자주 나오는 문제 · 71회차 중 2·3회 출제 (964)

연소실 체적은 $V_c = \dfrac{V_s}{\varepsilon - 1}$로 구한다.
행정체적은 $V_s = \dfrac{\pi}{4} \times 10^2 \times 13 \approx 1021\,\text{cc}$이다(단위 cm). 이를 대입하면 $V_c = \dfrac{1021}{21 - 1} \approx 51\,\text{cc}$이므로 연소실 체적은 약 51 cc이다.

3원 촉매 컨버터는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx)을 동시에 정화하는 장치이며, SO2(이산화황)는 정화 대상이 아니다.

SO2는 연료에 포함된 황 성분이 연소되어 생기는 가스로 3원 촉매의 산화·환원 반응 대상에 포함되지 않는다.

자동차 주행빔 전조등의 발광면 관측 각도는 상·하·내·외측 각 5도 이내로 규정되어 있다. 이는 전조등의 광학 성능과 안전성을 보장하기 위해 발광면이 일정한 기하학적 범위 내에서만 관측 가능하도록 제한하는 기준으로, 자동차 전조등 관련 국제 기준(ECE R112 등) 및 국내 자동차 안전기준에서 요구하는 사항이다.

전기모터의 장점을 내연기관과 비교하면, 마찰 손실이 적어 효율이 높고, 회전 방향을 쉽게 역전할 수 있어 후진기어가 불필요하며, 연소 과정이 없어 소음과 진동이 매우 적다. 반면 3번 "평균 효율이 낮다"는 전기모터의 특성과 정반대다. 전기모터는 일반적으로 85~95% 이상의 높은 효율을 가지며, 이는 내연기관(25~35%)보다 훨씬 우수하므로 틀린 표현이다.

연료펌프의 체크밸브는 연료라인 내 잔압 유지, 고온 시 베이퍼록 방지, 연료 역류 방지 기능을 한다.

연료의 맥동을 흡수하는 것은 펄세이션 댐퍼(맥동 흡수 장치)의 역할이지 체크밸브의 기능이 아니다.

이 엔진의 회전력은 약 23.27 m·kgf이다.

엔진 출력과 회전력(토크)의 관계식은
$P = \frac{2\pi NT}{60 \times 75}$
이다. 여기서 P는 출력(ps), N은 회전수(rpm), T는 회전력(m·kgf)이다.

주어진 값 P = 65ps, N = 2000rpm을 대입하면
$65 = \frac{2\pi \times 2000 \times T}{60 \times 75}$
이다. 정리하면
$65 = \frac{4000\pi T}{4500}$
$65 \times 4500 = 4000\pi T$
$292500 = 4000\pi T$
$T = \frac{292500}{4000\pi} = \frac{73.125}{\pi} \approx \frac{73.125}{3.14159} \approx 23.27$ m·kgf

스프링에 작용하는 힘은 $F=k\times x$로 구하며, 압축량 1cm는 10mm이다.

$F = 5\ \mathrm{kgf/mm} \times 10\ \mathrm{mm} = 50\ \mathrm{kgf}$

따라서 코일을 1cm 압축하는 데 필요한 힘은 50kgf이다.

인젝터가 고장 나 연료 분사가 불량해지면 연소가 불완전해져 배출가스는 오히려 증가하므로, 배출가스 감소는 인젝터 고장으로 나타나기 어려운 현상이다.

연료소모 증가, 가속력 저하, 공회전 부조는 모두 인젝터 고장 시 흔히 나타나는 증상이다.

연료 분사시기와 분사압력은 서로 다른 요소이므로, 분사시기가 빨라진다고 분사압력이 증가하지는 않는다.

분사압력은 분사펌프의 압력 설정이나 플런저 상태에 좌우되는 별개의 항목이다.

노크 발생, 배기가스 흑색화, 출력 저하는 분사시기가 과도하게 빠를 때 실제로 나타나는 현상이다.

메인 듀티 솔레노이드밸브는 듀티제어(솔레노이드밸브) 방식 공전속도 제어장치의 구성요소이므로, 스텝모터 방식의 스텝 수 이상과는 관계가 없다.

스텝모터 방식은 모터의 스텝 수로 공기량을 조절하는 별개의 제어 방식이다.

공전속도 조정 불량, 스로틀밸브 오염, 흡기다기관 진공누설은 스텝모터 방식에서도 스텝 수 이상을 일으킬 수 있는 원인이다.

