2009-12-13

RPM에 따른 토크저하 현상

출처: 기억 안남

 

가솔린이나 디젤이나 고 rpm에서는 토크의 저하 현상이 나타납니다.

그리고 이 뿐만이 아나라 저 rpm에서도 토크의 저하 현상이 나타납니다.

그런데 출력(마력)이 토크와 엔진의 속도를 곱한 개념이므로, 토크가 저하하면 출력 역시 증가폭이 둔화되거나 감소하게 됩니다.

그 이유는 이렇습니다.

토크에 영향을 미치는 인자는 몇가지인데, 주로 실린더에 유입되는 공기량과, 여기에 분사된 연료의 적정 연소 여부, 그리고 열손실을 생각해 볼 수 있습니다.

이런 면에서 볼 때, 저rpm에서 토크가 하강하는 이유는 엔진의 작동 속도가 늦음으로서 유입되는 공기의 속도도 낮게 되는데 이렇게 되면 공기의 흡기 관성력이 줄어들어 결과적으로 적은 공기량이 실린더에 유입되고 연소시킬 수 있는 연료의 량이 한정되므로 토크가 줄어들게 됩니다. 또한 엔진이 저rpm으로 작동하면 연소를 촉진시키는 와류와 난류의 강도가 작아지게 되어 연소효율이 떨어지므로 결국 토크가 작아집니다.
또한 저 rpm에서는 폭발행정에서 상대적으로 피스톤 속도가 느리므로 연소로 인해 발생한 열이 작동유체인 혼합기에 전해져 팽창 에너지로 충분히 전환되지 못하고 일부가 외부로 방출되어 열손실이 발생합니다. 따라서 연소로 발생한 열이 동력(토크)으로 충분히 전환되지 못하여 토크가 떨어집니다.

그리고 고 rpm에서는 흡기관성이 높아지고 와류와 난류가 강하며 열손실이 작아지게 되지만 반면에, 너무 많은 공기가 아주 빠르게 유입되다보니 트로틀 밸브와 흡기 밸브등에서 심한 저항 현상(쵸크 현상)이 발생하여 결국 실린더에 유입되는 공기량이 rpm의 상승에 따라 더 이상 증가하지 못하고 오히려 감소하게 됩니다. 실린더에 유입된 공기량이 감소하므로 이에 대하여 연소시킬 수 있는 연료량도 줄고 결과적으로 토크가 감소합니다.
또한 연소에 필요한 시간이 상대적으로 짧게 주어지는데 반해 연소 속도는 그만큼 변화하지 않으므로 결국 연소에 필요한 시간이 부족하게 되고 연소가 불완전하게 되어 토크가 줄어듭니다.

하지만 토크가 많이 나오는 구간에서는 흡기관성이 높아 실린더에 공기가 많이 충진되어 많은 연료를 연소시킬 수 있고, 와류와 난류의 강도가 높아져 연소가 촉진되며, 빠른 연소로 인해 열손실도 적게 되므로 토크가 가장 크게 되는 것입니다.

이런 형상을 조금이라도 완화하기위해 dohc나 cvvt, 터보,등의 기술을 적용하기도 하고, 엔진의 쓰임새에 의해 롱스트로크 엔진이나 스트로크 엔진을 적용하거나, vics등의 가변 흡기 장치 혹은 와류 촉진 장치등을 적용하는 것입니다.

No comments:

Post a Comment