2001 년 8 월 9~10일

2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술

에너지와 수송기술 (2)- 자동차

담당교수 : 장인배www.kangwon.ac.kr/~msdlab

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술

1 장 자동차 개요

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술자동차의 역사• 영국의 산업혁명의 발단이 된 증기기관이 발명된지 얼마 안되어 큐노 (Nicholas Joseph Cugnot) 는 1769~1771

년에 걸쳐 포차 ( 砲車 ) 견인용 증기 3 륜차를 완성했다 .• 1805 년에는 리바스 (Lsaac de Rivaz) 에 의해 내연기관을 원동기로 하는

자동차가 제작되었으며 , 1858 년 이탈리아 발산티 (Eugenio Barsanti) 와 마테우치 (Felice Matteucci) 도 석탄 가스를 이용한 내연기관 제작에 성공

• 1876 년에는 독일의 오토 (Nikolaus.A.Otto) 가 현재 사용되는 4 사이클 엔진의 시초인 4 사이클 가솔린 엔진을 개발하였다 . 그 후 5 년후인 1881 년 영국의 클러크 (Dugald Clerk) 가 2 사이클 엔진을 개발하였다 .

• 1885 년 독일의 다임러 (Gottieb Daimler) 는 이와 같은 가솔린 엔진을 처음으로 자동차에 장착하여 주행하였으며 , 그 1 년 후에는 독일의 벤츠 (Karl Benz) 가 가솔린 엔진을 장착한 3 륜자동차를 제작하였다 .

• 1893 년에는 독일의 디젤 (Rudolf Diesel) 이 카르노 (Nicholas Leonard Sadi Carnot) 의 열역학을 기초로 한 디젤엔진을 발명하여 특허를 얻었다 . 이러한 디젤엔진은 1923 년 다임러 벤츠에 의해 트럭이나 버스용으로 쓰이기 시작했다 .

• 1950 년에는 영국의 로버가 가스터빈 차를 제작하였으며 , 1959 년에 서독의 USN 사와 반켈사는 1 로터의 로터리 엔진을 공동 개발하였다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술국내 자동차의 역사• 우리나라 최초의 자동차 :1903 년 고종 황제 즉위 40 주년에 미국 공관을 통해

포드 승용차 1 대를 칭경식 의전용 어차로 들여옴 이후 일본인들과 국가 대신들이 자가용으로 몰고 다니기 시작 했던 1913 년경부터 비로써 일반 국민의 자동차 시대가 개막 .

• 1911 년 진주에 살았던 일본인 에가와는 포드 8 인승 무개차 1 대를 들여와 마산 - 삼천포간을 달리는 우리나라 최초의 버스영업을 시작 했었다고 전해진다 . 이 차에는 대개 10 명까지는 탈 수 있었으며 , 저녁에는 천막지붕을 치고 가스등를 달고 다녔다고 한다 .

• 1920 년대로 들어서면서 차비가 택시보다 훨씬 저렴한 승합버스가 지방에서부터 생겨나기 시작 했다 . 승합버스라야 70~80 명을 태우는 대형버스가 아니라 15 인승 또는 20 인승 버스였다 . 이북에서는 길도 험했고 좁아서 힘들었지만 남쪽에서는 수 많은 버스업자들로 경쟁이 치열했다 .그중 가장 경쟁이 심했던 곳이 전주지방이었다 . 전주 토착 재벌이었던 최종열 , 최승열 형제가 세운 "공화 자동차부 "의 영업이 잘되자 , "군산 자동차부 "가 생겨났고 , 또 이어서 마학진이라는 군산 대지주가 뛰어들어 3파전이 벌어 졌는데 당시의 황금노선은 전주 -군산 ,군산 - 이리간 노선이 승객이 가장 많았다 .

• 1920 년대 말 서울 인사동에 살던 애가와라는 일본인이 강천상회라는 조그만 공장을 만들어 왕실의 자동차들을 수리해주고 무개차의 지붕도 만들어 씌워주는 작업을 했으니 이게 원시적인 한국자동차공업의 시초로 본다

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술국내 자동차공업의 역사• 1950 년대 전후에 폐차로 있던 군수용품인 트럭 ,짚차 , 쓰리쿼터와

미군으로부터 불하 받은 차량을 전국에 흩어져 있던 운수업자나 정비업자들이 망치로 드럼통을 두드려 펴고 , 판금작업을 해서 버스나 트럭으로 개조하여 사용하는 재생자동차산업이 번창 했으며 , 당시 부산에서 1955 년 2월 설립된 신진공업은 미니 합승버스 25 인승차를 2 천여대나 만들어 호황을 누렸으며 , 이 합승 버스가 서울에서 운행할 때는 노란색 페인트 칠을 해서 운행했다고 하여 당시 사람들은 "노랑차 "라고 불렀다 .

• 1952 년 10월 기아산업 ( 현 기아자동차로 1944 년 설립된 경성정공의 사명을 개칭 ) 이 설립되었다 .

