가변 흡기제어장치(VICS)

엔진 회전따라 흡기 다기관 길이 변화
중·고속 운전영역서 엔진성능 향상

일반적으로 자동차는 시내 주행이나 일반도로에서의 운행 횟수가 많으므로 중·저속 영역에서 높은 출력이 요구되지만 고속도로 등에서는 중·고속 영역에서의 큰 회전력이 요구된다. 이와 같은 다양한 운전자의 요구에 대응하고 저속에서 고속까지 높은 출력을 발휘하도록 개발된 것이 가변 흡기제어장치(VICS)로 엔진 성능향상 장치이다. 구조는 VICS밸브를 구동하기 위한 서보모터와 감속기어와 밸브의 위치를 감지하기 위한 밸브위치 감지센서가 있다.

자동차 엔진의 특성은 중·저속 영역에서 회전력을 크게하면 고속 영역에서 회전력이 낮아지고, 반대로 고속 주행에서 회전력이 크면 중·저속 영역에서 회전력이 작아지는 특성을 가지고 있다.

가변 흡기제어장치는 이러한 단점을 보완하기 위해 엔진 회전수와 부하의 상태에 따라 흡기 다기관의 길이를 변화시켜 전 운전 영역에서 엔진성능을 향상시키는 신기술 시스템이라고 할 수 있다.

작동원리는 엔진이 저속으로 작동할 때는 흡기제어 밸브를 닫아 흡기다기관의 길이를 길게해 흡입관성 효과를 이용해 흡입효율과 충전효율을 향상시켜 저속 회전력을 증대시킨다.

일반적으로 엔진이 저회전시에는 피스톤의 속도가 느리므로 하사점을 지나 흡입 밸브가 닫히기 전까지 흡입공기를 계속해서 밀어주는 흡입공기의 관성이 증가하기 때문이다.

또한 고속 회전에서 흡기제어 밸브를 열면 흡기다기관의 길이가 짧아지고, 흡입공기의 유속이 빨라지고 흡입저항이 없이 흡입 밸브가 닫힐 때까지 충분한 공기를 유입한다.

이와 같이 저속에서는 긴 흡기다기관을 이용해 저속 회전력을 향상시키고, 고속에서는 짧은 흡기다기관을 사용해 고속 회전력을 향상시킨다.

즉, 엔진이 저회전 영역에서는 VICS밸브가 닫히면 흡입통로가 길어지게 되고 흡입 관성력과 와류가 증가해 충전효율이 증가한다. 반대로 엔진이 고속 고부하 영역에서는 VICS밸브를 열어 흡입통로를 짧게해 흡입저항을 감소시킨다.

따라서 흡입저항이 감소함으로써 상대적으로 흡입효율이 높아지고 엔진출력이 증대된다. 저속과 고속제어의 기준은 자동차의 운전특성에 따라 달라지며 일반적으로 2천500~4천500rpm, 운전자가 페달을 밟는 정도인 스로틀 밸브의 개도가 50~70%의 범위 내에서 결정한다.

<제공: 김연수 교수 한국폴리텍대학 달성캠퍼스 자동차학과(자동차정비기능장)>

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