대동농기계카페

<DIV class=contents id=myhompy_board_retrieveBoard_contents>■ 개요 ................................................................................................................................(이강찬 노트에서) 자동차의 엔진을 시동시키는 데 가솔린엔진의 경우 외력에 의해 크랭크축을 회전시켜 연소실 내에 공급되는 연료와 공기의 혼합기를 압축하여 점화 에너지를 줄 필요가 있으며 디젤엔진의 경우 공급되는 공기를 가솔린엔진의 경우 보다 높은 압력으로 압축시켜 고압의 연료를 연소실내로 분사하여 시동시킨다. 어떠한 경우라도 우선 회전 속도 이상으로 크랭크 샤프트를 회전 시킬 필요가 있으며 스타터와 배터리 전원과의 조합에 의해 이루어진다. 엔진 시동성은 주위 온도에 의존하는 요소가 큰데 특히 저온시에는 연료의 무화 상태가 나쁘고 엔진의 가동 마찰부에 있는 윤활유의 점도가 높아지며 배터리의 정온시 능력 저하와 함께 스타터가 충분한 회전력과 회전 속도를 발생하기 어려워져서 스타터와 배터리의 조합은 한냉지의 최저 기온을 고려해 - 20℃∼-40℃정도의 저온시 엔진 특성을 고려해야 한다. 시동 기구는 배터리와 스타터로 구성된다. 그리고 스타터는 일반적으로, ①직류모터, ②모터의 회전력을 엔진에 전달하는 동력 전달 기구, ③피니언을 접동시켜, 링기어에 맞물리게 하는 기구로 구성된다. ■ 시동 조건 엔진을 시동시키기 위해서는 크랭크축을 어느 일정 회전속도 이상으로 회전시킬 필요가 있다. 이 회전속도를 최소 시동 회전속도라 한다. 최소 시동 회전속도는 엔진의 방식(사이클 수, 실린더 수), 연료계와 엔진과의 적합성, 점화 코일의 불꽃 성능, 연소실의 형식 등에 따라 다르지만, 일반적으로 80~100rpm 전후를 필요로 한다. 스타터는 위에서 언급한 바와 같이 최소 시동 회전속도 이상으로 엔진을 구동하는 힘을 필요로 하고, 요구되는 사양으로서 그 동력원이 되는 (a)배터리 사양, (b)회전 저항, (c)시동 보증 온도의 3자를 종합하여 고려하지 않으면 안된다. □ 배터리 사양 배터리의 고율 방전 특성에 따라 스타터의 출력은 많은 영향을 받는다. 내부 저항이 작고 고율 방전 특성이 좋은 배터리를 사용함으로써 시동성은 향상된다. □ 엔진의 회전 저항 엔진의 회전 저항에 관해서 다음의 2항목이 주로 고려된다. □ 엔진 사양 엔진의 회전 저항은 압축비나 실린더 체적이 커지게 되면 그 만큼 큰 값이 되고, 또 피스톤과 실린더, 크랭크 축과 베어링, 각 기어 등과의 사이의 마찰력이 크면 회전 저항이 커진다. □ 엔진 오일 엔진 오일의 점도는 온도에 따라 변화되기 때문에 저온으로 되면 회전 저항은 커지게 되고, 시동은 보다 어렵게 된다. 현재는 여름과 겨울의 겸용인 멀티그레이드 오일 SAE 10W-30이 널리 사용되고, 극한지에서는 엔진의 마찰 저항 저감을 위해 SAE 5W-30이 사용되고 있다. □ 시동 보증 온도 기온이 내려가면 스타터에 요구되는 구동토크가 증가한다. 한편 베터리의 내부 저항도 증가하므로, 스타터 출력이 큰 폭으로 저하한다. 