튜닝 - 사고방지 기술
사고를 미리 회피하거나 방지하도록 경고해주는 장치 개발의 기술은 크게 두 가지가 있다. 시동 후 발진 전과 주행 중 차량과 도로 환경에 따라 운전자에게 확인토록 인식시켜 주는 시스템이 있다. 여기에는 연료 레벨, 브레이크 오일과 조향 유체, 엔진오일 및 냉각수 레벨, 주차 시 스티어링 휠 위치, 주차 브레이크 on/off 상태 및 백미러 조정 상태 등과 주행 중에는 차간 거리 자동 유지 운전 시스템, 타이어의 공기압 경보 시스템, 졸음운전자 경보 시스템, 운전 시계확보를 위한 디프로스터 시스템 그리고 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 후드와 같이 보행자 피해 경각 시스템 등이 있다.
급발진과 주행중 충돌 시 승객의 안전을 확보하기 위해 개발된 것이 에어백이다. 에어백의 효과는 안전벨트를 착용하였을 때 상당한 효과를 발휘할 수 있으며, 운전석과 보조석 그리고 측면 에어백으로 나누어진다. 운전석과 보조석의 에어백의 경우는 정면충돌 시 전개되는 것으로 자동차 앞쪽에 충격 감지 센서를 설치하여 설정 이상의 충격 시에만 에어백이 전개된다. 측면 에어백의 경우 자동차가 측면 방향으로 충격을 받을 때 효과를 볼 수 있으며 에어백이 설지 되지 않을 경우 운전자의 머리 부분이나 몸통 부분이 위험해진다. 이러한 사고를 최소화시키기 위해 최근 측면 에어백의 보급이 늘어나고 있는 추세이다. 에어백의 구성은 ECU, 모듈 및 클럭 스프링으로 이루어진 장치이다. 에어백의 모듈은 에어백과 페트 커버, 인프레이터로 구성되어 있다. 운전석의 경우에는 조향 휠의 중앙부에 설치되어 있으며, 보조석의 경우는 글로우 박스 상단면에 설치되어 있는 것이 일반적이다.
튜닝 - 고장 및 자기진단
일반적으로 차량의 고장을 점검하고 진단할 때는 기본장치의 점검부터 시작해야 한다. 모든 장치가 많은 부품으로 구성되어 있으나 작동원리에 의하여 설계 제작되었으므로 제작자와 차종에 따라 구조는 다를 수 있으나 절차와 방법은 유사하다. 최근에는 자동차의 구조 및 성능상 전기전자 및 제어부가 상당히 많은 구성요소를 접하고 있으므로 진단 시 첨단장비가 요구된다. 그리고 새시 등 주행장치의 진단 및 정비를 위한 하체부, 엔진 교정과 성능을 진단하는 부분도 매년 향상 발전하고 있다.
1) 엔진튜닝
자동차가 널리 보급됨에 따라 기존의 자동차의 성능을 보완 및 향상하기 위한 방편으로 튜닝이라는 새로운 장르가 생길 정보로 많은 발전과 관심을 가지게 되었다. 그중에서 자동차의 동력을 발생시키는 엔진 튜닝에 대해 많은 튜닝 제품이 개발, 시판되고 있다. 자동차 회사의 경우 설계부터 생산까지 많은 시간과 자본이 투자되고 있다. 그럼에도 불구하고 고성능 엔진을 개발하기까지는 많은 어려움이 따른다. 단지 엔진의 성능만 향상하고 연료 소비율, 배 기소 움, 배기가스등 법적 제약을 받지 않으면 오히려 고성능 자동차가 판매될 것이라고 생각한다. 현재 양산 차량의 경우 여러 가지 법적 제약에 묶여 있고, 내수 판매만을 위한 것이 아니라 세계 각국으로 수출할 경우 각 나라에서 규제되는 모든 사항들을 준수해야 되기 때문에 자동차 생산 업체로 보면 아주 어려운 여건이라고 볼 수 있다.