옥탄가는 가솔린의 내폭성을 나타내는 지표로 디젤노크와 직접적인 관계가 없다.

디젤기관의 노크는 압축비, 회전속도, 기관의 부하 등 착화지연에 영향을 주는 요소들과 관련이 있다.

디젤연료의 착화성은 옥탄가가 아니라 세탄가로 평가한다.

피스톤 평균속도를 그대로 두면서 기관 회전속도를 높이려면 행정을 작게 해야 한다.

피스톤 평균속도는 $V_p = \dfrac{2 \cdot L \cdot N}{60}$로 계산되며, 여기서 $L$은 행정, $N$은 회전수이다.

이 식에서 $V_p$가 일정한 상태로 $N$을 키우려면 $L$을 줄여야 하므로, 행정을 작게 만든 단행정(오버스퀘어) 기관이 고속화에 유리하다.

실린더 지름은 행정과 별개의 변수이므로 지름을 늘리거나 줄이는 것만으로는 이 관계를 만족시키지 못한다.

급가속·증속 시 ECU에 신호를 보내는 것은 부스트압력센서(부스터 센서)이다.

과급기가 설치된 기관에서는 흡기 압력(부스트압)이 급격히 변할 때 이를 검출해 연료 분사량과 점화시기 등을 보정해야 하므로, 부스트압력센서가 이 변화를 ECU로 전달하는 역할을 한다.

노크 센서는 이상연소(노킹) 검출, 산소 센서는 배기가스 중 산소농도 검출, 수온 센서는 냉각수 온도 검출을 담당해 이 기능과는 구분된다.

MAP 센서는 흡기다기관의 압력 변화를 검출해 이를 바탕으로 흡입 공기량을 간접적으로 계산하는 스피드 덴시티 방식의 핵심 센서다.

칼만 와류, 핫필름, 베인 방식은 모두 공기 유량을 직접 측정하는 매스에어플로(MAF) 계열 센서다.

압축비는 연소실체적과 행정체적의 합을 연소실체적으로 나눈 값이다.

$\varepsilon = \dfrac{V_c + V_s}{V_c}$

연소실체적 210cc, 행정체적 3780cc를 대입하면 $\varepsilon = \dfrac{210+3780}{210} = \dfrac{3990}{210} = 19$이다.

따라서 이 기관의 압축비는 19:1이며, 압축비는 기통 수와 무관하게 1개 실린더의 체적비로 계산한다.

EGR율은 EGR가스량을 (흡입공기량 + EGR가스량)으로 나눈 백분율이다.

$\text{EGR율} = \dfrac{\text{EGR가스량}}{\text{흡입공기량} + \text{EGR가스량}} \times 100$

실린더로 들어가는 전체 가스는 새로 빨아들인 공기와 되돌려진 배기가스의 합이므로 분모는 그 합이 되어야 하고, 분자는 되돌린 배기가스량이 된다. 즉 실린더 흡입 가스 가운데 재순환 배기가스가 차지하는 비율을 뜻한다.

분모에 배기공기량을 쓰거나 분자에 흡기(흡입)공기량을 놓은 식은 재순환 비율이라는 의미를 나타내지 못한다. EGR율을 높이면 연소 최고온도가 낮아져 질소산화물(NOx)이 줄지만, 지나치면 연소가 불안정해지고 출력이 떨어진다.

연료펌프의 첵밸브(체크밸브)는 기관 정지 후 연료라인 내 잔압을 유지시켜 재시동을 쉽게 하고, 연료의 베이퍼 록(기화)을 방지하는 역할을 한다.

연료 압력 맥동을 줄이는 것은 댐퍼 챔버, 압력을 조절하는 것은 연료압력조절기, 연료를 분사하는 것은 인젝터의 역할이다.

코어 막힘률은 신품 용량과 사용 중 용량의 차이를 신품 용량으로 나눠 백분율로 구한다.

$\text{막힘률} = \dfrac{3.0 - 2.4}{3.0} \times 100 = \dfrac{0.6}{3.0} \times 100 = 20\%$

따라서 코어 막힘률은 20%이다.

노킹을 줄이려면 화염이 연소실 구석까지 도달하는 거리, 즉 화염전파거리를 짧게 하는 연소실 형상이 유리하므로, 전파거리를 길게 한다는 설명은 노킹방지책이 될 수 없다.