따라서 오일 온도가 몇도까지 시동을 보증할 것인가는 매우 중요한 요소가 된다. 시동 보증 온도는 차량의 용도, 주행 지역 등에 따라 결정되나 온도가 일반적이다. ■ 기능과 설계상의 유의점 □ 구성 요소와 동작 종래부터 많이 사용되고 있는 직결형 스타터로 설명한다. 구조는 다음의 3부분으로 크게 분류된다. ①회전력을 발생하는 부분(모터부) : 아마추어, 필드코일, 브러시 등, ②회전력을 엔진에 전달하는 동력 전달 기구 : 오버러닝 클러치, 피니언 기어 등, ③피니언을 접동시켜 링기어와 맞물리게 하는 부분 : 마그네틱 스위치, 레버 등으로 구성된다. 키 스위치를 조작하면 배터리로부터 전류는 마그네틱 스위치의 코일에 흐르고, 플런저는 흡입된다. 플런저는 레버를 끌어당겨 피니언을 링기어와 맞물리게 하는 방향으로 접동시킨다. 맞물리는 과정에서 스위치내의 메인 접점이 닫히고, 모터는 직접 베터리와 접속되므로 회전을 시작하여 엔진을 구동한다. □ 출력 성능 검토상의 유의점 직권 모터의 경우 같이 부하 전류가 증가하면 아마추어 전류와 자속이 증가하여 회전 속도가 현저하게 저하된다. 한편 배터리는 그 내부 저항에 의해 부하 전류의 증가와 함께 단자 전압이 저하한다. 따라서 높은 회전 속도를 얻기 위해서는 배터리의 용량을 크게하고, 보온을 행하며 충전 상태를 좋게 함으로써 배터리 전압을 높게 취하는 것과, 배선, 접속의 전압 강하를 적극적으로 작게 하는 등의 배려가 필요하다. JIS에는 자동차용 배터리의 방전 특성 구분이 표준화되어 있다. 실제로 스타터 사양을 설정하는데 있어서는 단순히 공칭 출력에만 따르지 않고, 엔진의 저온 시동 조건에는 적합한 배터리 방전 특성과 스타터의 출력을 검토한 후에 결정할 필요가 있다. 또 일반적으로 +B~B,-B~E 사이의 모든 배선저항은 0.002Ω 이하를 권장하고 있다. □ 환경상의 유의점 내열 내한 스타터 근처가 배기관 등에 의해 고온이 되면, 베어링의 이상 마멸이나 마그네틱 스위치의 흡입력이 저하한다. 한편 북미 등의 극한 지방에서는 접동부 윤활유 점도 증가에 의해 피니언 동작 불량을 일으키는 경우가 있고, 저온용 그리스 등의 사용을 고려할 필요가 있다. 고온과 저온의 작동 온도는 JIS에 규정되어 있다. 내유 아마추어의 컴뮤테이트부나 마그네틱 스위치 접점부에 기름이 침입하면 브러시나 접점의 이상 마멸을 일으킨다. 따라서 필요한 경우에는 플런저부에 벨로즈 등을 설치해서 방유 구조로 한다. 방진 아마추어 샤프트의 피니언 접동부에 먼지가 부착되면 접동 저항이 커지게 되어 피니언의 물림 동작이 악화된다. 엔진측에 방진 구조로 하는 것이 바람직하다. 내진 스타터는 엔진에 직접 부착되어 일반적으로 엔진 회전에 의해 진동 레벨이 변화한다. JIS에 규정되어 있는 이상의 진동을 받을 경우는 진동 저감을 고려한 부착 방법으로 할 필요가 있다. 방수물이 피니언 접동부나 컴뮤테이트부, 마그네틱 스위치 접점부등에 침입하면, 녹이 발생한다. JIS에 내수성 평가 기준(살수, 분수, 침수) 이 규정되어 있다. 방청 극한지에서 염을 살포하는 도로나 해안 지구의 도로에서는 염해가 발생하기 쉽다. ⅰ)녹에 의한 나사부의 파손이나 접동 불량 ⅱ)단자 부의 전식에 의한 단락 소손 ⅲ)플러그 단자부의 접촉 불량 등. 