우리가 매일 사용하는 다른 기술과 비교할 때 자동차 엔진은 실제로 많이 바뀌지 않은 것 같습니다. 오래된 포드 모델 T의 엔진은 2011년 포드 퓨전의 엔진과 공통점이 많지만 알렉산더 그레이엄 벨이 아이폰으로 무엇을 해야할지 알 수 있을지는 의문입니다. 통신 기술이 크게 바뀌었지만 자동차 엔진은 동일한 기본 원리를 사용합니다. 공기와 연료를 연소시켜 회전력을 만들고 자동차를 움직입니다.
그러나 최초의 자동차 엔진을 구동한 것과 동일한 기본 원칙이 오늘날에도 여전히 사용되는 동안 현대 자동차 엔진은 오늘날 운전자의 출력 및 효율성 요구를 충족하도록 진화했습니다. 구형 자동차 엔진은 늑대로, 현대 자동차 엔진은 개로 생각하면 됩니다. 그들은 같은 유산을 공유하고 비슷한 특성을 가지고 있지만 하나는 일상적인 현대 상황에서 잘하는 반면 다른 하나는 도시나 교외 생활에 적응하지 못했습니다.
현대 자동차 엔진이 구형 엔진과 어떻게 다른지에 대해 이야기하기 전에 자동차 엔진이 어떻게 작동하는지에 대한 기본 사항을 이해해야 합니다. 기본적으로 가솔린과 공기는 실린더라는 챔버에서 점화됩니다. 실린더에는 가솔린/공기 폭발에 의해 위아래로 움직이는 피스톤이 있습니다. 피스톤은 크랭크 샤프트에 부착되어 있습니다. 피스톤이 위아래로 움직이면 크랭크 샤프트가 회전합니다. 크랭크 샤프트는 변속기로 나가서 그 동력을 자동차 바퀴에 전달합니다. 간단하게 들리죠? 최신 엔진을 사용하면 기본 사항이 여전히 적용되지만 생각할 것이 더 많습니다.
내용기본적인 가솔린 자동차 엔진은 그다지 효율적이지 않습니다. 가솔린의 모든 화학 에너지 중 약 15%만이 실제로 자동차를 움직이는 기계적 에너지로 전환됩니다. EPA는 엔진이 공회전할 때 에너지의 17% 이상이 손실되고 열과 마찰로 인해 엔진에서 무려 62%가 손실된다고 말합니다.
현대의 엔진에는 효율성을 높이기 위한 여러 기술이 있습니다. 예를 들어, 연료와 공기를 실린더에 넣기 전에 혼합하는 직접 분사 기술은 연료가 더 효율적으로 연소되기 때문에 엔진 효율을 12% 향상시킬 수 있습니다[출처:미국 에너지부]. 자동차 배기 시스템의 압축 공기를 사용하는 터보차저는 연소 사이클에 사용되는 공기를 압축합니다. 압축 공기는 보다 효율적인 연소로 이어집니다. 가변 밸브 타이밍 및 실린더 비활성화는 엔진이 필요한 연료만 사용하여 효율성을 높이는 기술입니다.
효율적인 엔진은 동력이 부족한 엔진이라는 일반적인 오해가 있습니다. 최신 엔진이 어떻게 이전 엔진을 능가하는지 알아보려면 계속 읽으십시오.
사람들은 자동차가 새 차였을 때보다 지금 연비에 더 관심을 갖고 있지만 엔진 출력에도 더 관심이 있습니다. 결국, 최초의 자동차에는 따라갈 수 있는 말만 있었습니다. 이제 자동차는 고속도로에서 운행됩니다. 현대 자동차는 안전 기능과 액세서리로 가득 차 있기 때문에 초기 자동차보다 훨씬 무겁습니다. 오늘날의 자동차 엔진은 해야 할 일이 훨씬 더 많습니다. 더 빠른 속도로 더 무거운 짐을 나르고 있습니다.
효율성이 높아졌음에도 불구하고 오늘날의 엔진은 이전 엔진보다 더 강력합니다. 심지어 몇 년 된 엔진과 비교할 때도 마찬가지입니다. 1983년 쉐보레 말리부는 110마력을 내는 3.8리터 V-6 엔진을 장착했습니다. 2005년에는 144마력을 내는 2.2리터 인라인 4기통이 있었습니다. 2011년 말리부는 169마력을 내는 기본 2.4리터 4기통을 가지고 있습니다. 구매자는 252마력을 내는 3.6리터 V-6도 구입할 수 있습니다. 2011년 말리부의 V-6은 1983년 모델에 제공된 V-6보다 작지만 146마력을 더 낸다. 말리부의 현재 4기통 엔진조차도 1983년 모델의 V-6보다 59마력 더 높습니다.
최신 엔진은 구형 엔진보다 더 많은 전력을 생산하기 때문에 더 클 것으로 예상할 수 있습니다. 하지만 이전 페이지에서 사용한 쉐보레 말리부의 예를 보면 엔진 출력은 증가하지만 엔진 크기는 감소한 것을 알 수 있습니다.