• 1955 년 서울에서 정비업을 하던 최무성씨가 미군으로 불하받은 지프의 엔진과 변속기 , 차축 등을 이용하여 드럼통을 펴서 만든 첫 지프형 승용차 『시발』을 내놓았다 . 이 첫 국산차는 국산화율이 50%나 되어 긍지가 대단했으나 , 한 대 만드는데 4 개월이나 걸려 , 시발차의 값이 8 만환으로 사가는 사람은 별로 없었다 . 1957 년 광복 12 주년 기념 산업박람회때 최우수 상품으로 선정됨과 동시에 대통령상을 수상함으로써 신문에 크게 보도되자 을지로 입구에 있던 그의 천막 공장에는 시발차를 사가려는 고객으로 문전성시를 이루었으며 , 이로 인해 가격도 하루 아침에 30만환으로 뛰어 올랐다 . 이후 5.16 혁명으로 정부 보조금이 끝난데다가 1962 년 산뜻한 " 새나라 "자동차가 쏟아져 나오자 큰 타격을 입게 되었다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술국내 자동차공업의 역사• 1962 년 기아산업 ( 현 기아자동차 ) 는 최초의 경 3 륜화물차인

K-360 을 생산하였다 .• 1962 년 12월 하동환자동차공업 ( 현 쌍용자동차 ) 이 설립되었다 .

• 1964 년 8월 20 일 자동차 공업 종합육성계획이 발표 되었다 .• 1965 년 7월 아시아자동차가 설립 되었다 .• 1967 년 12월 현대자동차가 설립 되었다 .

• IMF 이후… ..

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술자동차의 기본 구조• 자동차는 많은 부품으로 구성되어 있으나 주요부분을 크게

나누면 차체와 섀시로 구분할 수 있다 .• 차체 (Body) 는 사람이나 화물을 싣는 부분이며 그 모양은

승용차 , 버스 , 화물차 등 그 용도에 따라 다르다 . 차체는 엔진실 (Engine room), 트렁크 (Trunk) 등으로 구성되어 있다 . 최근에는 차체의 지붕 , 옆판 및 바닥이 일체로 되어 1 개의 상자로서 튼튼하고 가벼운 구조로 된 모노코크 바디 (monocoque body 또는 frameless body) 를 많이 쓰고 있다 . 이것은 바디 자체가 프레임의 역할을 하며 여기에 섀시의 각 장치가 결합된다 .

• 섀시 (Chassis) 는 자동차의 차체를 제외한 나머지 부분을 말하며 , 주행의 원동력이 되는 엔진을 비롯하여 동력전달장치 , 조향장치 , 현가장치 , 주행장치 등 주요장치를 전부 갖추고 있어 이것만으로도 주행할 수 있다 .

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1. 엔진 : 엔진은 자동차가 주행하는데 필요한 동력을 발생하는 장치이며 , 자동차용 엔진으로는 가솔린 엔진 , 디젤 엔진 , LPG 엔진 등을 많이 사용하고 있다 . 엔진은 본체와 윤활 , 연료 , 냉각 , 흡배기 , 시동 , 점화 등 여러 부속장치로 구성되어 있다 .

2. 동력전달장치 : 동력전달장치는 엔진에서 발생한 동력을 구동바퀴까지 전달하는 일련의 장치를 말하며 클러치 , 변속기 , 추진축 , 종감속 기어 , 차축 등으로 구성되어 있다 .

3. 조향장치 : 조향장치는 자동차의 진행방향을 임의로 바꾸기 위한 장치이며 보통 조향핸들을 돌려서 앞바퀴로 조향한다 .

4. 현가장치 : 자동차가 주행할 때 노면에서 받는 진동이나 충격을 흡수하기 위해 프레임과 차축사이에 완충장치를 설치하여 승차감을 좋게 하고 , 또 자동차의 각 부분의 손상을 방지한다 .

5. 제동장치 : 제동장치는 주행하는 자동차를 정지시키거나 감속하고 또 주차를 확실하게 하는 장치이다 . 브레이크 장치는 마찰을 이용한 마찰 브레이크를 사용한다 .

6. 타이어와 바퀴 : 타이어와 바퀴는 하중의 부담 , 완충 , 구동력과 제동력 등 주행시에 발생하는 여러 힘에 견디는 구조로 되어 있다 .

7. 보조장치 : 자동차가 안전하게 운행하기 위해서는 위의 장치외에 조명이나 신호를 위한 등화류 , 차량의 속도나 엔진의 운전 상태를 알리는 계기류 외에 경음기 , 윈드 시일드 및 와셔가 장치되어 있다 .

자동차의 기본 구조

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술자동차의 분류• 자동차는 영미 (英美 ) 용어로 motor vehicle, automobile 이라 하며 이 밖에도 motor car, auto-car 또는 passenger car 라고도 하고 이것을 약어로 car, motor, auto 라고 쓰는 경우도 있다 .

• 한국공업규격 (KS) 은 자동차의 종류에 관한 용어 규정에서 ①사용장소 ②구조 ③원동기 등으로 분류하고 있으며 세부적인 분류 내용은 다음과 같다 .

(1) 엔진 및 에너지 원 (源 ) 에 의한 분류 1) 증기자동차 : 증기자동차 (steam automobile) 는 현재의 내연기관

자동차의 모체이며 , 단위 출력에 대한 무게가 크기 때문에 과거의 것이 되었다 . 최근의 배기가스 대책의 일환으로 연구개발이 추진되고 있다 .

2) 전기자동차 : 전기자동차 (electric automobile) 는 축전지 등의 전기 에너지를 이용하여 전동기를 회전시켜 바퀴를 구동한다 . 증기 자동차 다음으로 오래된 것으로 과거의 것이 되었으나 , 자동차 공해와 석유자원 등의 문제로 다시 주목을 받게 되어 현재 도시에서 물품 배달차나 도시버스 등에 시험적으로 쓰이고 있다 .