• 고옥탄가 연료를 사용하는 것은 대표적인 노킹 방지책이다.
• 같은 압축비에서 혼합기 온도를 낮추는 연소실 형상을 쓰는 것도 노킹 방지책이다.
• 화염전파 속도가 빠른 연료를 사용하는 것도 노킹 방지책이다.

압축압력 측정을 위한 사전 준비 작업이 아닌 것은 스로틀보디를 떼는 것이다.

스로틀 밸브는 완전히 열어둔 상태에서 측정해야 하지만, 스로틀보디 자체를 분해·탈거할 필요는 없다.

• 정확한 압축압력을 측정하려면 엔진을 작동온도까지 예열해야 한다.
• 크랭킹 저항을 줄이기 위해 모든 점화플러그를 빼야 한다.
• 흡입 저항을 없애기 위해 공기청정기를 떼는 것이 일반적인 준비 작업이다.

프로포셔닝 밸브는 제동 시 후륜에 걸리는 유압을 앞바퀴보다 낮게 제한해, 뒷바퀴가 먼저 잠기면서 발생하는 스핀(꼬리 흔들림)을 방지한다.

무단자동변속기(CVT)는 V벨트와 풀리(가변 풀리)의 접촉 반경을 연속적으로 바꾸어 변속비를 무단계로 변화시킨다.

구동측과 피동측 풀리의 폭을 유압으로 조절하면 벨트가 접하는 반경이 달라지고, 이 반경비에 따라 변속비가 연속적으로 변한다.

캠버는 앞바퀴를 위쪽이 약간 바깥쪽으로 기울여 두는 것으로, 자동차 하중에 의한 앞차축의 휨(처짐)을 줄이고 조향휠 조작력을 가볍게 하는 역할을 한다.

캐스터는 직진성과 복원력, 토인·토아웃은 타이어 마모 및 주행 안정성과 관련된 정렬 요소로 앞차축 처짐 방지와는 목적이 다르다.

EGR 밸브는 배기가스의 일부를 다시 연소실로 재순환시켜 연소실 온도를 낮추고 NOx 배출을 감소시키는 장치이다. 1, 2, 4번은 모두 EGR의 정확한 기능을 설명한다. 3번의 증발가스 포집은 활성탄 캐니스터(EVAP 시스템)의 역할이며, EGR과는 전혀 다른 장치이므로 틀렸다.

화물자동차 및 특수자동차의 차량 총중량 제한은 40톤을 초과해서는 안 된다. 이는 도로교통법 시행규칙에서 규정하는 자동차 구조·장치 기준으로, 도로 포장상태와 교량 안전을 고려하여 설정된 기준이다.

1회 폭발로 하는 일은 평균유효압력에 행정 체적을 곱한 값이다.
$W = P_m \times V = 4\,\text{kgf/cm}^2 \times 300\,\text{cm}^3 = 1200\,\text{kgf·cm}$
1 m = 100 cm이므로 1200 kgf·cm = 12 kgf·m이다.

베어링 스프레드는 피스톤 핀 저널에 베어링을 조립할 때 밀착되게 끼울 수 있도록 설계된 특성으로, 베어링의 분할면(접합면)에서 베어링 외경이 원래 크기보다 크게 가공되어 있어 조립 시 탄성 변형으로 끼워맞춤이 가능하게 한다.

• '실린더의 이론적 발생 마력을 제동마력이라 한다': 오류로 이론적 마력은 지시마력(indicated horsepower)이며, 제동마력은 실제 측정된 출력이다.
• '6실린더 엔진의 크랭크축의 위상각은 90도이다': 오류로 6기통 엔진의 크랭크축 위상각은 120도이다(점화간격 720°÷6기통=120°).
• '모든 DOHC 엔진의 밸브 수는 16개이다': DOHC 엔진이라도 실린더 개수와 밸브 배치에 따라 달라지므로(예: 3기통 DOHC는 12개) 항상 16개인 것은 아니다.

압축비는 피스톤이 하사점(BDC)에 있을 때의 총 체적을 상사점(TDC)에 있을 때의 체적으로 나눈 값이다. 총 배기량 1280cc를 4기통으로 나누면 1기통당 배기량은 1280÷4=320cc이고, 상사점에서의 체적(연소실 체적)은 40cc이므로, 하사점에서의 체적은 40+320=360cc이다. 따라서 압축비는 360÷40=9 : 1이다.

