▶ 이 책은 자동차 기관공학에 대해 다룬 도서입니다. 자동차 기관공학에 대한 기초적이고 전반적인 내용을 확인할 수 있도록 구성했습니다.

1장 내연기관의 작동원리 1. 내연기관의 일반적인 사항 1-1. 열기관의 정의 1-2. 열기관의 분류 1-3. 왕복식 내연기관의 개요 1-4. 4행정 사이클 엔진과 2행정 사이클 엔진의 비교 2장 열역학의 기초 및 성능 1. 열역학의 기초 1-1. 열, 온도, 온도계 1-2. 열량, 비열 1-3. 연소에 필요한 공기량 및 연료 발열량 1-4. 열전도 1-5. 기체의 법칙 및 상태식 1-6. 완전가스의 상태 변화 1-7. 열역학의 기본 법칙 1-8. 카르노 사이클(sadi carnot cycle)의 개념과 열효율 1-9. 내연기관의 열역학적 이론 사이클 1-10. P-V선도와 실제의 작동 1-11. 내연기관 사이클을 공기표준 사이클로 간주하기 위한 가정 1-12. 실제 기관의 열효율이 공기 표준 사이클보다 낮은 원인 2. 내연기관의 성능 2-1. 배기량(Displacement) 2-2. 압축비(Compression ratio) 2-3. 피스톤의 평균속도(Piston mean speed) 2-4. 회전력(Torque) 2-5. 마력(Horse power) 2-6. 제동마력(BPS)과 회전력(Torque)의 관계 2-7. 연료 소비율(Fuel consumption ratio) 2-8. 기관 성능 곡선 3. 효율 및 유효 압력 3-1. 열효율(thermal efficiency) 3-2. 기계효율(mechanical efficiency) 3-3. 선도계수(線圖 係數) 3-4. 평균 유효압력(Mean effective pressure) 3-5. 열 배분(Heat balance:열 감정) 4. 기관의 흡입 용량과 공기 과잉율 4-1. 체적 효율(Volumetric efficiency) 4-2. 충진 효율(Charging efficiency) 4-3. 충진 비(Relative cylinder charge) 4-4. 소기 효율(Scavenging efficiency) 4-5. 급기 효율(Trapping efficiency) 4-6. 흡기 비(Delivery ratio) 4-7. 공기 과잉율(Excess air:공기비:) 5. 기관의 출력 성능 6. 동력계(Dynamometer) 6-1. 흡수 동력계(absorption dynamometer) 6-2. 비틀림 동력계(torsion dynamometer) 3장 연료와 연소 1. 연료(Fuel) 1-1. 탄화수소(HC)에 의한 연료 분류 1-2. 석유의 정제 과정 1-3. 가솔린(gasoline) 1-4. LPG(Liquified Petroleum Gas) 연료 1-5. 천연가스(Natural Gas) 연료 1-6. 디젤 기관(diesel engine)의 연료 2. 연소(Combustion) 2-1. 가솔린 기관의 정상 연소 2-2. 가솔린 기관의 이상연소와 노크 2-3. 디젤 기관의 연소과정 4장 기관 본체의 구조와 기능 1. 실린더 헤드(Cylinder Head) 1-1. 연소실(Combustion Chamber)의 종류와 특징 1-2. 기관 연소실의 구비 조건 1-3. 엔진성능에 관한 사항 1-4. 실린더 헤드 가스켓(cylinder head gasket) 2. 실린더와 실린더 블록(Cylinder Block) 2-1. 실린더 배열에 의한 엔진 종류 2-2. 실린더 안지름과 행정에 따른 종류 2-3. 실린더 라이너(Liner:실린더 안감) 2-4. 크랭크케이스(crankcase) 2-5. 실린더 압축압력 시험 2-6. 실린더 마멸 점검 2-7. 엔진성능에 관한 사항 3. 피스톤(Piston) 3-1. 피스톤의 재질 3-2. 피스톤의 종류와 특징 3-3. 피스톤 간극(Piston Clearance:실린더 간극) 3-4. 엔진성능에 관한 사항 4. 피스톤 링(Piston Ring) 4-1. 피스톤 링의 구비조건 4-2. 피스톤 링과 실린더 사이에서 발생되는 현상 4-3. 피스톤 링 이음부의 조립방향과 이음부 간극 측정 4-4. 엔진성능에 관한 사항 5. 피스톤 핀(Piston Pin) 6. 커넥팅 로드(Connecting Rod) 7. 크랭크축(Crank Shaft) 7-1. 크랭크축의 주요 구조 7-2. 크랭크축의 재질 7-3. 크랭크축의 형상 7-4. 크랭크축과 점화순서 7-5. 엔진성능에 관한 사항 8. 크랭크축 베어링(Crankshaft Bearing) 8-1. 베어링의 돌기 8-2. 베어링 크러시(bearing crush:죔새) 8-3. 베어링 살 두께 8-4. 베어링 스프레드(bearing spread:벌어짐) 8-5. 크랭크축 베어링의 구비조건 8-6. 크랭크축 점검 및 정비 9. 플라이 휠(Fly Wheel) 10. 밸브 및 밸브 개폐기구(Valve and Valve train) 10-1. 흡 ㆍ 배기밸브의 구조 10-2. 나트륨 냉각식 밸브(sodium cooled valve:중공형 냉각밸브) 10-3. 밸브의 재질 10-4. 밸브 헤드의 종류 10-5. 밸브 시트와 밸브 스템 가이드 10-6. 밸브 스프링(valve spring) 10-7. 밸브 회전 장치를 두는 목적 11. 