자동차 상식
당신이 자동차가 좋다고 한들 그저 모델명만 달달 외우는 정도라면 아직은 ‘차알못’을 벗어나지 못했다. 적어도 자동차 마니아라면 엔진 종류가 캠축의 배치 방식에 따라 어떻게 나누어지는지는 알고 있어야 하지 않을까? 그대의 여자친구에게 자신있게 아는 척 할 수 있게 해주겠다.
글 | 박지웅
#OHV
1940년대부터 사용한 흡배기 밸브 배치 방식이다. 밸브를 실런더 바로 위에 배치했기 때문에 알아보기 쉽게 ‘OHV: Overhead Valve’라고 이름 지었다. 캠축이 실런더 측면 아래쪽에 위치하기 때문에 막대기 같은 푸시로드를 사용해 뚜껑 역할을 하는 로커암을 밀면서 밸브를 여닫는 방식이다.
엔진을 빠르게 돌리면 밸브가 제대로 닫히는 것을 방해해 쓸데없는 불순물이 연소실 안으로 유입돼 결국 엔진 효율을 낮춘다. OHV를 쓰는 대표 자동차 쉐보레 콜벳의 V8 고배기량 엔진은 저회전으로 큰 힘을 얻을 수 있다.
#SOHC
흔히 OHC라고 부른다. OHV처럼 연소실 위에 흡배기 밸브가 있는 것은 같지만, OHV는 밸브를 여닫는 캠축이 연소실 아래에 있어 밸브를 여닫기 위해서는 푸시로드라는 긴 연결대가 필요하다.
허나 SOHC(Single Overhead Camshaft) 방식은 캠축 하나가 연소실 위에서 직접 밸브를 여닫기 때문에 연소실 효율이 높다.
필요한 부품 수가 줄어든다는 것은 경량화 측면에서도 이점이 많기 때문에 자동차 소형 엔진의 경우에 많이 쓰인다. 허나 DOHC가 보편화된 2000년대에 들어서는 SOHC는 점차 자취를 감췄다.
#DOHC
SOHC가 캠축 하나로 흡배기 밸브를 제어했다면, DOHC(Double Overhead Camshaft)는 캠축 2개가 흡기와 배기 밸브를 각각 담당해 캠축에 걸리는 부하도 적고, 고회전시켜 고출력을 얻기 훨씬 안정적이다.
일반 엔진보다 출력이 20~30% 향상됐기 때문에 초기에는 고성능 레이싱카에만 쓰였지만, 현재는 보편화되어 우리가 아는 승용차 대부분 DOHC 방식을 채택하고 있다.
단점은 아무래도 캠축이 하나가 더 늘어나기 때문에 관련 부품 수 또한 늘어나고 엔진이 복잡해지며 실린더 헤드가 커져 차지하는 공간이 커진다.
#BORE & STROKE
수치만 들어도 엔진의 성격을 짐작할 수 있을 정도니까 알아두면 많은 정보를 얻을 수 있다. 실린더 안을 왕복하는 피스톤의 지름을 보어, 그 피스톤의 상하 이동량을 스트로크라고 하는데, 보어와 스트로크 비율이 1:1이라고 했을 때 스트로크 수치가 보어보다 크면 ‘롱 스트로크 엔진’이라고 하고 반대로 작으면 ‘숏 스트로크 엔진’이라고 한다.
롱 스트로크 엔진은 피스톤의 움직임이 크기 때문에 압축비가 높고, 이는 낮은 엔진 회전수에서도 큰 힘을 만들 수 있음을 의미한다. 피스톤 운동 거리가 짧은 숏 스트로크 엔진은 고회전 엔진에 많이 사용된다.
#COMPRESSION RATIO
엔진의 출력을 높이는 방법이 몇 가지 있다. 연소실로 흡입되는 공기량을 증가시키는 방법과 엔진 회전수를 올리는 방법 외에 생각할 수 있는 것이 압축비다.
모든 엔진은 흡입-압축-폭발-배기의 4행정 사이클로 동력을 발생시키는데, 이때 압축행정에서 연소 기체가 실린더 안으로 유입되고 피스톤에 의해 압축되는 용적 비율을 압축비라고 한다. 보통 디젤 엔진의 압축비가 가솔린 엔진보다 크다.
압축비가 클수록 폭발력이 커져 높은 출력을 얻을 수 있지만, 과도한 압축비는 오히려 엔진 연소실 내 마찰을 증가시켜 효율성이 크게 떨어진다.