노킹은 자동점화(압축 점화)로 인해 발생하는데, 이를 억제하려면 점화시기를 지각(늦게) 시켜 연소실 압력과 온도를 낮춰야 한다. 1번은 희박혼합비가 연소온도를 낮추지만 노킹 억제의 주 방법이 아니고, 3번은 오히려 노킹을 증가시키며, 4번도 노킹 제어의 직접적 방법이 아니다. 점화시기 지각은 압축 말기의 압력·온도 상승을 지연시켜 자동점화 조건에 도달하는 시간을 늦추므로 노킹을 가장 효과적으로 억제한다.

삼원촉매장치는 CO, HC, NOx 세 가지 유해가스를 동시에 저감시킨다.

촉매의 산화 반응으로 CO와 HC를 이산화탄소와 물로 바꾸고, 환원 반응으로 NOx를 질소와 산소로 분해하므로 '삼원(三元)'이라는 이름이 붙었다.

흑연(매연)이나 SO는 삼원촉매의 저감 대상이 아니다.

흡기·배기 밸브가 모두 열린 것은 밸브 오버랩 상태로, 3번 실린더는 배기 상사점에 있다. 6실린더는 크랭크 위상이 같은 짝(1-6, 2-5, 3-4)이 있으므로, 이때 4번이 압축 상사점에 있다. 점화 간격은 $720° \div 6 = 120°$이므로 120° 회전하면 점화순서 1-5-3-6-2-4에서 4번 다음인 1번이 압축 상사점에 온다.

NOx 배출 감소를 위해서는 EGR(배기가스 재순환) 장치가 가장 효과적이다. EGR은 배기가스의 일부를 실린더로 되돌려 연소온도를 낮춤으로써 고온에서 생성되는 NOx 발생을 억제하는 원리로 작동한다. 캐니스터는 연료 증발가스 제어용이고, DPT(입자상물질 필터)는 미립자 감소용이며, 간접연료 분사는 미립자나 HC 감소에 주로 효과가 있어 NOx 감소와는 직접적 관계가 없다.

디젤 기관의 노킹은 자동점화 지연 기간 동안 미연소 혼합기가 축적되다가 급격히 연소될 때 발생한다. 노킹을 방지하려면 착화지연 기간을 단축하여 미연소 혼합기 축적을 줄여야 하는데, 이는 흡기온도를 높여 자동점화 온도에 빨리 도달하게 함으로써 달성된다. 따라서 4번이 정답이다. 1번은 착화지연을 오히려 길게 만들고, 2번은 노킹을 유발하는 방향이며, 3번은 디젤 기관의 특성상 압축비가 높아야 자동점화가 쉬워지므로 부적절하다.

NOx는 이론 공연비(λ=1, 당량비=1) 부근이 아니라 약간 희박한 영역(λ≈1.05~1.1)에서 최대로 배출되며, 이론 공연비에서는 최소가 아니라 중간 수준이다. 따라서 'NOx는 이론 공연비 부근에서 최소로 배출된다'가 거짓이다.

가솔린 자동차의 배기가스는 공연비에 따라 배출량이 변한다.

• CO: 혼합기가 농후할수록 증가하므로 희박할수록 적게 배출되어 참이다.
• HC: 점화 불량, 불완전 연소가 주원인인데 농후 혼합기에서 불완전 연소가 심해져 많이 배출되므로 참이다.
• CO₂: 완전 연소의 생성물이므로 혼합기가 농후할수록 불완전 연소가 증가하여 CO₂ 배출량이 감소하므로 참이다.

옥탄가는 표준연료 중 이소옥탄이 차지하는 비율(%)로 정의되며, 이소옥탄 60% + 정헵탄 40%인 표준연료의 옥탄가는 $60\%$이다.

즉 옥탄가(%) $= \dfrac{\text{이소옥탄}}{\text{이소옥탄}+\text{정헵탄}} \times 100$ 공식에 값을 대입하면 $\dfrac{60}{60+40}\times100 = 60\%$가 된다.

언더스퀘어(장행정) 엔진은 실린더 내경보다 행정이 긴 형식이므로 $\dfrac{L}{D} > 1$이 성립한다.

행정과 내경이 같으면 정방행정, 행정이 내경보다 짧으면 오버스퀘어(단행정) 엔진이다.

동력 행정에서는 폭발 압력이 링을 누르므로 링이 피스톤 홈의 아랫면에 밀착한다. 이렇게 링 뒤쪽과 아래쪽으로 가스가 새는 것을 막는다. 따라서 '홈과 링의 윗면이 접촉한다'는 설명은 틀리다.

