다지관 진공
Manifold vacuum | 이 기사는 대부분 또는 전체적으로 단일 출처에 의존하고 있습니다.: 진공 · · · · (2019년 2월) |
매니폴드 진공 또는 내연기관의 엔진 진공은 엔진의 흡기 매니폴드와 지구 대기 사이의 공기 압력 차이입니다.
매니폴드 진공은 흡기 행정에 대한 피스톤의 움직임과 엔진의 흡기 매니폴드에 있는 스로틀을 통한 초크 흐름의 영향입니다.이는 엔진을 통과하는 공기 흐름의 제한량과 그에 따라 엔진에서 사용되지 않는 전력 용량을 측정하는 것입니다.일부 엔진에서는 매니폴드 진공이 엔진 액세서리를 구동하고 크랭크케이스 환기 시스템을 위한 보조 전원으로도 사용됩니다.
매니폴드 진공은 Venturi 진공과 혼동해서는 안 됩니다. Venturi 진공은 카뷰레터에서 흡입 공기량에 거의 비례하는 압력 차이를 설정하고 공연비를 일정하게 유지하기 위해 활용됩니다.또한 공기 자이로스코프 기구에 공기 흐름을 제공하기 위해 경비행기에서도 사용됩니다.
개요
내연기관을 통과하는 공기 흐름 속도는 엔진이 생성하는 동력량을 결정하는 중요한 요소입니다.대부분의 가솔린 엔진은 흡기 흐름을 제한하는 스로틀로 흐름을 제한함으로써 제어되는 반면 디젤 엔진은 실린더에 공급되는 연료량에 의해 제어되므로 "스로틀"이 없습니다.스로틀을 사용하는 모든 자연 흡기 엔진에는 매니폴드 진공이 존재합니다(오토 사이클 또는 2행정 사이클을 사용하는 카뷰레트 및 연료 분사 가솔린 엔진 포함. 디젤 엔진에는 스로틀 플레이트가 없습니다).
엔진을 통과하는 질량 흐름은 엔진의 회전 속도, 엔진의 변위 및 흡기 매니폴드의 흡기 스트림 밀도의 산물입니다.대부분의 애플리케이션에서 회전 속도는 응용 프로그램(차량 엔진 속도 또는 다른 응용 프로그램의 기계 속도)에 의해 설정됩니다.배기량은 엔진 지오메트리에 따라 달라지며, 엔진 사용 중에는 일반적으로 조정할 수 없습니다(소수의 모델에는 이 기능이 있지만 가변 배기량 참조).입력 흐름을 제한하면 흡기 매니폴드의 밀도(및 압력)가 감소하여 생성되는 전력량이 감소합니다.흡기 매니폴드의 저압 공기가 흡기 행정 중에 피스톤에 더 적은 압력을 제공하기 때문에 엔진 드래그(엔진 제동 참조)의 주요 원인이기도 합니다.
스로틀이 열리면(차량에서 가속 페달을 밟으면), 외부 공기가 흡기 매니폴드를 가득 채우고 압력이 증가합니다(진공 채우기).카뷰레터 또는 연료 분사 시스템은 기류에 연료를 올바른 비율로 공급하여 엔진에 에너지를 공급합니다.스로틀을 끝까지 열면 엔진의 공기 유도 시스템이 최대 대기압에 노출되어 엔진을 통과하는 최대 공기 흐름이 달성됩니다.자연 흡기 엔진에서 출력 출력은 주변 기압에 의해 제한됩니다.슈퍼차저 및 터보차저는 매니폴드 압력을 대기압 이상으로 높입니다.
근대적 발전
최신 엔진은 흡기 매니폴드의 공기 압력을 측정하기 위해 매니폴드 절대 압력(약칭 MAP) 센서를 사용합니다.매니폴드 절대 압력은 엔진 작동을 최적화하기 위해 엔진 컨트롤 유닛(ECU)에서 사용하는 여러 매개 변수 중 하나입니다.특히 정상 작동 중에 고도 변화가 발생하는 특정 애플리케이션을 다룰 때 절대 압력과 게이지 압력을 구별하는 것이 중요합니다.
