자동차 기관에 대해 알아보기

자동차는 열 기관을 이용한 것으로 연료를 연소시켜, 발생되는 열에너지를 기계적인 운동 에너지로 변환시킨 것으로 여러 가지로 구분할 수 있다. 종류에는 가솔린 기관, 디젤 기관, LPG 기관, 로터리 기관, 전기 자동차 등으로 구분한다. 열기관 연소방식을 크게 두 가지로 요약하면 내연기관, 외연 기관으로 구별한다. 자동차에서 엔진은 심장과 같은 것으로, 최근에는 반도체 사용으로 첨단 자동차화 되어 계속적으로 연구, 개발되어 발전되고 있다.

 우선 열기관은 크게 외연 기관과 내연 기관으로 구분할 수 있는데 요즘은 산업분야 이외에는 잘 사용하지 않는 형태이다. 기관 밖에서 공기와 연료를 혼합하여 연소함으로써 기계적인 에너지를 기관을 뜻하며 외연 기관의 종류로는 증기 기관, 증기 터빈 등이 있다.

 내연기관은 자동차에서 주로 사용하는 방식이다. 기관 안에서 공기와 연료를 혼합하여 연료를 연소시켜 기계적 에너지를 얻은 기관으로서 가솔린 기관과 디젤 기관으로 분류한다. 가솔린 기관은 혼합기를 압축하여 점화 불꽃을 이용하여 연소시키는 기관이다. 디젤 기관은 공기를 압축할 때 발생되는 열을 이용하여 자기 착화시키는 기관과 공기만 압축하여 고온이 생성되면 연료를 분사하여 자연 착화 시는 기관으로 구분된다. 전기 자동차는 배터리의 전류를 이용하여 직류모터를 회전시켜 움직이는 자동차로서 소형 자동차에 사용되고 있다. 하지만 기술이 발전함에 따라 대형 트럭에도 전기 자동차의 원리가 사용되기도 한다. 전기 자동차의 장점은 배기가스가 없기 때문에 환경오염을 예방하며, 소음이 내연 가관에 비해 낮은 저소음이 특징이다. 단점으로는 배터리가 무겁고 크며, 배터리 대량 생산 자체가 환경오염을 초래할 수 있다. 그래서 최근 각광받고 있는 것이 수소 연료전지 자동차다. 수소 연료전지 자동차는 수소와 산소를 반응시켜 전기 에너지를 추출해 그 전력으로 주행한다. 수소 연료전기 자동차는 기존 자동차와 비교해 에너지 효율이 높고, 저공해 자동차 연비 실현이 가능하여 미래의 클린 에너지 자동차로 기대된다.

 내연기관은 4 행정 기관과 2 행정 기관으로 구분되며 통상 자동차에 사용되는 엔진은 4 행정 엔진이다. 피스톤의 행정으로 엔진을 구분한다. 행정이란 왕복 기관에서 실린더 속의 피스톤이 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 움직이는 거리를 말하며 이를 스트로크라고 한다. 피스톤이 가장 위로 올라갔을 때를 상사점이라고 하며, 가장 아래로 내려갔을 때를 하사점이라 한다. 이때 피스톤은 상하 직선 회전 왕복운동을 하게 되어 열에너지를 기계적인 에너지로 변환시켜서 동력을 발생시켜 다음 구동계로 전달한다. 4 행정 기관에서 4 행정을 모두 마치면 이것을 1 사이클이라고 한다. 사이클이란 혼합기가 실린더 내에 유입된 후 배기가스가 되어 나올 때까지의 주기적인 변화를 말하며 흡입, 압축, 폭발, 배기의 순으로 4개의 행정으로 크랭크 축이 2 회전하면 1사이클이다.