노킹이란?

 

 

1.노킹이란?

사전적인 의미를 보면 "압축된 공기와 연료 혼합물의 일부가 내연기관의 실린더에서 비정상적으로 폭발할 때 나는 날카로운 소리"라고 정의 하고 있습니다. 이것을 기계학적으로 표현하면 정상적으로 작동하는 기관에서는 연소실을 통해 점진적으로 진행하는 불꽃면에서 점진적으로 연소하게 되지만, 압축비가 매우 클 경우에 연료와 4에틸납과 같은 노킹 방지제의 혼합비에 따라 연료혼합물의 일부가 불꽃면에 도달하기 전에 점화되어 비정상적으로 연소되면서 갑자기 폭발하여 높은 진동수의 압력파를 발생시킨다. 이 압력파가 기관에서 진동을 일으켜 기관벽을 두드리는 소리가 난다.

노킹은 점화장치의 과열을 일으킬 수 있는데, 이는 연료를 미리 점화시켜 거칠고 비효율적인 작동을 하게 하고, 심한 노킹이 계속되면 기관이 망가진다.

보통 자동차에는 4행정 엔진이라는 것이 있습니다. 주행시 엔진이 움직이게 되면, 각 행정마다 피스톤이 위아래로 움직이며, 흡입-압축-폭발-배기라는 순으로 진행을 하게 됩니다. 이 과정중에서 실린더가 압축된 상태에서 폭발할 때 발생할 수 있는 현상이 바로 노킹 현상이라고 합니다.

 

4행정 중에서 압축행정이 진행할때 피스톤이 올라가게 되며 이때 연료와 공기를 혼합합니다. 그러면 압력이 생기게 되며 피스톤이 내려가면서 폭발이 일어납니다. 그때 점화시기가 맞지 않아서 스파크가 일어나 노킹 소리가 나는 것입나다.

실제로 적절한 점화시기보다 빠를 때 소리가 나고 약 4~7Hz의 진동이 생기게 됩니다. 특히 가속할 때는 당연히 속력이나 속도가 빨라서 그 회전수가 높아집니다. 그때 빨라지는 피스톤이 압축하기 위해 올라가기도 전에 폭발을 합니다. 특히 급가속 할 때는 부하가 많이 걸리죠. 그때는 그래서 실제 점화시기보다 빠르게 되면서 연소실 벽을 작은 망치로 두드리는 것 같은 소리가 날 수 있습니다. 속도가 붙으면 붙을수록 소리는 더 작아집니다.

쉽게 내연기관의 실린더 내에서의 이상연소에 의해 망칠 두드리는 것과 같은 소리가 나는 현상이 노킹이다.

가솔린과 공기의 혼합가스는 실린더 속에서 불꽃에 의해 점화되어 미연소 혼합가스에 불꽃이 전해지면, 이때 미연소 혼합가스의 압력과 온도가 빠르게 상승하여 자연폭발을 일으키는 것을 말한다. 노킹을 일으키면 내연기관의 출력이 급격히 저하되며, 또 기관의 과열, 배기밸브나 피스톤의 공장, 피스톤과 실린더가 노가 붙는 등의 원인이 된다. 자동차를 운전할대 톱기어(최고속도기어)를 넣은 상태로 저속운전을 하면 노킹을 일으키는 경우가 있다. 이러한 경우에는 즉시 저속기어로 바꾸면 노킹은 없어진다. 가솔린의 노킹이 일어나기 어려운 성질을 앤티노크성이라고 한다. 이성질을 나타내는 것이 옥탄값이며, 옥탄값이 높은 가솔린일수록 노킹을 일으키지 않습니다.

 

2.노킹이 발생하면 어떻게 될까?

노킹은 주로 평탄한 길을 주행할때 변속기 또한 차량 속도에 최적화 되어 있을때 언덕길이나 감속후 재 가속시 동일 기어로 주행하게 될때 주로 발생을 합니다. 까르르르 하는 소음이 발생을 하며 출력이 떨어지게 됩니다. 이때 대부분의 운전자는 저단으로 기어 변속을 하게 되는데, 일부 운전자는 차량 운행이 미숙하여 변속을 하지 않고 그대로 주행하는 경우가 있습니다. 이러한것이 반복이 되면 엔진의 치명적인 손상을 가져오게 됩니다.

 

3.노킹이 일어나는 주 원인?

여러 원인이 있으나 주로 옥탄가가 낮은 연료를 사용시 잘 발생을 합니다.

이때는 주유소를 몇 군데 이용을 해보면 금새 확인이 가능합니다.

그밖에도 엔진이 과열되어 있고 흡입 공기 또한 과열되어 있을때도 발생하며, 저속엔진에 고부하가 발생할때도, 스파크 플러그 불량으로 인해 생기는 경우도 있습니다.

 

4.노킹으로 인한 엔진 손상?

이상 연소로 인해 생기는 노킹은 엔진의 각 기계부품의 파손, 크랙등을 가져오고 심할 경우 엔진 실린더 해드와 밸브 그리고 인젝터, 더 나아가 피스톤까지도 녹게 되는 현상도 벌어지게 됩니다.

 

5.노킹 예방책

정기적인 소모품을 유지 및 관리가 필요하며, 엔진의 냉각장치와 점화장치 점검 및 교환주기를 지켜야 합니다. 또한 좋은 품질의 연료를 사용하는것이 좋으며, 유사 휘발유는 이러한 현상을 가중시킬 수 있습니다.

 

6.노킹 방지장치

노킹을 방지하는 장치는 실린더 블록에 노크센서를 설치해서 노크가 발생되면 점화시기를 느리게 조절하여 노크가 발생되지 않도록 하는 장치를 말합니다.

가. 노크센서

실린더 블록에 설치되어 노킹이 발생될 때 4~7Hz의 진동을 검출하여 컴퓨터에 입력한 다음 점화시기를 조절합니다. 압전 소자로서 주정편 양면에 금속판을 대고 수정편에 진동을 주면, 전기적 진동을 일으키는 원리를 이용하여 노킹을 검출하고 점화시기를 조절하여 엔진을 정상적으로 작동시킵니다.

나.노크 컨트롤 시스템

노크 컨트롤 시스템은 가솔린 엔진의 점화시기를 노킹이 발생하는 한계를 제어하는 장치로서, 노크 센서가 노킹의 발생을 감지하면 컨틀로 유닛을 늘려 점화시기를 늦추는 구조입니다.