자동차 엔진 토크 및 회전수

엔진이 발생하는 힘은 회전하는 힘이다. 이와 같이 회전하는 힘을 토크라고 한다. 또 회전하는 속도는 회전수로 표현한다. 이 토크와 회전수를 곱한 것이 출력으로, 일정 시간 동안 변환할 수 있는 운동 에너지의 양이라고 할 수 있다.

 

1. 자동차 엔진에서 토크와 회전수의 관계

 

엔진의 토크는 회전수가 적을 때는 작고 회전수가 증가하면 상승하다가, 일정 회전수에서 최대 토크에 이른 뒤 회전수가 그 이상 증가하면 오히려 저하된다. 이처럼 토크와 회전수 사이의 관계를 그래프로 그리면 산 모양이 된다. 최근에는 편의성을 높이기 위해 이 그래프가 사다리꼴을 그리는 엔진을 만들고 있다. 토크와 회전수의 곱인 출력도 당연히 일정 회전수에서 최대 출력을 맞이한 뒤 저하된다. 연료 소비율(일정 출력을 발휘하는 데 필요한 연료의 양)도 회전수에 따라 변하며, 일반적으로 골짜기 모양이 그래프의 기본 형태가 된다.

 

2. 아이들링

 

엔진은 회전수 0에서 갑자기 토크를 발생시키며 회전을 시작하는 것이 아니라 어느 정도의 회전수가 뒷받침되어야 의미 있는 토크를 발생시킨다. 즉, 최소한의 회전이 필요한데 이것을 아이들링(idling)이라고 한다.

 

3. 주행 별 회전수 및 토크 조건

실제 자동차 주행에서는 발진할 때 커다란 출력이 필요하지만 바퀴의 회전 속도는 낮아야 한다. 그리고 이후에 가속할 때는 커다란 출력을 발휘하면서 바퀴의 회전 속도를 높여나갈 필요가 있다. 정속 주행 중인 자동차는 주행저항에 대응할 수 있을 만큼의 구동력만 발휘하면 되므로 요구되는 힘이 감소한다. 이와 같이 주행 상황에 따라 바퀴에 필요한 회전수와 토크가 변하는데, 엔진의 회전을 그대로 전달해서는 적절한 회전수나 토크를 얻지 못한다. 그래서 변속기를 사용하는 것이다.