배기 배압을 이해하기 위한 글입니다. 배기 시스템은 생각보다 훨씬 복잡합니다.

엔진이 작동할 때 흡기 시스템과 배기 시스템의 도움이 필요하다는 사실은 대부분의 사람들이 알고 있습니다. 공기는 흡기 시스템을 통해 연소실로 들어가 연료와 혼합되어 가연성 혼합물을 형성합니다. 압축 후 스파크 플러그에 의해 점화되어 피스톤을 밀어 움직이며 연소된 배기가스가 회전합니다. 배기 시스템을 통해 자동차 밖으로 배출됩니다. 이로써 우리가 흔히 부르는 흡기, 압축, 동력 및 배기의 4행정 작동 주기가 완성됩니다.

특히 배기 단계에서는 복잡해 보이지 않습니다. 많은 사람들의 눈에는 배기 밸브가 열리고 고온의 배기가스가 피스톤에 의해 실린더 밖으로 압착되어 배기관을 따라 자동차 밖으로 배출되는 것에 지나지 않습니다. 하지만 실제로 배기 시스템을 설계할 때 고려해야 할 요소가 많습니다. 단순히 배기관과 머플러를 함께 연결하는 것이 아니고, 배기 시스템의 설계도 엔진의 출력 성능에 영향을 미치게 됩니다.

배기 개조에 대해 어느 정도 지식이 있는 분이라면 '배기 배압'이라는 용어가 낯설지 않을 거라 생각하지만, 모두가 이를 잘 이해하는 것은 아닙니다. 그렇다면 배기 배압이란 정확히 무엇이며 어떻게 생성됩니까?

파워행정이 끝단에 가까워지면 엔진의 피스톤은 하사점에 있게 됩니다. 이때 배기행정이 들어가고 배기밸브가 열리게 되는데 이때 실린더 내부의 압력은 실린더 외부의 압력보다 높기 때문에 거의 외부 대기압의 6~7배에 달할 수 있다. - 연소 후 온도가 높은 배기가스는 배기 밸브를 통해 실린더 밖으로 빠르게 배출됩니다. 동시에 피스톤은 하사점을 지나 상사점까지 이동하여 배기가스를 실린더 밖으로 밀어내며, 피스톤이 상사점 근처에 도달하면 배기 과정이 종료됩니다.

배기 밸브가 열리는 순간 내부와 외부의 상대적으로 큰 기압차로 인해 압력파가 형성되어 음속으로 실린더 밖으로 밀려나게 됩니다. 실린더 내의 연소 배기 가스도 압력 파와 함께 날아갑니다. 형성된 압력파가 배기관 직경의 변화에 ​​직면하면 부분적으로 반사되어 흡기 매니폴드를 따라 배기 밸브로 되돌아갑니다. 이것이 우리가 배기 배압이라고 부르는 것입니다.

간단히 이해하면 배기 배압도 배기 저항으로 간주할 수 있는데, 이는 배기 파이프의 굽힘, 교차 등에 의해 발생합니다. 배기 배압이 클수록 배기 저항이 커지고 배기 가스 배출이 어려워지며, 배기 배압이 작을수록 배기 저항이 작아지고 배기가 원활해집니다.

상식적으로 배기 배압은 배기의 원활한 진행을 방해하여 엔진의 출력에 영향을 미치게 됩니다. 그런데 왜 배기 시스템을 설계할 때 배기 배압을 피할 수 없는 걸까요?

실제로 배기행정 시 피스톤이 반 정도 위로 올라가면 실린더 내부와 외부의 압력차는 기본적으로 사라진다. 이는 실린더 내의 연소 배기가스가 더 이상 배기 밸브에서 실린더 외부로 적극적으로 배출되지 않음을 의미합니다. 이때 문제가 발생합니다. 우리는 분명히 연소 배기 가스가 실린더에 머무르는 것을 원하지 않습니다. 왜냐하면 이것이 다음 연소 사이클의 효율성을 감소시킬 것이기 때문입니다.

이때, 배기 배압에 의해 발생된 역압파가 배기 밸브가 닫힌 순간, 즉 특정 속도 범위 내에서 적시에 배기 밸브에 도달할 수 있다면, 여기에 남은 저압 연소 배기가스를 빼내고 다시 진공존을 형성하는 것이 가장 이상적이다. 따라서 배기 배압은 특정 상황에서 유리합니다.

이 때문에 전력 시스템 엔지니어는 배기 시스템을 설계할 때 배기 파이프의 길이, 직경, 굽힘 방법은 물론 배기 파이프 헤드 부분의 설계 등을 반복적으로 시뮬레이션하고 계산합니다. . 배기 속도와 배기 배압의 관계를 종합적으로 고려하여 엔진 효율을 극대화합니다.

물론, 이후 단계에서 배기 개조를 할 때 배기 배압을 무조건 줄일 수는 없고 배기음만 고려하게 됩니다. 이는 중속 및 고속에서 엔진의 출력 성능을 향상시킬 수 있지만 대부분의 일일 저속 작업 조건에서는 출력 성능이 실제로 감소하기 때문입니다.

본 글은 오토홈 체자하오 작성자의 글이며, 오토홈의 견해나 입장을 대변하지 않습니다.