흡기 매니폴드

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자동차 공학에서 흡기 매니폴드 또는 흡기 매니폴드(미국식 영어)는 연료/공기 혼합물을 ^[1]실린더에 공급하는 엔진의 일부입니다.manigfeald라는 단어는 고대 영어 단어 manigfeald(앵글로색슨어 manig[다수]와 feald[반복]에서 유래)에서 유래한 것으로, 하나(파이프)를 여러 ^[2]개로 곱하는 것을 말한다.

이와는 대조적으로 배기 매니폴드는 여러 실린더의 배기 가스를 더 적은 수의 파이프(종종 하나의 파이프까지)로 수집합니다.

흡기 매니폴드의 기본 기능은 연소 혼합물(또는 직분사 엔진의 공기만)을 실린더 헤드의 각 흡기 포트에 균등하게 분배하는 것입니다.균등한 분배는 엔진의 효율성과 성능을 최적화하기 위해 중요합니다.또한 카뷰레터, 스로틀 바디, 연료 인젝터 및 기타 엔진 구성 요소를 위한 마운트 역할도 할 수 있습니다.

피스톤의 하강 움직임과 스로틀 밸브로 인한 제한으로 인해 왕복 스파크 점화 피스톤 엔진에서는 흡기 매니폴드에 부분 진공(대기압보다 낮음)이 존재합니다.이 매니폴드 진공은 상당할 수 있으며, 보조 시스템(파워 어시스트 브레이크, 배기 가스 제어 장치, 크루즈 컨트롤, 점화 어드밴스, 윈드실드 와이퍼, 파워 윈도우, 환기 시스템 밸브 등)을 구동하기 위한 자동차 보조 동력원으로 사용될 수 있습니다.

이 진공은 엔진의 크랭크케이스에서 피스톤 블로바이 가스를 흡입하는 데도 사용할 수 있습니다.이를 양극 크랭크케이스 환기 시스템이라고 하며, 연료/공기 혼합물과 함께 가스가 연소됩니다.

흡기 매니폴드는 역사적으로 알루미늄 또는 주철로 제조되었지만 복합 플라스틱 재료(예: 대부분의 크라이슬러 4기통, Ford Zetec 2.0, Duratec 2.0 및 2.3 및 GM의 Ecotec 시리즈)의 사용이 인기를 끌고 있습니다.

난기류

카뷰레터 또는 연료 인젝터는 연료 방울을 매니폴드의 공기로 분사합니다.정전력과 경계층으로부터의 응축으로 인해 일부 연료는 매니폴드 벽을 따라 웅덩이로 형성되며, 연료의 표면 장력으로 인해 작은 물방울이 공기 흐름에서 더 큰 물방울로 결합될 수 있습니다.두 조치 모두 공연비에 일관성이 없기 때문에 바람직하지 않습니다.흡기구의 난류는 연료 방울을 분해하여 분무 정도를 향상시킵니다.원자화가 개선되면 모든 연료가 더 완전히 연소되고 불꽃 전면을 확대하여 엔진 노크를 줄일 수 있습니다.이러한 난류를 달성하기 위해 실린더 헤드의 흡기 및 흡기 포트 표면을 거칠고 광택이 나지 않은 상태로 두는 것이 일반적인 방법입니다.

흡기구에는 어느 정도의 난류만 유용하다.연료가 충분히 분무되면 추가적인 난류가 불필요한 압력 저하와 엔진 성능 저하를 일으킵니다.

체적 효율

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흡기 매니폴드의 설계 및 방향은 엔진의 체적 효율의 주요 요소입니다.갑작스러운 윤곽 변경은 압력 강하를 유발하여 연소실로 유입되는 공기(및/또는 연료)를 줄여줍니다. 고성능 매니폴드는 부드러운 윤곽과 인접 세그먼트 간의 점진적인 전환이 가능합니다.

