[집중 분석] 자동차 배기튜닝의 기초 02

“자동차 배기튜닝의 기초 01“에서 배기라인이 가지는 역할과 기계적 특성을 살펴봤다. 이번편에서는 머플러 및 배기관과 배기 매니폴더의 기능적면에서 좀 더 알아본다.

 

머플러 변경은 배압의 제어이지 배압을 제거하는 것이 아니다.

먼저 머플러의 종류에 따라 출력 특성이 어떻게 변할까? 소음기 즉 머플러는 일반형과 스포츠형이 있는데, 대부분 일반형은 소음감소를 주목적으로 사용하고, 스포츠형은 출력증대를 목적으로 하여 기본설계가 되었다. 그래서 차량의 퍼포먼스를 위한다면 스포츠형 머플러가 제격이다.

다음으로 배기관의 종류에 따라 자동차의 출력 특성은 어떻게 변할까? 배기관이 가늘면 중저속영역의 토크가, 굵으면 고속영역의 토크가 증가한다.

 

가는 배기관을 장착했을 때 중저속영역에서 배기가스의 배출시 많은 부압이 발생하여 오버랩한 밸브로부터 흡입공기가 많이 연소실로 빨려 들어가며, 충전 효율이 증가하여 그것에 의해서 토크가 증가한다.

 

고속영역에서는 배기가스의 배출 양이 많아져서 가는 배기관에서는 원활하게 배기가스를 배출하지 못한다. 즉 막힌 상태가 되므로 고속회전에 알맞은 대량의 혼합기를 연소실에 흡입 할 수 없게 된다. 고속영역에서의 충전효율이 낮아지므로 가는 배기관은 중저속영역보다 출력이 고속에서는 떨어지게 된다.

 

양산차의 경우 저속부터 고속까지 전영역에 작용하도록 만들어져 있다. 고속영역의 출력을 다소 희생을 하더라도 안정된 공회전과 시내주행이 가능하도록 배기라인을 설계하여 중저속 및 약간의 고속 토크의 특성을 하고 있다.

 

배기튜닝은 이것을 조금 굵은 배기관으로 바꿈으로 고속영역의 퍼모먼스를 좋게 하는 것이 목적이다. 즉 저속영역을 희생하여 좀 더 고속영역의 토크가 필요할 때 사용한다. 굵은 배기관으로 튜닝하면 고속영역에서 배출가스가 원활하게 배출된다. 이것은 밸브 오버랩 상태에서 실린더로 흡입되는 공기와 연료의 양이 많아진다. 즉 고속영역의 충전효율의 향상되어 엔진의 출력을 높이는 방법이다.

 

그러나 중저속에서는 배기가스의 양이 너무 적어서 배출가스 배출시 발생하는 부압이 낮아 엔진의 출력이 낮아 질 수 있다. 이렇게 되면 중저속에서의 토크 및 응답성이 저하된 상태가 된다. 고속토크를 지향한 배기튜닝은 중저속영역에서는 거북이 걸음이 되는 원인이다.

 

지나친 배기튜닝은 오히려 차를 망치는 경우가 된다. 때문에 굵은 파이프와 다소 가는 파이프를 조합하거나 도중에 서브 머플러를 달아서 배기가스의 유속과 배압을 조정하여 전영역에 주행 할 수 있게 만든 튜닝 용품도 많다. 또는 양산차와 동일한 크기의 배기관과 머플러에 와류를 이용하여 효율을 높인 제품도 있다.

 

배기튜닝을 진행 하고자한다면, 우선 내차의 어떤 부분에 변화를 주고 싶은지 살펴볼 필요가 있다. 연비향상, 출력증대, 배기관의 외향적 튜닝, 배기음의 튜닝, 매연감소 등 다양한 각도에서 계획한 다음에 튜닝을 시작해야 한다.

 

또한 튜닝을 통해 파워업한다고 하면 전영역에 걸쳐 저속에서 고속까지 파워업하는 것으로 생각하고 있는 경우가 많다. 그것이 가능하면 좋겠지만 대부분의 경우에는 실망하게 된다.

 

여하튼 배기튜닝을 한다는 것은 배기압을 제어하는 것이지 제거하는 것이 아니다. 적당한 배기압이 있으면 연소실에 흡입 공기와 연료를 많이 충전해 준다. 즉 적당한 배기압이 있는 배기튜닝은 충전효율을 증가시켜주는 것이다. 이때가 배기효율이 좋은 상태가 된다. 좋은 배기압은 고충전효율이며 높은 배기효율이라는 것이다.

충전효율은 배기 매니폴드에 의해서도 달라진다. 배기 매니폴드는 엔진의 배기포트로 부터 머플러의 파이프까지 연결하는 배기 집합관이다. 판매되고 있는 것은 문어발 모양으로 구부러져 있다. 이것의 집합방법에 따라 배기간섭이 일어나기 때문에 배기효율이 좋은 배기 매니폴드로 교환하기도 한다. 최근의 차에서는 배기간섭을 이용해서 중저속영역의 충전효율을 증가시키고 있는 것도 있다. 배기 매니폴드는 집합부를 만드는 방법이나 집합부까지의 길이로 각 회전영역의 충전효율이 달라진다.

 

배기가스를 집합 시키는 방법

▶ 4기통이면 4개의 배기관을 합쳐서 1개로 만든 4-1형은 고속형

▶ 4개를 2개로 합치고 또 1개로 묶은 토크형

▶ 외견상으로는 4-1형이지만 속에 정류판을 달아 실제는 4-2-1형으로 만들어서 토크형을 겨냥하고 있다.

 

배기튜닝의 기계적인 방법 즉 배기관과 머플러 그리고 매니폴드의 형상이나 길이와 굵기 등의 변화를 통하여 엔진 연소실의 충전효율을 조절하여 출력을 상승시키는 방법에 대하여 살펴봤다.

 

자동차의 모든 장치들은 그 위치에서 꼭 필요하기 때문에 설치되어 있는 것이다. 그래서 변화 즉 튜닝을 하고 싶다면 기초적인 정보는 반드시 필요하겠다. 또한 배기튜닝은 흡기튜닝을 동시에 진행하면 효율이 더 좋아질 수 있다는 것도 참고하자.

 

손진석 기자(www.autoinews.co.kr)