오늘날 자동차에서 엄청나게 줄어들고 있는 엔진은 효율성 향상으로 요약될 수 있습니다. 자동차 제조업체는 전력 소비자의 요구를 충족하기 위해 엔진을 더 크게 만들 필요가 없다는 것을 배웠습니다. 엔진이 더 똑똑하게 작동하도록 하기만 하면 됩니다. 최신 엔진이 보다 효율적으로 작동하도록 돕는 동일한 기술은 또한 최신 엔진이 더 큰 패키지 없이도 더 많은 출력을 낼 수 있음을 의미합니다.
이것의 가장 좋은 예는 Ford F-Series 트럭입니다. 오랫동안 미국에서 베스트 셀러 트럭(그리고 종종 베스트 셀러 차량, 기간)인 2011 Ford F-150은 더 큰 엔진과 동일한 작업을 수행하는 소형 엔진의 교과서적인 예입니다. 2011 F-150에는 365마력을 내는 3.5리터 V-6 엔진이 옵션으로 장착되어 있습니다. 사용 가능한 5.0리터 V-8은 360마력을 냅니다. 일반적으로 더 큰 엔진은 여전히 작은 엔진보다 더 많은 출력을 생성합니다. F-150에는 411마력을 내는 6.2리터 V-8이 있으며 이는 3.5리터 V-6을 물 밖으로 날려 버리는 것입니다. 그러나 V-6 엔진이 출력면에서 더 작은 V-8과 경쟁할 수 있다는 사실은 꽤 인상적입니다. 소비자들이 더 나은 연비를 요구함에 따라 한 때 괴물 V-8을 위해 예약되었던 작업을 더 작은 엔진이 수행하는 것을 기대하십시오.
현대 자동차 엔진과 구형 자동차 엔진의 주요 차이점 중 하나는 현대 자동차 엔진이 제대로 작동하지 않는다는 것입니다. 구형 V-8 엔진에서는 차가 최대한 빨리 공회전하거나 가속하더라도 8개의 실린더 모두가 작동하고 있었습니다. 또한 당시 엔진이 얼마나 많은 일을 하고 있었는지에 관계없이 8개의 실린더 모두 동일한 양의 연료를 공급받고 있었습니다.
오늘날의 엔진에는 더 똑똑하게 작동하는 기술이 있습니다. 실린더 비활성화는 차가 공회전 또는 순항 중일 때와 같이 필요하지 않을 때 엔진의 일부 실린더를 차단할 수 있는 시스템입니다. 더 많은 전력이 필요할 때 해당 실린더는 "깨어나서" 도움을 줍니다. 실린더 비활성화는 엔진이 필요한 연료만 사용하고 당면한 작업에 필요한 노력만 연장되기 때문에 엔진이 보다 효율적으로 작동하는 데 도움이 됩니다.
가변 밸브 타이밍 및 리프트는 최신 엔진이 더 스마트하게 작동하도록 돕는 또 다른 기술입니다. 이 시스템이 없으면 엔진이 아무리 세게 작동하더라도 동일한 시간과 동일한 거리 동안 엔진의 밸브가 열립니다. 그것은 연료를 낭비합니다. 가변 밸브 타이밍 및 리프트를 통해 밸브 개방은 엔진이 수행하는 작업 유형에 최적화됩니다. 이는 엔진이 연료를 덜 사용하고 더 스마트하게 작동하는 데 도움이 됩니다.
최신 엔진에는 구형 엔진보다 더 적은 연료를 사용하면서 더 많은 출력을 내는 데 도움이 되는 많은 기술이 있습니다. 하지만 마지막으로 구형 엔진에는 없었던 파트너가 있습니다.
오늘날의 자동차 엔진은 정교한 기술적 성취일 뿐만 아니라 작업을 더 잘 수행하는 데 도움이 되는 다른 하이테크 구성 요소와 파트너 관계를 맺고 있습니다. 과거에는 4단 또는 5단 변속기가 최첨단이었지만 오늘날의 엔진은 7단 또는 8단 변속기와 함께 사용됩니다. 변속기의 속도가 높을수록 엔진 출력과 더 잘 맞물릴 수 있으므로 전체 드라이브 트레인이 더 효율적으로 작동합니다. 또는 8단 속도가 충분하지 않은 경우 최신 엔진이 연속 가변 변속기(CVT)와 협력합니다. CVT는 기어비가 무한대이므로 가능한 가장 효율적인 방법으로 엔진의 동력을 바퀴에 전달할 수 있습니다.
하이브리드 자동차에서 최신 엔진은 배터리 팩으로 구동되는 전기 모터의 도움을 받습니다. 전기 모터는 저속으로 자동차에 동력을 공급하거나 자동차가 정지해 있을 때 액세서리를 작동할 수 있지만 자동차가 심하게 가속할 때와 같이 필요할 때 추가 전력을 생성하기 위해 작동할 수도 있습니다. 백업으로 전기 모터가 있다는 것은 자동차의 엔진이 약간 더 작고 덜 강력할 수 있다는 것을 의미하므로 연료를 절약할 수 있습니다. 그러나 어떤 경우에는 자동차 회사가 성능을 높이기 위해 전기 모터와 크고 강력한 엔진을 결합하고 있습니다.
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