고속에서 흡기다기관 부압이 낮은데 왜 공기가 들어가는가

ㆍ작성자	권영호
ㆍ작성일	2015-10-15 (목) 01:24

고속에서 흡기다기관 부압이 낮은데 왜 공기가 들어가는가

안녕하세요
흡기다기관 부압을 공부하다가 잘 이해가 안되어 질문드립니다.
엔진에 흡입공기가 들어가는 원리가 피스톤이 하강하면서 생기는 부압 때문인데요
스로틀밸브가 닫혀 있을 때는 흡기 다기관에 부압이 생기고 그 부압에 의해 대기의 공기가 들어가는 것으로 이해가 됩니다
그런데 가속패달을 밟으면 스로틀밸브가 열리면서 완전히 열리게 되면 흡기매니폴드의 부압이 사라지고 대기와 같아지는데 어떻게 공기가 들어가는 건가요?
아니면 흡기매니폴드까지 가득찬 공기가 피스톤 하강만큼 들어가는 것으로 이해해야 할까요?

체적효율에서는 고속이 될 수록 체적효율이 떨어지는데 스로틀밸브가 많이 열린 고속이 왜 효율은 더 떨어지나요? 많은 공기를 흡입하기 위해 스로틀밸브를 여는 것 아닌가요?

여러가지 원리가 섞여서인지 쉽게 이해가 안됩니다

위 질문 내용을 읽으면서 답변을 하여야 하나? 질문을 반려해야 하나? 이런 고민에 잠시 빠져야 했다 . 질문자의 수준을 모르는 가운데서 해야 할 답변의 수위를 조절하여야 하기 때문이다. 그러나 가장 기초가 될 내용을 알아야 이해될 내용의 질문이기에 다소 어려울 수 있을 내용에 대하여 답변으로 제시하여 이해를 돕고자 하였다.

반갑습니다. 두번째 만나게 되었군요. 다시 보니 반갑군요.

질문을 보면서 학생의 학력은 어느 레벨일까 궁금해 하지 않을 수 없군요.
공기흐름 경로를 모르는 분께서 이번과 같은 고난이의 질문을 할 수 있다는데서 학생의 현재에 대한 의문을 갖지 않을 수 없군요. 전문대 몇학년? 4년제대학 몇학년? 이런 의문을 갖는다는 것을 밝힙니다.

학생의 질문을 저녘 시간에 발견하고 4년제 대학 기계자동차 공학부를 졸업한 학생의 선배쯤 되는 카프로클럽의 고수 정비사분께 보여주었어요. 이분께서도 이해하는데 무척 애태워야 했다고 하더군요. 이유는 복합적인 관계의 알고리즘을 가지고 있기 때문이에요.
이는 단순히 몇마디 들려주는 것으로 이해할 수 있는 내용이 아니라는 것입니다.

학생의 질문 내용은 자동차를 오래 공부한 현직 정비사분이나 연구하는 분들 조차도 어려워하고 난해하게 여기는 내용입니다. 왜냐하면 복합적인 상호작용을 통해 이해해야 하는 이유 때문이지요.
그런데 학생에게 몇자의 글로써 이해될 수 있을 글이 될까 고민하지 않을 수 없군요.

흡입공기가 들어가는 과정은 피스톤이 내려가기 때문에 발생하는 부압을 대기의 공기가 밀려 들어가는 것을 우리는 흡입행정이라고 하는 것입니다. 즉 피스톤이 공기를 빨아드리는 것이 아니라는 것은 이해하고 있으시지요?

질문 분석
피스톤 하강시 발생하는 부압을 대기의 대기압 공기가 밀려 들어가서 흡입효율이라는 신조어를 완성시키는 것인데, 이때의 공전시 부압과 고속에서의 부압의 차이에 대한 이해 부족에 대한 의문을 알고자 한 질문이지요?

질문에 대한 답변
트로틀 밸브가 닫힌 상테에서의 부압이 크다. 그러나 공기의 흐름에 방해될 요건이 갖춰져 있다. 그것은 트로틀밸브의 개도량이 방해하고 있다. 그런데 흡입효율은 높다. 이유는 공기밀도를 알면 이해될 내용이면서 공회전 조절장치의 작용 때문에 미세하게 열린 트로틀 밸브이긴 하여도 공회전 조절장치를 통해 들어가는 별도의 공기통로가 있기 때문이다.
그런데 고속에서는 완전 개도의 트로틀밸브에 의하여 부압이 없는데 왜 공기가 들어가는가? 하는 것인데, 항상 부압이 존재하여야 공기가 들어간다는 단편적 생각을 하기 때문에 이해되지 않았던 것이지만 부압이 없는게 아니라 공전시보다 낮은 부압은 존재한다는 것을 알아야 이해될 내용이에요.

실제 흡입효율이 고속에서 부족하면 속도를 낼 수 없어요. 비록 제로에 가까울 것이라고 생각하는 부압이겠지만 그렇지 않은 이유는 '(엔진회전수 X 행정)/30' 의 피스톤 평균속도 공식으로 풀 수 있을 것입니다. 즉 피스톤 평균속도가 낮은 쪽에서는 흡입효율이 높고 피스톤 평균속도가 빠른 곳에서는 흡입효율이 부족해진다는 논리인데 단순 부압으로 생각하면 그리 생각할 수 있지만 복합적 상호작용을 알면 이해될 내용이군요.

그러므로 학생께서 고속에서의 흡입효율을 이해하기 위해서 학생께서는 베르누이 원리를 이해하기 바라며, 피스톤 평균속도에 의한 단위시간당 공기이동 속도 및 밀도와 압력, 그리도 밸브개폐시기 선도에 의한 소기효율과 배기압의 작용을 대입시켜 공부해야 하며, 학생의 생각처럼 공전시보다 부족한 흡입효율처럼 생각할 수 있겠지만 실제 흡입효율은 부압이 낮아도 다른 조건 때문이라는 것을 이해하기 바랍니다.

더 상세한 글을 써 보았는데 학생에게는 무리라는 생각이 들어 이하의 글은 삭제하고 이해하기 좋을 위의 내용까지 제시하는 것이 복잡하지 않게 이해할 수 있을 답이 될 것이라 판단하였기 때문입니다.

아직 남은 의문이 있다면 카프로군산점 오재상 대표님께 전화하여 대화의 시간을 가져 보기 바랍니다. 금일 학생의 질문을 보여주면서 어떻게 답변하는 것이 학생에게 좋을까 고민하게 하였던 분이기 때문입니다.

QR코드 : 고속에서 흡기다기관 부압이 낮은데 왜 공기가 들어가는가 http://kapro.co.kr/club/board.php?board=basic10&page=27&command=body&no=1130