자동차의 제원

첨단과학과 자동차

자동차의 제원

치수에 의한 제원

• 전장 : 자동차의 앞쪽 끝에서 뒤쪽 끝부분까지의 수평길이

• 전폭 : 자동차의 가로 폭이 가장 넓은 부분, 수평 폭(백밀러는 제외)

• 전고 : 자동차의 접지면으로부터 가장 높은 부분까지의 높이(안테나 제외)

• 휠 베이스(축거) : 앞 차축의 중심점과 뒤 차축의 중심점 거리

• 트레드(윤거) : 왼쪽 타이어와 오른쪽 타이어의 중심점 거리

강주원 자동차 블로거에서 인용

첨단과학과 자동차

자동차의 제원

치수에 의한 제원

• 프런트 오버행 : 자동차 앞 차축 중심으로부터 가장 앞쪽 끝까지의 수평거리

• 리어 오버행 : 뒤 차축 중심으로부터 뒤쪽 끝까지의 수평 거리

• 어프로치 앵글 : 앞 바퀴의 접지점 중심과 차량 앞쪽 끝 아래 면을 연결하는 선이 수평 바닥면과 이루는 각도

• 디파처 앵글 : 뒤 바퀴의 접지점 중심과 차량 뒤쪽 끝 아래 면을 연결하는 선이 수평 바닥면과 이루는 각도

강주원 자동차 블로거에서 인용

자동차의 제원

치수에 의한 제원

• 최저 지상고 : 자동차 차체에서 가장 낮은 부분의 바닥 면으로부터의 높이

• 최대 안전 경사각 : 공차 상태의 자동차를 옆으로 기울인 경우 안쪽 바퀴가 바닥면으로부터 떨어지기 직전 바닥면과 수평면이 이루는 각도

H

1

B tan

β =

강주원 자동차 블로거에서 인용

첨단과학과 자동차

자동차의 제원

중량에 의한 제원

• 차량 중량 : 공차 상태이고 운행이 필요한 예비 타이어, 냉각수, 윤활유, 연료를 가득 채운 상태에서의 차량 무게

• 차량 총중량 : 법규상에서 표시한 최대 적재상태의 무게

• 축 중 : 차축에 걸리는 무게

• 윤 하중 : 바퀴 1개에 걸리는 무게

• 연료 소비량 : km당 연료소비 무게, 혹은 연료 1kg당(LPG) 주행거리

• 최소 회전 반지름 : 조향할 때 가장 바깥쪽 타이어가 그린 궤적의 반지름

• 등판 능력 : 최대 적재 상태에서 자동차가 비탈길을 오를 수 있는 능력을 말하며 등판 능력은 탄제트(tangent)로 표시한다.

성능에 의한 제원

자동차의 분류

원동기 종류에 의한 분류

• 가솔린 기관 자동차 : 오토(otto) 기관을 원동기로 하는 자동차

• 디젤기관 자동차 : 디젤기관을 원동기로 하는 자동차

값이 싼 경유, 중유 등을 사용할 수 있어 버스, 트럭 등 상용(商用)차에 널리 사용하고 있으며

소형 승용차에도 사용되고 있다.

2사이클 디젤기관은 박용(舶用) 기관으로 많이 사용한다.

• 액화가스 기관 자동차 : 보통 LPG 차로 불리는 자동차

메탄·에탄·프로판·부탄 등 탄화수소 화합물의 액화 석유가스(LPG)와 천연 가스인 LNG(Liquefied Natural Gas)를 연료로 한다.

특별한 원동기를 사용하는 것이 아니고 오토(otto) 기관을 그대로 사용한다.

• 알코올 연료기관 : 알코올을 연료로 하는 자동차

1876년 독일, 오토가 굴뚝에서 연기가 나오는 것을 보고 처음으로 실용 엔진을 제작하였다.

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자동차의 분류

원동기 종류에 의한 분류

• 가스터빈 기관 자동차 : 가스터빈을 원동기로 하는 자동차.

이론 열효율이 높으나 배기의 온도가 높으며, 소음이 크고, 터빈이 고속 회전하기 때문에 실용화하지 못하고 있다.

• 전기모터 자동차 : 전동기(motor)를 원동기로 하는 자동차.

축전지에 충전한 전기를 사용한다.

• 수소기관 자동차 : 수소를 연료로 하는 기관으로서 수소 분사 노즐과 점화플러그를

이용하여 기관 내에서 동력을 얻는다.

