엔지니어는 모든 인상적인 기술적 업적이 완벽하게 함께 작동하는 복잡한 부품 시스템에 의해 가능하다는 것을 알고 있습니다.
연료를 사용하여 자동차, 비행기, 트랙터, 버스 및 오토바이를 움직이는 자동차 엔진이 이에 대한 가장 좋은 예일 수 있습니다.
공대생이든 노련한 전문가이든 관계없이 이 중요한 기술과 이를 가능하게 만든 뛰어난 정신에 대해 새로운 것을 배우게 될 것입니다.
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자동차 엔진 소개
공식적인 정의:
자동차, 비행기, 트랙터, 버스, 오토바이 등에 동력을 공급하고 차량에 탑재되는 연료 소모 기계.
따라서 가스 비용을 절약하고 싶다면 자동차 엔진을 빼는 것이 가장 좋습니다. 농담이야!
엔진은 휘발유를 태우는 열을 힘으로 바꾸어 자동차의 바퀴를 돌리는 복잡한 기계입니다. 어떤 것에 속도를 줍니다.
4행정 연소 사이클은 가장 일반적인 유형의 엔진인 내연 기관에서 휘발유를 운동으로 전환하는 데 사용됩니다.
이 주기는 흡기, 압축, 연소 및 배기의 네 부분으로 구성됩니다.
엔진의 종류
4개의 실린더가 있는 인라인 엔진이나 6개 또는 8개의 실린더가 있는 V-엔진과 같이 다양한 유형의 엔진이 있습니다.
엔진의 레이아웃은 엔진의 크기, 작동 성능 및 출력을 결정합니다.
인라인 엔진은 더 길고 복잡한 V-엔진보다 작습니다.
주요 구성 요소
실린더 블록, 실린더 헤드 및 크랭크 케이스는 자동차 엔진의 가장 중요한 부품입니다.
엔진의 심장은 일반적으로 철 또는 알루미늄 합금으로 만들어진 실린더 블록입니다. 그것은 에너지를 만들기 위해 위아래로 움직이는 피스톤을 고정하는 실린더를 가지고 있습니다.
연소실도 실린더 블록에 있습니다. 연료와 공기가 혼합되어 연소되는 곳입니다.
실린더 헤드는 실린더 블록 위에 있습니다. 점화 플러그, 캠축 및 밸브가 있습니다.
캠축은 밸브가 열리고 닫히는 방식을 제어하여 연료, 공기 및 배기 가스가 연소실로 들어오고 나가는 양을 제어합니다.
점화 플러그는 연소가 일어날 수 있도록 연료와 공기의 혼합물에 불을 붙입니다.
크랭크 케이스는 일반적으로 주철로 만들어지며 엔진 하단에 있습니다.
피스톤, 크랭크축, 캠축, 타이밍 체인, 오일 팬, 오일 필터 등과 같은 부품을 고정합니다. 이 부품들은 함께 연료를 움직임으로 바꿉니다.
자동차가 꺼지면 스타터 모터는 피스톤이 아래로 내려가는 데 필요한 힘을 줍니다.
연소 엔진의 개선
지난 몇 년 동안 직접 연료 분사, 터보 차징 및 가변 밸브 타이밍과 같은 엔진 기술이 향상되었습니다.
이러한 변화로 인해 자동차는 가스를 덜 사용하고 더 많은 전력을 사용하며 오염 물질을 덜 배출합니다.
비디오: 어떻게 작동합니까?
팁: 필요한 경우 캡션 버튼을 켭니다. 영어가 익숙하지 않다면 설정 버튼에서 "자동 번역"을 선택하세요. 좋아하는 언어를 번역할 수 있게 되기 전에 먼저 동영상의 언어를 클릭해야 할 수도 있습니다.
자동차 엔진의 종류
자동차에 사용되는 다양한 종류의 엔진이 있으며, 연료 유형과 엔진 설정 방식(실린더 수)(실린더 구성)의 두 가지로 그룹화할 수 있습니다.
휘발유 및 디젤 엔진은 가장 일반적인 종류의 자동차 엔진이지만 한 엔진을 다른 엔진과 구별하는 다른 요소가 있습니다.
- 직선 또는 인라인 엔진.
직선/인라인 엔진의 모든 실린더는 일직선상에 있으며, 위를 향하고 일반적으로 자동차에 수직입니다.
