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1. 자동차 섀시 구조
1.1. 섀시의 구성
섀시는 자동차를 구성하는 기본적인 뼈대이다. 자동차의 구조를 크게 나누면 차체(body shell/ body)와 섀시로 나눌 수 있다. 여기서 말하는 섀시는 차량의 차체를 탑재하지 않은 상태의 것이다. 차량이 주행하는 데에 필요한 최소한의 기계장치가 설치되어있기 때문에 섀시만으로도 주행은 가능하다.
섀시는 엔진(Engine), 파워트레인(Power train), 서스펜션(suspension), 브레이크(brake), 스티어링(steering) 등으로 구성된다. 섀시를 이루는 기본 골격인 프레임에 엔진, 변속기, 클러치, 핸들, 차축, 차바퀴 등을 조립한 것이다.
엔진은 차량의 동력을 발생시키는 가장 중요한 부분이며, 사용연료와 작동방식에 따라 가솔린엔진과 디젤엔진으로 구분된다. 가솔린엔진은 불꽃 점화 방식이며 2행정과 4행정 엔진이 있고, 디젤엔진은 압축 착화 방식이다.
파워트레인은 동력을 전달하는 일련의 기구로, 클러치, 토크 컨버터, 변속기(트랜스미션), 프로펠러 샤프트, 드라이브 샤프트, 디퍼렌셜 등을 포함한다. 클러치는 엔진과 변속기 사이의 동력을 이어주거나 끊어주는 장치이고, 토크 컨버터는 유체를 사용하여 토크를 변환하여 동력을 전달하는 장치이다. 변속기는 엔진의 최적 운전 영역을 유지하기 위해 엔진의 회전수를 변화시키는 역할을 한다.
1.2. 엔진
엔진은 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 장치로 기계적인 동력을 발생시키기 위해 연료를 연소시키는 역할을 한다. 엔진은 연료에 따라 가솔린엔진, 디젤엔진, LPG엔진으로 구분된다. 가솔린엔진은 가솔린, 즉 휘발유를 연료로 하며 디젤엔진은 디젤(경유)을 연료로 한다.
가솔린엔진은 디젤엔진에 비해 소음과 진동이 작은 장점이 있지만 유류비가 비싸고 연비가 좋지 않다는 단점이 있다. 반면 디젤엔진은 유류비가 상대적으로 저렴하고 연비가 좋은 장점이 있으나 소음과 진동이 크고 부품이 비싼 단점이 있다.
엔진 기술의 발전 방향은 크게 다음과 같다. 첫째, 주요 부품의 재질을 경량화하여 엔진의 무게를 줄이고 있다. 예를 들어 주철로 된 부품을 알루미늄이나 스테인리스 스틸로 변경하고 있다. 둘째, 엔진 성능 향상을 위해 타이밍 벨트를 타이밍 체인으로 변경하는 등 내구성을 높이고 있다. 셋째, SOHC에서 DOHC로 발전시켜 출력을 증대하고 있다. 넷째, 소음과 진동 감소를 위해 밸런스 샤프트 모듈, 래더 프레임 방식, 흡차음재 적용 등의 기술을 활용하고 있다. 다섯째, 점화장치를 발전시켜 내구성과 신뢰도를 높이고 있다. 여섯째, 연비 향상을 위해 Active ECO, 공회전 제한장치, 엔진 터보차저 등의 기술을 적용하고 있다. 마지막으로 배기가스 규제에 대응하기 위해 배기가스 재순환 장치(EGR)와 같은 기술을 활용하고 있다.
자동차 엔진은 일반적으로 4행정 사이클(흡입-압축-폭발-배기)로 작동하며, 가솔린엔진과 디젤엔진은 점화 방식에 차이가 있다. 가솔린엔진은 불꽃 점화 방식으로 공기와 연료의 혼합기에 스파크를 주어 폭발시키는 방식이며, 디젤엔진은 압축 착화 방식으로 압축된 공기에 연료를 분사하여 자연 발화시키는 방식이다.
가솔린엔진은 엔진 내부의 고속 회전으로 출력이 높고, 토크 특성이 좋으며, 엔진 소음과 진동이 적다는 장점이 있다. 반면 디젤엔진은 압축비가 높아 폭발력이 크고, 토크 특성이 우수하지만 높은 엔진 회전수에서 성능이 떨어지는 단점이 있다.
1.3. 파워트레인
1.3.1. 클러치
클러치는 엔진과 변속기 사이의 동력을 이어주기도 하고 연결시키기도 하는 장치이다. 주목적은 기어변속을 할 때 충격을 주면 안되므로 변속기 기어가 들어갈 때 잠시 동력 전달을 끊어주는 장치이다. 즉, 클러치 페달을 밟으면 마찰판과 압력판의 접속이 떨어져 동력이 전달되지 않게 된다. 수동변속기의 자동차를 운전할 경우 1단에서 2단으로 이동할 때 클러치 페달을 통해 엔진 축과 구동축에 달린 디스크를 분리한 후 2단의 디스크를 엔진축의 디스크에 연결해주는 것이다.
클러치에는 크게 물림 클러치와 마찰 클러치 두 가지 방식이 있다. 물림 클러치는 한쪽을 엔진 축으로 고정하고 다른 쪽은 축 방향으로 이동할 수 있도록 한 클러치로써 두 축을 완전히 맞물리게 설계되어 있다. 마찰 클러치는 플라이휠과 클러치판의 마찰력에 의해 엔진의 동력을 전달...
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