자동차 엔진의 효율성과 성능을 결정짓는 핵심 시스템 중 하나가 바로 자동차의 흡기 시스템(Intake System)입니다. 흡기 시스템은 엔진에 깨끗한 공기를 공급해 연료와 혼합시켜 자동차가 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 연료의 연소를 돕는 시스템입니다. 그만큼 내연기관 자동차에 있어서 중요한 시스템으로 오늘은 자동차 흡기 시스템의 원리 및 기능, 구조 그리고 고장 유형 및 조치 방법 등에 대하여 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다.
목차
- 흡기 시스템(Intake System)의 기능
- 흡기 시스템의 원리 및 구조와 기능
- 흡기 시스템 소음원 (Intake System Induction Noise Source)
- 흡기 시스템의 고장 유형 및 조치
- 마무리
흡기 시스템(Intake System)의 기능
자동차 터보 차저 시스템의 원리 및 관리 방법 바로가기
최적의 연소를 위한 공기 공급
엔진의 연소과정에서 공기와 연료는 정확한 비율로 혼합이 되어야 최적의 연소가 이루어질 수 있으므로 깨끗하고 적절한 양의 공기를 엔진으로 공급하는 역할을 합니다.
엔진으로 유입되는 공기 중의 먼지 이물질 여과
공기 중의 먼지 또는 이물질 등을 여과하여 엔진 부품의 손상을 방지할 수 있는 깨끗한 공기를 엔진에 공급하는 역할을 합니다.
흡기 소음의 저감
Air Borne Noise 저감
Structure Borne Noise 저감
Sound Quality 향상
공기 흡입 시의 유동 저항 (Pressure Drop) 최소화
엔진으로 공기 공급 시 유동저항을 최소화하여 불필요한 진동이나 소음을 최소화하는 역할을 합니다.
자동차 터보 차저 시스템의 원리 및 관리 방법 바로가기
흡기 시스템의 원리 및 구조와 기능
에어 클리너 (Air Cleaner)
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기능
- 내부의 여과 엘리먼트(Element)를 적용하여 엔진으로 공급되는 공기 중의 먼지 또는 이물질 여과
- 흡기 소음 감쇄
- 내부의 여과 엘리먼트를 쉽게 교환 청소가 가능하게 함.
하우징 체적 (Housing Volume)
보통 엔진 배기량의 4~5배 정도로 설계
하나의 실린더 체적의 약 15 ~ 20배 설계
에어 클리너의 종류
장착 위치별
- Mushroom Type
- Remote Type
여과 방식 별
- 건식 : 여과재 (여지/부직포)를 주름 가공한 엘리먼트 적용
- 습식 : 여지에 습윤유를 함침
- 기타 : 유조식, 원심식, 조합식
에어 클리너 필터(Filter) 조건 및 교환 주기
자동차 터보 차저 시스템의 원리 및 관리 방법 바로가기
- 보통 교환주기 48,000Km를 만족하는 먼지 포집량으로 설계가 됩니다.
- 내연기관의 내구 수명을 위해 1 ㎛ 이상의 먼지 또는 이물질이 걸러질 수 있도록 설계가 됩니다.
- 백파이어(Backfire) 시 예방을 위해 난연성 재질이 적용됩니다.
- 통기 저항이 작은 필터가 적용됩니다.
공명기 (Resonator)
기능
자동차 외부의 공기 흡입과정에서 발생하는 Induction Noise Peak 발생 주파수의 소음 저감을 위해 공명기(Resonator)가 적용됩니다.
공명기(Resonator)의 위치 및 튜닝
시뮬레이션 및 스피커 테스트, 실차 시험을 통하여 튜닝 주파수를 결정하고 공명기 타입에 따라 최적의 위치가 설정됩니다.
또한 자동차 실내 공진 주파수 (70 ~80 Hz 부근)에 보통 메인 공명기(main Resonator)가 적용되고 필요에 따라 1~2개의 보조 공명기 (Aux. Resonator)가 적용됩니다.
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흡기 에어 덕트 (Intake Air Duct)
기능
에어 클리너를 통과한 여과된 흡입공기를 엔진 스로틀 바디로 연결하는 기능을 합니다. 또한 엔진 진동에 따른 유동을 흡수하는 역할도 하게 됩니다.
덕트 사이즈 (Duct Size)
엔진 성능과 흡기 소음을 고려하여 결정하게 되며 호스의 직경은 스로틀 바디 직경과 동일하게 설정됩니다.
에어 인렛 스노클 (Air Inlet Snorkle)
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기능
자동차 외부의 신선한 공기를 흡입하여 에어 클리너로 보내는 역할을 합니다. 이때 오리피스 소음(Oriffice Noise)을 최소화하도록 설계됩니다.
스노클의 위치
깨끗하고 차갑고 건조한 공기를 유입할 수 있는 곳에 위치하며 주행 시 다량의 공기가 유입할 수 있도록 자동차 전방을 향하도록 위치합니다. 또한 물 유입이 없도록 지상고 500mm 이상에 위치하고 폭설 시 눈 유입이 적고 먼지 유입이 적은 위치에 설정하게 됩니다.