이것은 패밀리 해치백 및 소형 자동차에 가장 일반적인 레이아웃입니다.
- 고장.
플랫 엔진에는 단일 크랭크축의 양쪽에 두 개의 실린더 뱅크가 있습니다.
- V-엔진.
V-엔진의 실린더는 크랭크축 주위에 V를 형성하는 두 개의 별도 뱅크에 설치됩니다.
- W-엔진.
W-엔진에는 크랭크축 주위에 W를 형성하는 3열의 실린더가 있습니다.
실린더가 설정되는 방식도 다를 수 있습니다.
소형차에는 3기통 엔진이 있지만 터보차저 덕분에 더 큰 패밀리 해치백에도 장착할 수 있게 되었습니다.
6기통 엔진은 일반적으로 고급 스포츠카와 고성능 자동차에서 볼 수 있습니다. V 또는 직선으로 설정할 수 있습니다.
슈퍼카와 고급 세단에는 V8, V10, V12와 같이 실린더가 8개 이상인 엔진이 있습니다.
일부 최고급 폭스바겐 그룹 자동차에는 W12 엔진이 장착되어 있습니다.
가솔린 및 디젤 엔진
자동차 응용 분야에서 가솔린 엔진과 디젤 엔진의 주요 차이점은 에너지 생성 방법, 사용되는 연료 유형, 열 효율, 예상 수명, 분당 회전수(RPM) 및 토크입니다.
- 가솔린 엔진.
스파크 점화 연소는 가솔린 엔진에서 가스와 공기를 압축하고 점화하기 전에 혼합하는 데 사용됩니다.
대부분의 경우 가솔린 엔진은 디젤 엔진보다 RPM이 높지만 토크는 적습니다.
- 디젤 엔진.
연료를 공기 중에 분사하기 전에 디젤 엔진은 연료를 압축하여 엔진의 열 효율을 높이고 수명을 연장합니다.
디젤은 가솔린보다 에너지 밀도가 높기 때문에 디젤 엔진은 가솔린 엔진보다 연료를 적게 사용합니다.
자동차에서 이러한 다양한 엔진 유형이 사용되는 방식은 시간이 지남에 따라 변경되었으며 자동차가 어떻게 사용되는지, 얼마나 잘 작동해야 하는지, 얼마나 많은 연료를 사용해야 하는지에 따라 달라집니다.
자동차 산업의 확장
자동차 엔진의 개발
산업 혁명 동안 자동차 산업의 성장과 더 강력한 엔진에 대한 필요성으로 인해 내연 기관(ICE)이 탄생했습니다.
이 엔진은 원래 액체 연료로 작동하도록 만들어졌지만 가솔린으로 작동할 수 있도록 변경되었습니다.
1900년대에는 2행정과 4행정 엔진이 만들어지면서 한 번에 많은 차를 만드는 것이 가능해졌습니다.
액체 연료 전환 및 배출 감소 개선
엔지니어들은 액체 연료를 사용할 수 있도록 증기로 바꾸는 방법을 생각해 냈습니다. 이를 통해 연비와 엔진 출력이 향상되었습니다.
자동차의 오염 문제를 해결하기 위해 컴퓨터 엔진 관리 시스템도 만들어졌습니다.
지난 30년간의 연구 개발 덕분에 질소 산화물(NOx) 및 입자상 물질(PM)과 같은 기준 오염 물질의 ICE 배출이 99% 이상 감소했습니다.
첨단 연소 엔진 연구 및 개발
오늘날 사람들은 내연 기관이 더 잘 작동하고 더 나은 환경을 만들기 위해 노력하고 있습니다.
고급 연소 엔진에 대한 연구 및 개발은 HCCI(균질 전하 압축 점화) 및 OPE(대향 피스톤 엔진)와 같은 신기술에 중점을 두고 있으며 파워트레인의 전기 및 하이브리드를 더욱 강화합니다.
전기 자동차의 수가 증가하고 있지만 ICE는 운송 산업에서 여전히 중요하며 앞으로도 오랫동안 사용될 것입니다.
자동차 엔진 크기 및 공기 흐름
대부분의 자동차 엔진은 모든 실린더의 총 부피인 리터로 측정됩니다.
엔진을 더 크게 만들면 때때로 더 많은 마력과 토크를 낼 수 있지만 항상 그런 것은 아닙니다.
