 열어 흡기 저항을 감소시켜 고출력을 확보한다. 통로글이 가변 방식은 6 기통 엔진의 서징 탱크 내를 2 분할하여 흡기 제어밸브를 설치한 예가 있다. 밸브를 열어 통로를 연결시키면 모든 기통의 압력 변동이 탱크 내에서 상쇄되어 공기류의 노드가 만들어지고 밸브를 닫아 독립시키면 더욱 상류 측의 집합부에 노드가 만들어진다. 따라서 흡기관의 실질 길이는 전자의 경우는 짧고 후자는 길게 된다. 흡기제어 밸브 개폐는 다이아프램 액추에이터의 작동실 압력을 부압절환밸브(VSV, vacuum switching valve)에 의해서 정, 부압에 따라 교체한다.