■ 개요

희박연소엔진이란 기존의 엔진보다 연료를 적게 태우는 엔진으로서 기존엔진이 공연비가 14.7:1 정도임에 비하여, 희박연소엔진은 이 보다 훨씬 희박한 22:1 정도로 운전되는 엔진이다.
희박연소엔진의 장점은 다음과 같다.

□ 동일한 출력이라면 흡입공기량이 증가하므로 펌핑손실이 작다.
□ 연소최고온도가 감소하므로 열손실과 열해리에 의한 냉각손실이 감소한다.
□ 연소가스 성분이 공기에 보다 가깝고, 연소가스 온도도 저하하므로 비열비가
증가한다.

■ 희박엔진 구성과 연소방식

희박한 공연비에서도 운전이 가능하도록 한쪽 흡기포트는 스트레이트 포트, 다른쪽은 흡입공기에 스월운동이 일어나도록 한 스월포트로 만든다.
스트레이트 포트에는 매니폴드 트로틀링 밸브가 설치되어 있어서, 저부하 희박운전시에는 닫혀 스월포트로만 공기가 유입되도록 한다.
흡기 상사점후 60-90도까지 분사된 연료는 스월운동에 의해 연소실내에서 성층화되며, 점화시에는 점화플러그 주위에 상대적으로 농후한(13-14:1) 공연비가 존재하게 되어 점화가 용이하게 되며, 강력한 초기화염이 스월운동에 힘입어 희박한 공연비 영역까지 급속히 연소시킨다.

■ 공연비의 제어

희박연소 엔진이라도 전운전영역에서 항상 희박한 공연비로 운전되는 것은 아니며, 다음과 같이 이론공연비와 희박공연비로 나뉘어 운전된다.

□ 워엄시

빠른 워엄업과 운전불안정 및 THC저감을 위해 이론공연비로 운전

□ 워엄후

광역산소센서를 이용하여 전구간에 걸쳐 공연비 피드백제어를 한다. 제어는 가급적 희박공연비와 이론공연비로만 제어되도록 하여 천이구간에서 NOx가 발생하지 않도록 한다. 보통 토크 8kg.m 이하의 중부하까지는 희박공연비로 운전되며, 그 이상의 고부하 및 전개시에는 가속성능 향상과 3원촉매에 의한 NOx 정화를 위하여 12-13:1의 진한 혼합기로 운전한다.

■ 희박연소엔진의 과제

□ 배기성능과 운전성의 향상

흡기계 유동을 강화하고, 흡기포트를 최적화하여 기통간 편차감소

□ Lean Limt의 확대

연료분사 시기, 형상, 입경의 최적화, 점화에너지, 방전시간 증가, 점화플러그 개선

□ 희박-이론공연비 절환쇼크 저감

피드백제어 로직개발, 보조공기 공급제어 및 전자 스로틀 개발

□ NOx저감: Lean NOx 촉매의 개발