하이브리드, 전기 및 대체 연료 자동차에 대한 모든 과대 광고와 함께 가솔린 엔진의 시대는 끝났다고 생각하기 쉽습니다. 수소로 작동하거나 벽에 플러그를 꽂는 자동차가 있다면 내연 기관이 완전히 쓸모없어 보일 수 있습니다.
그러나 미국에서 판매되는 대부분의 자동차가 가솔린 엔진으로 구동되는 것은 사실입니다. 자동차 시장에서 가스 엔진의 지배는 가까운 장래에 계속될 것입니다. 자동차 제조업체는 여러 가지 이유로 가솔린 엔진을 사용합니다. 사람들은 자동차에 익숙하고 이를 지원하는 인프라가 있으며 대부분의 미국인이 자동차를 사용하는 방식과 잘 맞습니다.
그렇다고 가솔린 엔진에 단점이 없는 것은 아닙니다. 그것들은 오염시키고 휘발유에 의존하고 있습니다. 이는 미국 운전자들을 휘발유 가격의 변동에 종속시킵니다. 진입로에 있는 자동차의 엔진은 초기 자동차에 사용된 엔진과 많은 공통점이 있지만 엔진 기술의 새로운 혁신으로 인해 자동차 제조업체는 가솔린 자동차 엔진과 관련된 몇 가지 문제를 무효화할 수 있습니다. 전력, 연료 효율성 및 배기 가스의 개선으로 사람들이 자신이 좋아하는 종류의 자동차를 운전할 수 있게 되면서 오염 물질의 양과 휘발유 소비를 줄이는 데도 기여했습니다.
연비를 갤런당 몇 마일 향상시키는 새로운 기술을 보면 별 것 아닌 것처럼 보일 수 있지만, 도로 위의 거의 모든 자동차가 가솔린 엔진을 사용하므로 작은 개선이 전국적으로 큰 영향을 미친다는 점을 명심하십시오. 현재 전기 및 하이브리드 자동차는 도로 위 자동차의 약 2%만 차지합니다. 나머지 98%를 더 효율적으로 만들면 비용을 절감하고 외국 석유에 대한 의존도를 줄이며 오염을 줄이면서 대부분의 구매자에게 새 차를 저렴하게 유지하고 매력적으로 만들 수 있습니다.
내용자동차 제조업체가 가솔린 엔진을 업데이트하는 한 가지 방법은 가변 밸브 타이밍 및 리프트를 사용하는 것입니다. 이것이 어떻게 작동하는지 이해하려면 자동차 엔진이 어떻게 작동하는지에 대한 기본적인 이해가 필요합니다.
엔진에서 밸브는 공기/연료 혼합물이 어떻게 들어가고 배기 가스가 연소실에서 나가는지를 제어하기 위해 열리고 닫힙니다. 대부분의 가솔린 엔진에서 밸브는 엔진이 얼마나 세게 작동하는지에 관계없이 동일한 시간 동안 열리고 동일한 거리를 엽니다. 엔진이 얼마나 열심히 작동하는지를 속도라고 합니다. 엔진 속도는 차가 도로를 얼마나 빨리 움직이는지 추적하지 않습니다. 대신 엔진 속도는 엔진의 크랭크축이 회전하는 속도를 나타냅니다. 그 회전은 엔진 실린더의 피스톤에서 발생합니다. 속도가 빠를수록 엔진 속도가 빨라지고 엔진이 더 세게 작동합니다.
당신이 정말 열심히 운동하고 있다고 상상해보십시오. 칼로리의 형태로 많은 연료와 많은 공기가 필요합니다. 자동차의 엔진은 같은 방식으로 칼로리 대신 연료로 가스를 사용합니다. 함께 걸을 때는 많은 칼로리와 공기가 필요하지 않습니다. 당신의 엔진도 마찬가지입니다. 엔진이 얼마나 세게 작동하는지에 관계없이 엔진 밸브가 같은 시간 동안 열리면 일부 연료가 낭비됩니다. 그 이유는 엔진이 코스팅을 하든 무거운 짐을 견인하든 동일한 양의 연료와 공기를 공급받기 때문입니다.