자동차의 분류

구조에 의한 분류

• 섀시

: 자동차 주행에 필요한 주요 장치와 부품

1) 기관 → 기관본체, 윤활장치, 냉각장치, 점화장치, 배기장치 2) 섀시 → 동력전달장치, 현가, 조향, 제동, 기타(프레임, 휠) 3) 전기 → 기동장치, 점화장치, 충전, 등화, 기타(에어콘, 히타)

• 차체

: 자동차 외형, 사람이나 화물의 적재,수용부위

첨단과학과 자동차

(1) FF : Front engine Front wheel drive (2) FR : Front engine Rear wheel drive (3) 4WD : Four Wheel Drive

(4) RR : Rear engine Rear wheel drive (5) MR : Middle engine Rear wheel drive

구동 방식에 따른 분류

이번에는 자동차의 구동방식에 대하여 자세히 살펴 볼까요..

• 우리 나라 최초의 전륜 구동 승용차는 85년에 나온 현대 포니 엑셀이다.

• 현재 거리를 달리고 있는 대부분의 자동차들은 전륜 구동 방식이며 고급차 위주로 후륜 구동 방식과 사륜구동 방식을 채택하고 있다.

FF

우리나라 최초의 전륜 구동 자동차

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• 과거 후륜 구동 방식은 대우의 프린스, 기아의 포텐샤가 명맥을 유지하고 있는 정도이었다.

• 그러나 다시 부활의 조짐이 있다.

FR

4WD

• 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 사륜구동이 보편화되지 않은 이유는 가격 때문이다.

• 이륜의 경우보다 동력 전달을 위한 부품이 늘어나 그만큼 가격이 올라갈 수밖에 없으며, 차량의 중량이 증가해 연료소비도 상대적으로 많다.

첨단과학과 자동차

CAPTIVA

RR

포르셰, 대형 버스 등이 이 방식을 채용하고 있다.

첨단과학과 자동차

MR

• 구동륜은 뒤에 있는 MR(Middle engine Rear drive) 형태로 중량 배분이 이상적이다.

대표적인 구동 방식에 대하여…

첨단과학과 자동차

FF(Front engine Front drive) FF

강주원 자동차 블로거에서 인용

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• 전륜 구동 방식은 엔진부터 구동바퀴까지의 동력전달 계통이 차 앞부분에 몰려 있어 추진축이 필요하지 않으며 추진축이 있는 자리만큼 차의 바닥을 낮게 할 수 있어 실내공간을 넓게 할 수 있다.

• 또한 무게가 덜 나가며 연료소모도 후륜 구동 방식보다 적고 제작원가도 적게 든다.

• 따라서 현재 거리를 달리고 있는 많은 자동차들은 전륜 구동 방식을 채용하고 있다.

• 그러나 전륜 방식은 엔진과 변속기 등 무거운 부품이 모두 앞쪽에 몰려 있어 중량 배분에 어려움이 있다.

• 전륜 구동의 주행 특성인 언더스티어 현상을 줄이기 위해 엔진 등 무거운 부분을 최대한 뒤쪽으로

옮겨놓거나 서스펜션을 보강하는 방식으로 성능을 개선시켰다.

FF

후륜 구동방식에만 익숙하던 많은 운전자들은 트렁크에 모래주머니를 넣고 다니기도 했다.

각 그랜져라고 아시나요

• 전륜 구동차는 직진성향이 좋은 반면, 코너에서 핸들을 꺾은 정도보다 더 작게 움직이는 성향이 있다.

핸들을 15도 정도 돌렸는데 차는 10도 정도밖에 방향을 틀지 않는다.

이를 언더스티어(understeer) 현상이라고 부른다.

• 차의 방향을 바꾸어주는 바퀴와 구동축이 모두 앞에 있는 전륜 구동차는 앞쪽에 원심력이 작용, 가속할수록 앞 바퀴가 밖으로 나가게 된다.

전륜구동방식

첨단과학과 자동차

FR(Front engine Rear drive) FR

강주원 자동차 블로거에서 인용

첨단과학과 자동차

• 후륜 구동 방식은 엔진과 변속기의 위치를 비교적 자유롭게 결정할 수 있어 전체의 중량 배분이 좋다.

• 후륜 구동 방식은 좋은 중량 배분때문에 빠른 속도로 코너를 돌아도 쉽게 미끄러지지 않는다.

따라서 후륜 방식이 전륜 방식보다 조종 안정성이 좋다.

