자동차정비기능사 흡·배기 장치 정비 개념 정리

삼원 촉매는 백금·로듐 같은 귀금속을 이용해 해로운 가스 세 가지를 한꺼번에 바꿉니다. CO 와 HC 는 산소와 결합(산화)해 CO₂ 와 물로, NOx 는 산소를 떼어 내(환원) 질소로 바꿉니다.

틀린 선지

• CO₂(이산화탄소), H₂O(물), N₂(질소): 삼원 촉매가 해로운 가스를 바꾸어 만든 결과물입니다.
• CO(일산화탄소), CO₂(이산화탄소), O₂(산소): CO₂ 와 O₂ 는 정화 대상이 아닙니다.
• PM(입자상 물질), SO₂(아황산가스), CO₂(이산화탄소): 입자상 물질(매연)은 주로 디젤의 DPF 가 걸러 냅니다.

NOx 는 연소 온도가 높을 때 많이 생깁니다. EGR 은 이미 탄 배기가스 일부를 흡기 쪽으로 되돌려 혼합기에 섞습니다. 배기가스는 더 타지 않으므로 연소 온도가 낮아지고 NOx 가 줄어듭니다.

틀린 선지

• 배기에 산소를 넣어 CO 를 줄인다: EGR 은 배기를 흡기로 되돌리는 장치이고, 산소를 넣는 장치가 아닙니다.
• 흡입 공기를 늘려 엔진 출력을 높인다: 배기가스가 섞이면 출력은 조금 떨어집니다.
• 연료 증발가스(HC)를 모아 둔다: 증발가스를 모으는 것은 캐니스터입니다.

연료 탱크에서는 휘발유가 증발한 가스(HC)가 계속 생깁니다. 캐니스터 안의 활성탄이 이 가스를 붙잡아 두었다가, 엔진이 돌 때 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(PCSV)가 열리면 흡기다기관으로 빨려 들어가 탑니다.

틀린 선지

• 배기 소음을 줄인다: 소음기(머플러)의 역할입니다.
• 크랭크실의 블로바이 가스를 흡기로 보낸다: PCV 밸브의 역할입니다.
• 디젤 배기의 매연을 걸러 낸다: DPF(매연 여과 장치)의 역할입니다.

피스톤 링이나 밸브 가이드가 닳으면 오일이 연소실로 들어가 타면서 흰(푸르스름한) 연기가 납니다. 혼합기가 너무 진하면 다 타지 못한 탄소 때문에 검은 연기가 나고, 정상 연소는 거의 무색입니다.

틀린 선지

• 혼합기가 너무 농후하다: 농후한 혼합기는 검은 연기를 냅니다.
• 연료가 완전히 잘 타고 있다: 완전 연소하면 배기는 거의 무색입니다.
• 공기청정기가 막혔다: 공기청정기가 막히면 혼합기가 진해져 검은 연기가 납니다.

공기 속 질소는 보통 잘 반응하지 않지만, 연소 온도가 아주 높으면 산소와 결합해 NOx 가 됩니다. 그래서 고온·고부하 운전과 이론 공연비보다 조금 희박한 쪽에서 많이 생기고, EGR 로 연소 온도를 낮춰 줄입니다.

틀린 선지

• 연소 온도가 낮을 때: 연소 온도가 낮으면 NOx 는 적어집니다.
• 혼합기가 매우 농후할 때: 매우 농후하면 산소가 모자라 CO·HC 가 많아집니다.
• 엔진이 차가운 상태로 공회전할 때: 차가운 공회전에서는 HC·CO 가 많이 나옵니다.

블로바이 가스는 압축·폭발 때 피스톤 링 틈으로 크랭크실에 새어 나온 가스로, 주성분은 타지 않은 HC 입니다. PCV(크랭크실 환기) 밸브는 흡기다기관의 부압에 따라 열려 이 가스를 흡기로 보내 다시 태웁니다.

틀린 선지

• PCSV(퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브): PCSV 는 캐니스터에 모인 연료 증발가스를 흡기로 보내는 밸브입니다.
• EGR 밸브: EGR 밸브는 배기가스를 흡기로 되돌려 NOx 를 줄입니다.
• 촉매 변환기: 촉매 변환기는 배기관에서 배기가스를 정화합니다.

공기청정기가 막히면 엔진으로 들어가는 공기가 줄어듭니다. 연료에 비해 공기가 모자라 혼합기가 진해지므로 다 타지 못한 연료 때문에 출력이 떨어지고 검은 연기가 나며 연비도 나빠집니다.

틀린 선지

• 혼합기가 희박해져 노킹이 심해진다: 공기가 줄면 희박이 아니라 농후해집니다.
• 엔진 오일 압력이 높아진다: 오일 압력과는 관계가 없습니다.
• 냉각수 온도가 내려간다: 냉각수 온도와는 관계가 없습니다.

터보차저는 배기가스로 터빈을 돌려 흡입 공기를 압축해 밀어 넣습니다. 공기는 압축되면 뜨거워지고, 뜨거운 공기는 부피가 커져 같은 부피에 산소가 적습니다. 인터쿨러가 이 공기를 식혀 주면 더 많은 공기가 들어가 출력이 좋아지고 노킹도 줄어듭니다.

틀린 선지

• 배기가스를 식혀 배기 소음을 줄인다: 인터쿨러는 흡입 공기를 식히는 장치이고, 배기는 식히지 않습니다.
• 냉각수를 식혀 엔진 과열을 막는다: 냉각수를 식히는 것은 라디에이터입니다.
• 엔진 오일을 식혀 점도를 유지한다: 엔진 오일을 식히는 것은 오일 쿨러입니다.

SCR 은 배기관에 요소수를 뿜어 암모니아를 만들고, 촉매 위에서 이 암모니아가 NOx 와 반응해 해롭지 않은 질소와 물이 되게 합니다. 요소수가 떨어지면 경고가 뜨고 출력이 제한될 수 있습니다.

틀린 선지

• DPF(매연 여과 장치): DPF 는 배기 속 매연(입자상 물질)을 걸러 태우는 장치입니다.
• EGR(배기가스 재순환 장치): EGR 은 배기 일부를 흡기로 되돌려 연소 온도를 낮춥니다.
• 캐니스터: 캐니스터는 연료 증발가스를 모으는 장치입니다.

삼원 촉매는 CO·HC 를 산화하는 일과 NOx 를 환원하는 일을 동시에 해야 합니다. 산소가 너무 많으면 NOx 환원이, 너무 적으면 CO·HC 산화가 잘 안 되므로 두 가지가 모두 잘 되는 이론 공연비 부근에서 효율이 가장 높습니다. 그래서 산소 센서로 공연비를 이 부근에 맞춥니다.

틀린 선지

• 공연비가 10 : 1 정도로 매우 농후할 때: 산소가 모자라 CO·HC 를 충분히 산화하지 못합니다.
• 공연비가 20 : 1 정도로 매우 희박할 때: 산소가 남아 NOx 를 충분히 환원하지 못합니다.
• 촉매가 차가운 시동 직후: 촉매는 데워져야 제대로 작동하므로 시동 직후에는 효율이 낮습니다.