가솔린 엔진에서 작동 온도가 낮거나 혼합비가 희박하여 실화되는 경우, 연료가 완전히 연소되지 않은 상태로 배출되므로 탄화수소(HC)가 증가한다. 산소(O₂)는 연소 후 미반응 잔여물로 극소량만 배출되고, 질소산화물(NOx)은 고온 연소 시 생성되므로 낮은 온도에서는 오히려 감소하며, 이산화탄소(CO₂)는 완전 연소의 결과물이므로 불완전 연소 시 감소한다. 따라서 저온·희박 조건에서 실화로 인해 증가하는 주요 유해물질은 미연소 탄화수소이다.

유압조절밸브의 스프링 장력이 크면 오히려 유압이 높아지므로, 이는 유압 저하의 원인이 아니다.

유압조절밸브는 스프링 장력으로 릴리프 개방압을 결정하는데, 장력이 크면 더 높은 압력에서 열려 유압이 상승하는 방향으로 작용한다.

베어링 오일간극 과다, 오일량 부족, 윤활라인 공기 유입은 모두 유압을 낮추는 원인이다.

총 연소실 체적은 1행정당 배기량과 압축비로부터 각 실린더의 연소실 체적을 구한 뒤 실린더 수를 곱해 계산한다.

실린더 1개의 배기량은 $V_h = \dfrac{\pi}{4} \times 7.5^2 \times 7.5 \approx 331.3\ \mathrm{cc}$이다.

압축비 $\varepsilon = \dfrac{V_c + V_h}{V_c} = 8$에서 연소실 체적은 $V_c = \dfrac{V_h}{7} \approx 47.3\ \mathrm{cc}$이다.

4실린더이므로 총 연소실 체적은 $47.3 \times 4 \approx 189.3\ \mathrm{cc}$이다.

자동차 안전기준상 제동등이 다른 등화와 겸용되는 경우, 제동조작을 하면 그 등의 광도가 평상시보다 3배 이상 증가하도록 규정되어 있다.

디젤기관 분사펌프의 거버너(조속기)는 기관의 부하와 회전속도 변화에 따라 연료 분사량을 자동으로 조정하는 장치이다.

부하가 걸리면 회전수가 떨어지려는 것을 감지해 분사량을 늘리고, 무부하가 되면 분사량을 줄여 기관이 규정 속도 범위를 벗어나지 않도록(과속·엔진 정지 방지) 제어한다.

분사압력·분사시기·착화시기는 각각 노즐, 타이머, 연소 조건 등 다른 요소에 의해 결정되며 거버너의 직접적인 기능은 아니다.

냉간 시 점화시기 및 연료분사량을 보정하는 센서는 수온센서이다.

수온센서는 냉각수 온도를 검출해 ECU에 전달하며, ECU는 이 신호를 바탕으로 냉간 시 연료분사량을 증량하고 점화시기를 보정해 시동성과 연소 안정성을 확보한다.

흡기온센서, 대기압센서, 공기량센서는 흡입공기 상태를 검출하는 센서로 냉간 보정의 기준이 되는 냉각수 온도와는 별개의 신호이다.

최적의 공연비는 이론적으로 완전연소가 가능한 공연비(이론공연비, 약 14.7:1)이다.

이론공연비 부근에서는 연료가 산소와 과부족 없이 반응해 유해 배출가스를 최소화하면서 안정적인 출력을 얻을 수 있다.

희박하거나 농후한 공연비는 각각 출력 저하나 미연소 연료 증가 등의 문제를 일으켜 최적 상태로 보지 않는다.

과급(supercharging)은 흡입 공기를 압축해 실린더에 더 많은 공기를 밀어넣어 기관의 출력을 증대시키는 것이 주된 목적이다.

공기량이 늘어난 만큼 연료도 더 많이 분사할 수 있어 동일 배기량으로도 높은 출력을 낼 수 있다.

회전수를 높이거나 일정하게 유지하는 것, 윤활유 소비를 줄이는 것은 과급의 직접적인 목적이 아니다.

자동차 전조등의 주광축 진폭은 10m 위치를 기준으로 측정하며, 검사기준상 우측 전조등의 우향(바깥쪽) 진폭 허용치는 30cm 이내이다.

진폭 기준은 상·하·좌·우 방향별로 따로 정해져 있으므로, 방향을 함께 확인해 판정해야 한다.

