자동차부품, 엔진에 대해서 (3)

자동차부품, 엔진에 대해서 (3)

2. 자동차 엔진의 구조

 밸브는 깨끗한공기를 유입하거나 배출하는 역할이고, 주입기는 연료를 넣어주는 역할이었습니다.

그 외에 어떤 부품들이 어떤 역할을 하는 지 적어보겠습니다.

3) 점화 플러그

 스파크 플러그 라고도 불립니다. 그 이름과 같이, 가솔린과 공기가 혼합 된 혼합기를 점화시키기위한 부품입니다. 엔진의 에너지를 만들어내는 데 필수적인 부품이지만 항상 가솔린의 연소에 노출되어 있기 때문에 정기적인 교환이 필요합니다. 교체하지 않으면 점화하는 불꽃이 성공적으로 발사되지 않을 가능성이 있으므로 주의가 필요합니다.

4) 실린더

 우리의 흔히 말하는 엔진 내부에 닿는 부분입니다. 공기와 가솔린의 혼합기는 여기에 갇혀 아래 5) 피스톤에 의해 압축됩니다. 피스톤이 실린더 (방)을 분리하고 있다고 생각하면 알기 쉬울 것입니다.

5) 피스톤

 실린더의 용적을 바꾸는 부분입니다. 실린더에는 항상 공기 혹은 가스가 차 있기 때문에 그것을 원활하게 출입하는 역할을하고 있습니다.

밸브가 열려있을 때 실린더를 내부를 좁히면 거기에 차 있는 가스를 배출되도록 작동합니다. 또한 깨끗한 공기를 많이 받아 들일 때 피스톤이 하강 실린더 내의 용적을 넓게 취하도록 움직이며, 항상 위아래로 움직이여서 가스와 공기의 출입을 원활하게 해줍니다.

6) 커넥팅로드 (연결봉)

 커넥팅로드는 피스톤과 아래의 크랭크 샤프트를 연결하는 부품입니다. 피스톤의 동력은 아래의 크랭크 샤프트로 전달되는 데, 커넥팅로드에 이상이있을 경우 정상적인 작동을 하지않을뿐만 아니라 엔진으로서의 역할을하지 못할 수도 있습니다.

그냥 연결하기위한 부품이긴 하지만, 엔진의 기본 동작을 지원하는 매우 중요한 부분입니다.

7) 크랭크 샤프트

 엔진의 스트로크를 지탱 매우 중요한 부분입니다. 피스톤의 왕복 운동에서 움직이는 커넥팅로드의 움직임에 따라 회전하고 상기 밸브를 제어하는 ​​캠 샤프트 타이밍을 맞춰주는 역할을 합니다.

 현재는 당연히 키를 돌리거나 누르면 피스톤과 크랭크 샤프트 작동하도록 되어있습니다. 그러나 저번에 얘기 했듯이 가솔린 차량이 나온 시절 크랭크 샤프트를 수동으로 돌렸었습니다. 크랭크 샤프트를 돌리는 작업은 매우 힘들며 역주행을 해버리거나 힘이없는 사람이 돌리거나하면 시동이 안걸려버려서 요령이 필요했던 작업이었습니다.

8) 캠 샤프트

 '1) 밸브'를 열고 닫기위해 필요한 부품입니다. 일반적으로 사용되는 4 스트로크 엔진은 크랭크 샤프트가 2번 회전하는 동안, 캠축은 1번 회전합니다. 즉, 크랭크 샤프트의 절반 속도로 작동하여 밸브의 개폐를 조정하는 것입니다. 이 타이밍이 어긋나 버리면, 정상적인 호흡 배기를 못해 엔진에 이상을 초래 할 수 있습니다. 현재 이 타이밍은 '(9) 타이밍 벨트'로 확실하게 제어되는 차량이 대부분입니다.

9) 타이밍 벨트

 크랭크 샤프트와 캠 샤프트의 동작의 "타이밍"을 제어하는 ​​부품입니다. 크랭크 샤프트가 2번 회전하면 캠 샤프트가 제대로 1번 회전 할 수 있도록 조정하여 부드럽고 움직임이 좋은 엔진을 만들어냅니다.

 기타 엔진의 윤활유 인 오일 펌프와 엔진을 냉각시키기위한 워터 펌프 등을 작동시키기위한 부품으로 사용되고 있습니다.

 평소에는 보이는 곳에 배치되지 않은 경우가 많고, 커버 등으로 덮여 있습니다. 만일, 타이밍 벨트가 끊어져 버리면 엔진을 제어하지 못하고, 결국은 엔진 고장으로 이어집니다.

 이로써 엔진에 들어가는 부품들과 역할을 알아보았습니다. 그럼 이제 이 부품들이 어떻게 동작을 하여 어떻게 엔진이 동력을 만들어 내는지 알아보겠습니다.

-엔진이 동력을 만들어내는데 필요한 4가지 동작

 엔진이 동력을 만들어내려면 흡기, 압축, 연소, 배기(배출)의 4가지 동작을 수행해야합니다.

디젤 엔진과 가솔린 엔진일 경우 살짝 역할이 다릅니다.

(1) 흡기행정

-가솔린 엔진의 경우

 차가 가속될때는 공기를 많이 마시고 느릿느릿 천천히 달릴때는 공기를 별로 마시지 않습니다.

이 동작은 엔진에 필요한 출력에 따라 공기의 양을 조절하고 공기의 양에 따라 

연료를 뿜고 공기와 혼합 때문입니다. 연료와 공기가 섞인 것을 혼합 기체 라고합니다.

