자동차공학)가솔린 엔진의 윤활장치 (윤활 방식 및 윤활 장칙의 구성)

윤할 방식

 

가솔린 엔진의 4행정 사이클 윤활 방식에는 비산식, 압송식 및 압송비산식이 있으나 기관의 고속화와 출력이 커짐에 따라 일반적으로 강제 압송식이 많이 사용되고 있다.

 

압송식(forced lubrication system) : 크랭크축이나 캠 축으로 작동되는 오일펌프로 오일을 흡입하여 오일필터, 오일 통로를 통하여 엔진 각부로 강제적으로 압송하여 윤활하는 방식이다. 윤활을 마친 오일은 중력에 의하여 오일 팬으로 되돌아온다. 이 방식은 엔진 각부를 확실히 윤활할 수 있다는 장점 때문에 현재 가장 많이 사용되고 있다.

 

비산식(splash lubrication system) : 이 방식은 오일 펌프가 없으며 커넥팅 로드의 대단부에 부착된 주걱(oil dipper)으로 오일 팬 내의 오일을 크랭크축의 회전할 때의 원심력으로 퍼 올려 뿌려 주어 베어링이나 실린더 벽을 윤활하는 방식이다. 이 방식은 구조가 간단하지만 오일 공급이 고르지 못하고 정밀하게 체결된 부위에는 오일 공급이 어려워 현재는 완전히 사용되고 있지 않다.

 

비산 압송식(splash & forced lubrication system) : 비산식으로는 윤활효과가 부족하므로 비산식과 압송식을 겸한 방식이다. 크랭크축과 캠축 베어링, 밸브기구 등에는 오일을 압송식으로 공급하고 실린더 벽, 피스톤 링과 핀 등에는 커넥팅 로드 대단부에서 뿌려지는 오일로 윤활하는 방식이다.

 

윤활장치의 구성

압송식 윤활장치는 오일 팬, 오일펌프, 오일 필터, 유압제어밸브, 유압 표시기, 유압계, 오일 쿨러 등으로 구성되어 있다.

 

오일팬 : 오일을 저장하는 용기이며, 오일의 냉각작용도 한다. 크랭크실의 하부가 오일 팬 역할을 하고 있다. 오일 팬은 칸막이판을 설치하여 차량의 급발차, 급정차, 급선회 시에도 오일 팬 바닥에 충분한 오일이 있도록 고려하고 있다. 최근에는 저소음, 저진동 타입의 오일 팬이 많이 사용되고 있으며 , 이것의 상부는 알루미늄, 하부는 방진 강판으로 되어 있다. 오일 팬의 오일의 양이나 오염된 상태는 크랭크 케이스에 끼워져 있는 오일게이지를 뽑아 조사한다.

 

오일펌프 : 오일을 각 운동 부분에 압송하는 기구이며 일반적으로 크랭크축이나 캠축 체인으로 연결하여 구동된다. 최근에는 크랭크축에 의해 직접 구동하는 방식도 있다. 오일펌프에는 기어펌프, 로터펌프, 플런저펌프, 베인펌프 등이 있다. 4행정사이클 엔진에는 주로 로터식과 기어식이 사용되고 있고, 2행정사이클 엔진은 플런저식을 사용하고 있다. 베인식은 디젤 엔진에 일부 사용되고 있다.

 

오일 필터 : 기관의 각 접동부분에서 발생한 쇳가루 또는 연소에 의해 발생한 카본 등을 여과해서 오일을 항상 깨끗한 상태로 유지하는 장치이다. 오일 필터방식은 순환되는 오일을 전부 오일 필터에 통과시키는 전류식(full flow filter), 일부를 통과시키는 분류식(bypass filter) 및 이 두 방식을 합성한 복합식이 있으나 보통 전류식을 많이 사용하고 있다. 오일 필터는 케이스와 여과 엘리먼트로 되어 있으며, 종류는 여과 엘리먼트만을 교환하는 엘리먼트 교환식과 여과기와 케이스가 일체가 되어 전체를 교환하는 일체식(cartridge type)이 있다. 현재는 일체식이 많이 사용되고 있다.

 

유압 조절기 : 엔진이 고속으로 회전하면 오일 펌프의 유압도 상승하여 오일공급량이 과다하게 공급된다. 유압조절기는 조절기의 스프링 장력보다 유압이 크면 조절밸브가 열려 과잉압력의 오일을 오일 팬으로 되돌아가게 하여 항상 일정합 유압이 유지하도록 하는 작용을 한다. 유압조절기는 오일펌프 유로에 단독으로 설치된 것과 오일펌프 커버에 설치하여 펌프와 일체로 한 것 또는 오일 필터 캡에 설치된 것이 있다. 유압은 조정 플러그로 밸브 스프링의 세기를 조절하여 규정된 유압으로 조절한다. 오일 압력은 가솔린 기관은 2~3 kgf/cm^2, 디젤 기관은 3~5 kgf/com^2 정도이다.

 

오일쿨러 : 오일 냉각기이다. 오일 온도 냉각으로 윤활유 기능의 향상을 도모한다. 일반적으로 엔진 오일뿐 아니라 자동변속기 오일 냉각에 사용되고 있고 냉각방식에는 공냉식과 수냉식이 있다. 공냉식 엔진 오일 쿨러에서는 오일이 과냉각되는 것을 방지하기 위해 써머밸브(thermo vavle)를 사용하여 오일 쿨러로부터 오일 통로에서 오일 온도를 콘트롤하고 있다. 특히 터보 과급 엔진은 오일쿨러가 필요하다.