자동차 엔진 본체 크랭크 샤프트 3분 만에 이해하기

자동차 엔진 본체 크랭크 샤프트는 커넥팅 로드와 함께 피스톤의 왕복 운동을 회전운동으로 변환시키는 엔진 출력의 회전축이며, 회전운동을 왕복운동으로 변환하기 위해서 기통의 피스톤을 움직입니다.

자동차 엔진 본체 크랭크 샤프트

크랭크 샤프트 모양에 따라 각 기통이 작동하는 순서가 정해지며 이런 순서를 점화 순서라고 합니다.

끝 기통부터 순서대로 연소, 팽창행정을 하면 샤프트가 연속적으로 힘을 받게 되고 연소, 팽창행정이 분산할 수 있도록 점화순서를 정해 줍니다.

전방에는 밸브 시스템을 구동하기 위해 크랭크 샤프트 타이밍 풀리와 보기를 구동시키는 크랭크 샤프트 풀리가 있습니다.

후방에는 회전을 매끄럽게 하는 플라이휠이 설치되어 있습니다.

엔진은 왕복운동으로 힘을 발생시키기 때문에 구조에 따라 주기적인 진동을 피할 수 없으며, 진동을 억제하기 위해 밸런스샤프트를 설치하는 경우도 있습니다.

회전축이 되는 부분을 크랭크저널, 커넥팅 로드의 빅 엔드 가 접속되는 부분을 크랭크 핀이라고 합니다.
이렇게 두 가지를 접속하는 부분을 크랭크 암이라고 하며, 크랭크 암의 크랭크 핀 반대쪽에 크랭크 샤프트의 언밸런스를 제거하여 진동을 방지하기 위해 밸런스 웨이트가 설치됩니다.
다양한 방향에서 힘을 받기 때문에 높은 강도와 강성이 요구되어 주조도 있지만 탄소강이나, 크롬 몰리브덴강 등 특수강으로 만든 단조가 일반적으로 사용되고 있습니다.
레더 프레임을 사용하는 엔진은 레저프레임의 베어링에 크랭크 저널을 넣고, 위에서 베어링 캡을 볼트로 고정합니다.
레더 프레임이 없는 실린더 블록은 내부 베어링에 크랭크 저널을 넣고 아래에서 베어링 캡으로 고정합니다.
크랭크 저널과 베어링 캡, 지지하는 사이에 메인 베어링이 들어가며 회전축 방향으로 힘에 대응하는 스러스트 베어링도 사용되고 있습니다.

엔진은 각 기통이 다른 행정을 하면서 연속적으로 작동할 수 있게 되어 있습니다.
실제 힘이 발생하는 부분은 전반의 연소, 팽창행정이 중심이 되기 때문에 1회전 동안 토크의 변동이 발생하는데 이런 토크 변동을 억제하기 위한 것이 플라이휠입니다.
플라이휠은 주철제 외 경량화를 위해 특수강을 사용하거나 알루미늄 합금을 사용하기도 합니다.
토크 변동에 따른 충격을 피하기 위해 플라이휠에 충격을 흡수하는 댐퍼가 설계되어 있는 경우도 있으며, 토션 스프링이라는 여러 개 코일 스프링에 의해 충격을 흡수합니다.
플라이휠은 시동장치에도 사용되고 있으며, 스타터 모터의 회전을 전달하기 위해 바깥쪽에는 톱니바퀴가 있습니다.
토크 컨버터를 채용하는 트랜스미션의 경우는 항상 엔진에 접촉되어 있는 토크 컨버터가 플라이휠 역할을 하고 있어서 플라이휠이 따로 필요 없습니다.
하지만 시동 때에는 회전을 전달하는 기구가 필요해서 바깥쪽에 톱니바퀴가 있는 드라이브 플레이트라는 경량의 원판이 설치되어 있습니다.

크랭크 샤프트 풀리는 보기 등을 구도시키기 위해서 설치되며, 사용되는 벨트는 단면에 여러 개의 V 홈이 난 V 리브드 벨트로, 풀리 바깥쪽에도 벨트를 위한 홈이 있습니다.
엔진의 급격한 토크 변동으로 보기에 트러블이 발생하는 것을 방지하기 위해 풀리에는 댐퍼가 있으며, 사이에 댐퍼 고무를 끼워 충격을 흡수합니다.
제어의 고도화와 아이들링 스톱에 대한 대응과 엔진의 손실 저감 목적으로 다양한 장비의 전동화가 이루어져 크랭크 샤프트 풀리로 구동되는 장치가 줄어들고 있으며, 하이브리드 자동차 엔진 중에는 풀리가 없는 것도 있습니다.