3) 내연기관 자동차 : 내연기관 자동차 (internal combustion engine automobile) 는 현재 자동차의 대부분을 차지하고 있으며 그 종류는 가솔린 엔진 자동차 , 디젤 엔진 자동차 , LP가스 엔진 자동차 , 로터리 엔진 자동차 , 가스터빈 자동차 , 제트 엔진 자동차 , 로킷 자동차 등이 있다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술(1)사용되는 장소에 따른 분류

1) 도로상에서 사용되는 차량 (Road Vehicle) ① 모터 비이클 (Motor Vehicle) ② 트레일러 (Trailer) ③ 연결차량 (Combination of Vehicle) ④ 모페드 (Moped) ⑤ 모터사이클 (Motorcycle) 2) 도로 이외에서 사용되는 차량 (Off-Road Vehicle) ① 산업차량 (Industrial Truck) ② 건설차량 (Construction Vehicle) ③ 농업차량 (Agricultural Vehicle) ④ 설상차량 (Snow Vehicle) ⑤ 레져카 (Leisure Car)

(2) 구조에 따른 분류 1) 주행방식에 따른 구분 : ① 차륜 ②캐터필러 ③반캐터필러 2) 차축 및 차륜수에 의한 구분 : 2.3.4.6. 다륜 3) 구동륜에 따른 구분 ① 전륜구동 (Font-Wheel-Drive Vehicle) ② 후륜구동 (Rear-Wheel-Drive Vehicle) ③ 총륜구동 (All-Wheel-Drive Vehicle : 4 륜구동 ) 4) 원동기의 위치에 따른 구분 ① 프론트엔진자동차 (Font Engine Vehicle) ② 리어엔진자동차 (Rear Engine Vehicle) ③ 언더후로어엔진자동차 (Underfloor Engine Vehicle) 5) 프레임의 유무에 따른 구분 ① 프레임 구조 자동차 (Vehicle with Frame Construction) ② 프레임 없는 자동차 (Vehicle with Intergral Chassis-Body Constuction)

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술차종분류• 세단 (sedan)- 어원은 프랑스의 지명 "스당 (Sedan)"에서 비롯

되었는데 , 중세때 왕후귀족 ( 주로 여성 ) 용의 의자식 가마와 비슷한데서 유래 되었다 .3박스형으로 고정된 지붕과 앞 뒤로 1 열의 좌석을 갖추고 칸막이가 없으며 2-5 개의 도어가 있으며 4-6 명 정도의 승객이 탈수 있는 일반적인 승용차를 말한다

• 리무진 (limousine)-운전석과 뒷좌석 사이를 유리로 칸막이한 VIP용 호화차로 차주 자신은 운전하지 않고 운전사에게 맡기는 것이 보통이며 ,운전석은 검은 가죽으로 씌운 것이 정식이다 . 이것은 마차시대에 마부석에는 지붕이 없었던 것에서 유래한다 .

• 왜건 (wagon)-세단 또는 하드톱의 지붕이 후단까지 수평으로 뻗어 있고 , 뒤쪽에 문이 있는 승용차의 형식 .서부개척시대의 역마차에서 힌트를 얻어 스테이션 왜건 (Station Wagen) 이라고 명칭하며 ,왜건은 짐마차 , 스테이션 왜건은 역마차 이지만 어느것이든 미국풍의 사람과 화물을 실는 다용도의 보디를 가진 자동차를 말한다 .

• 컨버터블 (convertible)- 승용차에서는 지붕을 임의대로 펴거나 접을수 있는 자동차를 말한다 . 영어의 " 변환할 수 있는 "이라는 형용사에서 나온 말이며 , 지붕이 부드럽고 질긴 천이나 가죽 또는 비닐 등으로 되어 있기 때문에 소프트 톱 이라고도 불린다 .

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자동차의 제원• 제원 (Specification) 이란 자동차 ( 또는 기계장치 등 ) 에 관한

전반적인 치수 , 무게 , 기계적인 구조 , 성능 등을 일정한 기준에 의거하여 수치로 나타낸 것을 말하며 , 이 제원을 종합하여 기재한 것을 제원표라 한다 .

• 치수제원 : 전장 /전폭 /전고 , 축간거리 , 차륜거리 , 최대안전경사각 , 최저 지상고 , 실내치수 , 오버행 , 최소회전반경

• 질량 , 하중제원 : 공차중량 , 최대적재량 , 차량총중량 , 축하중 , 승차정원

• 성능제원 : 자동차성능곡선 , 공기저항 , 동력전달효율 , 구동력 , 저항력 , 여유력 , 등판능력 , 가속능력 , 연료소비율 , 변속비 , 압축비 , 배기량 , 최대출력 , 토오크

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2 장 엔진

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술엔진• 동력에 의해서 움직이는 물체가 있을 때 그 물체가 움직이기 위해서는 동력 발생원이 있어야 될 것이다 . 자동차를 움직이기 위한 동력 발생원은 엔진이다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술엔진의 작동방식• 4 사이클 엔진 -흡입 ,압축 , 연소 ( 동력 ), 배기의 피스톤의 4 행정으로

하나의 사이클을 이루고 이때 크랭크 샤프트는 2회전하는 엔진을 말한다 . 1 행정이란 피스톤이 상사점에서 하사점 또는 하사점에서 상사점간의 직선 이동을 말한다 .