연료 소비량(미국) 감소 또는 이산화탄소 배출량(유럽) 감소를 의무화하는 정부 규정에 따라 승용차 및 경트럭에는 다양한 기술(다운사이징 엔진, 로크업, 멀티 비율 및 오버드라이브 변속기, 가변 밸브 타이밍, 강제 유도, 디젤 엔진, e)이 장착되었습니다.t al.)을 통해 매니폴드 진공이 부적절하거나 사용할 수 없게 됩니다.이제 전기 진공 펌프는 공압 부속품에 전원을 공급하는 데 일반적으로 사용됩니다.
매니폴드 진공 대 벤추리 진공
매니폴드 진공은 카뷰레터 내부에 존재하는 벤추리 진공과는 다른 현상으로 인해 발생합니다.벤추리 진공은 벤추리 효과에 의해 발생하며, 이는 고정된 주변 조건(공기 밀도 및 온도)에서 카뷰레터를 통과하는 총 질량 흐름에 따라 달라집니다.카뷰레터를 사용하는 엔진의 경우, 벤추리 진공은 엔진을 통과하는 총 질량 흐름(따라서 총 출력)에 거의 비례합니다.주변 압력(고도, 날씨) 또는 온도 변화에 따라 이 관계를 유지하기 위해 카뷰레터를 조정해야 할 수 있습니다.
매니폴드 압력은 "포트"될 수도 있다.포팅은 스로틀 플레이트의 동작 범위 내에서 압력 탭 위치를 선택하는 것입니다.스로틀 위치에 따라 포트 압력 탭은 스로틀의 업스트림 또는 다운스트림일 수 있습니다.스로틀 위치가 변경되면 "포트" 압력 탭이 매니폴드 압력 또는 외부 압력에 선택적으로 연결됩니다.앤티크(OBD II 이전) 엔진은 종종 점화 분배기 및 배기 가스 제어 구성 요소를 위해 포팅된 매니폴드 압력 탭을 사용했습니다.
자동차의 다지관 진공
대부분의 자동차는 단일 흡기 매니폴드에 여러 개의 실린더가 부착된 4행정 오토 사이클 엔진을 사용합니다.흡기 행정 중에 피스톤이 실린더를 타고 하강하고 흡기 밸브가 열립니다.피스톤이 하강함에 따라 피스톤 위 실린더의 체적이 효과적으로 증가하여 저압을 설정합니다.대기압은 공기를 다지관과 카뷰레터 또는 연료 분사 시스템을 통해 밀어내 연료와 혼합합니다.엔진 사이클에서 여러 실린더가 서로 다른 시간에 작동하기 때문에 흡기 매니폴드를 통해 카뷰레터에서 엔진까지 압력 차이가 거의 일정합니다.
엔진으로 유입되는 연료/공기 혼합의 양을 제어하기 위해 일반적으로 흡기 매니폴드의 시작 부분에 간단한 버터플라이 밸브(스로틀 플레이트)가 장착됩니다(카뷰레터 엔진의 경우 카뷰레터 바로 아래).버터플라이 밸브는 단순히 스핀들에 장착되는 원형 디스크로 파이프 워크 내부에 장착됩니다.차량의 가속 페달에 연결되며, 페달을 완전히 밟으면 완전히 열리고 페달을 놓을 때는 완전히 닫히도록 설정됩니다.버터플라이 밸브에는 종종 작은 "아이돌 컷아웃"이 포함되어 있습니다. 이 구멍은 밸브가 완전히 닫혀 있는 경우에도 소량의 연료/공기를 엔진에 혼합할 수 있는 구멍이거나 카뷰레터에 자체 공회전 제트가 있는 별도의 공기 바이패스가 있습니다.
