슈퍼차저 없이 엔진으로 들어가는 공기를 슈퍼차저하는 방법

Sep 11, 2023

새로운 Mercedes-Benz 300SL Gullwing의 후드를 여는 것은 50년대 대부분의 열성팬들에게 상당한 경험이었을 것입니다. 우선, 3.0리터 스트레이트 6좌석은 50도 각도로 기울어져 있습니다. 덩어리 위에는 기화기가 보이지 않는 거대한 알루미늄 주조 매니폴드가 있습니다. Gullwing의 긴 흡기 러너는 당시 사용된 다른 어떤 것과도 달라 보였고 고성능 내연 기관의 전조 역할을 했습니다.

자동차의 흡기 매니폴드에서 공기는 대기압으로 유입되어 엄청난 속도로 흡기 밸브를 향해 돌진합니다. 그러나 흡기 밸브가 완전히 닫히면 돌진하는 공기가 막다른 골목에 도달하고 효과적으로 반동하여 압력파를 생성합니다. 이 파동의 주파수와 밸브의 타이밍을 정확하게 맞추면 이 압력 파동이 흡기 밸브가 열릴 때 흡기 밸브 쪽으로 향하게 할 수 있습니다. 이를 통해 연소실로 향하는 공기가 대기압 이상으로 가압될 수 있습니다. 그 압력은 훨씬 높지는 않지만 "슈퍼차징" 효과를 생성하여 헤드의 체적 효율성을 향상시키기에 충분합니다.

짧은 흡기 러너를 사용하면 흡기 밸브의 압력파가 고주파수로 앞뒤로 튀어 오르며 엔진 rpm이 올라갈 때 이러한 과급 효과를 제공합니다. 러너가 길수록 압력파는 더 먼 거리를 이동해야 하므로 더 낮은 주파수의 공기 펄스가 생성됩니다.

오랫동안 BMW와 유럽의 자동차 튜너이자 경주 엔지니어인 Steve Dinan은 "기본적으로 길이가 길수록 저가형 출력이 늘어나고, 길이가 짧을수록 고급형 출력이 높아집니다"라고 말했습니다. "이유는 RPM이 높을수록 [가압된 공기 펄스가 빠르게 닫히는 밸브에 도달하는 데] 시간이 더 짧기 때문입니다. 따라서 펄스가 거기에 도달할 수 있도록 흡기 매니폴드를 더 짧게 만들어야 합니다." Autozine에 따르면 300SL의 러너들은 저급 파워를 지원하기 위해 오랫동안 노력했습니다. (이것은 고회전 경주용 스크리머가 아닌 3.0리터 '메르세데스의 6' 대형 세단을 개조한 것이라는 점을 기억하세요.)

더 넓은 범위의 엔진 속도에서 과급 효과를 활용하려면 이상적으로는 다양한 길이의 흡기 러너가 필요합니다. Mercedes는 50년대에 가변 길이 흡기 매니폴드 시스템에 대한 특허를 받았으며, 1966년 5월 Road & Track 호에서 우리는 수많은 실험적인 가변 길이 흡기 시스템을 자세히 설명했습니다. 그러나 80년대가 되어서야 자동차 제조업체는 가변 길이 흡기 매니폴드를 사용하기 시작했습니다.

초기의 좋은 예는 Porsche 928 S4입니다. 3500rpm 미만에서는 5.0리터 V-8이 더 긴 흡입관을 통해 공급되었습니다. 3500rpm 이상에서는 스로틀 위치에 따라 진공 작동식 버터플라이 밸브가 열리고 엔진은 더 짧은 통로를 통해 호흡합니다. 이로 인해 928 S4는 2700~4500rpm 사이에서 최소 300lb-ft의 토크를 제공했습니다. 포르쉐는 964세대 911과 비슷한 작업을 했습니다. 단, 서로 다른 길이의 러너를 사용하는 대신 양쪽 실린더 뱅크 위의 플레넘을 연결하는 서로 다른 직경의 파이프를 사용했습니다. 이 파이프는 전력 대역의 여러 지점에서 전력을 높이는 데 도움이 되는 다양한 공명을 생성했습니다.

공랭식 플랫 6의 마지막 반복 중 하나인 1996년 911 Carrera는 포르쉐의 공명 시스템과 다양한 길이의 파이프를 결합한 Varioram이라는 새로운 흡입 시스템을 받았습니다. 이는 엔진에 세 가지 다른 흡기 모드를 제공했습니다. 5000rpm 미만에서는 엔진이 더 긴 파이프를 통해 호흡합니다. 5000rpm 이상에서는 엔진이 더 짧은 파이프로 전환되고 밸브가 열려 공명 시스템을 채웁니다. 5800rpm 이상에서는 공명 시스템이 열려 실린더에 더 많은 공기를 공급합니다. Paul Frere가 포르쉐 911 스토리에서 언급했듯이 Varioram은 중거리에서 상당한 토크 부스트를 제공했지만 시스템은 복잡했습니다. 포르쉐는 수냉식 플랫식스로 전환하면서 Varioram을 포기했습니다. 996 및 997세대 911과 986 및 987세대 Boxster/Cayman에 등장한 M96 및 M97 플랫 6는 길이가 다른 두 개의 파이프만으로 두 개의 플레넘을 연결하는 공명 흡기 시스템을 사용했습니다.