실린더 헤드의 평면도는 곧은자(직선자)와 틈새게이지를 이용해 헤드 표면에 곧은자를 대고 생기는 틈새를 측정해 점검한다.

측정은 헤드의 길이 방향과 폭 방향, 대각선 방향을 포함해 여러 방향으로 실시하며, 이렇게 확인한 틈새 값이 정비한계를 넘으면 평면 연삭 등으로 수정한다.

사인바 게이지는 실린더 벽 마모량 측정에 사용할 수 없다.

• 실린더 보어 게이지는 실린더 내경을 직접 측정하는 전용 게이지이다.
• 내측 마이크로미터도 실린더 내경 측정에 사용된다.
• 텔레스코핑 게이지로 내경을 옮겨 잰 뒤 외측 마이크로미터로 치수를 읽는 방식도 널리 쓰인다.

반면 사인바는 삼각함수를 이용해 각도를 측정하는 정밀 게이지로, 길이(내경) 측정과는 용도가 다르다.

4행정 기관의 지시마력은 $IPS = \dfrac{P_{mi} \times V \times N \times Z}{75 \times 60 \times 2 \times 100}$로 구하며, 여기서 $P_{mi}$는 평균유효압력(kgf/cm²), $V$는 행정체적(cc), $N$은 회전수(rpm), $Z$는 실린더 수다.

값을 대입하면 $IPS = \dfrac{7.5 \times 200 \times 2400 \times 4}{75 \times 60 \times 2 \times 100} = \dfrac{14{,}400{,}000}{900{,}000} = 16 \ \mathrm{PS}$이다.

오일을 자주 교환하는 것은 그 자체가 이상 증상이 아니라 정상적인 정비 행위이므로, 윤활장치를 점검해야 할 원인으로 보기 어렵다.

• 윤활유 소비가 많은 것은 오일 누유나 연소실 유입을 의심해야 하는 이상 증상이다.
• 유압이 비정상적으로 높은 것도 점검이 필요한 이상 증상이다.
• 유압이 낮은 것 역시 윤활 부족을 의미하는 점검 대상 증상이다.

공기청정기(에어클리너)가 막히면 흡입공기량이 부족해져 혼합비가 농후해지고, 불완전연소로 인해 배기가스가 흑색을 띤다.

공기량이 줄어든 만큼 연료 대비 산소가 부족해지면서 그을음(탄소 미립자)이 배출되기 때문이다.

가솔린 연료 분사장치에서 연료의 기본 분사량은 흡입 공기량과 기관 회전수에 의해 결정된다.

이렇게 산출된 기본 분사량을 냉각수온·산소센서 신호 등으로 보정해 실제 분사량을 결정하는 것이며, 산소센서나 냉각수 온도는 보정 요소이지 기본 분사량 결정 요소는 아니다.

150 kgf의 물체를 매초 1 m 속도로 들어올리는 데 필요한 동력은 2 PS이다.

동력은 $P = F \times v$로 구하므로 $P = 150\,\mathrm{kgf} \times 1\,\mathrm{m/s} = 150\,\mathrm{kgf{\cdot}m/s}$이다.

$1\,\mathrm{PS} = 75\,\mathrm{kgf{\cdot}m/s}$이므로 $P = \dfrac{150}{75} = 2\,\mathrm{PS}$가 된다.

연소실 체적 60cc, 행정 체적 360cc인 기관의 압축비는 7:1이다.

압축비는 $\varepsilon = \dfrac{V_c + V_s}{V_c}$로 구한다($V_c$: 연소실 체적, $V_s$: 행정 체적).

$\varepsilon = \dfrac{60 + 360}{60} = \dfrac{420}{60} = 7$이므로 압축비는 7:1이 된다.

디젤기관의 연소는 착화지연기간 → 화염전파기간 → 직접연소기간 → 후연소기간의 순서로 진행된다.

전기 연소 기간은 디젤기관의 연소과정에 존재하지 않는 단계다.

디퓨저(Diffuser)는 임펠러에서 가속된 공기의 속도 에너지를 압력 에너지로 변환시키는 장치이다.

디플렉터는 배기가스 흐름을 터빈으로 유도하는 부품이고, 터빈은 배기가스 에너지로 회전하며 컴프레서를 구동하는 부품이며, 루트 슈퍼차저는 기계식(엔진 동력 구동) 과급기의 한 형식이다.

