자동차 구조학 > 엔진 주요부 (3/4)
크랭크 샤프트
구성
크랭크 핀
크랭크 암
메인 저널
실린더 블록의 크랭크 케이스에 지지되는 부분
실린더 수보다 1개 많도록 되어있음.
밸런스 웨이트(평형추)
커넥팅로드 위쪽 질량, 관성력 vs 축 회전 관성력 : 균형유지
최근 진동 감소용으로 사일런트 축을 2개 설치하는 경우도 있음
플랜지
크랭크 핀 저널
커넥팅 로드 대단부와 결합부
V형의 경우에는 1개의 크랭크 핀에 2개의 로드가 설치됨. (V8의 경우 4개의 크랭크 핀 보유)
오일 홀: 핀 저널과 메인 저널에 연결.
사일런트 축:
크랭크 축과 평행하게 2개 설치
축중량 혹은 좌우축 회전방향을 서로 다르게 함
혹은 크랭크축 회전 속도보다 2배의 속도를 내도록 하여 진동 감소
샤프트 앞쪽에..
타이밍 기어(혹은 체인 스프로킷, 벨트 스프로킷)
오일 실
크랭크 축 풀리 (물 펌프, 발전기, 에어컨, 동력 조향장치 오일펌프 구동 등.)
샤프트 뒤쪽에..
오일 실
오일 실링거
구비조건
동적 및 정적 평형
강성 및 강도 확보
내마멸성 확보
메인저널의 중심과 핀 저널의 중신간 거리 (축회전반경)가 짧을 것
재질
단조제
고탄소강, 크롬몰리브덴강, 니켈크롬강 등 사용
주조제
미하나이트 주철, 펄라이트 가단 주철, 구상 흑연 주철 등 사용
크랭크핀 저널 및 메인저널
강성과 강도 및 내마멸성 증대 위해 > 표면 경화
점화순서
같은 간격의 연소 > 토크 변동을 줄임
비틀림 진동 최소화
혼합기 흡기관의 가스 흐름의 간섭을 피해 > 각 실린더에 균일하게 혼합기 분배되도록 해야 함
메인 베어링에 연속하중집중을 방지하기 위해 > 인접 실린더에 연이어 폭발하지 않도록 설계
비틀림 진동
180도마다(혹은 120,90)회전력이 전해지며 비틀림 진동이 발생
크랭크 축의 속도가 일정속도 w_r에 도달하면 크랭크 축 자체의 고유 진동과 비틀림 진동이 공진하며
(당연한 소리지만) 회전력이 크고, 길고, 강성이 적을수록 진동이 큼
크랭크축 맨 앞에 진동 방지기를 크랭크축 폴리와 일체로 설치, 진동 흡수 가능
토셔널 댐퍼
크랭크축 풀리와 일체로 축 앞부분에 설치
설치형식 : 폴리 뒷면 혹은 앞면에 설치
회전 질량의 관성을 억제력으로 이용
억제력 전달은 : 풀리와 댐퍼플라이 휠 사이의 마찰판에서의 미끄럼 /혹은/ 풀리와 댐퍼 매스 사이의 댐퍼 고무 변형
플라이 휠
맥동적 회전 방지
폭발행정으로 부터 전해져 온 관성에 의한 운동 에너지를 저장, 크랭크 축 뒷부분에 체결,
(풀리, 기어, 반달키, 크랭크축, 파일럿베어링, 플라이 휠 순서)
구비조건
큰 관성(모멘트)과 가벼운 질량 - 중앙은 얇고 모서리는 두껍게.
원심력과 인장력이 작용하기 때문에
MT
30~35m/sec
주철제 플라이 휠
AT
40~50m/sec
강제 플라이 휠
뒷면에는 클러치 설치 (볼트구멍을 통해 체결)
바깥 둘레의 링 기어: 기동 전동기(엔진 시동용) 피니언 기어와 연결. 열 박음 처리.
엔진 베어링
형태
분할형
쓰러스트형
부싱형
재질
전연성과 내식성이 큰 구리
유연하고 가공성이 좋고 용융점이 낮은 납
전성과 윤활성의 주석
전연성과 전기열의 양도체인 알미늄합금
배빗메탈 (화이트 메탈)
주석 합금 / 납 합금 은로 구분.
길들임성, 내식성, 매입성 양호
고온 강도, 열전도율, 피로강도 불량.
>>그래서 켈밋메탈이나 트리메탈에 코팅제로 사용
켈밋 메탈
구리70+납30
열전도 양호 > 베어링 온도 낮게 유지 가능 > 고온 강도 양호 > 부하 능력, 반융착성 양호 > 고온 고하중용 엔진
경도 높음 > 내식성 길들임성 매입성 작음 > 열팽창 큼 > 베어링 윤활간극이 커지는 단점
트리 메탈
동합금셀에 / 아연10 주석10 구리80혼합 연청동을 중간층에 융착 / 그 표면에 배빗 0.02~0.03mm 코팅
중간층 (연청동) 덕분에: 열적 및 기계적 강도 큼.
표면 (배빗메탈) 덕분에: 길들임성, 내식성, 매입성 유지 가능
>>현재 가장 많이 사용되는 베어링 재질
포드 메탈
알미늄+주석
배빗과 켈밋의 장점을 가짐.
강>켈밋도금>니켈도금>배빗도금(표면)
길들임성과 매입성 : 배빗메탈로 표면 처리
내피로성 : 켈밋메탈보다 우수
구조
베어링 돌기
셀 뒷면 돌출
하우징의 홈과 고정
축방향 혹은 회전방향으로 움직이지 않도록 함
오일 홀, 홈
실린더 블록 크랭크 케이스에 설치된 오일 통로와, 하중이 제일 적은 베어링 중앙 부 구멍을 일치.
홀로 부터 공급받은 오일을 홈을 통해 두름
베어링 크러시
하우징을 닫을 때 베어링이 꽉 물리도록 하우징보다 좀 더 높게 솟게끔 하는 양.
0.025~0.075mm
베어링 스프레드 (bearing spread)
베어링 외경 > 하우징 내경, 이 때의 그 차이를 스프레드.
용이한 작업 및 크러시에 의한 내측 찌그러짐 방지
윤활
...적당히 잘하슈.