이들에 대해서는 다음과 같은 배려가 필요하다. ⅰ)특수 도금 처리 ⅱ)가장자리면 절연 거리의 확보, 그리스 도포 ⅲ)커버 부착(B,S단자), 플러그 단자의 나사화.부착, 외관 치수 부착 관계에서는 엔진과의 조합에 의해 다종 다양한 경향이 있지만, 이것을 가능한 한 통일해 가기 위해서 외관 치수를 포함하여 표준화되고 있다. ■ 스타터 종류 스타터는 서로 물리는 방식에 따라 피니언 시프트식과 벤딕스식으로 분류된다. 피니언 시프트식은 마그네틱 스위치의 흡인력을 이용해서 피니온을 밀어내는 방식이고, 벤딕스식은 피니언의 회전에 의한 관성력을 이용해서 피니언을 링기어에 맞물리게 하는 방식이다. 벤디스식은 맞물릴 때의 충격에 의한 기어 마멸의 문제가 있어, 특수한 소형 엔진에 극히 일부 채용되고 있는 정도이다. 피니언 시프트식은 맞물 때 토크가 크고, 피니언이 쉽게 회전하므로 물림이 확실하기 때문에 가장 많이 사용되고 있다. 피니언 시프트식 중 내부 감속기구를 갖지 않는 것을 직결형이라고 부르고, 종래부터 많이 채용되고 있다. 내부 감속형은 디젤 엔진만이 아니라, 고출력 시동성이 필요한 가솔린 엔진용으로도 채용되고 있고, 직결형 다음으로 많이 사용되고 있다. 고정 스타터는 브래킷 형상의 자유도가 크고 탑재성이 좋기 때문에 엔진 룸의 스페이스가 적은 일부의 차에 채용되고 있다. ■ 내부 감속형 스타터의 특징과 방식 이 스타터는 모터 본체를 소형 고속화하고, 소형화에 의한 토크의 저하는 내장된 감속 기어 기구로 보충하여 중량의 경감을 꾀하는 것이다. 아마추어의 높은 회전수가 내장된 감속 기어 기구에서 감속되고, 출력축인 피니언 기어로 전달되는 동시에 기어에 의해 토크 업을 꾀하는 점이 큰 특징이다. 프런트 노즈형과 오버행형의 2종류의 형식이 있으며, 후자는 직결형과는 구조 외관이 다르다. 또 내부 감속형은 피니언과 모터축이 편심으로 되어 있는 2축 내부 감속형 및 유성 감속 기구를 사용하여 피니언과 모터축을 동일 축상에 설치한 동축 내부 감속형으로 분류될 수 있다. ■ 스타터 관련 기기 □ 마그네틱 스위치 벤딕스식과 같이 직접 모터 전류를 차단하는 방식과 대형 스타터 마그네틱등과 같이 독립된 마그네틱 스위치가 사용되는 방식이 있다. 구조는 솔레노이드식과 릴레이식이 있으며, 현재는 소형으로 접점 용량이 크게 취해지는 솔레노이드식이 많이 사용되고 있다. □ 스타터 보호 장치 취급상의 부실 등으로 오버런을 일으켜서, 스타터가 파손되는 것에 대한 방지책으로서 사용되는 것이 세이프티 릴레이이다. 이것은 교류 발전기의 작동 시작 발생 전압을 이용한 스타터의 스위치 회로를 자동적으로 차단하는 것이다. ■ 기어의 종류와 규격 피니언 기어의 경도는 마멸등과 밀접한 상관 관계가 있으며, 일반적으로 피니언은 HRC 57~64, 링기어는 HRC 50~55의 범위로 한다. 종래, 경도가 낮은 경향에 있던 대형 디젤 엔진용에 대해서도 내마멸성 개선을 위해 피니언과 링기어의 경도를 높이는 방향으로 추진되고 있다. 그 밖에 링기어와의 갭, 백래시, 링기어의 치폭, 모따기도 표준화 되어 있다. 양 기어의 전달 효율은 90%로 하고, 기어비의 선정은 저온 시동시 스타터의 최대 출력으로 구동되도록 하는 것이 바람직하다</DIV>