밸브가 열리는 시간과 거리를 다양화함으로써 엔진은 현재 수행 중인 작업에 충분한 연료와 공기를 얻습니다. 사실, 가변 밸브 타이밍과 리프트는 가솔린 엔진을 약 5% 더 효율적으로 만들 수 있습니다[출처:미국 에너지부].
실린더 비활성화는 가변 밸브 타이밍 및 리프트와 동일한 원리로 작동합니다. 엔진은 작업 유형에 따라 다른 양의 연료가 필요합니다.
예를 들어 V-8 엔진을 보자. V-8 엔진에는 8개의 실린더가 있습니다. 엔진이 켜져 있을 때마다 8개의 실린더가 모두 작동하여 연료와 공기를 태웁니다. V-8 엔진이 장착된 대부분의 자동차, 트럭 및 SUV에는 일반적으로 실린더가 많을수록 더 강력하기 때문에 엔진이 장착됩니다. 그렇기 때문에 스포츠카나 대형 트럭에서 일반적으로 V-8 엔진을 볼 수 있습니다. 그러나 사람들이 V-8 엔진을 좋아하는 이유는 빠르게 달리고 무거운 하중을 끌 수 있기 때문이지만 대부분의 사람들은 항상 그런 일을 하지는 않습니다.
그것이 실린더 비활성화가 시작되는 곳입니다. 실린더 비활성화 필요하지 않을 때 엔진의 실린더의 수를 차단합니다. 이는 자동차나 트럭이 일정한 속도를 유지하고 가속하지 않을 때 일부 실린더가 사용되지 않는다는 것을 의미합니다. 그들은 사용하지 않기 때문에 가스를 얻지 않으며 연료를 절약합니다. 실린더 비활성화 기술은 지난 몇 년 동안 V-8 구동 자동차와 트럭에 사용되었지만 일부 자동차 제조업체는 6기통 엔진에도 이를 추가하기 시작했습니다. 실린더 비활성화 기술은 엔진 효율을 7.5% 향상시킬 수 있는 것으로 추정됩니다[출처:미국 에너지부].
가솔린 엔진이 개선되는 또 다른 방법은 연료가 연소실에 도달하는 방식을 수정하는 것입니다. 가솔린 엔진에서 연료와 공기는 불꽃을 사용하여 연소실에서 점화됩니다. 그러나 연구자들은 연료가 연소실로 분사되기 전에 연료를 가열하고 가압함으로써 스파크 없이 연료를 점화할 수 있다는 것을 발견했습니다. 일종의 디젤 엔진이 작동하는 방식입니다. 이 과정을 통해 더 깨끗하고 효율적으로 연소하여 엔진 작동에 필요한 연료의 양을 줄일 수 있습니다.
일반 가솔린 엔진의 압축비는 약 10:1(또는 약간 낮음)입니다. 그러나 Mazda의 새로운 엔진(현재 일본에서 판매 중인 엔진)은 이 기술을 사용하고 14:1의 압축률을 가지고 있습니다. Mazda Demio는 보고된 갤런당 70마일(리터당 29.8km)을 얻습니다.
증가된 압축비의 한 가지 문제는 연료가 조기에 점화되어 엔진 노크를 유발할 수 있다는 것입니다. 이를 방지하기 위해 직접 분사 시스템은 미세한 연료 미스트를 실린더에 직접 분사합니다(일반적으로 시스템에 들어가기 전에 포트에서 공기와 연료가 혼합됨). 이는 엔진 온도를 낮추고 노크를 줄이는 데 도움이 됩니다. 직접 연료 분사는 엔진 효율을 12% 향상시킬 수 있습니다[출처:미국 에너지부].
