이번 시간에는 자동차 왕복엔진과 피스톤을 다뤄보겠습니다. 차량을 운행하는 많은 운전자들도 모르고 지나치는 내용이죠. 자동차 엔진에 관련된 용어가 갖는 의미와 역할을 자세하게 알아보겠습니다. 다소 전문적인 내용을 다루면 저도 어렵고 여러분도 어렵기 때문에 간략하게만 살펴보겠습니다.
엔진 부품 부터 설명드리겠습니다. 스토틀을 감지하는(TPS), 점화 타이밍을 계산을 도와주는(CAS), 캠축의 회전을 측정하는(CMP)가 있습니다. 매니폴드로 유입되는 공기의 온도를 체크하는(MAT)가 있고 냉각수의 온도를 감지하면서 냉간시동을 보정하는(CTS) 엔진계열 부품도 있습니다. 공기 압력과 유량을 측정하는 (MAP), 엔진에 장착되어 노킹현상의 발생을 감지하는 (노크센서) 도 존재합니다.
1. 왕복엔진
왕복엔진이라 함은 왕복 운동을 하는 피스톤을 사용하는 엔진을 말합니다. 기체의 압력을 회전 운전으로 바꿔주는 역할을 하죠. 도로 위 모든 자동차와 엔진은 왕복엔진을 사용한다고 볼 수 있습니다. 휘발유를 넣으면 엔진이 돌아간다고 오해하는 분들이 많지만 실상은 연료가 타면서 발생하는 열로 기체를 가열하고 압력이 높아져야 엔진이 작동하는 방식입니다.
실린더 안쪽에 위치한 피스톤이 움직일 때 틈새로 기체가 빠져나가면 안되기 때문에 꼭 밀폐되야 정상적으로 작동합니다. 이때 피스톤과 실린더의 벽 틈새를 막으려는 목적으로 쓰이는 부품을 피스톤 링이라고 부르죠. 실린더(기통) 수가 많을수록 엔진이 부드럽게 작동하는건 아시죠? 일반 자동차의 경우는 4기통이 대부분 이지만, 억단위 고급/대형차에는 6기통에서 12기통을 사용하는 경우도 있습니다. 당연한 말이지만 기통수가 많다는건 배기량이 증가한다는 말로 풀이됩니다. 출력도 높아지죠.
실린더를 배치하는 형태에 따라 엔진의 종류가 결정됩니다. 실린더를 세로로 가지런하게 배치하면 직렬 엔진이라고 부르고 V자 형태로 놓으면 V엔진이 되고 원형은 성형엔진, 마주본 상태라면 수평대향 엔진이 됩니다. 왕복엔진은 폭발행정과 왕복운전을 하다보니 진동과 소음이 심한 편입니다. 참고로 비행기에 장착하는 가스터빈 방식은 회전 운동만 하기 때문에 상대적으로 진동이 없는 편입니다.
2. 피스톤
피스톤은 왕복운동을하는 펌프나 압축기 등에서 쓰이는 원통형 부품을 말합니다. 엔진에 장착된 경우엔 실린더 안에서 팽창된 기체에서 전달받은 힘을 크랭크샤프트로 전달하는 기능을 합니다. 반면, 펌프나 압축기에 장착된 피스톤의 경우엔 반대로 크랭크샤프트에서 생성된 힘으로 실린더 안쪽의 액체나 기체를 밀어내거나 압축해주는 방식으로 작동합니다.
3. 실린더블록
왕복엔진의 실린더와 크랭크케이스를 이루고 있는 엔진 바로 아래 몸체를 말합니다. 벽돌처럼 생긴 모양에서 유래된 실린더 블록의 명칭이 이해가 되죠. 엔진 블록이라고 부르는 경우도 있구요. 사각형으로 만들어진 금속틀에 원통형의 실린더가 1개나 여러개 가공된 상태로 있습니다. 아래에는 크랭크샤프트가 장착된 저널베어링 구조를 갖추고 있습니다.
실린더 블록은 일반적으로 주철을 이용해 만듭니다. 예전부터 성형이 쉽고 강도가 우수하기 때문에 많이 사용하고 있죠. 하지만 무게가 무겁다는 단점이 존재해 차량의 연비와 성능에 안 좋은 영향을 주곤 합니다. 상대적으로 냉각성능이 떨어지기 때문에 레이싱카 처럼 성능을 중요시 하는 경우에는 일반적인 실린더 블록을 사용하진 않습니다. 대신, 경량화와 냉각성능을 향상 목적으로 마그네슘 합급 블록을 사용하는 편입니다.
4. 마치며
알려드린 자동차 엔진 부품들이 운전자의 상식향상에 도움되셨길 바라며 마칩니다.