1) 흡입행정 (Intake Stroke)- 흡입밸브는 열려 있고 배기밸브는 닫혀 있는 상태에서 피스톤이 상사점에서 하사점으로 하강을 하면 실린더 내의 체적변화로 압력이 대기압 이하가 되면서 기화기 ( 혹은 인젝터 ) 에서 공기와 연료가 혼합된 혼합기가 실린더 내로 흡입되어 진다 .

2)압축행정 (Compression Stroke)-흡입행정 완료 후 흡입 , 배기밸브가 닫힌 상태에서 피스톤이 상승을 함에 따라 흡입된 혼합기는 압축되면서 압축압력과 압축열이 높아진다 .

압축 행정시 적절한 압축압력 = 약 7~11 kg/㎠ 3) 동력행정 (Power Stroke)-압축행정이 완료되기 직전 (피스톤이 압축을 위해 상사점에 도달하기 직전 ), 점화 플러그의 불꽃에 의해 압축된 혼합기가 폭발을 하게 되면 그 폭발력에 의해서 피스톤이 압력을 받아 하강하며 커넥팅로드를 통하여 크랭크축을 회전시킨다 . 동력행정을 폭발행정 (Explosion stroke) 또는 팽창행정 (Expansion Stroke) 이라고도 한다 .

4) 배기행정 (Exhaust Stroke)- 흡입밸브는 닫혀 있고 배기밸브가 열려 있는 상태에서 피스톤이 상승 (상사점 도달 ) 하게 되면 연소된 가스는 실린더 밖으로 배출된다 .

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4 기통 엔진• 엔진은 흡입 , 압축 , 폭발 , 배기행정을 되풀이하여 크랭크 축이 회전하며 엔진의 2 회전 , 즉 4 개의 행정으로 1 사이클 (Cycle) 이 이루어지므로 4 행정 엔진 (4 stroke-cycle engine) 이라 한다 . 일반적으로 4 기통 (Cylinder) 엔진의 경우에는 기통별 1-3-4-2 의 순서대로 동력 ( 폭발 ) 이 발생하며 기통별 각각의 행정은 아래의 표와 같다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술엔진의 구조

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술엔진의 구조• 실린더 블록은 엔진의 기초가 되는 부분으로 자동차 엔진에서는 보통 4~12 개의 실린더가 있다 . 실린더는 피스톤이 왕복운동을 하는 부분으로 피스톤 행정의 약 2 배의 길이이고 진원통으로 가공되어 있으며 , 실린더의 직경과 길이에 따라 엔진의 배기량이 달라진다 .

• 실린더 헤드 (cylinder head) 는 실린더 블록 위에 설치되며 , 실린더헤드와 블록사이로 가스나 물이 새는 것을 방지하기 위한 가스켓이 실린더헤드와 블록사이에 있다 .헤드의 안쪽은 피스톤 및 실린더와 함께 반구형이나 쐐기형 (pent roof) 의 연소실을 형성하고 있으며 , 헤드의 위쪽은 캠축과 밸브의 개폐기구가 설치되어 있고 그 외부에는 흡배기 매니폴드 및 점화 플러그 등이 부착되어 있다 .

• 오일 팬은 강판을 프레스로 가공하여 만든 엔진 오일통으로 , 가스켓과 함께 실린더 블록의 크랭크 케이스실에 장착된다 .

• 로커 커버는 실린더 헤드 윗 부분에 가스켓과 함께 장착되어 로커 암축 및 밸브 개폐기구를 보호하는 커버로서 , 로커 커버의 윗 부분에는 오일을 주입할 수 있는 오일 주입구 및 오 일 필러 캡이 있고 , 브리더 호스가 연결되는 튜브와 블로 바 이 가 스 를 제 어 하 는 PCV(Positive Crankcase Ventilation) 밸브가 로커 커버의 측면에 부착되어 있다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술밸브• 밸브 (Valve) 는 동력행정에 필요한 혼합기를 연소실 안으로 흡입시키고 연소가스를 외부로 배출하기 위해 1 개의 실린더에 흡배기 밸브를 각각 1 개씩 (알파 엔진은 흡기 2 개와 배기 1개 , DOHC 엔진은 흡기 2 개와 배기 2 개 )설치되어 있다 .

• 4 사이클 엔진의 캠 축은 크랭크 축 2회전마다 1회전하도록 스프로킷의 기어비가 구성되어 있으며 캠 축의 회전에 따라 로커 암 축에 설치된 로커 암이 작동되고 이 로커암의 운동은 밸브를 개폐시킨다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술흡 / 배기• 엔진을 작동시키기 위해서 실린더 안에 혼합기를 흡입하기 위한

공기청정기 , 인젝트 및 흡기 매니폴드가 있고 , 또 혼합기가 연소한 후 그 연소가스를 외부로 배출하기 위한 배기 매니폴드 , 배기 파이프 , 3 원촉매 및 소음기로 구성되어 있다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술연료장치• 전자제어 연료분사장치의 연료공급은 흡입필터를 통해 연료 펌프에서 압송되며 , 파이프 (Pipe), 고압 필터 , 딜리버리 (Delivery) 파이프를 거쳐 각 인젝터에 분배된다 . 인젝터에 걸리는 연료의 압력은 압력조절기 (Pressure regulator) 에 의 해 이루어지고 , 이 때의 압력은 흡기다기관 내의 압력보다 항상 3.35kg/ ㎠ 더 높은 압력이 일정하게 유지되도록 되어 있고 , 규정압력 이상 여분의 연료는 리턴 파이프를 통하여 연료탱크로 되돌아간다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술윤활장치• 윤활장치는 엔진 내부의 각 윤활부에 오일을 공급하여 마찰을 감소시키고 또 마모를 방지 시키며 , 마찰부분의 열이나 피스톤의 열을 식혀주는 작용을 한다 .

