4행정 자동차 엔진의 흡기 시스템은 한 가지 주요 목표를 가지고 있습니다. 가능한 한 많은 공기-연료 혼합물을 실린더로 가져오는 것입니다. 흡입을 돕는 한 가지 방법은 파이프의 길이를 조정하는 것입니다.
엔진의 흡기 밸브가 열리면 공기가 엔진으로 빨려 들어가므로 흡기 러너의 공기가 실린더쪽으로 빠르게 이동합니다. 흡기 밸브가 갑자기 닫히면 이 공기가 쾅 닫히고 스스로 쌓이면서 고압 영역을 형성합니다. 이 고압파는 실린더에서 흡기 러너를 따라 올라갑니다. 러너가 흡기 매니폴드에 연결되는 흡기 러너의 끝에 도달하면 압력파가 흡기 러너로 다시 반사됩니다.
흡기 러너의 길이가 딱 맞다면, 그 압력파는 흡기 밸브가 다음 사이클을 위해 열리는 것과 같이 흡기 밸브에 다시 도착할 것입니다. 이 추가 압력은 실린더에 더 많은 공기-연료 혼합물을 밀어넣는 데 도움이 되며 효과적으로 터보차저처럼 작동합니다.
이 기술의 문제는 상당히 좁은 속도 범위에서만 이점을 제공한다는 것입니다. 압력파는 흡기 러너를 따라 음속(공기 밀도에 따라 다름)으로 이동합니다. 속도는 공기의 온도와 이동하는 속도에 따라 약간 다르지만 음속은 초당 1,300피트(fps)로 추정됩니다. 이 효과를 이용하려면 흡기 주자가 얼마나 오래 있어야 하는지 생각해 봅시다.
엔진이 5,000rpm으로 작동한다고 가정해 보겠습니다. 흡기 밸브는 2회전(720도)마다 한 번씩 열리지만 250도 동안 열린 상태를 유지한다고 가정해 보겠습니다. 이는 흡기 밸브가 닫힐 때와 다시 열릴 때 사이에 470도가 있음을 의미합니다. 5,000rpm에서 엔진이 1회전하는 데 0.012초가 걸리고 470도는 약 1.31회전이므로 밸브가 닫힐 때와 다시 열릴 때 사이에 0.0156초가 걸립니다. 1,300fps에 0.0156초를 곱하면 압력파가 약 20피트를 이동합니다. 그러나 흡기 러너를 올라갔다가 다시 돌아와야 하기 때문에 흡기 러너는 이 길이의 절반 또는 약 10피트이면 됩니다.
이 계산을 수행한 후 두 가지가 분명해졌습니다.
첫 번째 문제에 대해 할 수 있는 일은 많지 않습니다. 조정된 흡기는 매우 좁은 속도 범위에서 주요 이점을 가지고 있습니다. 그러나 흡기 러너를 단축하고 여전히 압력파의 이점을 얻을 수 있는 방법이 있습니다. 흡기 러너 길이를 2.5피트로 4배로 줄이면 흡기 밸브가 다시 열리기 전에 압력파가 파이프 위아래로 4번 이동합니다. 그러나 여전히 적절한 시간에 밸브에 도착합니다.
흡입 시스템에는 많은 복잡함과 트릭이 있습니다. 예를 들어, 흡입 공기가 가능한 한 빨리 실린더로 이동하도록 하는 것이 좋습니다. 이것은 난류를 증가시키고 연료를 공기와 더 잘 혼합합니다. 공기 속도를 높이는 한 가지 방법은 더 작은 직경의 흡기 러너를 사용하는 것입니다. 각 주기마다 대략 같은 양의 공기가 실린더에 들어가므로 더 작은 직경의 파이프를 통해 해당 공기를 펌핑하면 더 빨리 이동해야 합니다.
더 작은 직경의 흡기 러너를 사용하는 경우의 단점은 많은 공기가 파이프를 통과할 때 높은 엔진 속도에서 더 작은 직경의 제한이 공기 흐름을 방해할 수 있다는 것입니다. 따라서 고속의 큰 공기 흐름의 경우 직경이 큰 파이프를 사용하는 것이 좋습니다. 일부 자동차 제조업체는 각 실린더에 이중 흡기 러너를 사용하여 두 가지 장점을 모두 얻으려고 시도합니다. 하나는 직경이 작고 다른 하나는 직경이 큰 것입니다. 그들은 나비 밸브를 사용하여 좁은 러너가 성능에 도움이 될 수 있는 낮은 엔진 속도에서 큰 직경의 러너를 차단합니다. 그런 다음 밸브가 더 높은 엔진 속도에서 열리면서 흡기 제한을 줄이고 최고 출력을 증가시킵니다.
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