자동차 배터리, 스타터 모터, 엔진, 알터네이터가 연동하는 구조

자동차 배터리, 스타터 모터, 엔진, 알터네이터가 연동하는 구조

자동차를 운행하다 보면 필연적으로 정비소에 가야 하는 상황들이 발생합니다.

이 때 자동차에 대해 조금이라도 이해하고 있으면 정비소에서 하는 말을 어느 정도 이해하고 궁금한 점에 대해서는 질문을 해볼 수도 있습니다. 그리고 부당한 대우를 받았을 때에도 좀 더 잘 대처할 수 있습니다.

이 글의 주요 내용은 엔진 작동 및 엔진과 상호 작용하는 주변 장치들( 배터리, 스타터 모터, 알터네이터 )이 동작하는 상황에 대한 것입니다.

조금 더 구체적으로 이야기 하면, 엔진이 시동이 걸리고 시동 걸린 상태로 유지되는 과정 중에 연동되는 장치들이 동작하는 상황에 관련된 내용입니다.

이 글은 전문적인 글이 아니며 일반인 수준에서 최소한의 용어만 활용하여 설명하려고 노력했습니다.

자동차 구조에 아예 관심이 없으나 필요에 의해 알아봐야 하는 경우, 또는 흥미가 생겨 알아보기 시작하는 분들이 읽으면 어느 정도 감을 익히는데 도움이 될 것이라고 생각합니다.

일반인을 위한 용어( 개념 ) 설명

용어도 사전적 정의 보다는 최대한 일반인이 이해하기 쉬운 방법으로 설명했습니다.

배터리

• 전기를 저장하고 있는 장치

스타터 모터( starter motor = self starter = 셀프 스타터 = 스타팅 모터 = 시동 모터 = 쎄루 모터 = 세루 모터 = 기동 전동기 )

• 엔진이 연료 연소 만으로 동작하는 상태가 될 때 까지 엔진을 강제로 동작 시켜주는 전기 모터

내연 기관

• 연료와 공기 따위를 연소 시켜서 에너지를 얻는 기관

• 자동차 엔진, 비행기 엔진( 터빈 ) 등도 모두 내연 기관이다.

엔진

• 연료( 가솔린, 디젤 등 )를 실린더 내에서 공기와 함께 압축하여 연소( 폭발 )시켜 발생한 힘( 기체 팽창 )을 피스톤 수직( 상승/하강 ) 운동으로 변환하고 이를 다시 회전력으로 변환해 주는 기계 장치

4행정 기관( four stroke engine )

• 내연 기관의 일종이며 흡입 - 압축 - 폭발( 연소 ) - 배기 의 4 과정으로 동작

• 참고로 이 글에서는 4행정으로 동작하는 엔진 기준으로 설명합니다.

• 참고 그림 ( 위키 백과 참조 )

  

점화 플러그( 스파크 플러그 )

• 엔진 내부( 실린더 )에 장착되어 있으며 실린더 내의 연료를 전기 스파크( 전기 불꽃 )로 점화 하는 장치

알터네이터

• 교류 발전기

• 자동차에도 사용되며 엔진에 바로 연동되어 있다.

연료의 연쇄 폭발 ( 4행정 엔진 기준 설명 )

• 엔진은 흡입 - 압축 - 연소 - 배기의 4 행정을 반복하면서 동작하는데 현재 연소 단계에서 발생한 힘으로 다음 연소 단계까지 성공적으로 수행되면 주기적인 연료 공급 만으로 연료를 연쇄적으로 폭발시켜 행정을 지속적으로 유지시킬 수 있다.

• 보통 연소는 폭발과 동의어로 사용합니다. ( 연소 = 폭발 )

• 
  

• ex. 아래와 같은 4행정이 무한하게 반복된다고 할 때 1번에서 에서 연소 시킨 힘으로 2번의 연소 단계까지 수행될 수 있으면 엔진 동작이 계속 유지될 수 있음.
  1. 흡입 - 압축 - 연소 - 배기
  2. 흡입 - 압축 - 연소 - 배기
  3. 흡입 - 압축 - 연소 - 배기
  4. ...

전체 동작 과정 간단 요약

전체 과정에 대해 4개 절차로 간단하게 요약 했습니다.

1. 배터리로 스타터 모터를 돌려 엔진을 강제 구동 시킨다.

2. 엔진이 스타터 모터 도움 없이 연료 연소 만으로 동작하는데 성공한다.

3. 엔진의 힘으로 알터네이터를 동작시켜 충분한 전기를 생산한다.

4. 알터네이터에서 생산된 전기를 전기가 필요한 모든 곳에 이용한다.

연료 점화, 배터리 충전, 라이트, 파워 윈도우, 시거잭 등

전체 동작 과정 요약

조금 더 상세한 요약입니다.

엔진의 시동이 걸릴 때까지의 과정과 시동이 걸린 후에 작동하는 방식이 약간 차이가 있기 때문에 두 가지 경우를 나누었습니다.

