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Nov 15, 2023

EGR, 2차 공기 주입 및 배출 관리

완벽한 내연기관차는 정확한 양의 연료를 넣을 수 있을 것입니다.

완벽한 내연기관 자동차는 정확한 순간에 정확한 양의 연료와 공기를 연소실에 투입할 수 있는 것입니다.

완벽한 연소가 발생한다면 부산물로 물과 이산화탄소만 얻을 수 있으며, 결과적으로 연소되지 않은 연료나 산소가 생성되지 않습니다. 적절한 온도에서 연소가 일어나므로 산화물(더 높은 온도에서 활성화되는 "과활성" 산소)이 질소 및 탄소와 결합하여 산화질소(NOx) 및 일산화탄소(CO)를 형성하지 않습니다. 이 완벽한 자동차에는 촉매 변환기나 기타 배출가스 제어 장치가 필요하지 않습니다.

이를 실현하려면 무엇이 필요합니까? 연소실에 직접 분사하는 것이 좋은 시작입니다. 또한 원치 않는 난기류나 탄소 축적 영역과 같은 핫스팟이 없는 완벽한 연소실이 필요합니다.

그러나 가장 중요한 요소는 공기와 연료를 완벽하게 측정하여 가능한 최상의 점화 시기와 최적의 연소를 계산할 수 있는 엔진 제어 컴퓨터와 센서입니다. 이를 위해서는 엔진 속도와 부하로 인해 지속적으로 변경되는 수백만 개의 계산을 수행할 수 있는 슈퍼 컴퓨터의 컴퓨팅 용량이 필요합니다.

우리에게는 이 기술이 없지만 매년 연소실 설계가 좋아지고, 엔진 컴퓨터가 좋아지고, 센서가 더욱 민감해집니다.

그 동안 배기가스 재순환 시스템(EGR), 2차 공기 분사 및 촉매 변환기를 갖추고 배기가스 배출을 줄입니다.

이 시스템은 온도를 제어하기 위해 연소실에 소량의 불활성 가스를 주입합니다. 배기 가스는 일반적으로 연소되지 않으므로 연소 온도가 낮아지고 엔진에서 배출되는 NOx가 감소합니다.

연소실에서 물질이 약 1,300°C 또는 2,500°F의 온도로 가열되면 산소와 질소가 서로 결합하기 시작하여 NOx와 CO를 형성합니다.

배기 가스를 연소실에 투입함으로써, 공기/연료 혼합물은 불활성 배기 가스에 의해 희석됩니다. 이는 연소 과정을 늦추고 연소 온도를 NOx가 형성되지 않는 수준으로 낮춥니다.

기존 EGR 시스템과 달리 최신 EGR 시스템은 감속 중이거나 스로틀이 닫힌 상태에서만 작동하는 것이 아니라 지속적으로 작동합니다. 정전이나 걸림돌 문제를 해결하려고 할 때 이 점을 염두에 두십시오.

배기 및 흡기 캠축 모두에 가변 밸브 타이밍이 있는 최신 차량은 흡기 행정 중에 소량의 배기 가스가 챔버로 다시 흡입되도록 타이밍을 조정할 수 있습니다.

2차 공기 분사 시스템은 외부 공기를 배기 흐름으로 펌핑하여 연소되지 않은 연료를 태울 수 있습니다. 초기 시스템에는 벨트 구동 공기 펌프가 있습니다. 최신 흡기 시스템은 배기 펄스에 의해 생성된 진공을 사용하여 공기를 파이프로 끌어옵니다. 최신 시스템은 전기 모터를 사용하여 공기를 펌핑합니다. 이러한 시스템은 촉매 변환기의 수명에 매우 중요합니다.

전기 모터 시스템은 GM LS 시리즈, Toyota V8 및 California Emission Ford 3.8L V6와 같은 많은 신차에서 찾아볼 수 있습니다. 이러한 시스템은 일반적으로 엔진 작동의 처음 20~120초 동안 활성화됩니다. 공기를 배기 매니폴드로 유입시켜 시동 시 리치 실행으로 생성된 탄화수소와 일산화탄소를 산화시킵니다. 이는 예비 촉매의 소등 시간을 대폭 줄일 수 있습니다. 시스템은 냉각수 온도, 공기 온도 및 산소 센서와 같은 입력을 사용하여 정확한 양의 공기를 주입합니다.

촉매 변환기에는 EGR 및 공기 분사 시스템이 제공하는 두 가지 요소, 즉 NOx를 줄이기 위한 적절한 온도와 탄화수소를 연소하기 위한 산소가 필요합니다. 이상적인 조건에서 삼원 촉매는 NOx 배출을 50~95%, 연소되지 않은 연료를 99.9% 정도 줄일 수 있습니다.

이는 오염물질의 최종 정지점이며, 상류 배출 시스템이 손상되면 배기관 배출이 증가하기 전에 보상할 수 있는 양만큼만 보상할 수 있습니다.

고공해 차량을 제대로 진단하려면 공기 흡입구부터 배기관까지 전체 시스템을 살펴보는 엔지니어처럼 보아야 합니다. 차량을 설계할 때는 지정된 배기가스 배출 수준을 충족해야 합니다. 이를 위해 엔지니어링 팀은 시스템의 균형을 맞추고 조화롭게 작동하여 가격이 저렴하도록 만듭니다.