최신 흡기 매니폴드는 일반적으로 실린더 헤드의 각 흡기 포트로 확장되는 개별 튜브를 사용하며, 이 튜브는 카뷰레터 아래의 중앙 볼륨 또는 "프리넘"에서 나옵니다.주자의 목적은 공기의 헬름홀츠 공명 특성을 이용하는 것입니다.공기는 개방 밸브를 통해 상당한 속도로 흐릅니다.밸브가 닫히면 아직 밸브로 유입되지 않은 공기는 여전히 많은 운동량을 가지고 밸브를 압박하여 고압 포켓을 형성합니다.이 고압 공기는 매니폴드 내의 저압 공기와 균일해지기 시작합니다.공기의 관성으로 인해 등화는 다음과 같이 진동하는 경향이 있습니다.처음에 러너 내의 공기는 매니폴드보다 낮은 압력에 있습니다.다지관 안의 공기가 다시 러너로 균등해지려고 하면 진동이 반복됩니다.이 과정은 음속으로 발생하며, 대부분의 매니폴드는 밸브가 다시 열리기 전에 러너를 여러 번 오르내립니다.

러너의 단면적이 작을수록 주어진 공기 흐름의 공진 시 압력 변화가 커집니다.이러한 헬름홀츠 공명의 양상은 Venturi 효과의 한 결과를 재현합니다.피스톤이 아래로 가속하면 흡기 러너의 출력 압력이 감소합니다.이 저압 펄스는 입력단까지 이어지며, 여기서 과압 펄스로 변환됩니다.이 펄스는 러너를 통해 역류하여 밸브를 통해 공기를 주입합니다.그러면 밸브가 닫힙니다.

Helmholtz 공명 효과의 최대 출력을 활용하려면 흡기 밸브의 개방 시간을 올바르게 맞춰야 합니다. 그렇지 않으면 펄스가 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.밸브 타이밍은 동적이고 엔진 속도에 따라 달라지지만 펄스 타이밍은 정적이며 흡기 러너의 길이와 음속에 따라 달라지기 때문에 엔진에 매우 어려운 문제가 발생합니다.기존 솔루션은 최대 성능이 요구되는 특정 엔진 속도에 맞게 흡기 러너의 길이를 조정하는 것이었습니다.그러나 현대 기술은 전자 제어 밸브 타이밍(예: 밸브트로닉) 및 동적 흡기 지오메트리(아래 참조)와 관련된 수많은 솔루션을 만들어냈습니다.

"공진 튜닝"의 결과로 일부 자연 흡기 흡기 시스템은 100% 이상의 체적 효율로 작동합니다. 즉, 압축 행정 이전의 연소실 내 공기 압력이 대기압보다 높습니다.이 흡기 매니폴드 설계 특징과 조합하여 배기 매니폴드 설계와 배기 밸브 개방 시간을 보정하여 실린더의 배기량을 높일 수 있습니다.배기 매니폴드는 피스톤이 상사점에 ^{[citation needed]}도달하기 직전에 실린더에 진공 상태를 유지합니다.그러면 개방 입구 밸브가 일반적인 압축비에서 실린더의 10%를 채운 후 아래로 ^{[citation needed]}이동하기 시작할 수 있습니다.흡기 밸브는 실린더에서 더 높은 압력을 얻는 대신 공기가 유입되는 ^{[citation needed][vague]}동안 피스톤이 하사점에 도달한 후에도 열린 상태를 유지할 수 있습니다.

일부 엔진에서는 최소 저항을 위해 흡기 러너가 직진합니다.그러나 대부분의 엔진에서 러너는 커브를 가지고 있으며, 일부는 원하는 러너 길이를 달성하기 위해 매우 복잡합니다.이러한 회전은 결과적으로 전체 엔진을 보다 밀도 있게 포장하여 보다 콤팩트한 매니폴드를 가능하게 합니다.또한 이러한 "스니크" 러너는 가변 길이/스플릿 러너 설계에 필요하며 플레넘의 크기를 줄일 수 있습니다.적어도 6기통 이상의 엔진에서는 평균 흡기 흐름이 거의 일정하고 플레넘 부피를 작게 할 수 있다.플레넘 내의 정파를 피하기 위해 가능한 한 컴팩트하게 만들어져 있습니다.흡기 러너는 공기역학적 이유로 프레넘에 공기를 공급하는 입구보다 플레넘 표면의 작은 부분을 사용합니다.각 러너는 주 입구까지의 거리가 거의 동일하도록 배치됩니다.실린더가 서로 닫히는 주자는 이웃으로 배치되지 않습니다.