연료 경제성을 개선하는 방법으로 터보차저에 대해 이야기하는 것이 이상하게 보일 수 있습니다. 결국, 그들은 일반적으로 연비에 대해 정확히 알려져 있지 않은 고성능 자동차와 관련이 있습니다.
터보차저 자동차의 배기 시스템에서 나오는 가스로 구동되는 팬입니다. 더 많은 압축 공기가 실린더로 들어갈 수 있습니다. 이는 더 높은 압축비(직접 연료 분사와 마찬가지로)를 허용하므로 더 효율적인 연소가 가능합니다. 터보차저는 엔진의 공기/연료 혼합물의 공기 부분에 대한 직접 분사라고 생각하십시오.
터보차저를 사용하면 고성능 자동차가 훨씬 더 많은 출력을 생성할 수 있지만 더 작은 엔진에 장착하면 더 큰 엔진과 동일한 작업을 수행할 수 있으므로 연료가 절약됩니다. 2011년 포드는 F-150 트럭용 엔진 라인에 터보차저 V-6 엔진을 추가했습니다. EcoBoost 엔진이라고 하는 이 엔진은 픽업에 V-8이 필요하지 않다는 것을 증명합니다. 터보차저가 장착된 2011 F-150의 EcoBoost 엔진은 365마력, 420파운드-피트의 토크를 제공하며 최대 11,300파운드(5,126kg)를 견인할 수 있습니다. 이에 비해 F-150의 기본 V-8은 360마력과 380파운드-피트의 토크를 생성합니다. F-150의 EcoBoost V-6은 더 많은 출력을 낼 뿐만 아니라 V-8보다 연비도 좋습니다. 2륜 구동에서 EPA는 도시/고속도로가 갤런당 16/22마일(리터당 6.8/9.4km)을 얻는 반면 기본 V-8은 갤런당 15/21마일(리터당 6.4/8.9km)을 얻습니다. 도시/고속도로.
엔진이 사용하는 가스의 가장 큰 변수는 전적으로 기술에 있지 않습니다. 구동 방식에 있습니다. 정말 간단합니다. 가속 페달을 밟으면 점진적으로 가속하는 사람보다 더 많은 가스를 사용하게 됩니다. 연비 추정치가 항상 마일리지가 다를 수 있음을 언급하는 데는 이유가 있습니다.
그러나 자동차 회사는 운전자가 보다 효율적으로 운전할 수 있도록 교육하는 방법을 찾고 있습니다. 운전자에게 효율적으로 운전할 때를 알려줌으로써 엔진은 효율성이 최적화된 수준에서 작동하는 데 더 많은 시간을 할애할 수 있습니다. 예를 들어, 기아 포르테(Kia Forte)와 2011 혼다 오디세이(Honda Odyssey)는 대시보드에 녹색 표시등이 있어 효율적으로 운전하고 있음을 나타냅니다. 그리고 그것들이 유일한 것은 아닙니다. 몇몇 자동차 제조사들은 유사한 운전자 효율성 지표를 가지고 있습니다. 제조업체는 운전자가 효율성 조명을 유지하는 것을 일종의 게임으로 취급하여 전반적인 효율성을 높이고 연료 소비를 줄이기를 바랍니다.
많은 신차에 있는 또 다른 기능은 에코 모드입니다. 에코 모드는 하이브리드에 일반적이지만 자동차 제조업체는 가솔린 전용 자동차에도 에코 모드를 추가하기 시작했습니다. 대부분의 자동차에서 버튼을 누르면 에코 모드가 활성화됩니다. 이는 엔진이 저속에서 계속 작동하도록 변속기 변속 특성을 변경합니다. 엔진이 세게 작동하지 않기 때문에 연료를 많이 사용하지 않습니다. 에코 모드가 모든 운전 상황에서 작동하는 것은 아니지만(예를 들어 고속도로에서 약간의 지연이 발생할 수 있음) 시내 주행에서는 확실히 연료를 덜 사용하는 데 도움이 됩니다.
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