자동차의 선응을 향상할 방법에 대해서는 각자 취향과 추구하고자 하는 목표에 따라 튜닝의 정도가 달라질 수 있어 다분히 주관적 입장에서 튜닝 일고할 수 있다. 또한 튜닝 제품에 대한 신뢰성 및 공학적 타당성이 있는지 한 번쯤 검토해야 한다. 따라서 엔진 튜닝은 차량의 안전기술과 아울러 중요한 사항이다.
(1) 흡기 시스템
기본적으로 엔진의 연소실에 동력을 발생시킬 때 흡입되는 공기의 양에 따라 압축비가 달라진다. 그러므로 최대한의 동력을 확보할 수 있는 공기비를 만드는 것이 가장 중요하다고 할 수 있다. 이러한 관점에서 대기의 공기가 흡입되는 흡기관과 에어 클리너에서 발생하는 공기의 저항을 최대한 줄여 연소실로 공급하는 것이 중요하다.
(2) 배기 시스템
가장 많이 사용되고 제일 먼저 튜닝을 실시하는 부분으로 비교적 튜닝 방법이 간단하다. 흡기 시스템과 아울러 배기 시스템의 튜닝을 통해 엔진 동력 향상을 기대할 수 있다. 특히 소음기를 튜닝할 경우 엔진의 실린더 내에서 발생하는 연소 조건이 향상된다고 할 수 없다. 다만 4 행정 엔진의 경우 배기 행정시에 연소가스를 배출할 때 배기 다기관에서 발생되는 배기 저항을 줄여서 배기 성능을 향상하는 것이다. 따라서 완전 연소를 유도하여 출력을 향상시키는 방법이 아님을 알아야 된다.
현재 양산되는 자동차의 경우 법적 소음 규제치 이하로 설계해야 하기 때문에 출력 향상을 기대하기는 사실상 어려운 점이 많다. 차츰 증가되는 환경 규체에 맞추기 위해서는 다소 배기 성능이 떨어지는 것을 감수해야 된다.
배기 효율을 증가시키기 위해 능동형 소음기의 기술 개발이 꾸준히 연구되고 있으며, 일부 양산 차량에는 이 능동형 소음기가 장착된 차종도 있다. 즉, 배기가스를 가능한 한 많이 그리고 빨리 연소실에서 배출시키는 것이 출력 향상에 도움이 되는 것이다.
(3) 터보 차저
터보 차저는 과거 대형 디젤엔진에서 압축비를 높이기 위해 사용된 과급기이다. 따라서 일반 엔진과 비교할 때 동력 성능이 우수한 것이 일반적인 견해이다. 단순히 터보 차저를 설치할 경우 연소실에서 발생하는 압축비는 높아진다. 그러면 자연히 연소실에서의 폭발 압력이 상승하게 되어 결국 축출력이 향상된다.
그러나 임펠러에서 압축되는 공기의 온도가 상승하게 되고, 따라서 전체적인 연소 온도가 상승함에 따라 노킹을 유발할 수 있는 소지가 매우 크다. 그러므로 연소실 노킹을 예방하기 위해서는 필수적으로 흡입 공기를 냉각시키는 인터쿨러와 함께 사용해야 한다. 또한 터보 차저를 설치할 경우 흡입되는 공기량에 맞추어 연료가 분사되기 때문에 자연스럽게 연료가 많이 소비될 수 있다. 터보 차저로 튜닝할 경우 흡입되는 공기량과 배출되는 배기 가스양이 증가하므로 반드시 소음기 및 배기관의 튜닝과 같이 해야 한다.