• 마찰의 감소 ( 마모방지 )- 윤활을 유지하여 마찰이 가장 작은 상태가 되게 하고 또 한계 상 밀봉작용 -실린더 윤활에서와 같이 피스톤 링과 함께 고압가스의 누설을 방지한다 .

• 냉각작용 - 윤활부에서 발생하는 카본 및 금속 등의 불순물을 흡수한 후 오일필터에 저장시켜 윤활부를 깨끗하게 한다 .

• 응력 분산 작용 -윤활부에는 국부적으로 , 또는 순간적으로 큰 압력이 걸려 유막을 파괴하여 고착을 일으키게 하는 일이 생긴다 . 이 때에 윤활유는 액체의 성질로 국부 압력을 액 전체로 분산시키는 작용을 한다 .

• 방청작용 - 윤활면에 수분이 침투하면 녹이 발생되고 부식이 일어나므로 수분등이 침투하지 못하도록 윤활막을 형성한다 .

• 윤활경로 - 가솔린 엔진의 윤활장치는 오일 팬 , 오일 스크린 , 오일 펌프 , 릴리프 밸브 및 오일 압력 스위치 등으로 구성되어 있다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술윤활장치

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술냉각장치• 냉각장치는 엔진을 냉각하여 파열을 방지하고 적당한 온도를 유지하는 장치이다 .

• 실린더 안의 연소가스 온도는 2000~2500℃ 에 이르며 , 이 열의 상당한 양이 실린더 벽 , 실린더 헤드 , 피스톤 밸브 등에 전도된다 . 이러한 부분의 온도가 너무 높아지면 부품의 강도가 저하되어 고장이 생기거나 수명이 단축되고 연소상태도 나빠져 노킹이나 조기점화 등으로 엔진의 출력이 저하된다 .• 너무 냉각되면 냉각으로 손실되는 열량이 크기 때문에 엔진 효율이 낮아지고 , 연료 소비량이 증가하는 등의 문제가 생기므로 , 엔진의 온도를 약 80~90℃로 유지시키는 것이 냉각장치의 기능이다 .

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3 장 새시

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전륜구동 자동차• FF(Front Engine Front wheel drive) 자동차는 근간의 승용차에서

주류를 이루고 있으며 클러치 , 변속기 (T/A:Transaxle) 및 추진축 등으로 구성되어 있다 .

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후륜구동 자동차• FR(Front Engine Rear wheel drive) 자동차인 경우에는 클러치 , 변속기 (Transmission), 추진축 및 리어 액슬 (Rear Axle) 등으로 구성되어 있다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술클러치• 클러치 (Clutch) 는 엔진 플라이휠과 변속기 입력축 사이에 설치되며 ,

엔진의 동력을 변속기에 전달하거나 끊는 역할을 한다 . 엔진 시동을 걸 때나 기어를 변속할 때는 동력을 끊고 , 출발할 때에는 엔진의 동력을 서서히 연결하는 일을 하며 , 그 조작은 운전석에서 자유로이 할 수 있도록 되어 있다 .

• 다이어프램 스프링은 원주방향으로 놓여진 피벗링에 의해 클러치 커버에 결합되어 있다 . 따라서 다이어프램 스프링은 피벗 링을 지점으로 하여 스프링 둘레의 끝 부분으로 압력판을 누르고 있다 . 클러치 페달을 밟으면 릴리스 베어링이 다이어프램 스프링의 플렌지 부분을 눌러 주기 때문에 피벗링을 중심으로 스프링 둘레의 끝부분과 결합되어 있는 압력판의 리트랙팅 (Retracting) 스프링을 당겨서 클러치가 끊어지게 된다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술변속기• 자동차용 변속기는 클러치와 추진축 사이에 설치되어 엔진의

동력을 자동차의 주행 상태에 알맞도록 바꾸어 준다 . 엔진 회전을 적절히 변속하여 회전력을 증대시키거나 고속 회전으로 바꾸어 주며 , 또한 엔진을 무부하 상태로 두거나 자동차를 후진하게 하는 역할을 하는 장치이다 .

• 변속장치를 크게 나누면 수동식 (MTM) 과 자동식 (ATM) 으로 분류할 수 있다 .

• 수동변속기는 선택 기어식 변속기라고도 하는데 그 종류를 보면 FR 자동차에 사용되는 Transmission(T/M) 과 FF 자동차에 사용되는 Tranaxle(T/A) 로 대별할 수 있다 .

