자동차 엔진 특성 및 트랜스미션
자동차 엔진 특성 및 트랜스미션에 대해 3분 만에 이해할 수 있도록 중요 부분만 요약했습니다.
- 자동차는 발진과 가속을 할 때 관성을 거쳐 속도를 높여야 하므로 큰 출력이 필요합니다.
- 정지 상태에서 가속과 고속주행 중 가속은 바퀴의 회전 속도가 다르고 평탄한 도로에서 일정한 속도로 주행할 경우는 큰 출력이 필요 없습니다.
- 타이어에서 발생하는 회전저항과 공기에서 발생하는 공기저항 등으로 주행저항에 대응할 수 있는 출력만 있으면 됩니다.
엔진 출력과 토크
- 엔진 회전수가 낮을 때 토크는 작아지고 회전수가 상승할수록 토크는 커집니다.
- 일정 회전수에서 최대 토크가 되고 그 이상 회전수에는 토크가 작아집니다.
- 회전수를 가로축, 토크를 세로축으로 그래프를 그려보면 토크 곡선은 위로 볼록해지며, 출력 곡선도 최고 출력을 정점으로 하는 위로 볼록한 모양이 됩니다.
- 연료소비율은 최저 연료소비율을 정점으로 아래로 휘어진 그래프가 됩니다.
- 정지된 상태에서 가속할 경우 저회전에서 큰 토크가 요구되지만, 엔진이 저회전인 상태에서는 충분한 토크를 낼 수 없습니다.
변속비와 연료소비율
- 필요한 출력을 낼 수 있도록 엔진의 회전수를 높이고 변속 기구로 감속시켜 토크를 높일 필요가 있습니다.
- 변속비가 일정하면 자동차 속도가 높아질수록 엔진 회전수가 지나치게 높아지는 이유로 변속 기구의 변속비에는 어느 정도 폭이 필요합니다.
- 변속비를 바꾸면서 최대 토크 부근의 회전수를 사용할 경우 강하게 가속을 할 수 있으며, 연료소비율이 낮은 회전수를 지속해서 사용하면 연비가 좋아집니다.
아이들링 및 스타팅 디바이스
- 엔진은 정지상태에서 갑자기 토크를 발휘해서 회전을 시작할 수가 없습니다. 연속해서 안정된 회전을 계속할 수 있는 회전수에는 하한선이 있습니다.
- 시동을 걸거나 정차 중에 엔진과 자동차 바퀴의 힘 전달이 분리되어야 합니다.
- 이때 하한 엔진 회전수 상태를 아이들링(idling)이라고 하며, 그때 회전수를 아이들링 회전수라고 합니다.
- 변속기구의 종류에 따라 토크가 전달되어 회전하는 상태로 변속비를 바꿀 수 없기 때문에 일시적으로 엔진과 변속기구를 분리 시킬 필요가 있는데 이렇게 엔진과 변속기구의 연결을 담당하는 장치를 스타팅 디바이스라고 합니다.
- 트랜션미션(변속기)은 변속기구를 뜻하며, 자동차에서 스타팅 디바이스를 포함해 트랜스미션이라고 하는 경우가 있습니다.
토크란?
- 토크는 축을 회전하기 위해 쓰는 힘을 말합니다.
- 일반적으로 힘은 방향이 명시되어 있지 않고, 토크는 회전하는 방향이 명시되어 있습니다.
- 단위는 N-m(뉴턴-미터)을 사용하며, kg-m(킬로그램-미터)도 사용하고 있습니다.
회전수란?
- 엔진과 자동차 바퀴 등 기계의 회전속도는 일반적으로 단위인 회전수로 표시합니다.
- 엔진의 경우는 1분간 회전수를 사용하고 있습니다.
- 단위는 RPM으로 최대 토크와 최고 출력은 그시점의 회전수를 함께 표기합니다.
출력이란?
- 일정 시간에 어느 정도의 일을 할 수 있는지를 의미하며, 작업률이라고도 합니다.
- 토크와 회전수를 곱한 것으로 정식 단위는 W(와트) 자동차에서는 오랫동안 마력을 사용했습니다.
- 단위는 ps 또는 HP이며, 1ps는 735.4W입니다.
연료소비율이란?
- 일정한 출력을 발휘할 때 필요한 연료량을 말합니다.
- 단위는 gW-h(그램 퍼 와트 아워)를 사용합니다.
- 1W당 1시간에 몇 그램의 연료를 소비하는지를 의미합니다.
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