<청년칼럼-자동차편> ④자동차의 구조-엔진
<청년칼럼-자동차편> ④자동차의 구조-엔진
  • 신재술 청년인재기자
  • 승인 2015.09.02 18:13
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▲ 자동차 엔진 <사진출처-현대 blue members>

[업코리아=공주대학교 신재술 청년인재기자] 자동차에 사용되는 엔진은 내연기관이며, 이것은 작동방식에 따라 세 가지로 구분된다.

첫째는, 2행정사이클기관이다. 이것은 크랭크축의 1회전마다 폭발이 일어나서 비교적 출력이 크고 회전이 원활하기는 하나, 저속회전에서는 배기·흡기가 완전히 행해지지 않아 회전이 불안정하고 비교적 경제성이 낮은 점 등의 문제가 있다. 더욱이 대형 기관에는 맞지 않기 때문에 오늘날의 승용차에는 거의 사용되지 않는다. 그러나 2륜차에는 아직도 상당히 사용되며, 대형 디젤엔진에서도 2행정사이클기관을 사용하고 있다.

둘째는, 4행정사이클기관이다. 이것은 자동차용으로 가장 일반적인 것으로, 2회전마다 1회의 폭발이 일어나기 때문에 회전력의 균일을 기하고, 진동방지를 위해 2, 4, 6, 8, 12기통 등과 같이 실린더수를 늘려야 하나, 저속회전이 비교적 안정되고, 또 연료 경제면에서 2행정사이클 기관보다 유리하다.

보통 기관에서는 캠축을 실린더 블록 옆면의 낮은 쪽에 두고 긴 푸시 로드(push rod)로 로커 암(rocker arm)을 밀어서 밸브를 연다. 이 방식을 오버헤드 밸브식(overhead valve type:OHV)이라 한다. 이 방식은 기관이 고속회전을 하게 되면 푸시 로드의 관성 때문에 밸브의 개폐가 불확실하게 되어 매분 6000회전 이상은 무리이고, 배기량 1ℓ당 70hp 이상을 얻기도 어렵다.

따라서 캠축을 실린더 헤드에 설치하고 직접 캠축으로 밸브를 개폐하게 하는 것이 있는데, 이것을 오버헤드 캠축식(overhead camshaft type:OHC)이라고 한다. 오버헤드 캠축식은 구조가 복잡하여 가격이 비싸지고 정비하기도 어려우나, 기관의 회전속도를 올릴 수 있고 1ℓ당의 출력도 높일 수 있어 많이 사용되고 있다.

셋째는, 로터리 기관(rotary engine)이다. 이것은 회전만으로 출력을 낼 수 있는 기관이며, 1951년경 독일의 F.방켈에 의해 원리가 완성되었으며, 독일의 NSU회사가 1960년경 공업화에 성공, 1963년부터 소형 스포츠카에 탑재하여 판매하였다. 그후 세계의 여러 제조회사가 NSU 방켈의 특허권하에 연구를 계속하고 있으며, 일본 마즈다 자동차 등이 자동차에 탑재하였다.

그리고 사용연료에 따라 가솔린엔진·디젤엔진으로 나눈다. 승용차는 고성능이고 소음과 진동이 적은 가솔린엔진을 주로 사용하며, 트럭이나 버스에서는 디젤엔진을 주로 사용한다. 단, 승용차에서도 독일의 메르체데스 벤츠가 1936년부터 디젤엔진을 사용하고 있다. 저공해, 에너지 절약의 면에서 디젤 승용차의 보급이 진행되고 있으나, 승용차로서의 몇 가지 문제점은 있다.

저속회전에서도 충전효과가 큰 교류발전기도 많이 사용된다. 기관의 성능을 표시하는 방식에는 마력(hp)과 토크(kgm)가 있다. 마력은 그 기관이 할 수 있는 일의 능률을 나타내고, 토크는 절대적인 회전력을 나타낸다. 따라서 마력은 자동차의 속도를 좌우하고, 토크는 가속력이나 등판능력과 관계가 있다. 마력이 커도 토크가 작으면 기관의 융통성이 낮고 끈질기지 못하기 때문에 혼잡한 시가지 등에서 사용하기가 어렵다. 보통의 자동차에서는 출력이나 토크가 모두 낮은 회전속도 범위에서 큰 쪽이 사용되기 때문에 최고출력·최대토크 모두 그것이 발생되는 회전속도(매분 회전수:rpm)를 병기한다. 

[참고문헌-doopedia 두산동아]

공주대학교 신재술 청년인재기자

업코리아, UPKOREA


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