Q & A
요즘 운전할때 갑자기 궁금해진 부분입니다.
가속페달은 쓰로틀의 개폐량을 조절하여 가속을 하는걸로 알고 있는데
연료분사량, 즉 공연비가 rpm별로 달라지는 건지 악셀량에 따라 달라지는 건지 궁금합니다.
rpm이 높을 수록 엔진 보호를 위해 연료분사량이 많아지는 것은 알고 있습니다.
근데 고rpm때 뿐만 아니라 고부하 저rpm 상황에서도 연비가 나빠진다는 얘기를 들었을 때
만약 공연비가 rpm의 영향을 받는다면 딱히 연비가 나빠질게 없을것 같다고 생각했었거든요.
만약 공연비가 rpm의 영향만을 받는다면 왜 고단 저rpm상황에서 연비가 나빠지는 지도 궁금합니다.

네 맞습니다.
엔진의 운행조건을 speed 와 load 라는 두가지 개념을 통해서 표현하곤 합니다.
speed 는 rpm 이구요 load 는 토크와 같은? 비슷한? 개념으로 생각하시면 됩니다.
주어진 rpm 에서 load 가 크면 그 rpm 에서의 최대토크에 보다 가깝게 운행되고 있는것이고
load 가 작다면 힘을 덜 쓰고 있는것이죠.
힘을 더 쓰고 있는 상황에서 좀 더 많은 연료가 태워지고 있다고 생각하시면 되구요.
개솔린 엔진에서는 공연비 (air fuel ratio) 가 크게 변하지 않습니다. 크게 변하지 못하도록 람다센서에서 읽은 산소양에 맞추어 그 산소를 전부 태워버릴 만한 연료를 분사하게 됩니다. (운행조건에 따라 조금 lean 하게 혹은 조금 rich 하게 타겟을 잡을수도 있을겁니다만) 그 주된 원인은 뒤에 붙은 삼원촉매때문입니다. 동규님말씀처럼 망가진다기 보다는 작동영역을 벗어나게 되어서 오염물질을 제대로 없애지 못하게 됩니다. 최대한 산소가 없어야만, 혹은 산소가 조금 있다가 없다가 를 주기적으로 반복해야만 삼원촉매가 제대로 일을 하거든요.
차에 대해 잘 모르던 예전에는 rpm에 따라 연료분사량이 거의 정비례하는 것으로 알고 있었습니다만 인젝터에 신호선을 연결해서 연료분사량을 모니터해보니 오르막, 내리막, 기어비, 악셀량에 따라 아주 다양한 모습을 보였습니다.
정확한 메커니즘은 차량마다 다르고 ecu의 학습에 따라서도 다를 것이라 생각합니다.
엘란트라 오토와 sm7을 번갈아가며 타고 있는데 내리막의 경우,
sm7은 악셀 오프하면 바로 엔진브레이크가 걸려서 속도가 빨리 줄어드는 경향이 있어 악셀을 아주 살짝 밞아주는데 이 상태에서는 연료분사는 되지 않으면서 기어가 바뀌지 않더군요.
엘란트라는 악셀 오프 시 기어가 바로 바뀌지 않고 연료분사도 중지되는데 악셀을 아주 조금만 밟아도 rpm이 높은 상태이기 때문에 연료분사가 많이 되는 것처럼 보입니다. 연료분사가 빨리 되는 것과 분사량과는 조금 다른 개념이기 때문에 저도 정확히는 모르겠습니다.
락업클러치 걸린 상태에서 오르막을 올라갈 경우에 악셀을 어느 정도 깊이 밟아도 락업이 풀리기 전에는 속도가 잘 오르지 않는데 연료분사가 덜 돼서 그런 것 보다는 기어비 때문에 가속이 안되는 것 같더군요.
이 경우에는 기어를 한 단 내려서 가속하는 것이 더 효율적이라고 생각합니다.
평지의 경우에는 고단 기어에서 악셀량이 적을수록 연비에 유리하겠지만 그 외의 경우에는 변수가 많아 제조사의 정확한 데이터가 있어야 판단이 가능할 것 같습니다.
공연비는 연료분사량과 같은 말이 아닙니다. 연료 분사량은 드로틀 개도량에 따라 변하지만 공연비는 크게 변할 수 없습니다. 공연비가 이론 공연비에서 많이 변해버리게 되면 촉매가 망가져 버리거든요. 기본적으로 연료분사량은 드로틀 개도량과 비례합니다. "드로틀 개도량 = 공기 유입량"인데 공연비를 대충 일정하게 유지시키기 위해서는 연료 분사량이 변해야 하죠.
고단 저 rpm에서 연비가 나빠지기도 하는 것은 토크가 부족하기 때문입니다. 예를 들어 3단 2000rpm과 5단 1000rpm이 같은 속력을 내는 차가 있을 때 그 속력을 유지 하기 위해 3단으로는 악셀 페달을 20%, 5단으로는 50% 밟아야 한다면 5단일 때 연료 소모가 더 많겠죠. 반면에 1000rpm에서의 효율이 좋아 5단 30% 악셀링만으로 3단 20% 악셀링에 해당하는 토크를 낼 수 있는 차가 있다면 5단 1000rpm 으로 달리는 것이 연비에 더 좋을것이고요.