배기 매니폴드
Exhaust manifold |
자동차 엔지니어링에서 배기 매니폴드는 여러 실린더의 배기 가스를 하나의 파이프로 수집합니다.매니폴드라는 단어는 고대 영어 단어 manigfeald(앵글로색슨어 manig [다수] 및 feald [폴드])에서 유래했으며 여러 입력 및 출력의 접힘(반대적으로 흡입구 또는 흡입구 다지관은 실린더에 공기를 공급함)을 의미합니다.
배기 매니폴드는 일반적으로 여러 실린더에서 엔진 배기 가스를 수집하여 배기 파이프에 공급하는 단순 주철 또는 스테인리스강 장치입니다.많은 엔진의 경우 미국식 영어로는 헤더, 영국식 및 호주식 [1]영어로는 추출기 매니폴드, 영국식 [citation needed]영어로는 단순히 "튜브 매니폴드"로 알려진 애프터마켓 튜브형 배기 매니폴드가 있습니다.이 파이프들은 각 실린더마다 개별 배기 헤드파이프로 구성되어 있으며, 이 헤드파이프는 보통 컬렉터라고 불리는 하나의 튜브로 수렴됩니다.수집기가 없는 헤더를 줌 헤더라고 합니다.
애프터마켓 헤더의 가장 일반적인 유형은 프라이머리 튜브용 연강 또는 스테인리스강 튜브와 플랫 플랜지 및 프라이머리와 유사한 재료로 만들어진 더 큰 직경의 컬렉터로 구성됩니다.세라믹 타입의 피니시(내부 및 외부 모두)로 코팅하거나 내열성 피니시로 도장하거나 나체로 도장할 수 있습니다.크롬 도금 헤더를 사용할 수 있지만 사용 후에는 파란색이 되는 경향이 있습니다.광택이 나는 스테인리스강도 착색(보통 노란색 색조)되지만 대부분의 경우 크롬보다 적습니다.
표준 또는 애프터마켓 매니폴드를 절연하는 또 다른 형태의 수정이 사용됩니다.그러면 엔진 베이로 방출되는 열의 양이 줄어들어 흡기 매니폴드 온도가 낮아집니다.단열재에는 몇 가지 유형이 있지만 특히 다음 세 가지가 일반적입니다.
- 세라믹 페인트를 다지관에 분무 또는 브러시하여 오븐에 경화시킵니다.일반적으로 얇기 때문에 절연 특성이 거의 없습니다. 그러나 방사선을 통한 열 방출을 줄여 엔진실 난방을 줄입니다.
- 세라믹 혼합물을 열 분무로 매니폴드에 접합하여 단열성이 매우 뛰어난 견고한 세라믹 코팅을 제공합니다.이것은 퍼포먼스 생산 자동차나 트랙 전용 레이서에 자주 사용됩니다.
- 배기 랩은 매니폴드에 완전히 감겨 있습니다.이는 저렴하고 매우 간단하지만 매니폴드의 조기 열화로 이어질 수 있습니다.
배기 헤더의 성능 목표는 주로 흐름 저항(배압)을 줄이고 엔진의 체적 효율을 높여 출력의 증가를 가져오는 것입니다.발생하는 과정은 가스 법칙, 특히 이상 가스 법칙과 복합 가스 법칙으로 설명할 수 있습니다.
배기 청소
엔진이 배기 스트로크를 시작하면 피스톤이 실린더 보어 위로 이동하여 전체 챔버 체적이 감소합니다.배기 밸브가 열리면 고압 배기 가스가 배기 매니폴드 또는 헤더로 빠져나와 다음과 같은 세 가지 주요 부분으로 구성된 "배기 펄스"를 생성합니다.
- 고압 헤드는 연소실 내 배기와 배기 시스템 외부 기압 간의 큰 압력 차이로 인해 생성됩니다.
- 배기가스가 연소실과 대기 사이에서 균일해지면 압력차가 감소하고 배기속도가 감소한다.이는 배기 펄스의 중압 차체 구성 요소를 형성합니다.
- 나머지 배기 가스는 저압 테일 구성 요소를 형성합니다.이 테일 구성 요소는 처음에는 주변 대기압과 일치할 수 있지만, 고압 및 중압 구성 요소의 운동량은 연소실 내의 압력을 대기압보다 낮은 수준으로 낮춥니다.
이 비교적 낮은 압력은 흡기 및 배기 밸브가 부분적으로 열리는 오버랩 기간 동안 실린더에서 모든 연소 생성물을 추출하고 흡기 충전을 유도하는 데 도움이 됩니다.이 효과는 "파손"이라고 알려져 있습니다.배기 포트 및 파이프의 길이, 단면적 및 형상은 소거 효과의 정도와 소거가 발생하는 엔진 속도 범위에 영향을 미칩니다.
배기 소기 효과의 크기는 배기 펄스의 고압 및 중압 구성 요소 속도의 직접적인 함수입니다.퍼포먼스 헤더는 배기 속도를 가능한 한 높이는 역할을 합니다.한 가지 기술은 튜닝된 길이의 1차 튜브입니다.이 기술은 배기 시스템에 있는 동안 각 배기 펄스의 발생 시간을 측정하여 연속적으로 발생되도록 시도합니다.그러면 배기 펄스의 낮은 압력 테일은 다음 배기 펄스의 고압 헤드 간에 더 큰 압력 차이를 만들어 해당 배기 펄스의 속도를 증가시킵니다.두 개 이상의 배기 뱅크가 있는 V6 및 V8 엔진에서 "Y-파이프"와 "X-파이프"는 배기 펄스의 저압 성분을 사용하여 다음 배기 펄스의 속도를 증가시키는 것과 동일한 원리로 작동합니다.