밸브 개폐기구(Valve train) 11-1. 캠축의 구동 방식 11-2. 밸브 개폐기구 11-3. 밸브 간극(valve clearance) 11-4. 유압식 밸브 리프터 11-5. 밸브 개폐시기 11-6. 가변 밸브 타이밍(Variable Valve Timing:VVT) 5장 윤활장치(Lubricating system) 1. 윤활 현상 2. 기관 윤활유의 기능 3. 기관 윤활유의 구비조건 4. 윤활유의 첨가제 5. 윤활유의 분류 5-1. SAE(society of automotive engineers) 번호로 분류 5-2. API(american petroleum institute) 분류 6. 기관의 마찰과 마모 7. 윤활유 공급방식 8. 윤활장치의 구성요소 및 기능 9. 기관 오일 여과방식 10. 유압계(Oil Pressure Gauge) 6장 냉각장치(Cooling System) 1. 수냉식 냉각장치 2. 기관 냉각수 순환방식 3. 냉각수와 부동액 4. 냉각수 온도계 7장 가솔린 연료분사 장치 1. 전자제어 가솔린 분사장치의 개요 2. 전자제어 시스템이란 3. 전자제어 시스템의 분류 4. 가솔린 연료분사장치의 분류 5. 분사위치에 따른 분류 5-1. SPI(single point injection) 방식 5-2. MPI(Multi Point Injection) 방식 5-3. 가솔린 직접분사(GDI:Gasoline Direct Injection) 방식 6. 분사시기에 따른 분류 7. 전자제어 가솔린 기관의 연료공급 장치 7-1. 연료 탱크(Fuel tank) 7-2. 연료 여과기(Fuel filter) 7-3. 연료 펌프(Fuel Pump) 7-4. 연료분배 파이프(Fuel Delivery Pipe/Rail:연료공급파이프) 7-5. 연료압력조절기(Fuel Pressure Regulator:진공식 연료압력조절) 7-6. 인젝터(Injector) 8. 연료계(Fuel gauge) 9. 연료 잔량경고등 8장 흡·배기장치 1. 흡기장치(Intake System)의 구성요소 1-1. 공기 청정기(air cleaner) 1-2. 흡입공기량 측정시스템 1-3. 스로틀 바디(Throttle body) 1-4. 공회전 속도 제어(idle speed control) 1-5. 흡기다기관(Intake Manifold) 1-6. 가변 흡입장치(Variable Induction Control System:VICS) 1-7. 디젤 기관의 과급기(Turbo Charger) 1-8. 가변용량 터보 과급기(VGT) 1-9. 흡기다기관 진공도 시험 2. 배기장치(Exhaust System)의 구성요소 2-1. 배기 다기관(manifold) 2-2. 배기 파이프(exhaust pipe) 2-3. 소음기(muffler) 2-4. 산소 센서( Sensor) 2-5. 배출가스 정밀제어 산소 센서 2-6. 자동차 배출가스 2-7. 배기가스 발생과정 2-8. 배출가스 정화대책 9장 LPi 기관의 연료장치 1. LPi(Liquid Petroleum Injection) 기관의 연료장치 1-1. LPi 기관의 제어 방식 1-2. LPi 엔진 연료공급 장치의 구성요소 2. LPi 기관 연료장치(4그룹)의 주요 구성품 3. LPG와 LPi의 차이점 비교(장착 부품 유무 면에서) 10장 CRDi 디젤 기관의 연료장치 1. 디젤 기관(Diesel engine)의 개요 1-1. 압축열의 발생 1-2. 연료의 착화온도 1-3. 연료 분사량 제어의 중요성 2. 디젤 기관의 연소실과 연소과정 2-1. 연소실(Combustion chamber) 2-2. 디젤 기관의 연소과정 2-3. 디젤 기관의 노크(Knock) 3. 디젤 기관의 시동보조 장치 3-1. 감압장치(de-compression device) 3-2. 예열 장치(preheating system) 3-3. 예열 플러그 방식(glow plug type) 4. CRDi 디젤 기관의 연료장치 4-1. CRDi 엔진 입·출력 관계 4-2. 전기식 저압펌프의 연료공급 과정 4-3. 기계식 저압연료펌프의 연료공급 과정 11장 Hybrid Electric Vehicle 1. 하이브리드 자동차 용어 설명 2. 하이브리드 자동차의 분류 2-1. 직렬형(Series Type) 하이브리드 시스템 2-2. 병렬형(Parallel Type) 하이브리드 시스템 2-3. 직·병렬형 하이브리드 시스템 3. HCU(Hybrid Control Unit:메인 컴퓨터) 3-1. HCU 입력 구성요소 4. HCU 제어(출력) 기능 4-1. 오토-스톱 또는 아이들-스톱 금지조건 4-2. 차량이 정지한 후 엔진이 재시동되는 경우 4-3. 하이브리드 모터 시동 금지조건 5. 고전압 배터리 시스템(BMS) 6. 하이브리드 모터 및 모터 제어기(MCU:Motor Control Unit) 6-1. 삼상 교류 모터(Motor) 6-2. 모터 제어기(MCU:Motor Control Unit:인버터) 7. 하이브리드 자동차 작업 시 주의사항 7-1. 작업 전 준비사항 7-2. 고전압 시스템 점검 시 주의사항 7-3. 차량 정비 시 작업 준수 7-4. 차량 사고 시 조치사항 7-5. 차량 도색 건조 시 주의 사항 참고문헌