자동차 엔진의 공기 흐름 감지
베인 미터와 핫 와이어는 엔진이 들어오는 공기의 양을 측정하는 가장 일반적인 두 가지 방법입니다.
가변 저항에 연결된 스프링 장착 에어 베인은 베인 미터에서 엔진으로 들어가는 공기의 양을 측정하는 데 사용됩니다.
반면에 열선 질량 기류 센서는 기류에 매달려 특정 온도로 가열되는 저항 와이어를 사용합니다.
그런 다음 들어오는 공기는 와이어를 냉각시켜 통과하는 공기의 양에 비례하는 방식으로 전류를 변경합니다.
반면 Kármán 와류 센서는 자동차 엔진으로 유입되는 공기 흐름을 측정하는 방법이 아닙니다.
대신 기류에 와류를 발생시킨 후 와류에 의해 발생하는 압력의 변화를 측정하여 기류의 속도를 측정하는 방식이다.
자동차 엔진 유지보수
엔진 오일 필터
엔진 오일 필터는 자동차 엔진이 잘 작동하는지 확인하는 중요한 부분입니다.
그들은 기름에서 먼지, 기름 및 금속 입자를 제거하기 위해 작동합니다. 이렇게 하면 오일이 원활하게 흐르고 오일이 깨끗해지며 금속 부품이 보호됩니다.
가격, 디자인, 구성 및 세부 사항에 대한 관심은 모두 엔진 오일 필터를 선택할 때 고려해야 할 중요한 사항입니다.
자동차 엔진 관리 시스템
성능을 향상시키기 위해 엔진 관리 시스템을 조정하고 변경하는 방법에는 여러 가지가 있습니다.
시스템을 변경하는 몇 가지 방법은 공장 ECM을 재보정하고 피기백, 인터셉터 및 기타 추가 부품으로 조정하고 흡입 매니폴드를 설계, 수정 및 구축하는 것입니다.
별도로 프로그래밍 가능한 엔진 관리 시스템을 사용하여 엔진이 얼마나 잘 작동하는지 변경할 수도 있습니다.
최상의 성능을 얻으려면 안전하고 신뢰할 수 있는 방식으로 변경하는 것이 중요합니다.
엔진 관리 시스템을 변경하기 전에 전문가와 상의하거나 주제에 대해 읽어야 합니다.
엔진 시간
엔진 시간은 엔진이 처음 만들어진 이후로 차량이 움직이지 않는 경우에도 작동된 시간입니다.
이 메트릭은 차량이 PTO를 사용하여 매일 몇 시간 동안 정지해 있을 때 주행 거리계가 마일리지를 기록하지 않기 때문에 특히 공회전 시간을 추적하는 데 상용 차량의 마모를 측정하는 데 유용합니다.
엔진 시간을 사용하여 예방 정비를 계획하고 차량을 얼마나 사용했는지 파악할 수도 있습니다.
엔진 시간과 마일 사이의 관계를 사용하여 차량 교체를 위한 완전한 계획을 세우고, 유지보수 일정을 개선하고, 차량이 얼마나 잘 작동하는지 추적할 수 있습니다.
최신 엔진에는 엔진이 회전하는 횟수와 각 회전에 걸리는 시간을 계산하는 엔진 제어 모듈(ECM)이라는 부품이 있습니다.
자동차 엔진 제어 모듈
자동차 엔진 제어 모듈(ECM)은 여러 가지 보안 조치를 사용하여 제대로 작동하는지 확인하고 사람들이 함부로 사용하지 못하도록 합니다.
예를 들어 검증 하드웨어 및 안전 메커니즘을 내장하고 SAE J3061 및 ISO/SAE 21434와 같은 자동차 보안 표준을 사용하고 검증 프로세스를 거칩니다.
또한 타당성 검사를 사용하여 스푸핑되었거나 변경된 신호를 찾아 ECM을 보호할 수 있습니다.
이는 센서 값을 유선 값과 비교하여 올바른지 확인하는 방식으로 수행됩니다. 이로 인해 나쁜 사람들이 ECM을 변경하기가 더 어려워집니다.
마지막으로 최신 ECM은 센서 입력을 신속하게 수신, 해석 및 처리할 수 있는 마이크로프로세서와 같은 컴퓨터 부품으로 만들어집니다. 이것은 시스템이 제대로 작동하는지 확인하는 데 도움이 됩니다.
EPA는 변조 및 애프터마켓 패배 장치에 대한 Clean Air Act의 금지를 준수하도록 하는 정책을 시행하고 있습니다.