• 그러나 오랫동안 사용되던 후륜 구동방식은 오일쇼크 이후 소형차를 중심으로 전륜 구동방식이 인기를 끌고 점차 중형차들도 이 방식을 채택하면서 밀리기

시작하였으나 고급차 위주로 다시 채용하고 있다.

FR

• 후륜 구동차는 등판능력이 우수한 반면, 전륜 구동차와는 반대로 오버스티어 (oversteer) 현상을 나타낸다.

코너를 돌 때 핸들을 꺾은 정도보다 더 크게 방향이 틀어지는 것이다.

• 후륜 구동차는 핸들의 각도를 변화시키지 않아도 점점 작은 원을 그린다.

구동바퀴가 있는 뒷부분의 원심력이 이를 막는 타이어의 마찰력인 코너링력보다 크게 작용해서 미끄러지는 것이다.

후륜 구동차는 차의 방향을 좌우하는 앞바퀴가 안쪽으로 들어가는 듯한 현상을 나타낸다.

• 후륜 구동차는 전륜 구동방식보다 훨씬 빠른 속도에서도 조종 안정성이

확보되지만 일단 오버스티어 현상이 나타나면 일반 운전자가 다시 원래대로 되돌려놓기가 힘들어 결국 뒷부분이 돌아가버리고 만다.

후륜구동방식

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4WD(Four wheel drive) 4WD

강주원 자동차 블로거에서 인용

4WD

• 구동바퀴가 두 개 더 있기 때문에 구동바퀴 하나가 담당해야 할 힘이 절반으로 줄어 든다.

• 따라서 코너를 돌 때 이륜 방식보다 전,후륜의 코너링력이 커서 높은 속도에서도 안전하게 달릴 수 있다.

• 전륜/후륜 방식에 각각 언더/오버스티어 현상이 나타나는 것과는 달리 사륜구동은 뉴트럴 스티어(neutral steer) 현상이 나타난다.

일정한 원을 돌 때 앞뒤가 모두 바깥쪽으로 나가 원이 점진적으로 커지는 현상이다.

• 사륜 구동은 이륜 구동 방식보다 훨씬 높은 속도에서 이런 현상이 나타나기 때문에 가장 조종 안정성이 좋다고 할 수 있다.

• 구동바퀴 위치로만 볼 때 조종 안정성은 사륜구동방식, 후륜구동방식, 전륜구동방식 순으로 우수하다.

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• 사륜 구동방식은 노면 마찰계수가 낮은 빙판이나 비포장 도로와 같은 곳에서 진가를 발휘한다.

자동차 경주 중 일정한 코스를 계속 달리는 레이스와는 달리, 험로를 달리는 랠리에서 사륜 구동방식 차들이 상위 입상하는 이유가 바로 여기에 있다.

• 사륜구동방식은 항상 네 바퀴에 구동력이 전달되는 방식과 평소에는 이륜구동으로 주행하다 스위치 조작으로 필요할 때만 사륜구동으로 전환하는 방식이 있다.

• 사륜 구동차를 소유한 많은 사람들이 평소에 이륜으로만 다니는데, 이는 차의 성능을 최대한 살리지 못하는 것이다.

연료 소모가 늘어나는 비싼 장비를 사용하지 않은 채 무겁게 싣고 다니는 것과 같다.

4WD

• 같은 차라 해도 혼자서 타고 주행할 경우와 여러 명이 승차했을 경우 차의 반응은 다르다.

• 심한 경우 바람이 부는 방향에 따라서도 주행 특성은 영향을 받게 된다.

• 같은 전륜 구동방식이라도 차종에 따라 언더스티어 현상이 일어나는 정도가 틀리다.

• 이는 중량배분이 어떤 식으로 됐느냐에 따라 좌우된다. 중량이 한쪽 부분에 치우치지 않고 차량 전체에 고루 배분되어 있는 것이 가장 이상적인 형태다.

• 차량의 중량배분을 간단히 알아볼 수 있는 방법이 있다.

네 바퀴 타이어의 공기압을 같게 해준 후 평평한 곳에서 타이어의 눌림 정도를 살펴본다.

만일 앞쪽으로 중량이 많이 실려 있다면 앞쪽타이어가 많이 찌그러져 보인다.

다른 차에 비해 지나칠 정도로 많이 눌려 있으면 중량배분이 잘 안 돼 있다고 볼 수 있다.

차에 짐을 많이 실을 경우 트렁크에 넣는 것보다는 차의 가운데 부분에 싣는 것이 차의 중량배분에 훨씬 좋은 방법이다.