산소센서의 출력전압은 배기가스 중의 산소잔존량, 혼합비, 센서 자체의 온도에 따라 변화한다.

흡입공기온도는 흡입공기량 계측이나 점화시기 보정에는 관여하지만, 산소센서 출력전압 자체에 직접 영향을 주는 요소는 아니다.

윤활유의 역할에는 밀봉작용, 냉각작용, 방청작용 외에도 감마·세척·응력분산 작용 등이 있으나, 팽창작용은 윤활유의 역할에 해당하지 않는다.

밀봉작용은 피스톤과 실린더 사이의 기밀을 유지하고, 냉각작용은 마찰열을 흡수해 방출하며, 방청작용은 금속 표면의 부식을 방지하는 기능이다.

배출가스 중 탄화수소(HC)는 불완전 연소로 타다 남은 혼합기, 화염전파 후 실린더 벽 냉각작용으로 연소되지 못한 혼합기, 희박한 혼합기의 실화 등 연소 과정 자체의 불완전 연소에서 발생한다.

배기 머플러의 불량은 소음이나 배압 문제와 관련될 뿐 HC 생성의 직접적 원인은 아니다.

전자제어 연료분사장치에서 흡입 공기량을 검출하는 센서는 공기 유량 센서(AFS)이다.

• 연료 압력 조정기는 인젝터에 걸리는 연료 압력을 일정하게 유지하는 부품이다.
• ECU는 각종 센서 신호를 받아 연산·제어하는 컴퓨터다.
• 냉각 수온 센서는 냉각수 온도를 검출해 온간·냉간 보정에 사용한다.

산소센서는 배기관에 설치되어 배기가스 속에 포함된 산소량을 감지하는 센서다.

감지된 산소 농도로 컴퓨터가 혼합비의 농후·희박 상태를 판단해 연료 분사량을 피드백 제어하는 데 사용한다.

열정산에서 배기 및 복사 손실 35%와 냉각손실 35%를 제외한 나머지가 일로 바뀌는 지시(도시)열효율이며, 이 지시열효율에 기계효율을 곱한 값이 제동열효율이다.

지시열효율 = 100% − 35% − 35% = 30%

제동열효율 = 지시열효율 × 기계효율 = 30% × 0.8 = 24%

전자제어(MPI) 엔진의 스로틀 바디는 운전자가 가속페달을 밟는 정도에 따라 스로틀밸브 개도를 조절해 실린더로 들어가는 공기량을 결정하는 역할을 한다.

연료는 인젝터가 별도로 분사하므로, 공연비나 혼합기 자체의 조절은 ECU와 인젝터가 담당하고 스로틀 바디는 공기량 조절에 국한된다.

연료 분사시기(타이밍)를 결정하는 것은 크랭크각센서·캠축포지션센서의 역할이며, TPS는 스로틀 개도로 가속 상태를 감지해 분사량 보정에 관여하는 센서이므로 이 설명이 틀렸다.

• TPS는 일반적으로 스로틀축에 연결된 가변저항식으로 만들어진다.
• 가속 페달을 밟은 정도(스로틀 개도)를 전압 변화로 감지한다.
• 급가속이 감지되면 컴퓨터가 일시적으로 연료분사 시간(분사량)을 늘려 준다.

이 기관의 배기량(행정체적)은 384cc이다.

압축비는 $\varepsilon = \dfrac{V_c + V_s}{V_c}$로 정의된다. 여기서 $V_c$는 연소실체적, $V_s$는 행정체적(배기량)이다.

압축비 9, 연소실체적 48cc를 대입하면 $V_s = (\varepsilon - 1) \times V_c = (9-1) \times 48 = 384\,\mathrm{cc}$이다.

옴의 법칙에 따르면 전류는 $I = \dfrac{V}{R}$로, 전압에 비례하고 저항에는 반비례한다.

따라서 전류가 저항에 항상 비례한다는 설명은 옴의 법칙과 맞지 않는다.

전류가 자유전자의 흐름이며 단위로 A를 쓰고 직류·교류로 나뉘는 것은 옳은 설명이다.

클러치는 동력을 끊고 이을 때 충격을 줄여야 하므로 회전관성은 작아야 하며, 회전관성이 클 것은 구비조건이 아니다.

회전부분의 관성이 크면 변속 시 회전수 차이가 쉽게 줄지 않아 기어 물림이 어려워지고 충격도 커진다.