• 자동변속기는 일반적인 수동변속기와는 달리 클러치가 없으며 , 엑셀러레이터 페달을 밟는 정도와 차의 주행 속도에 따라 자동적으로 변속이 이루어진다 . 주요 구성부품으로는 토오크 컨버터 , 클러치 디스크 , 브레이크 디스크 , 유성기어장치 , 유압제어장치 , 전자제어장치 등이 있다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술수동변속기

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술자동변속기

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술

추진축• 엔진의 동력은 일반적으로 변속기를 거쳐 추진축 (Propeller shaft 또는 Driv

e shaft) 에 의해 바퀴까지 전달된다 . • 트랜스액슬의 추진축인 등속조인트는 아래의 그림과 같이 BJ(Birfield Joint)

와 중간 축 및 DOJ(Doble Offset Joint) 로 구성되어 있으며 , 트랜스액슬의 우측에는 단축이 설치되고 좌측에는 장축이 설치된다 . 설치방향은 트랜스 액슬 쪽이 슬라이드형인 DOJ 가 디프 사이드 기어의 스플라인에 삽입되고 , 휠 쪽에 고정형인 BJ 가 휠 허브의 스플라인에 삽입된다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술차동장치• 차동장치 안에 있는 디프 기어와 피니언은 차동장치의 주요 부품으로서

차가 회전할 때 안쪽과 바깥쪽 바퀴의 회전수를 다르게 하는 기능이 있다 . 차가 회전할 때는 안쪽과 바깥쪽 바퀴의 회전반경이 틀리기 때문에 이 차동장치가 없으면 회전이 원활하지 못하고 타이어의 마모도 많게 된다 .

• 직진시 -좌우바퀴의 구르는 거리가 동일하므로 사이드 기어와 물려 있는 차동케이스는 피니언 샤프트 위에서 회전하지 않고 같은 속도로 회전한다 .

• 선회시 - 선회하는 좌우 바퀴의 구르는 거리는 다르기 때문에 안쪽 바퀴의 회전은 줄고 , 바깥쪽 바퀴의 바퀴의 회전속도는 증가되어 진다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술제동장치• 제동장치 (Brake System) 는 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시킴과 동시에

주차상테를 유지하기 위해 사용하는 중요한 장치이며 , 일반적으로 마찰력을 이용하여 자동차의 운동에너지를 열에너지로 바꾸어 , 그것을 대기 속으로 방출시켜 제동작용을 하는 마찰식 브레이크를 사용하고 있다 .

• 제동장치는 주행할 때 주로 사용하는 주 브레이크 (Foot brake) 와 자동차를 주차할 때 사용하는 주차 브레이크 (Parking brake) 가 있다 . 주 브레이크는 운전자가 발로 조작하기 때문에 풋 브레이크라 하고 주차 브레이크는 보통 손으로 조작하기 때문에 핸드 브레이크라고도 한다 .

• 브레이크 장치의 조작기구는 로드나 와이어를 사용하는 기계식과 유압을 이용하는 유압식이 있으며 , 일반적으로 풋 브레이크는 유압식 , 주차 브레이크는 기계식을 사용하고 있다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술드럼식 브레이크• 드럼식 브레이크는 휠 실린더 ,브레이크 슈 ,백 플레이트 및 브레이크

드럼 등으로 구성된 내부 확장식이다 . 브레이크 페달을 밟으면 마스터 실린더 내의 피스톤이 브레이크 유압을 높여주고 , 이 압력은 브레이크 파이프를 통해 휠 실린더에 전달된다 . 휠 실린더는 유압에 의해 피스톤을 밀게 되고 , 피스톤의 움직임에 따라 브레이크 슈는 드럼에 압착되어 제동작용을 한다 . 이러한 드럼식 브레이크는 주로 뒷 바퀴 제동용에 많이 사용되는 기본적인 형식이다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술디스크식 브레이크• 근간에는 자동차가 고속화 됨에 따라 드럼식 보다 방열과 열변형에 의한

제동력 저하가 적은 디스크 브레이크가 많이 사용되고 있으며 , 특히 앞쪽 브레이크는 거의가 디스크 브레이크 ( 부동 캘리퍼형 ) 를 사용하고 있다 . 디스크 브레이크는 바퀴와 함께 회전하는 브레이크 디스크의 양쪽에 설치된 패드에 의해 제동된다 . 패드 바깥쪽에 있는 하우징을 캘리퍼 (Caliper) 라고 한다 . 이 캘리퍼에는 피스톤과 오일 통로가 있어 마스터 실린더에서 발생한 오일의 압력에 의해 피스톤을 패드쪽으로 밀어 디스크에 압착하고 또 그 반력으로 캘리퍼가 반대 방향으로 움직여 반대쪽 패드로 압착시켜 제동력을 얻도록 되어 있다 .

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브레이크 부스터• 브레이크 부스터 (Brake Booster: 진공배력식 ) 는 흡기매니폴드 흡입 부압을 이용하여 페달을 밟을 때 마스터 실린더에 가해지는 힘을 배력시키는 장치이다 . 브레이크 부스트는 운전자가 브레이크를 밟는 힘을 적게 하면서도 제동력을 크게 할 수 있는 장점이 있기 때문에 대부분의 승용차에서 많이 사용되고 있다 .

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조향장치• 조향장치는 자동차의 진행방향을 임의로 바꾸기 위해 조향하는

장치이며 , 이 장치는 조작기구 , 기어장치 및 링크기구의 3가지 기구로 구성되어 있다 .

• 조향장치는 차량 또는 현가장치의 형식에 따라 크게 2 가지 형식이 있으며 , 상용차에서 많이 사용되는 차축 현가식 조향장치와 승용차에서 많이 사용되는 독립현가식 조향장치가 있다 .