Dimension 요구 사항
최대 플로우 레이트 (Max. Flow Rate)에서 유속이 30 ~ 40m/sec을 넘지 않도록 직경을 설계하고, 길이는 NVH 시험을 통하여 결정하게 됩니다.
터보 차저 시스템
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자동차 터보차저 시스템의 원리 및 관리 방법
기존 자동차에서 터보차저 시스템이 적용된 엔진(Turbocharger Engine)은 디젤 엔진에 주로 적용되었으나 최근에 출시되는 대부분의 가솔린 엔진의 자동차의 경우도 터보차저 시스템을 적용하여 출
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최근에는 엔진 연소실로 더 많은 압축 공기를 공급하여 자동차의 출력과 효율을 향상하기 위한 터보 차저와 인터쿨러 시스템(Turbo Charger & Intercooler System)이 적용된 자동차가 많이 출시되고 있습니다. 터보 차저 시스템 관련해서는 이전 글에 자세히 설명해 놓았으니 시간이 되시면 들어가셔서 자세히 참조하시기 바랍니다. 아래 링크를 남겨두겠습니다.
흡기 시스템 소음원 (Intake System Induction Noise Source)
Pulsating Noise (Orifice Noise)
공기 유입 시 인테이크 밸브(Intake Valve)의 개폐에 의한 압력 파동
저주파 소음으로 자동차 실내에서 공간 공진(Cavity Resonance)에 의한 붐(Boom) 발생
Flow Noise (Orifice Noise)
흡기관 내의 난류 발생에 의한 고주파 소음으로 500 Hz 이상
Radiation Noise
흡기 시스템의 외벽의 진동 (엔진, 맥동 및 기류 등)에 의한 소음으로 300 ~500 Hz
마운팅 시스템에 의한 소음
에어 클리너 및 공명기의 마운팅을 통해 진동이 차체로 전달되어 발생하는 소음 (Structure Borne Noise)
흡기 시스템의 고장 유형 및 조치
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에어 클리너 막힘
원인
먼지 등 이물질 등이 에어클리너 엘리먼트를 막아 공기 흐름을 방해하여 발생하며 엔진 출력의 감소 및 연비 감소 등의 증상을 보입니다.
조치
에어 클리너 필터는 보통 15,000 ~ 30,000 Km 주행 후 교환이 필요하며 주기적인 점검과 청소가 필요합니다.
흡기 매니폴드의 공기 유출
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원인
흡기 매니폴드의 개스킷이 손상되거나 연결부위 고정 불량 등이 원인으로 엔진 경고등이 점등하고 공회전이 불안한 증상을 보입니다.
조치
개스킷을 교체하거나 진공호스와 연결 부위를 점검하여 손상된 부품을 교환하셔야 합니다. 또한 정확한 누출 위치를 찾기 위해 흡기 시스템의 압력 테스트가 필요한 경우도 있습니다.
스로틀 바디 오염
원인
연소 후 잔여물(카본), 기름 찌꺼기, 먼지 등이 스토틀 바디에 축척이 되어 발생하는 경우로 스로틀 반응이 느려지고 공회전시 RPM이 불안정한 증상을 보입니다.
조치
스로틀 바디 클리너로 청소해 주어야 하며 심한 경우 정비센터에서 초음파 세척등이 필요한 경우도 있습니다.
MAF 센서(질량 공기 유량 센서) 고장
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원인
먼지와 오염물로 인해 센서가 오작동되는 경우 발생하고 엔진 경고등이 점등하고 엔진 출력 및 연비가 감소하는 증상을 보입니다.
조치
MAF 센서를 청소해 주거나 센서 고장 시에는 교체를 해주어야 합니다.
흡기 밸브 오염
원인
특히 직분사 엔진 (GDI)에서 주로 빈도가 높게 발생하며 연소과정에서 발생한 카본이 흡기 밸브에 축적되어 발생하며 시동 지연 또는 출력 저하, 불안정한 엔진 진동 그리고 연비 감소의 증상을 보입니다.
조치
흡기 밸브의 청소 또는 연료 첨가제를 주기적으로 사용하는 것도 도움이 됩니다.
마무리
자동차 터보 차저 시스템의 원리 및 관리 방법 바로가기
지금까지 자동차 흡기 시스템(Intake System)의 그 구조와 작동 원리, 기능 그리고 고장 유형 및 조치 방법 등등에 대하여 알아보았습니다. 앞서 설명했듯이 자동차의 흡기 시스템은 단순히 엔진에 공기를 공급하는 역할을 넘어 엔진 성능과 연비, 환경오염 감소 등 자동차의 성능과 효율에 큰 영향을 미치는 시스템으로 이를 통하여 여러분의 자동차 상식은 물로 엔진 관리 및 자동차 성능 향상에 조금이라도 도움이 되셨으면 합니다.
자동차 터보차저 시스템의 원리 및 관리 방법
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