V-Wing 디자인으로 압축된 고성능과 선진기술
V6-3.5리터 VTEC/혼다 4행정 BF 225D/200D/175D
혼다 VTEC(가변벨브 타이밍 및 리프트)장치는 원래 F1 레이스용 엔진을 위해 개발되고 사용되어 왔습니다.
이 시스템은 모든 RPM 영역에서 흡기량을 극대화하기 위하여 저속과 고속간에 밸브 타이밍 및 밸브 리프트를 전환하여 엔진이 고속으로부터 저속까지 전 운전영역에서 그 엔진의 모든 잠재능력을 이용할 수 있도록 한 시스템입니다.
VTEC 장치는 각 실린더마다 3개의 로커암(1차, 2차 및 중앙), 동조 피스톤, 고속 및 저속 캠으로 이루어진 구조를 가지며 ECU의 신호를 받은 VTEC 솔레노이드 밸브가 통제합니다. ECU가 지속적으로 엔진을 모니터하여 VTEC 시스템의 작동에 관한 조건이 충족되면 VTEC 솔레노이트 밸브를 개방하라는 신호를 보내게 되고 그 결과 오일 통로가 열려 유압이 로커암에 있는 동조 피스톤에게로 적용됩니다. 이 동조 피스톤은 3개의 로커암을 결합하여 이들이 일체가 되어 고속 캠에 의해 제어되어 보다 긴 밸브 행정을 가능하게 합니다.
엔진 속도가 4,500RPM 이하일 때, 유압이 로커암에 있는 동조 피스톤에 적용되지 않아 1차 및 2차 로커암이 저속용 캠에 의해 제어되어 독립적으로 작동하고 밸브 리프트 행정이 상대적으로 적게 되고 결과적으로 저속운영에 필요한 만큼의 흡기만 가능하도록 흡기 밸브가 열립니다.
엔진 속도가 4,500RPM 이상이고, 다른 모든 필요한 조건이 충족되면 ECU가 VTEC 솔레노이드 벨브를 개방하라는 신호를 보내 유압이 동조 피스톤에 작용하여 3개의 로커암을 결합시킵니다. 이렇게 결합된 로커 암들은 고속용 캠에 의하여 작동되고, 그에 따라 밸브 리프트 행정이 커지게 되어 고속운행에 필요한 다량의 흡기가 가능하게 됩니다.
이 VTEC 시스템은 혼다의 또 다른 신기술인 가변흡기 시스템과 더불어 전 운전영역에서 엔진의 토크를 10%이상 증가시키는 효과를 가져와 엔진의 성능을 극적으로 향상시키면서 동시에 연비의 개선과 부드러운 주행을 가능하게 합니다.
가변흡기 시스템은 흡기 챔버가 좌, 우측 흡기 매니폴드 사이에 위치하여 챔버의 중앙에 나비벨트를 개폐하여 엔진 속도에 따라 흡기량을 최적화하는 시스템을 말합니다. 이 시스템은 특히 저속 및 중속에서의 토크 및 출력을 최대화하는 시스템입니다.
ECU가 지속적으로 엔진속도를 모니터하여 엔진속도가 약 4,000RPM 이상으로 올라가면 바이패스 조절 솔레노이드 밸브가 작동하도록 신호를 보내 진공탱크에 비축된 흡기 매니폴드 진공압력이 다이아프램에 작동하도록 하여 흡기챔버 내의 나비밸브를 열리게 하는 것입니다.
엔진속도가 약 4,000RPM 이하가 되면 나비밸브가 닫히게 되고 따라서 흡기 챔버의 좌우측은 분리되게 되어 공기가 한쪽 방향으로만 흐르게 됩니다. 이 때 나비밸브가 닫힘으로써 흡기 통로가 절반으로 줄어들게 되고 따라서 공명효과에 의해 공기 흐름이 빨라지게 되고 결과적으로 흡기의 밀도를 향상시켜 연소실로 흡입되는 공기의 양을 최소화합니다. 이는 저속에서의 토크를 높이는 역할을 합니다.
엔진속도가 약 4,000RPM 이상이 되면 나비밸브가 열리게 되고 양쪽 흡기 챔버를 하나로 결합하여 대용량의 단일 챔버를 이루게 합니다. 이 대용량 챔버는 비교적 넓고 짧은 흡기통로를 형성하여 이를 통한 공기의 커다란 흐름이 관성을 만들어 내어 피스톤이 하사점을 지난 후에도 공기가 연소실로 향하여 흐르도록 합니다. 이를 관성효과라 하며 결과적으로 높은 출력을 가능케 합니다.
| 공명효과 | 관성효과 |
|---|---|
| 낮은 엔진속도 | 높은 엔진속도(관성에 의한 흡기) |
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배기 매니폴드는 알루미늄으로 만들어 졌으며, 냉각수의 흡입 및 리턴 통로를 통합한 삼중벽 구조를 갖습니다. 냉각수가 매니폴드의 흡입 통로를 통해 들어와 실린더 블록 쪽으로 향하고, 실린더 블록을 냉각 후 다시 매니폴드의 리턴 통로를 통해 들어가 매니폴드를 다시 냉각시킵니다.
알루미늄은 뛰어난 열전도성을 가지며 매니폴드 주변의 냉각수의 반복순환은 냉각효율을 극대화 시키고 배기가스 열이 실린더 블록으로 전달되는 것을 방지합니다.
흡기 매니폴드는 각각 수지로 만들어진 상부 커버, 통로 커버 그리고 하부 커버로 구성되어 있습니다.
이 수지 구조는 매니폴드를 경량화 시킬 뿐만 아니라 흡기온도가 상승하는 것을 방지하여 엔진 출력을 향상시킵니다.
ECU가 산소 센서 출력전압 신호를 받으면 연료분사량을 제어하여 엔진내의 혼합기가 이상적인 수준에 도달하도록 하는데, 이를 산소센서 피드백 제어라고 합니다.
ECU는 산소센서의 기전력이 화학양론적 수준을 넘으면 혼합기가 과도하게 풍부하다고 판단하고 반대로 너무 낮으면 혼합기가 부족하다고 판단합니다. ECU는 이러한 공연비 피드백 신호에 따라서 알맞게 연료분사량을 수정합니다.
산소 센서 피드백 제어는 엔진의 부하가 일정범위 안에 있는 동안은 이론적인 공연비에서의 연소를 보증하여 낮은 배출가스 및 연료효율 향상에 기여합니다. 또한 산소 센서에는 히터가 결합되어 있어, 엔진 시동 후 히터가 작동되면서 센서는 짧은 시간 내에 활동온도에 도달하게 됩니다.
노크 센서는 실린더 블록에 설치되어 있으며, 진동을 감지하여 노킹을 발견합니다.
노크 센서는 엔진 노킹으로 인한 진동을 전기신호로 변환하여 이를 ECU에 보냅니다.
<점화기시 제어>
ECU는 엔진의 작동조건에 적합하도록 점화시기를 제어합니다. 점화시기를 결정하기 위하여, ECU는 엔진 속도, TDC 타이밍, 그리고 흡기 매니폴드 절대압 및 ECU에 저장된 기타 자료를 이용하여 기본 점화시기를 확인 후 엔진 온도 센서, 흡기온도 센서, 스로틀위치 센서, 노크 센서 등으로부터의 신호에 따라서 최종 점화시기를 결정합니다.