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조향용 기어장치• 기어장치는 조향축의 회전을 약 20:1 로 감속하여 조작력을 크게 함과

동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크기구에 전달하는 부분이다 . 조향 기어장치는 볼 너트형 (Ball nut type) 과 랙 피니언형 (Rack Pinion type) 으로 크게 대별되며 , 소형 자동차에는 주로 랙 피니언형이 사용되고 있다 . 랙 피니언 조향기어는 그림과 같이 조향축 끝에 피니언을 설치하여 랙과 물리도록 한 구조로 되어 있으며 , 피니언이 회전하면 랙은 옆 방향으로 움직이고 랙 양쪽끝에 연결된 타이로드 (tie rod) 를 통해 너클과 함께 조향바퀴가 움직이도록 되어 있다 .

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앞차륜의 정렬• 자동차의 앞바퀴는 조향조작을 하기 위해 조향 너클과 함께 킹 핀 또는 볼 조인트를

중심으로 하여 좌우로 방향을 바꾸도록 되어 있다 . 그러나 자동차가 주행할 때 항상 바른 방향을 유지하여야 한다 . 또한 핸들조작이나 외부 힘에 의해 주행방향이 잘못 되었을 때는 즉시 직진 상태로 되돌아가는 복원력이 요구되며 , 핸들 조작도 아주 가볍게 해야 할 필요성에 따라 앞바퀴 정렬 (Front Wheel Alignment) 을 하고 있다 . 앞 바퀴 정렬은 캠버 , 캐스터 , 킹 핀 , 토 - 인의 4 개 요소로 되어 있으며 , 선회시 핸들을 돌렸을 때 바퀴가 옆으로 미끄러지지 않도록 하는 요소로 조향각의 편차가 필요하다 .

• 캠버 -앞바퀴를 앞에서 볼 때 바깥쪽으로 경사지게 결합되어 있으며 , 바퀴의 중심선과 노면에 대한 수직선이 이루는 각도를 캠버 (Camber) 라 한다 . 캠버는 차종에 따라 다르나 일반적으로 0.5~2o정도로 되어 있으며 , 캠버를 두는 이유는 다음과 같다 .– 앞 바퀴가 하중을 받았을 때 아래로 벌어지는 것을 방지한다 .– 핸들을 가볍게 한다 .– 주행시 바퀴가 탈출하는 것을 방지한다 .

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앞차륜의 정렬• 킹핀 -앞 바퀴의 윗 볼 조인트와 아랫 볼 조인트의

중심을 잇는 직선과 수직선이 이우는 각도가 킹 핀 (king pin) 경사각이다 . 킹 핀 경사각을 두는 이유는 핸들 조작력의 경감과 주행 및 제동시 충격을 적게하며 , 또한 핸들의 복원력을 증대시킨다 .

• 캐스터 -앞바퀴를 옆에서 볼 때 조향축의 중심선과 노면에 대해 타이어의 수직선이 이루는 각도를 캐스터(Caster) 라 하며 , 보통 0.5~1o 정도로 되어 있다 . 킹핀의 경사가 뒤쪽으로 기울러져 있는 경우를 (+), 앞쪽으로 기울어져 있는 경우를 (-) 캐스터라 한다 . 캐스터는 앞 바퀴 하중이 중심보다 앞에 있기 때문에 주행시 앞 바퀴에 방향성 ( 진행하는 방향으로 향하게 하는 힘 ) 을 주고 또 조향을 했을 때 되돌아 오려는 복원력이 발생한다 .

• 토인 -앞 바퀴를 위에서 보면 앞쪽이 뒤쪽보다 좁게 되어 있으며 , 이 상태를 토 인 (Toe-in) 이라고 한다 . 반대로 앞쪽이 뒤쪽보다 넓게 되어 있으면 이를 토우 아웃이라 한다 . 토 인을 두는 이유는 캠버에 의해 바퀴가 벌어지는 것 ( 토 아웃 ) 을 방지하여 앞바퀴를 평행하게 회전시키며 , 바퀴의 미끄러짐과 타이어의 마멸을 방지한다 .

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현가장치 • 현가장치 (Suspension) 는 차축과 차체를 연결하고 , 주행중 노면에서 받는 충격을 완화하는 섀시스프링과 스프링의 자유진동을 흡수하는 쇽업쇼버외 자동차가 좌 , 우로 흔들리는 것을 방지하는 스테이 빌라이저 등으로 구성되어 자동차의 승차감을 좋게 하는 장치로 구성되어 있다 . 현가장치는 자동차의 설치 위치에 따라 앞 현가장치와 뒤 현가장치로 나누어 진다 . 또한 현가장치의 형식에 따라 차축 현가식과 독립현가식으로 구별할 수 있다 .

• 차축 현가식은 좌우 바퀴가 1 개의 차축으로 연결된 형식으로 , 강도가 크고 구조가 간단하기 때문에 소형트럭이나 대형차량에서 많이 사용되고 있다 .

• 독립현가식은 차축현가식 처럼 차축과 현가장치의 구별이 명확하지 않으며 , 다음과 같은 특징이 있어 승용차에 많이 사용되고 있다 .- 차량의 높이를 낮게 할 수 있어 안전성이 향상된다 . - 스프링 아래 무게가 가벼워 승차감이 좋다 . - 조향바퀴에 옆 방향 진동 (Shimmy) 이 잘 일어나지 않고 접지성이 좋아진다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술스프링• 스프링은 차체와 차축사이에 설치되어 주행중 노면으로부터의 충격이나 진동을 흡수하여 차체에 충격이 전달되지 않게 하는 역할을 하며 , 판 스프링과 코일 스프링이 있다 .