-디젤 엔진의 경우

 자동차가 가속하고 있을 때도, 천천히 달리고 있을 때도,

언제나 디젤 엔진은 공기만 가득 들이마십니다.

(2) 압축행정

-가솔린 엔진의 경우

연료와 공기를 혼합 한 혼합기체를 압축합니다.

-디젤 엔진의 경우

공기만을 압축합니다. 압축 공기는 600 ℃ 정도의 고온이됩니다. 

여기서 공기에 경유를 내뿜으면 언제나 타오르는 상태로 만듭니다.

(3) 연소행정

-가솔린 엔진의 경우

 압축 된 혼합기에 점화 플러그를 이용해서 불꽃을 점화합니다. 혼합기가 연소되어 피스톤을 아래로 눌러 

동력을 생성합니다. 점화 플러그는 위에 얘기 했듯이 전기에 의해 불꽃을 발생시키는 장치입니다.

-디젤 엔진의 경우

 압축하여 고온이 된 공기에 경유를 직접 분사합니다. 엔진의 출력에 따라 경유 분사 

량을 결정합니다. 경유가 연소하여 피스톤을 아래로 눌러 동력을 생성합니다.

(4) 배기행정 (배출행정)

-가솔린 엔진의 경우

연료한 가스가 배기 밸브에서 배출됩니다.

-디젤 엔진의 경우

연료한 가스가 배기 밸브에서 배출됩니다.

 그리고 그대로 쉬지 않고 연속해서, (1)에서 (4)까지 작동하여 엔진 회전을 계속하고 필요한 에너지를 만들어냅니다.

-4 스트로크 엔진과 2 행정 엔진에 대해

 현재 생산되는 차량의 대부분은 크랭크 샤프트 2번 회전에 캠 샤프트 1번 회전하는 유형이 많습니다. 이와 같이 4개의 공정을 크랭크 축 2번 회전에서 일련의 동작을 수행 타입의 엔진을 4 스트로크 엔진, 또는 4 사이클 엔진이라고하는 것입니다.

 자주 실수로 생각하는게 4 기통 엔진과 4 스트로크 엔진을 같은 것이라고 생각하는 것입니다. 엄밀하게는 4 기통 엔진의 대부분은 4 스트로크 엔진 인 것이 많지만. 제대로 일련의 동작의 흐름과 타이밍에 맞춰 불리고 있다는 것을 명심해야합니다.

 또한, 이 밖에 2 사이클 엔진이라는 엔진이 있습니다. 이것은 4 사이클 엔진의 절반, 즉 피스톤이 1회 왕복 (크랭크 축이 1번 회전)하는 동안 1 회 일련의 동작 (호기에서 배출까지)을 하는 타입입니다.

 폭발 횟수가 단순 계산으로 4 스트로크 엔진의 2배 스파크이기 때문에 고에너지가 배출될 가능성이 높습니다. 하지만, 연비가 나쁘고, 엔진에 더러움이 발생하기 쉽다고 하는 약점이 있습니다. 또, 가솔린이 다 타 버렸다가 배출되는 일도 많아져, 환경면에서도 좋지 않습니다.

 오토바이와 일부 차량에서 사용되고 있습니다만, 아마 앞으로 환경 보호에 배려 해 나가는 것을 생각하면, 일부 조건을 제외하고 소멸 해가는 엔진이 될 것으로 생각됩니다.

-기통 수는?

위의 4 기통 엔진은 도대체 무엇이 "4"인 걸까요.

<4기통 엔진>

 쉽게 답변에서 말씀 드리면, 실린더가 4개있는 타입의 엔진을 말합니다. 즉, 피스톤도 4개고 각각 엔진의 동력을 만들기 위해 작업을하고있는 셈입니다. 오토바이 엔진도 포함하고 생각하면 단기통 2 기통, 4 기통, 6 기통, 8 기통 등이 있습니다.

 이 기통 수의 차이는 엔진 성능에 다양한 효과를 가져다줍니다.

 예를 들어, 오토바이에서 볼 수 있는 단기통 엔진은 실린더가 하나뿐입니다. 반대로 말하면 이 실린더가, 엔진의 성능 (마력이나 스피드등)을 결정합니다.

 반대로, 자동차에 많은 4 기통의 엔진은, 실린더가 4개 있기 때문에 주어진의 힘을 내는데 각각의 실린더가 1/4씩 담당하고 있다고 생각하면 알기 쉽습니다.

 이들은 스트로크 수에 관계없이 4 스트로크 엔진도 2 스트로크 엔진에서 실린더 수는 다양합니다. 고급 자동차는 기통 수가 많은 엔진 (6,8,10 기통)가 탑재되어있는 이유는 무엇일까요.

 기통 수가 많은 엔진은 각각 담당하는 토크의 할당이 적고, 그만큼 에너지가 작기 때문에, 조용한 환경을 만들어 낼 수 있습니다. 초기 가속을 생각한다면, 기통 수는 적을수록 좋지만, 부드럽게 엔진이 가속 에너지를 내 놓음으로써 고급차 특유의 조용한 환경의 연출이 가능하게되는 것입니다.

 그러나 이러한 경향은 일반론이며, 다른 종류의 엔진을 비교하면 일률적 적용은 어렵습니다. 어디 까지나 같은 배기량에서 동일한 엔진에 비교했을 때입니다.

 현대의 엔진은 구조와 시스템도 복잡하고 일률적으로 비교를 할 수있을만큼 쉬운 일이 아닙니다. 그러나 엔진의 기본 구조를 이해하고 단어의 의미를 아는 것으로, 가격과 성능에 대해 뭔가 보이는 경우도 있습니다.

<6기통 엔진>