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  장마철 연비가 떨어지는 이유를 아십니까? - 카프로클럽
작성자 관리자
작성일 2009-07-19 (일) 16:16
 
장마철 연비가 떨어지는 이유를 아십니까?

전자제어 엔진이 탑재된 차량에 해당하는 내용으로 전자제어 엔진은 연료분사가 공연비 제어 방식이다. 공연비(air fuel ratio)라 함은 공기와 연료의 비율을 말하며, 공기량이 산출되면 비로소 연료분사의 양이 ecu에 의해 결정되기 때문에 공기량 센서의 데이터가 어떻게 ecu에 입력되는가에 따라 연료분사의 상관관계가 결정되어 차량의 성능이나 연비와 어떤 관계를 가지게 된다는 내용이다.

알기쉽게 rpm센서와 공기량 센서및 산소센서를 이용해서 풀어본다. 맑은 날 엔진의 rpm이 750이라고 할 때 공기량 센서의 데이터는 "1013"이라고 할 때 비오는 날이나 흐린 날은 "890~990"으로 줄어든다. 이것은 기상기압에 의해 변하는 이유 때문이다.

전자제어 엔진의 공연비는 14.7:1 이라고 이미 ecu에 프로그램으로 정해져 있으므로, 맑은 날 공연비 14.7:1의 연료 분사를 하여 정상 rpm의 엔진으로 충분히 요건을 갖추는 반면, 기상상태가 흐려서 줄어든 공기량 센서 데이터가 ecu로 입력되면 주어든 공기량 만큼 부족한 연료분사를 하게 된다. 당연히 rpm이 줄어들게 된다. 이때 줄어든 rpm을 750 rpm으로 일정하게 유지하기 위한 제어를 하는 과정에서 분사량을 늘리게 되는 것이다. 이와같이 규칙으로 정해진 공연비에 의해 흐린날은 14.7이 아닌 14.5의 공기량에 : 1의 연료를 분사하게 된다. 750rpm일 때의 공기량 "1013" 보다 줄어든 만큼 분사량을 줄이는 것이다. 이렇게 작은 양의 연료가 분사되면 엔진의 rpm은 드롭되게 된다. 이때 부족한 양을 보충해야 하기 때문에 다른 전기장치를 가동하게 되며, 분사량을 늘리는 과정에서 수반되는 보다 빠른 점화를 위한 파워tr의 구동을 미리 하게 되어 타이밍이라고 하는 점화시기가 진각된다. 이렇게 진각타이밍에 의해 상사점 후 12도 부군에서 최대 출력을 내던 엔진이 상사점 후 5도로 진각되어 최대 출력을 내는 엔진으로 변하면서 피스톤의 하강속도를 느리게 만든다.

피스톤의 하강속도가 느려진다는 것은 상승속도 또한 느려지며, 배기 속도에도 영향을 미친다.

이번에는 다른 각도에서 풀어 본다. 연소실에서는 압축온도가 있다. 충분히 흡입된 공기는 피스톤의 행정체적과 연소실 체적비를 이용한 압축비가 정해지며, 압축시 단열압축이 되어 압축시 연소실의 온도는 500℃라고 한다면 맑은 날 공기온도가 30℃라고 할 때 압축비에 의해 단열압축시 압축온도가 500℃라고 한다면 흐린날은 줄어든 공기량 만큼 부족한 공기를 압축해야 하므로 압축온도가 450℃로 내려가며, 또 흐린날의 맑은 날의 기온보다 낮은 25℃라고 할 때 단열 압축시 온도는 부족한 공기량의 압축시보다 더 낮은 400℃와 같이 된다. 이와같이 낮아진 온도에 의해 점화과정을 거치더라도 연소실에서의 혼합개스의 연소는 맑은 날과 차이가 있게 되며, 정상 연소시 보다는 희박이라고 하는 연소상태가 된다. 이런 결론에 의해 폭발력이 줄어들고, 줄어든 폭발력은 배기속도를 떨어트리며, 배기 속도가 느려지게 되면 배기관에 있는 산소센서의 피드백 전압이 낮아진다.

배기 온도가 낮아지면서 산소센서의 감응 속도가 느려지고 피드백 전압도 낮아지면서 ecu로 하여금 부족한 연료를 더 분사하게 하는 명령으로 작용한다.

이런 프로그램 작용으로 연료 분사량을 늘리기 위한 제어를 하게 되니 연료소비가 늘어나는 것이다.

그러나 평소 공기량 센서가 정상차량 보다 높은 시그널이 ecu로 입력될 때보다 비오는 날 줄어든 공기량 센서의 입력으로 공연비 14.7:1의 분사에 가까워 지게 되어 오히려 비오는 날이나 흐린 날의 연비가 좋아지기도 한다. 즉 위에서 제시한 공기량이 "1013"이 아니라 평소 공기량이 "1050"이라고 할 때 비오는 날은 1013쪽으로 이동하게 되는 공기량 센서 전압에 의해 연료분사가 이뤄지니 공연비가 좋아지면서 연비와 출력이 올라좋아진다는 결론이다. 

그렇지만 비오는 날 보다는 날씨가 좋은날이 더 많으므로 현재 개발된 차량의 성능으로는 만족해 하며, 지금 연구된 내용으로 작성중인 논문이 완성되어 발표되고 자동차 메이커가 채택해서 프로그램으로 완성된 자동차가 된다면 기상상테(맑은 날, 흐린날, 바람부는 날, 아침, 저녘, 낮 시간대의 조건과 시내및 고속도, 야외의 조건)를 가리지 않고 일정한 연비가 변하지 않게 하는 연구를 완성하여 논문으로 발표될 날이 멀지 않았다.

그 후 저의 논문을 자동차 메이커가 채택해서 시행한다면 늘 만족스런 자동차의 성능과 고 연비 차량의 등장이 멀지 않았다고 할 수 있겠다. 그렇지만 자동차 메이커는 첨단화 시키는 노력에 열중하고 있다는 것이 몹씨 안타까운 일이 아닐 수 없다. 그러나 첨단을 가는 전기자동차 또는 태양열 자동차가 아닌 석유자원을 연료로 하는 자동차라면 논문의 값어치는 매우 높다는 생각을 해야 한다.

아뭏든 비오는 날이나 흐린 날 운전하게 되면 엑셀 반응이 무겁거나 소리가 둔탁하게 들리는 것도 ecu가 있는 전자제어 차량에서의 결론으로 기상조건을 이용한 제어는 필연적인 항목이며, 비 오는 날 연비가 나빠지는 차량이라면 그나마 만족스런 자동차가 되는 것이며, 비오는 날 연비가 좋아진다면 평소 차량성능이 만족스럽지 못한 차량이니 정비해서 연비좋고 출력좋은 차량을 가질 수 있는 노력을 해야 한다.

이제 비오는 날의 연비가 떨어지는 이유를 충분히 알았을 것이다. 본 카프로 페이지를 이용하는 네티즌 여러분들의 자동차에서의 연비는 어느날 연비가 좋았는지 비교해 볼 수 있는 기회가 되어야 겠다.

   
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