• 판 스프링 (Leaf Spring) 은 적당히 구부린 띠 모양의 스프링강을 몇 개 겹쳐 그 중심에서 센터볼트로 조이고 , 양끝에 스프링 아이 (Spring Eye) 를 두어 핀을 통해 프레임이나 차체에 설치하도록 되어 있다 . 그리고 스프링의 중간부분은 U볼트로 차축에 고정하고 판 스프링은 주로 상용차에 많이 사용된다 .

• 코일 스프링은 스프링 강의 둥근 막대를 코일 모양으로 감아서 만든 것으로 , 외력을 받을 때 판 스프링은 구부러지는 데 비해 코일 스프링은 비틀려 진다 . 따라서 , 에너지 흡수력이 판 스프링보다 크고 스프링 작용이 유연하기 때문에 주로 승용차에 쇽업소버와 결합하여 많이 사용되고 있다 .

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쇽 업소버• 쇽 업소버 (Shock Absorber) 는 자동차 주행시 스프링이 받는 충격에

의해 발생하는 고유진동을 흡수하여 자동차의 안정성과 승차감을 향상시킨다 . 쇽 업소버는 현가장치와 차체 사이에 설치되어 있는 스프링의 피로를 적게 한다 .

• 맥퍼슨식 쇽 업소버는 그림과 같은 구조로 되어 있으며 , 맥퍼슨식 앞 현가장치의 쇽업소버로 많이 사용되고 있는 형식이다 . 이 형식의 장점은 신축하거나 팽창을 할 때 저항이 작아 충격을 주지않기 때문에 비포장 도로에서 상당히 유리하게 작용한다 .

• 통형 (Telescopic Type) 쇽 업소버는 그림과 같이 안내를 겸한 가늘고 긴 원통을 서로 결합한 구조로 되어 있으며 , 내부에는 차축쪽과 연결하는 실린더 , 차체쪽에 연결하는 실린더와 피스톤이 결합되어 있고 실린더 안에는 오일이 채워져 있다 .

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스테빌라이저 바• 승차감을 좋게 하기 위해 스프링 상수가 작은 스프링을 사용하

며 , 자동차가 선회할 때 작용하는 원심력 때문에 차체가 많이 기울게 된다 . 독립현가식 차는 특히 그 경향이 크기 때문에 선회할 때는 롤링 (Rolling) 을 감소하고 차체의 평형을 유지하기 위해 토션 바를 이용한 스테이빌라이저 (Stabilizer) 가 결합되어 있다 . 스테이빌라이저의 양끝은 좌우의 아래 서스펜션 암에 결합되어 있고 , 중간 부분은 프레임에 지지되어 있다 . 이것은 좌우 바퀴가 동시에 상하로 움직일 때는 작용하지 않으나 , 좌우 바퀴가 상하 운동을 서로 반대로 할 때는 스테빌라이저 바가 비틀려서 이 때 발생하는 힘으로 차체가 기우는 것을 감소시킨다 .

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앞 현가장치• 앞 현가장치는 프레임과 차축사이를 연결하며 차의 중량을 지지하고

바퀴의 진동을 흡수하면서 조향기구의 일가 장착되어 있는 장치이다 . 앞 현가장치의 독립현가식에는 위시본형과 맥퍼슨형 이 있고 , 그 중 맥퍼슨형이 많이 사용되고 있다 .

• 맥퍼슨형 (Strut Type or Mcpherson Type) 은 조향 너클 (Steering Knuckle) 과 일체로 되어 쇽 업쇼버가 설치된 스트러트 (Strut) 과 현가 암 , 현가 암과 아랫부분을 연결하는 볼 조인트 (Ball Joint) 및 스프링 등으로 구성되어 있다 .

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뒤 현가장치• 뒤 현가장치는 일반적으로 차축현가식을 많이 사용하고 있으나 승용차에서는

승차감과 안전성을 높이기 위해 독립 현가식의 트레일링 암형을 사용하고 있다 .• 트레일링 암형 (Trailling Arm) 은 아래의 그림과 같이 차의 뒤쪽으로 향한 1 개 또는 2

개의 암에 의해 바퀴 지지하고 쇽 업쇼버와 코일 스프링 및 토션 바로 구성되어 있다 . 이 형식은 구조가 간단하고 휠 얼라이먼트의 변화나 타이어의 마모가 적은 것이 장점이다 . 이형식은 주로 소형 FF 자동차의 뒤 현가장치로 많이 사용하고 있으며 . FR차에서는 거의 사용하지 않고 있다 .

• 토션 빔 액슬형 (Torsion Beam Axle Type) 은 FF 자동차 중 고급차의 뒤 현가장치로 많이 사용되고 있으며 , 그림과 같은 구조로 되어 있다 . 이 형식은 차체로 전달되는 진동을 감소시켜 조향 안정성과 승차감이 좋다 . 좌축 선회시 차체 경사에 의해 우측 트레일링 암은 떠오르기 때문에 액슬 빔 및 토션 바가 세게 비틀어지고 , 이 비틀림에 대한 반력이 좌우 트레일링 암의 반대로 보정하는 방향으로 작용하기 때문에 차체의 경사를 억제하여 변화하지 않는 노면 캠버와 함께 뛰어난 주행 승차감을 얻을 수 있는 방식이다 .

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2001 년 전기 부전공자격연수 - 기술

• www.hyundai-motor.com/main.html• user.alpha.co.kr/~dynahoon/doc/autobottom01.html• www.icomes.co.kr/• myhome.shinbiro.com/~dwcij/index.htm• www.ka-tech.com/main_eng_sub.html

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