이러한 금지는 차량의 전체 수명 동안 지속되며 딜러가 이미 도로에 있는 변조된 차량을 판매하는 것을 불법으로 만들고 차량의 정기적인 검사를 통해 온보드 배출 진단 시스템이 제대로 작동하는지 확인해야 합니다.
ECU를 변경하는 제품인 튜너는 불법 애프터마켓 패배 장치일 수 있으며 이를 사용하거나 넣는 것은 불법 변조일 수 있습니다.
사용 사례
| 일: | 설명: |
|---|---|
| 자동차 및 기타 차량 | 자동차, 트럭 및 버스는 자동차 엔진이 사용되는 가장 일반적인 장소입니다. 이 엔진은 차량이 앞으로 나아가는 데 필요한 동력을 제공합니다. 그들은 현대 교통의 중요한 부분입니다. |
| 항공기 추진 | 자동차 엔진이 사용되는 또 다른 중요한 장소는 이륙 및 비행에 필요한 추력을 제공하는 비행기입니다. 대부분의 비행기 엔진은 더 많은 양력을 생성하고 공기 저항을 극복할 수 있어야 하기 때문에 자동차 엔진보다 더 강력하고 효율적입니다. |
| 농업 장비 | 자동차의 엔진은 종종 트랙터 및 기타 유형의 농기구에 사용됩니다. 이러한 엔진은 농사에 수반되는 무거운 짐과 고된 작업을 처리할 수 있을 만큼 강력하고 오래 지속되어야 합니다. |
| 발전 | 자동차 엔진도 동력을 만드는 데 사용할 수 있는 경우가 있습니다. 대부분의 경우 이러한 엔진은 발전기 세트에 사용되며 정전 시 가정과 사업체에 전력을 공급하는 데 사용됩니다. |
| 해양 추진 | 보트 및 기타 유형의 선박도 자동차 엔진으로 동력을 공급받을 수 있습니다. 선박 엔진은 일반적으로 가혹한 해양 환경에서 작동해야 하기 때문에 자동차 엔진보다 더 오래 지속되고 부식에 더 잘 견딥니다. |
| 경마 | 자동차 엔진이 사용되는 또 다른 방법은 경주에서 매우 빠르게 달릴 수 있는 고성능 자동차에 동력을 공급하는 것입니다. 대부분의 레이싱 엔진은 최대한 활용하기 위해 조정되며 일반 자동차 엔진보다 훨씬 더 많은 힘을 낼 수 있습니다. |
| 잔디 깎는 기계 및 기타 소형 도구 | 마지막으로 자동차 엔진은 잔디 깎는 기계, 전기톱 및 기타 소형 도구에 동력을 공급하는 데에도 사용할 수 있습니다. 대부분의 경우 이러한 엔진은 더 큰 엔진만큼 강력하지는 않지만 일상적인 사용을 처리할 수 있을 만큼 여전히 안정적이고 효율적이어야 합니다. |
참조:
https://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_engine
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B0080431526000863
결론
결론적으로 자동차 엔진은 우리가 여행하고 생활하는 방식을 바꾼 놀라운 기술입니다.
엔지니어들은 최초의 내연 기관부터 오늘날의 가장 진보된 하이브리드 및 전기 파워트레인에 이르기까지 이러한 놀라운 기계를 만드는 데 앞장서 왔습니다.
그러나 자동차 엔진은 또한 더 깊은 것, 즉 가능한 것의 한계를 뛰어넘고, 장벽을 허물고, 더 나은 내일을 꿈꾸는 우리의 자연스러운 욕구를 상징합니다.
미래를 내다보면 자동차 엔진이 계속해서 우리 삶의 중요한 부분이 될 것이 분명합니다.
그것은 우리를 직장, 학교 및 기타 장소로 데려가는 자동차에 동력을 공급하는 엔진입니다.
그러나 그것은 또한 인간의 창의성이 얼마나 강력한지, 사람들이 새로운 일을 얼마나 기꺼이 시도하는지, 인간의 마음이 얼마나 많은 일을 할 수 있는지를 일깨워줍니다.
따라서 다음에 차에 시동을 걸 때 잠시 시간을 내어 모든 것을 가능하게 하는 놀라운 엔지니어링에 대해 생각하고 가능성이 정말 무한하다는 것을 기억하십시오.
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