엔진이 조명 또는 무부하 상태에서 작동하고 스로틀이 낮거나 닫히면 매니폴드 진공이 높습니다.스로틀이 열리면 엔진 속도가 빠르게 증가합니다.엔진 속도는 매니폴드에서 사용 가능한 연료/공기 혼합물의 양에 의해서만 제한됩니다.최대 스로틀 및 가벼운 부하에서 다른 효과(밸브 플로트, 실린더의 난류 또는 점화 타이밍 등)는 매니폴드 압력이 증가할 수 있도록 엔진 속도를 제한합니다. 그러나 실제로는 다지관 내벽에 기생 항력과 카뷰레터 중심부에 있는 벤추리의 제한적인 특성은 낮은 예압을 의미합니다.엔진 내부 부피가 매니폴드가 공급할 수 있는 공기의 양을 초과하면 항상 sure가 설정됩니다.
엔진이 넓은 스로틀 개구부(정지 상태에서 가속하거나 차량을 언덕 위로 끌어올리는 등)에서 무거운 부하를 받으며 작동 중인 경우 엔진 속도가 부하에 의해 제한되고 최소한의 진공이 생성됩니다.엔진 속도는 낮지만 버터플라이 밸브가 완전히 열려 있습니다.피스톤은 부하가 없는 경우보다 천천히 하강하므로 압력 차이가 덜 나타나고 유도 시스템의 기생 항력은 무시할 수 있습니다.엔진은 최대 외부 압력으로 실린더 안으로 공기를 흡입합니다.
상황에 따라서는 더 많은 진공이 발생합니다.감속 시 또는 내리막길 주행 시 스로틀이 닫히고 저속 기어가 선택되어 속도를 제어합니다.로드 휠과 변속기가 빠르게 움직이기 때문에 엔진은 빠르게 회전하지만 버터플라이 밸브는 완전히 닫힙니다.엔진을 통과하는 공기의 흐름은 스로틀에 의해 강하게 제한되며, 버터플라이 밸브의 엔진 측에 강력한 진공이 생성되어 엔진 속도를 제한하는 경향이 있습니다.엔진 제동이라고 하는 이 현상은 가속을 방지하거나 브레이크 사용을 최소화하거나 아예 사용하지 않고 감속하는 데 사용됩니다(길거나 가파른 언덕을 내려올 때처럼).이 진공 제동은 압축 제동("제이크 브레이크") 또는 대형 디젤 트럭에 자주 사용되는 배기 제동과 혼동해서는 안 됩니다.이러한 장치는 차량을 제동하기에 충분한 진공 상태를 생성할 수 있을 만큼 공기 흐름을 제한하는 스로틀이 없기 때문에 디젤 엔진 제동 시 필요합니다.
매니폴드 진공 사용
이 저압(또는 부압)을 사용할 수 있습니다.매니폴드 압력을 측정하는 압력 게이지를 장착하면 엔진이 얼마나 열심히 작동하는지 운전자에게 알 수 있으며, 운전 습관을 조정하여 최대 순간 연비를 달성하는 데 사용할 수 있습니다. 매니폴드 진공을 최소화하면 순간 효율이[citation needed] 높아집니다.닫힌 스로틀 조건에서 매니폴드 진공이 약할 경우 버터플라이 밸브 또는 엔진의 내부 구성 요소(밸브 또는 피스톤 링)가 마모되어 엔진의 펌핑 작동이 원활하지 못하고 전반적인 효율이 저하됩니다.
진공은 차량의 보조 시스템을 구동하는 일반적인 방법이었다.진공 시스템은 시간이 지남에 따라 진공 튜브가 취약해지고 누출에 취약해지기 때문에 신뢰성이 떨어지는 경향이 있습니다.
1960년 이전
- 윈드실드 와이퍼 모터 - 1966년 미국 교통 및 자동차 안전법에 의해 미국에서 연방 자동차 안전 표준이 도입되기 전에는 공압 모터로 윈드실드 와이퍼를 구동할 때 매니폴드 진공 상태를 사용하는 것이 일반적이었습니다.이 시스템은 저렴하고 단순했지만 엔진이 공회전하는 동안 최대 속도로 작동하고, 순항하는 동안 절반 속도로 작동하며, 운전자가 페달을 끝까지 밟으면 완전히 정지하는 익살스러우면서도 안전하지 않은 와이퍼 효과를 낳았다.