시동이 걸리는 과정 요약

시동이 걸릴 때 상호 작용

1. 스타터 모터가 배터리의 전기로 회전하여 엔진을 외부에서 강제로? 작동 시킨다.

• 스타터 모터가 없던 시절에는 시동을 걸 때 사람이 엔진의 크랭크 축을 직접 회전 시켜 시동을 걸었음 ( 경운기 시동 걸 때 참고 )

• 현재에도 수동 2륜차( 오토 바이크 )는 배터리가 방전 되어도 사람의 힘 엔진을 작동시켜 시동을 걸 수 있음 ( 발로 엔진을 강제 작동시킬수 있는 뭔가를 밟아서 시동을 거는 모습 참고 )

2. 이 때 엔진( 점화 플러그 )에서 배터리의 전기로 실린더 내 연료를 폭발 시키면 실린더 내의 피스톤 상승 / 하강 운동이 발생한다.

• 1 ~ 2번 과정까지는 연료 폭발력과 스타터 모터의 힘이 모두 작용하는 상태입니다.

3. 스타터 모터가 회전하면서 위의 1 ~ 2번 과정을 반복하는 중 엔진 내부의 각 실린더 내 연료의 연쇄 폭발( 용어 설명 참조 )이 성공한다.

• 이 후 부터는 스타터 모터가 필요 없으며 연료의 연쇄적인 폭발 만으로 엔진 작동이 유지됨

4. 엔진과 물리적으로 연동되어 있는 스타터 모터를 제외시킨다.

• 엔진이 연료만으로 작동하기 시작하면 스타터 모터로 강제로 작동시켰을 때 보다 빠른 속도로 동작하게 된다. 따라서 스타터 모터를 물리적으로 빼 주지 않으면 스타터 모터가 엔진에 의해 매우 빠른 속도로 회전하게 되며 고장의 원인이 된다.

시동이 걸린 후 과정 요약

시동이 걸린 후 상호 작용

5. 엔진이 연료 폭발 만으로 작동 하면서 알터네이터를 작동시킨다.

• 엔진과 알터네이터는 물리적( 벨트 또는 체인 )으로 연결되어 있습니다. 따라서 엔진이 작동하면 알터네이터도 작동합니다.

6. 알터네이터에서 충분한 전기가 생산된다.

• 이 후 부터는 연료 폭발, 배터리 충전 및 기타 차량 내의 모든 전기 공급을 알터네이터에서 하게 됩니다.

참고. 시동이 걸린 후 유의해야 할 상태 변화

1. 스타터 모터는 더 이상 엔진과 연동되지 않는다.

2. 정상적인 경우라면 배터리의 전기를 사용하지 않는다.

시동이 걸릴 때와 걸린 후 알터네이터 작동 상황 요약

알터네이터는 엔진에 물리적으로 연동되어 있어 엔진이 작동하면 알터네이터도 비례하여 작동합니다.

1. 엔진이 동작하면 알터네이터도 동작한다.

2. 스타터 모터의 힘으로 엔진을 동작 시킬 때도 알터네이터가 동작 하지만 동작 속도가 느려 발전량이 적다

3. 엔진 작동이 연료의 힘으로만 유지되기 시작하면 스타터 모터로 작동 시킬 때 보다 빠르게 동작하게 된다. 따라서  알테네이터도 이에 비례하는 속도로 동작하게 되어 발전량이 많아진다.

• 이때부터 알터네이터 발전량( 전기 생산량 ) 만으로 차량 내의 모든 전기를 공급할 수 있다.

• 엔진의 연료 점화( 스파크 플러그 ), 배터리 충전, 라이트, 파워 윈도우, 시거잭 전기 등

Ending

지금까지 일상 용어( 자동차 용어 포함 )를 이용하여 엔진과 주변 장치들이 동작하는 과정에 대해 전반적으로 확인해 봤습니다.

자동차가 고장 나면 대다수의 사람들은 정비소에 거의 모든 처리를 맡겨야 합니다.

그렇다고 해도 자동차 운행 중에 나타나는 현상에 대해 가장 많이 보고 듣고 느낄 수 있는 사람은 운전자 입니다.

차에 대해 어느 정도 관심을 가지고 있다면 자신의 차에 대한 문제를 해결 하는 데 많은 도움이 될 수 있을 것 같습니다.

synonym

자동차 배터리( 밧데리 = battery = 전지 ), 스타터 모터( starter motor = self starter = 셀프 스타터 = 스타팅 모터 = 시동 모터 = 쎄루 모터 = 세루 모터 = 기동 전동기 ), 엔진, 알터네이터가( 알터네이타 = 얼터네이터 = 얼터네이타 = 알테네이터 = 얼터 = 알터 = 교류 발전기 = 발전기 = 제너레이터 = 제네레이터 = 제너레이타 = 제네레이타 = 제너레타 = 제네레타 = 제너레다 = 제네레다 ) 연동하는 구조

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자동차, 구조, 엔진, 배터리, 스타터 모터, 알터네이터, 일반인