기본 튜브의 길이와 직경을 선택할 때는 세심한 주의를 기울여야 합니다.튜브가 너무 크면 배기 가스가 팽창하고 속도가 느려져 청소 효과가 감소합니다.튜브가 너무 작을 경우 배기 흐름 저항이 생성되어 엔진이 배기 가스를 챔버에서 배출하기 위해 작동해야 하며, 이로 인해 출력이 감소하고 유입되는 흡기 전하가 희석되도록 배기 가스가 챔버에 남아 있게 됩니다.엔진은 고속에서 더 많은 배기 가스를 생성하므로, 헤더는 용도에 따라 특정 엔진 속도 범위로 조정됩니다.일반적으로 넓은 기본 튜브는 높은 엔진 속도에서 출력과 토크가 가장 잘 증가하며, 좁은 튜브는 낮은 속도에서 최고의 이득을 제공합니다.
또한 많은 헤더가 공진 튜닝되어 있어 밸브 오버랩 시 연소실을 청소하는 데 도움이 되는 저압 반사파 희박 펄스를 활용합니다.이 펄스는 배기가스가 컬렉터에 병합되는 경우와 같이 밀도 변화가 발생할 때마다 모든 배기 시스템에서 생성됩니다.명확히 하기 위해 희박 펄스는 위의 "머리, 몸통, 꼬리" 설명에서 설명한 것과 동일한 프로세스에 대한 기술 용어입니다.통상 공진 튜닝을 통해 1차 튜브의 길이를 튜닝함으로써 희박 펄스는 밸브 오버랩이 발생하는 정확한 모멘트 펄스와 일치하도록 타이밍을 맞출 수 있다.일반적으로 긴 1차 튜브는 짧은 1차 튜브보다 낮은 엔진 속도에서 공명합니다.
일부 최신 배기 헤더는 세라믹 코팅으로 제공됩니다.이 코팅은 녹을 방지하고 엔진 베이로 방출되는 열의 양을 줄이는 역할을 합니다.열 감소는 흡기 매니폴드 열 흡수를 방지하여 엔진으로 유입되는 공기의 온도를 낮추는 데 도움이 됩니다.
크로스 플레인 V8에 H 또는 X 배기관이 필요한 이유
 | 이 섹션은 어떠한 출처도 인용하지 않습니다.(2019년 8월 (이 및 ) |
크로스플레인 V8 엔진에는 각각 4개의 실린더를 포함하는 좌측 및 우측 뱅크가 있습니다.엔진이 작동 중일 때 피스톤은 엔진 점화 순서에 따라 점화됩니다.뱅크에 피스톤이 2회 연속적으로 점화되면 배기 펄스가 2회 연속적으로 피스톤을 통과하기 때문에 배기 파이프에 고압 영역이 형성됩니다.배기 파이프 내에서 두 펄스가 이동하면 X 또는 H 파이프가 발생합니다.파이프가 접촉하면 펄스의 일부가 X-H 파이프로 분산되어 총 압력이 소량 낮아집니다.압력이 감소하는 이유는 오일(액체, 공기 또는 가스)이 파이프를 따라 이동하고 오일이 교차점에 도달하면 최소 저항의 경로를 따르며 일부는 블리딩되어 압력이 약간 떨어지기 때문입니다.X-H 파이프가 없으면 배기 흐름이 불안정하거나 일정하지 않으며 엔진이 최고 효율로 작동하지 않습니다.이중 배기 펄스는 해당 뱅크의 다음 배기 펄스의 일부가 해당 실린더를 완전히 빠져나가지 못하고 남아 있는 이중 펄스의 양과 그 펄스의 혼합 상태에 따라 폭발(희박 공연비(AFR) 때문에) 또는 풍부한 AFR로 인한 실화를 일으킵니다.
동적 배기 형상
오늘날 배기 시스템과 유체 역학에 대한 이해는 여러 가지 기계적 개선을 가져왔다.이러한 개선 사항 중 하나는 일부 야마하 오토바이에 장착된 배기 최종 전원 밸브("EXUP")에서 확인할 수 있습니다.배기 시스템의 컬렉터 내 배압을 지속적으로 조정하여 엔진 속도의 함수로서 압력파 형성을 개선합니다.이것에 의해, 중저수준의 퍼포먼스가 보증됩니다.
낮은 엔진 속도에서는 관망 내 파동 압력이 낮습니다.배기 밸브가 닫히기 전에 헬름홀츠 공명의 완전 진동이 발생하며, 저속 토크를 높이기 위해 큰 진폭의 배기 압력파를 인위적으로 유도한다.이는 실린더의 4개 1차 파이프가 접합되는 지점에서 배기 내부의 내부 밸브(EXUP 밸브)가 부분적으로 닫힘으로써 이루어집니다.이 접합점은 본질적으로 인공 대기처럼 작용하므로, 이 지점에서 압력의 변화는 면적 불연속성의 갑작스러운 증가에서 반사파의 동작을 제어한다.밸브를 닫으면 국부 압력이 증가하여 더 큰 진폭의 음반사 팽창파가 형성됩니다.따라서 배압 증가로 인한 손실이 EXUP 튜닝 효과보다 큰 속도까지 저속 토크가 향상됩니다.고속에서는 EXUP 밸브가 완전히 열리고 배기가스가 자유롭게 흐를 수 있습니다.