머리말

현대의 자동차 산업은 기계 공업을 기반으로 하여 전기ㆍ전자ㆍ화학ㆍ공업 등을 총망라한 종합 기계 산업이다. 국내외적으로도 자동차 산업은 규모 면에서 가장 왕성하게 성장하는 유망 산업이며, 소재 및 기술 개발과 적용 속도가 매우 빠른 분야 중 하나이다.

그리고 경제적인 자동차란 개인, 기업, 국가에만 적용되는 것이 아니며, 유한한 자원 에너지도 관련지어 생각해야 한다고 본다. 따라서 다시 전기자동차와 수소연료전지자동차에 도전하여 독자들과 함께하고 싶은 마음도 간절하다.

《자동차 기관공학》에는 필자와 오랜 세월을 함께한 내연기관의 추억을 두고두고 남기고 싶은 심정이 고스란히 담겨있다. 또한 ‘이제 시작이다’라는 마음가짐으로 본 교재를 완성하였다.

본 교재는 열역학에 기반을 둔 내연기관의 작동원리와 구조 전자제어 기관, LPi기관 및 CRDi 디젤기관, 하이브리드 자동차 등을 중점적으로 소개하였다.

이 책의 내용이 아직 미비한 점이 많으리라 생각하기에, 잘못된 부분이나 부족한 점에 대해서는 독자 여러분들의 예리한 지적과 아낌없는 조언을 부탁드린다.

끝으로 이 교재가 완성되는 데 함께한 기아자동차(주) 부산서비스센터 황성일 박사님, 서영대학교(파주캠퍼스) 자동차기계공학과 봉필준 교수님, 복두출판사 송광헌 대표님ㆍ유익수 과장님과, 졸고의 편집과 교정에 무던히 힘써주신 편집부 한승희 국장님 및 편집부 가족들에게 지면으로나마 감사의 마음을 전하는 바이다.

2019. 12. 05
이찬수 씀