(4) 오일 쿨러
오일 쿨러는 엔진오일을 냉각시켜주는 역할을 하는데 보통 과급기를 설치한 차량에서 많이 설치한다. 즉 높은 압축비로 연소되는 엔진에서는 고온과 고압에 노출되어 있다. 물론 냉각수가 순환하면서 엔진 전체의 온도 유지를 담당하고 있지만 피스톤 링 주위에 오일 링이 엔진 오일을 회수할 때 온도가 높아지게 된다. 모든 윤활유는 온도에 민감하게 반응하기 떄문에 고온에서는 점도가 떨어져 윤활성을 저해하는 결과를 가져온다. 그러므로 엔진 오일의 온도를 낮출 필요성이 있다. 양산 자동차의 경우 오일 필터 입구에 냉각수로 냉각하는 수냉식 오일 쿨러가 설치되어 있지만 한게가 있어 별도의 공랭식 오일 쿨러를 사용하고 있다.
(5) 실린더 블록
실린더 블록을 튜닝할 경우 실린더 블록의 재질과 가공 정밀도를 세심히 확인해야 된다. 보통 실린더 블록을 튜닝하는 경우는 경주용 자동차에서 많이 활용하고 있는데 보통 블록의 보어를 가공할 때 가공상의 오차를 줄이기 위해 주의를 기울여야 한다. 그러므로 좀더 쉽게 실린더 블록을 튜닝하기 위해서 보통 블록 비 헤드를 사용하는데 이것은 블록 보어 가공시 실린더 블록과 같은 재질을 사용하여 가공상의 오차를 줄일 수 있다. 이와 같은 방법은 일반 승용으로 사용하는 차량에는 비용대비 성능을 고려할 떄 부적합한 것으로 생각된다.
(6) 하이캠
보통 270도, 290도, 300도, 310도 기간의 하이 캠을 사용하며, 튜닝을 통하여 하이엔드 또는 출력 성능의 상승효과를 얻을 수 있다.
(7) 흡, 배기공
2 행정 엔진의 흡, 배기공은 공기를 흡입하고 연소가스를 배출하는 통로이다. 그러므로 이들에 대한 미세한 설계 변경에 따라 연소효율이 달라질 수도 있다. 흡기 포트 튜닝에 대한 기본적인 내용은 흡입 공기를 연소실로 공급할 때 연료와 공기가 함께 존재하는 혼합기가 연소실에서 골고루 분포될 수 있도록 강한 와류를 형성하는 것이다. 그러므로 흡기 포트를 지나는 혼합기가 좀 더 소용돌이치면서 연소실로 유입되도록 유도하면 된다. 배기 포트의 경우도 단시간에 배기가스를 배출할 수 있는 구조가 되어야 된다. 배기가스가 배기 다기관에서 체류하는 시간이 길어질수록 배기 저항이 증가하여 결국 배기 효율이 낮아지게 된다.
(8) ECU 튜닝
엔진의 연료분사와 점화시기를 전자 제어하는 ECU는 일종의 컴퓨터이다. 따라서 ECU에는 데이터를 처리하는 CPU와 정보를 저장하는 RAM과 ROM으로 구성된다. 보통 ECU의 프로그램은 컴퓨터 언어인 베이식과 C로 짜인 프로그램을 ON/OFF의 이진수에 의해 작동된다. ECU의 튜닝은 이러한 프로그램의 데이터를 수정하는 것을 말한다. 데이터의 변경만 정확히 알면 기타 여러 가지 배선이나 전기적 작업 필요 없이 자동차 내부의 다른 전자장치와 호환하는데 지장이 없다. 그러나 데이터의 변경에는 한계를 가지고 있으므로 경주용이나 풀 튜닝 자동차에는 부적합할 수 있다.
이러한 단점을 보완하기 위해서 별도의 범용 ECU를 사용하는데 데이터의 변경이 자유롭다. 제어 로직의 경우 제작사에 의뢰하여 변경할 수 있다. 또한 에어컨 같은 장치와 호환이 어렵고, 배기가스 규체에 걸릴 확률이 순정 ECU에 비해 훨씬 높으 것이 단점이다. 그리고 직접 데이터를 변경할 경우 엔진의 배선을 새롭게 구성하고, 일부 센서를 바꾸는 작업이 필요하다.
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