- 전원 잠금 모터
- "오토백" 연료 리프터:[1] 진공 상태를 사용하여 연료를 주 탱크에서 작은 보조 탱크로 올리고, 이 탱크에서 중력에 의해 기화기로 흐릅니다.이를 통해 초기 자동차에서는 신뢰할 수 없는 품목이었던 연료 펌프가 제거되었습니다.
1960–1990
자동차 진공 시스템은 1960년대와 1980년대 사이에 사용의 정점에 도달했습니다.이 기간 동안 다양한 진공 스위치, 지연 밸브 및 부속 장치가 만들어졌습니다.예를 들어 1967년식 Ford Thunderbird는 진공 상태를 다음과 같은 용도로 사용했습니다.
- 진공 보조 브레이크 서보(파워 브레이크)는 기압을 이용해 엔진 매니폴드 진공을 눌러 브레이크 압력을 높입니다.제동은 거의 항상 스로틀의 닫힘과 관련된 높은 매니폴드 진공 상태를 동반하므로, 이 시스템은 단순하고 거의 완벽합니다.통합 제동 시스템을 제어하기 위해 트레일러에 진공 탱크가 설치되었습니다.
- 변속기 변속 컨트롤
- 숨겨진 헤드램프를 위한 도어
- 리모트 트렁크 래치릴리즈
- 파워 도어록
- HVAC 공기 경로 - 차량 HVAC 시스템은 매니폴드 진공을 사용하여 공기 흐름 및 온도를 제어하는 액추에이터를 구동합니다.
- 히터 코어 밸브 제어
- 리어 캐빈 벤트 컨트롤
- 틸트 어웨이 스티어링 휠 해제
진공으로 구동할 수 있는 기타 항목은 다음과 같습니다.
현대적인 사용법
현대 자동차에는 진공 청소기를 사용하는 액세서리가 최소한 있다.이전에 진공으로 구동되던 많은 액세서리가 전자 액세서리로 대체되었습니다.진공 상태를 사용하는 일부 최신 액세서리는 다음과 같습니다.
- 진공 보조 브레이크 서보
- 양극 크랭크케이스 환기 밸브
- 숯통
- HVAC 공기 경로
디젤 엔진의 매니폴드 진공
많은 디젤 엔진에는 버터플라이 밸브 스로틀이 없습니다.매니폴드는 공기 흡입구에 직접 연결되어 있으며, 유일한 흡인은 벤추리가 없는 하강 피스톤에 의해 발생하며, 엔진 출력은 연료 분사 시스템에 의해 실린더로 분사되는 연료량을 변화시켜 제어합니다.이는 가솔린 엔진보다 디젤을 훨씬 더 효율적으로 만드는 데 도움이 됩니다.
진공이 필요한 경우(휘발유 및 디젤 엔진을 모두 장착할 수 있는 차량에 진공이 필요한 시스템이 있는 경우가 많음), 스로틀에 연결된 버터플라이 밸브를 매니폴드에 장착할 수 있습니다.이로 인해 효율이 저하되지만 여전히 venturi에 연결되어 있지 않기 때문에 효과적이지 않습니다.저압은 가솔린 엔진에서처럼 광범위한 상황이 아닌 오버런(예: 스로틀이 닫힌 상태에서 언덕을 내려갈 때)에서만 생성되므로 진공 탱크가 장착됩니다.
이제 대부분의 디젤 엔진에는 별도의 진공 펌프("배기")가 장착되어 있어 모든 엔진 속도에서 항상 진공을 제공합니다.
많은 신형 BMW 가솔린 엔진은 정상 작동 시 스로틀을 사용하지 않고 "밸브트로닉" 가변 리프트 흡기 밸브를 사용하여 엔진으로 유입되는 공기의 양을 제어합니다.디젤 엔진과 마찬가지로 이러한 엔진에는 매니폴드 진공이 실질적으로 존재하지 않으며, 브레이크 서보에 동력을 공급하려면 다른 소스를 사용해야 합니다.
