1. 연소:
- 화학 에너지를 열 에너지로:공기-연료 혼합물이 엔진의 연소실에서 점화되면 연소라고 불리는 급속한 화학 반응이 발생합니다. 이 반응은 열과 팽창 가스의 형태로 상당한 양의 열 에너지를 방출합니다.
2. 확장 및 압축:
- 열에너지를 기계적 에너지로 변환:연소로 인해 생성된 팽창하는 고압 가스는 엔진 실린더의 피스톤을 아래쪽으로 밀어냅니다. 이 선형 운동은 크랭크샤프트를 통해 회전 운동으로 변환됩니다. 피스톤이 아래로 움직이면서 다른 실린더의 공기-연료 혼합물을 압축하여 위치 에너지를 저장합니다.
3. 피스톤 동작 및 크랭크축 회전:
- 기계에너지(선형)에서 기계에너지(회전)로:피스톤의 왕복운동이 크랭크샤프트의 회전운동으로 변환됩니다. 이는 피스톤을 크랭크샤프트에 연결하는 커넥팅 로드를 통해 이루어집니다. 크랭크샤프트는 엔진의 주요 회전 부품 역할을 합니다.
4. 열 전달 및 냉각:
- 열 에너지에서 열 전달로:연소 과정에서 상당한 양의 열이 발생하며, 그 중 일부는 실린더 벽, 헤드 등 엔진 구성 요소로 전달됩니다. 과열을 방지하기 위해 엔진에는 냉각수를 순환시켜 이 열을 흡수하고 방출하는 냉각 시스템이 장착되어 있습니다.
5. 배기가스 에너지 회수:
- 열 에너지를 운동 에너지로 변환:엔진에서 나오는 뜨거운 배기 가스에는 여전히 상당한 양의 열 에너지가 포함되어 있습니다. 현대 자동차의 배기 시스템은 터보차저나 터보압축기를 활용하여 이러한 에너지의 일부를 포착할 수 있습니다. 배기 가스는 이러한 장치의 터빈 블레이드를 구동하고, 이를 통해 신선한 공기를 압축하여 엔진으로 다시 공급합니다. 이는 엔진 효율과 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
6. 전기 에너지 생성 및 소비:
- 기계 에너지를 전기 에너지로:엔진은 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기와 같은 액세서리도 구동합니다. 이 전기는 점화 시스템, 조명, 오디오 시스템 등 차량의 다양한 전기 부품에 전원을 공급합니다.
- 전기 에너지를 기계 에너지로:일부 자동차 엔진에는 배터리의 전기 에너지를 사용하여 엔진을 시동하거나 하이브리드 또는 전기 자동차의 추진력을 보조하는 전기 모터 또는 스타터 모터가 통합되어 있습니다.
전반적으로 자동차 엔진은 연료의 화학적 에너지를 추진을 위한 기계적 에너지로 변환하고, 과열을 방지하기 위해 열 전달을 관리하며, 효율성 향상을 위해 배기가스 에너지를 활용하는 일련의 상호 연결된 에너지 변환을 겪습니다.
