[집중 분석] 자동차 배기튜닝의 기초 01

[집중 분석] 자동차 배기튜닝의 기초 01

 

신차나 또는 타던 차에 변화를 주고 싶을 경우 튜닝을 하게 된다. 튜닝에 첫걸음은 화학튜닝인 첨가제 및 오일 등의 교환이다. 다음으로 바디튜닝인 외장의 타이어와 휠 및 범퍼 라이트 등의 악세사리를 교환하는 방법이 있다. 세 번째로 연비나 출력향상 등의 퍼모먼스를 주기위해 첫걸음으로 쉽게 머플러를 교환하는 배기튜닝을 선택하는 경우가 있다.

 

배기튜닝은 자세히 알아보지 않고 진행 할 경우 차량의 연비 및 출력이 저하 될지도 모른다. 그래서 배기라인 즉 머플러 및 배기관의 교환을 통한 배기튜닝의 기초를 알아보자.

 

배기관의 굵기나 길이를 바꾸면 엔진의 출력 특성까지 달라진다.

배기관을 굵게하면 자동차의 속도가 빠를 것 같은 느낌이 든다. 실제로 고속영역 주행에서 변화가 있다. 그러나 시내 주행에서는 튜닝 전보다 응답속도 및 출력이 저하된다.

 

배기관이 굵으면 배기 저항이 적기에 차량의 출력과 속도가 상승 할 수 있을 것 같다. 그런데 어째서 주행 할 수 없게 될까? 배기관은 일종의 굴뚝이며 소각로에 장치되어 있는 굴뚝과 같은 역할을 한다. 소각로의 굴뚝을 제거하면 무럭무럭 연기만 나고 잘 타지 않는다.

 

배기관이 배출가스를 한 방향으로 유도하는 역할을 한다. 그리고 배기의 흐름이 생긴다. 배출가스에 확실한 흐름이 생기면 부압이 발생한다. 즉, 배기관내에 진공이 생겨 흡기 시 더 많은 공기와 연료를 연소실내로 흡입하여 출력을 증대한다. 그러나 배기관을 잘못 설치하면 이 배기의 흐름이 끊어져 자동차의 출력과 연비가 나빠진다.

 

자동차의 머플러나 배기관을 떼어낸 상태에서 즉, 배기저항이 없는 상태에서 배기가스를 배출하면 흡배기의 순환이 잘 되지 않는다. 배기관과 머플러가 없으면 엔진 내에 빨려 들어갈 연료혼합 가스가 흡입되지 않는다. 배출가스도 엔진 밖으로 나가지 않고 남아 있어 엔진 의 연소실에는 소량의 혼합기만 들어가게 된다. 따라서 출력저하로 주행 할 수 없게 된다.

 

이런 증상은 엔진의 흡기와 배기 밸브가 다 열려지는 밸브 오버랩 순간에 충분한 연료 혼합가스가 실린더 내로 흡입되지 않았기 때문이다.

 

엔진 튜닝에서 하이캠 같은 것들을 사용해서 더욱더 오버랩 기간을 길게하려고 하는 이유는 실린더 내에 보다 많은 연료 혼합가스를 흡입하기 위해서다.

 

실린더의 연소실에 연료 혼합가스가 얼마나 흡입되는가를 나타내는 표현이 “충전효율” 또는 “흡입효율”이라고 한다. 이 흡입효율은 연료 혼합가스를 얼마나 흡입하였는가의 능력을 나타낸다. 예를 들어 2000cc 엔진에 2000cc 혼합기가 들어가면 흡입효율은 100%, 1000cc만 들어가면 50%의 흡입효율이다.

 

밸브 오버랩은 이 흡입효율을 높이기 위한 것이다. 그러나 오버랩이 되어 있으면 어째서 흡입효율이 높아질까? 연소실로 연료 혼합가스가 많이 흡입되는 것은 배기관과 머플러에서 발생하는 부압이 있어서 그 일을 하고 있기 때문이다.

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배기라인은 굴뚝 역할을 하여 배기의 흐름이 생겨 좀 더 많은 압력이 발생하여 배기가스를 배출한다. 그 힘으로 외기가 흡기라인을 통해 연소실로 흡입되는 것이다. 즉 배기 맥동을 이용하고 있기 때문에 오버랩하고 있으면, 그 힘으로 열린 흡기 밸브로 부터는 새로운 혼합기가 대량으로 실린더 내로 빨려 들어간다.

(배기맥동 : 배기밸브가 닫히기 직전 배기가스의 밀도는 실런더 안이 낮고 배출통로는 높게된다. 이때 밀도가 낮은 실린더 안에서 밀도가 높은 배출구로 배출가스의 이동이 생기는데 이것을 배기맥동이라고 한다.)

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배기라인은 흡기 시 흡입공기와 연료를 연소실에 효율적으로 흡입하기 위한 부품이다. 또한 배기가스를 밖으로 배출하는 것보다도 엔진의 “충전효율”을 증가시키기 위해서 장착되어 있는 부품이다. 그러므로 배기튜닝을 잘못하면 충전효율이 낮아져서 출력저하가 된다. 결과적으로 배기튜닝은 흡입요율 즉 출력증대를 위해서 있다고 하면 의문이 들겠지만 역할의 측면에서 보면 그렇다고 할 수 있다.

 

지금까지 배기튜닝에서 배기라인이 가지는 의미를 먼저 살펴봤습니다. 다음 편에는 머플러와 배기관 그리고 배기 매니폴더의 역할에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

 

손진석 기자