엔진의 흡기 배기 장치 구성과 역할

 엔진에서 흡기 장치는 흡입하는 공기 속에 들어있는 먼지 등을 제거하는 에어 클리너와 각 실런더에 혼합기를 분배하는 흡기 매니폴드로 구성되어 있다. 배기장치는 각 실린더의 연소가스를 모으는 배기 매니폴드와 연소 가스가 외부로 나가는 배기 파이프 및 소음기 등으로 구성되어 있다.

 그중 에어 클리너는 엔진이 흡입하는 공기속에 들어 있는 먼지를 제거하고 흡기 계통에서 발생하는 흡기 계통에서 발생하는 흡기 소음을 없애는 역할을 한다. 에어 클리너는 건식과 습식이 있는데 건식은 종이나 천능로 된 엘리먼트를 사용하며 공기가 엘리먼트를 통과할 때 먼지 등이 제거되어 연소실로 흡입된다. 습식 에어 클리너는 흡입시 먼저 공기가 유면에 접촉되어 흐름 방향을 바꿀 때 입자가 큰 모래나 먼지가 와류에 의해 오일에 떨어지고 작은 불순물을 오일이 묻어있는 엘리멘트 사이를 빠져나갈 때 여과한다.

 흡기 매니폴드는 혼합기의 흐름 저항을 적게하여 각각의 실린더로 균일한 혼합기를 분배하는 역할을 하며 혼합기에 와류를 형성 시켜야 한다. 흡기 매니폴드가 가져야할 조건은 가벼워야 하며 형상이 간결하고 길이가 적당해서 노킹이 발생되지 않게 하는 것이다. 배기 배니폴드는 고온 고압의 연소 가스가 끊임없이 통과되므로 내열성이 높은 주철 등을 이용하며 실린더에서 연소 후에 배출되는 가스를 모으는 곳이다. 소음기는 기관에서 배출되는 배기가스의 온도와 압력을 낮추어 배기 소음을 감소하는 장치이다.

 

 

이후 배기가스는 삼원 촉매 장치를 통과하는데 연소실에서 이론적으로 완전 연소가 되면 연소 생성물로 수증기, 이산화탄소, 질소등으로 구성되어야 하지만 실제로는 완전연소가 되지 않기 때문에 유해가스인 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물이 생성된다. 이런 유해성분을 무해성분으로 전환시키는 장치가 삼원촉매장치 이다. 촉매 장치에 사용되는 반응 물질은 백금, 로듐, 파라듐이다. 가솔린 엔진만 삼원촉매장치를 사용한다.

 과급기는 기관의 출력향상을 45% 정도 향상시키기 위해서 흡입 공기량을 대폭 증가시키기 위해 사용되는 장치이다. 흡입 부압에 의해서 공기를 흡입하는 배기 터보차져 외에도, 엔진의 동력을 이용하여 강제로 공기를 실린더에 압송시키는 슈퍼차져를 과급기라고 한다. 배기가스의 압력을 이용하는 터보차져는 터빈, 컴프레셔, 풀 플로팅 베어링, 웨이스트 게이트 밸브 등으로 구성되어 있다. 터빈은 배기 계통에 설치되어 있으며, 과급하는 컴프레셔의 동력원으로서 배기가스의 압력을 받아 회전한다. 컴프레셔는 터빈의 구동력을 이용해 같이 회전하여 공기를 압축시키는 역할을 한다. 풀 플로팅 베어링은 고회전으로 컴프레셔가 회전할 때 진동을 흡수해준다. 웨이스트 게이트 밸브는 압충공기의 압력이 규정치 이상이 되면 배기가스를 바이패스 시켜 압축 공기의 압력을 규정치로 제어하여 기관을 보호해주는 기능을 한다. 슈퍼차져는 엔진의 크랭크 축과 밸트로 연결되어 있는 슈퍼차저 용 클러치를 거쳐 2개의 로터를 회전시켜 과급시킨다.