이상적인 100% 효율적인 내연 기관에서는 연료가 연소되어 이산화탄소와 수증기만 생성됩니다. 물론 실제로 엔진은 효율성과 연소 과정이 거리가 멀다. 또한 일산화탄소, 질소 산화물 및 연소되지 않은 탄화수소, 이산화탄소 및 수증기를 생성합니다.
포드 CVH 린번 엔진
이러한 연소 부산물은 자동차 배기 가스의 일부로 대기 중으로 배출되어 오염을 유발합니다.
최근 몇 년 동안 대기 오염에 대한 대중의 관심과 임박한 EEC 오염 통제법으로 인해 자동차 제조업체는 자동차 배기 가스에서 이러한 가스 수준을 줄이는 방법을 찾으려고 노력하고 있습니다.
유해한 배기가스 배출을 줄이는 두 가지 기본 접근 방식이 있습니다. 희박 연소 엔진을 사용하거나 촉매 변환기를 배기 시스템에 부착하는 것입니다.
린번 엔진은 더 나은 연소 제어와 엔진 실린더 내부의 완전한 연소를 통해 더 낮은 수준의 유해 배출물을 생성하도록 설계되었습니다.
촉매 변환기는 엔진에서 나오는 배기 가스를 정화합니다. 촉매는 두 시스템 중 더 오래된 것으로 미국과 일본에서 몇 년 동안 사용되었습니다.
촉매 변환기는 자동차 제조업체가 배기 시스템의 엔진 다운스트림에 장착합니다. 약간 부풀어 오른 소음기처럼 보이며 배기 가스가 통과하는 백금 또는 관련 금속으로 코팅된 미세한 금속 또는 세라믹 벌집을 포함합니다.
백금은 유해한 배기가스 성분이 무해한 질소, 이산화탄소 및 수증기로 전환되는 화학 반응을 시작합니다.
촉매 변환기의 문제는 엔진 출력을 저하시키고 연비를 저하시킨다는 것입니다. 또한 유지 관리 비용이 증가합니다.
또 다른 단점은 배기 가스의 납이 촉매의 효율성을 빠르게 파괴하기 때문에 촉매 시스템이 제대로 작동하려면 무연 휘발유가 필요하다는 것입니다. 그리고 영국과 같은 일부 유럽 국가에서는 무연 휘발유 판매점이 거의 없거나 거의 없으며 가까운 장래에 새로운 연료를 배포하기 위한 포괄적인 네트워크를 구축할 희망이 거의 없습니다.
CVH를 기반으로 하는 Ford의 린번 엔진에는 신장 모양의 연소실이 있습니다. 마치 중심에서 벗어난 반구형 챔버처럼 보입니다.
이러한 유형의 디자인은 좋은 호흡을 보장하며 향상된 '스퀴시' 효과는 연료와 공기가 점화를 위해 잘 혼합된다는 것을 의미합니다. 혼합물은 이전 디자인의 더 규칙적인 반구로 밀어 넣는 것이 아니라 챔버의 신장 모양으로 밀어 올려 옆으로 밀어 넣습니다.
이러한 문제로 인해 자동차 제조업체는 배기 가스를 줄이는 방법을 다른 곳에서 찾아야 했습니다. 배출량을 줄이는 가장 확실한 방법은 애초에 연료를 덜 태우는 것입니다.
이를 위해서는 열 효율의 개선이 필요하며, 현재 쉽게 사용할 수 있는 모든 경로가 이미 구현되었기 때문에 달성하기가 매우 어렵습니다.
남은 한 가지 가능성은 '희박한' 혼합물을 생산하는 것입니다. 즉, 엔진에 들어가는 연료/공기 혼합물의 연료 비율을 줄이는 것입니다.
휘발유는 공기와 14.7:1의 비율로 혼합될 때 일반 자동차 엔진에서 가장 잘 연소됩니다. 실제 혼합 강도는 엔진의 속도와 당시 부하에 따라 약 13:1에서 16:1 사이에서 변합니다. 이러한 혼합물에서 엔진은 특히 초기 가속 시 상당히 높은 수준의 유해 배기 가스를 배출합니다.
이상적인 연료/공기 비율에서 벗어나려고 하면 엔진 작동이 영향을 받습니다. 엔진에 너무 많은 연료가 공급되면 연기가 발생하고 빨리 마모되며 작동 비용이 많이 듭니다. 엔진이 도구로 작동하도록 만들어지면 연소는 한 사이클에서 다음 사이클까지 극도로 가변적이며 '후기 연소' 사이클의 화염 지속으로 인해 배기 가스 온도가 상승하고 엔진이 자주 실화되기 시작합니다. 이 모든 것은 배기 가스에 높은 수준의 탄화수소를 발생시킵니다.
