간단한 자동차의 동력발생 원리

「내가 타는 자동차는 내연기관입니까?」

흡입 -> 압축 -> 폭발 -> 배기의 4 사이클로 동작하고 폭발시 힘으로 크랭크 축을 돌린다.



여기서 배기시 배출되는 기체의 양을 배기량이라고 한다. 즉 실린더 내부의 부피를 말하는 것이고 배기량이 크다는 것은 엔진이 크다는 이야기. 엔진이 여러개이면 * x개가 배기량이 된다.



크랭크 축을 돌리는 힘의 크기를 토크라고 하고 1분당 몇번 돌았는지 나타내는 수치가 rpm이다.

그리고 토크와 rpm을 곱한것이 마력이 된다. 즉 토크는 힘을 나타내는 수치고. 마력은 일을 나타내는 수치다.

토크가 크면 힘이 세니까 언덕을 잘 오르는 것이고. 마력이 높으면 일을 많이 할 수 있으니 빨리 달릴 수 있다.

토크가 쎄도 일을 적게하면 (rpm이 낮으면) 고속으로 달릴수 없고 마력이 높더라도 힘이 약하면 (토크가 낮으면) 언덕을 오를 수 없다.

좋은 엔진이란 낮은 rpm (2000-3000rpm)에서 최대 토크가 나오고 높은 마력을 가진 엔진이다.

둘 중 하나를 선택해야 한다면 가속력을 원하면 토크 최고속을 원하면 마력이 높은 차를 선택한다.

4기통의 예이다. 엔진이 4개가 붙어서 열심히 돌아가고 순차적으로 일을 시키기 위해서 타이밍 벨트가 존재한다.

엔진 배열에 따라서 이름도 다르게 붙이는데 보통 중형차는 4기통 엔진을 고급 차종은 V6나 V8을 사용한다.

위에서 연료 펌프에서 퍼올린 연료를 이런식으로 뿌리게 된다. 이때 연료는 옥탄가(아이소옥테인) 비율로 연료 등급을 매긴다. 엔진은 공기와 연료가 있어야 폭발을 시킬 수 있다.

엔진은 폭발시에 엄청난 열을 발생시키기 때문에 반드시 냉각수로 식혀줘야한다. 특히 고급차종은 알루미늄으로 엔진을 만들기 때문에 제대로 안 식혀주면 녹아버리게 된다.

연료와 공기를 넣었으면 스파크를 일으켜서 폭발을 시키는데. 이때 사용되는 것을 점화 플러그라고 한다.그리고 폭발 후 가스는 배기통을 통해서 나오게 된다.

내연기관은 일반적으로 위와 흡사한 엔진을 가지고 있다고 보면 된다. 많은 장치들, 진동, 소음, 열, 매연이 발생되어 제조사나 국가적에서는 친환경적으로 개선하려는 노력을 많이 하고 있다.

위는 하이브리드 시스템을 표현했다. 서로의 장점을 적절히 섞어서 만들어졌다. 저회전에서는 모터를, 고회전에서는 엔진을 사용하고, 고출력을 필요할 때는 동시에 작동된다. 요즘은 흔히 볼 수 있는 구조이다. 핵심 내용은 회생제동(충전)을 어떻게 하는가, 내연기관과의 연계 방식, 미션의 역할 등이다. 이미 일본에서 많은 특허를 가지고 있어 앞으로는 이를 극복하며 가성비 좋은 친환경 차를 만드는것이 국내 브랜드들의 숙제이겠다.

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