원래 카뷰레터 V8 엔진용으로 설계된 180도 흡기 매니폴드에서 분할 플레넘 흡기 매니폴드는 매니폴드에서 발생하는 흡기 펄스를 점화 순서로 180도 분리합니다.이를 통해 한 실린더의 압력파가 다른 실린더의 압력파와 간섭하는 것을 최소화하여 부드러운 중간 범위 흐름에서 더 나은 토크를 얻을 수 있습니다.이러한 다지관은 원래 2배럴 또는 4배럴 카뷰레터를 위해 설계되었을 수 있지만, 현재는 스로틀 바디 및 멀티포인트 연료 분사 모두에 사용됩니다.후자의 예로는 Honda J 엔진을 들 수 있습니다.이 엔진은 3,500rpm 정도의 단일 평면 매니폴드로 변환되어 피크 유량과 마력이 향상됩니다.

카뷰레티드 엔진용 '습식 러너'가 있는 오래된 히트 라이저 매니폴드는 배기 가스를 흡기 매니폴드를 통해 전환하여 기화 열을 공급했습니다.배기 가스 흐름 전환의 양은 배기 매니폴드의 히트 라이저 밸브에 의해 제어되었으며, 매니폴드의 열에 따라 장력이 변화하는 이중 금속 스프링을 사용했습니다.오늘날의 연료 주입식 엔진에는 그러한 장치가 필요하지 않습니다.

가변 길이 흡기 매니폴드

가변 길이 흡기 매니폴드(VLIM)는 내연 엔진 매니폴드 기술입니다.4가지 일반적인 구현이 있습니다.우선 길이가 다른 2개의 개별 흡기 러너를 사용하여 버터플라이 밸브를 통해 쇼트 패스를 폐쇄할 수 있다.둘째, 흡기 러너는 공통 프레넘을 중심으로 구부릴 수 있으며, 슬라이딩 밸브에 의해 플레넘에서 길이 가변으로 분리됩니다.직선 고속 주자는 소형 롱 러너 익스텐션이 포함된 플러그를 받을 수 있습니다.6기통 또는 8기통 엔진의 플레넘은 절반으로 분할할 수 있으며, 한쪽에는 짝수 연소 실린더가, 다른 한쪽에는 홀수 연소 실린더가 있습니다.서브 플레넘과 공기 흡입구는 모두 Y(주 플레넘의 종류)에 연결되어 있습니다.공기는 두 개의 서브플레인 사이에서 진동하며, 큰 압력 진동은 주 플레넘에서 일정한 압력으로 발생합니다.서브 플레넘에서 메인 플레넘까지의 각 러너의 길이를 변경할 수 있다.V 엔진의 경우 속도가 감소될 때 밸브 안으로 슬라이딩하여 하나의 대형 프레넘을 고속 엔진 속도로 분할하여 구현할 수 있습니다.

이름에서 알 수 있듯이, VLIM은 더 나은 연비를 제공할 뿐만 아니라 출력과 토크를 최적화하기 위해 흡기구의 길이를 변경할 수 있습니다.

가변 흡기 지오메트리에는 두 가지 주요 효과가 있습니다.

• Venturi 효과:낮은 rpm에서는 제한된 용량(단면적)의 경로를 통해 공기를 유도함으로써 공기 흐름의 속도를 증가시킨다.부하가 증가하면 더 많은 양의 공기가 챔버로 유입될 수 있도록 큰 경로가 열립니다.이중 오버헤드 캠(DOHC) 설계에서 공기 경로는 종종 별도의 흡기 밸브에 연결되므로 흡기 밸브 자체를 비활성화하여 더 짧은 경로를 제외할 수 있습니다.
• 가압:조정된 흡기 경로는 헬름홀츠 공명으로 인해 저압 슈퍼차저와 유사한 가벼운 가압 효과를 가질 수 있습니다.그러나 이 효과는 흡기 길이에 의해 직접적인 영향을 받는 좁은 엔진 속도 범위에서만 발생합니다.흡입구가 다양하면 두 개 이상의 가압된 "핫 스팟"이 발생할 수 있습니다.흡기 속도가 높을수록 엔진 내부의 공기(및/또는 혼합물)를 누르는 동적 압력이 증가합니다.동적 압력은 흡기 속도의 제곱에 비례하므로 통로를 좁히거나 길게 함으로써 속도/동적 압력이 증가합니다.

많은 자동차 제조사들은 다른 이름으로 비슷한 기술을 사용한다.이 기술의 또 다른 일반적인 용어는 가변 공진 유도 시스템(VRIS)입니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 실린더 헤드 이식
• 용융 코어 사출 성형

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