희박한 혼합물에서 엔진을 잘 작동하게 하는 어려움을 극복하려면 공기/연료 혼합물을 더 밀접하게 혼합해야 하고 실제 점화 시기와 연소 과정을 매우 미세하게 제어해야 합니다.
이를 위해 일부 자동차 제조업체는 정교한 전자 장치가 점화 및 연료 공급 시스템을 모두 제어하는 엔진 관리 시스템을 설치하고 있습니다. 이렇게 하면 점화 플러그가 적절한 순간에 점화되어 새로운 연료/공기 충전물을 점화할 수 있습니다. 그렇지 않으면 점화를 꺼릴 수 있습니다.
또한 세라믹 피스톤과 같이 내열성이 우수한 신소재 엔진 부품도 개발 중에 있습니다. 그러나 대부분의 개발은 공기와 연료가 잘 혼합되도록 하는 것입니다.
엔진에 들어가는 혼합물의 연료 비율을 줄이는 과정에서 자동차 제조업체는 잘못된 점화 및 불완전 연소 문제에 직면하게 되었으며, 일부 경우에는 연료 소비가 감소하기보다는 오히려 증가했습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 업계에서는 더 빠른 연소와 완전한 연소를 촉진하기 위해 점화 직전에 혼합물을 '교반'하는 다양한 방법을 시도했습니다.
혼합물을 저어주는 세 가지 주요 방법이 있습니다. 첫째, 엔진의 흡입구는 직접 분사 디젤 엔진에서 차용한 기술인 소용돌이를 일으키도록 형성될 수 있습니다. 둘째, 혼합물이 흘러야 하는 주위로 디플렉터 또는 '울타리'가 입구 밸브 또는 밸브 근처에 위치할 수 있습니다. 그리고 세 번째로, 연소실 자체를 실린더 보어보다 작게 만들어 '스퀴시' 효과라고 알려진 것을 생성할 수 있습니다. 다가오는 피스톤의 압축 상태에서 연료/공기 혼합물은 연소실로 자체적으로 압착되어야 하며 이는 연소실의 밀도를 증가시킵니다. 챔버의 연료 방울.
매우 희박한 연료 혼합물에 대처할 수 있도록 엔진을 설계하는 가장 좋은 방법을 찾는 것은 매우 어려운 과정입니다. 문제의 일부는 연료/공기 혼합물이 연소될 때, 특히 스로틀이 빠르게 열리거나 닫힐 때 연소실 내부에서 실제로 어떤 일이 일어나는지 확인하는 것입니다.
그래서 연구원들은 현재 연소실에 있는 석영 창을 사용하여 영화 카메라와 복잡한 컴퓨터 프로그래밍을 결합하여 내부에서 무슨 일이 일어나고 있는지 정확히 보고 있습니다. 이를 통해 불꽃이 어디에서 어떻게 퍼지고 있는지 알 수 있으며, 이는 혼합물이 얼마나 완전히 연소되고 있는지를 나타냅니다.
현재 세대의 린번 엔진은 약 17:1 또는 18:1의 비율로 실행되며 다음 세대는 평균 20:1 또는 22:1의 비율로 실행되어야 합니다.
그러나 린범(lean-bum) 기술은 제안된 EEC 법률을 완전히 충족하려면 아직 갈 길이 남아 있습니다. 일부 제조업체는 새로운 규정의 요구 사항을 충족하기 위해 촉매와 희박 연소 엔진의 조합을 사용할 것을 제안하고 있습니다.
포드의 CVH와 마찬가지로 피아트 2리터 CHT 엔진은 기존 피아트 트윈캠 엔진에서 파생된 것으로, 몇 년 동안 존재했던 디자인. CHT는 Controlled High Turbulence의 약자로 연소 전에 공기와 연료가 완전히 혼합되는 방식을 설명합니다. 입구 매니폴드에 장착된 버터플라이 플랩입니다. 최대 스로틀에서 버터플라이가 열리고 연료/공기 혼합물이 흡입 매니폴드를 따라 연소실로 가는 정상적인 경로를 따릅니다. 그러나 가벼운 스로틀에서 스로틀에 대한 연결은 나비를 닫습니다(혼합물의 일부를 통과시킬 수 있는 작은 컷아웃 제외). 대부분의 연료/공기 혼합물은 다른 좁은 통로를 따라 챔버로 보내져 혼합물이 더 빨리 흐르도록 합니다. 난류 그리드 