반면 회전부분의 평형이 좋을 것, 회전력 단속이 확실할 것, 과열되지 않을 것은 모두 정상적인 클러치의 요구조건이다.

연료실식은 디젤기관의 표준 연소실 분류에 포함되지 않는 용어로, 휘발유기관의 연소실 형식과 혼동되거나 부정확한 표현이다. 디젤기관의 연소실 형식은 연료 분사 방식과 공기 유동 특성에 따라 분류된다.

• 직접분사식(Direct Injection): 연소실 내에 직접 연료를 분사하는 방식이다.
• 예연소실식(Prechamber): 별도의 작은 예연소실에서 연소를 시작한 후 주연소실로 화염이 전파되는 방식이다.
• 와류식(Swirl): 공기를 회전시켜 와류를 형성해 연료와의 혼합을 촉진하는 방식이다.

서지탱크(surge tank)는 스로틀 보디와 흡기 다기관 사이에 설치되는 공기 축적 장치로, 배기가스 흐름 제어는 그 역할이 아니다. 배기가스는 배기 시스템의 머플러나 배기 백프레셔 제어 장치에서 관리되며, 서지탱크는 흡기 측 장치이므로 배기가스 흐름과는 무관하다.

서지탱크의 실제 역할은 다음과 같다.

• 실린더 간 흡입공기 간섭 방지: 각 실린더의 흡입행정 시 압력 변동으로 인한 간섭 감소
• 흡입공기 충진 효율 증대: 공기를 저장했다가 방출하여 충진 효율 향상
• 연소실에 균일한 공기 공급: 저장된 공기를 안정적으로 공급

윤활유의 주요 기능은 윤활 작용(마찰 감소), 기밀 작용, 냉각 작용, 방청 작용, 세정 작용이다. 마멸 작용은 윤활유가 수행하는 기능이 아니며, 오히려 윤활유는 마멸을 방지하는 역할을 한다. 기밀 작용은 피스톤과 실린더 사이의 간격을 밀봉하고, 냉각 작용은 마찰열을 흡수·발산하며, 방청 작용은 금속 표면을 보호하는 윤활유의 핵심 기능들이다.

가솔린기관의 압축압력은 압력의 단위로 표시되는데, 보기 중 압력을 나타내는 단위는 kgf/cm²뿐이다. rpm은 회전속도, ㎜는 길이, PS는 출력(마력)의 단위이고, 압축압력은 기관 내 가솔린과 공기의 혼합기를 압축했을 때 발생하는 압력값을 kgf/cm²(또는 bar, Pa 등)으로 표현하므로 정답이다.

디젤기관의 연료분사에 필요한 조건은 무화(atomization), 분포(distribution), 관통력(penetration) 세 가지다. 무화는 연료를 미세한 입자로 분사하는 것, 분포는 연소실 전역에 고르게 퍼지게 하는 것, 관통력은 분사된 연료가 연소실 깊숙이 침투하는 능력을 의미한다. 조정(adjustment)은 분사 조건 자체를 맞추는 과정이지, 분사에 필요한 직접적 조건이 아니므로 틀린 것이다.

디젤 기관의 열효율은 연소실 구조에 따라 달라지며, 직접분사식(직분사식)이 가장 우수하다. 직접분사식은 연료를 주연소실에 직접 분사하므로 열손실이 적고 압축비를 높일 수 있어 열효율이 35~45% 수준으로 가장 높다. 반면 예연소실식, 와류식, 공기실식은 모두 보조연소실을 거쳐 연소가 일어나기 때문에 연소실 간 통로에서의 열손실과 마찰손실이 발생하여 열효율이 직접분사식보다 낮으며, 특히 공기실식은 구조상 열손실이 가장 크다.

밸브 수를 줄이는 것은 흡기·배기 포트의 유로면적을 감소시켜 유동저항을 증가시키고 충전 효율을 악화시키므로 체적효율 향상과 배치된다.

체적효율은 실제 흡입되는 공기의 질량과 표준상태에서 실린더 용적에 해당하는 공기 질량의 비로, 향상시키려면 실린더로 더 많은 신선한 혼합기를 흡입해야 한다.

• 흡기온도 상승 억제: 공기밀도를 높여 체적효율을 증가시킨다.
• 흡기 저항 감소: 실린더 내 충전량을 증가시킨다.
• 배기 저항 감소: 이전 사이클의 잔존 배기가스를 효과적으로 배출하여 신선한 혼합기의 흡입 공간을 확보한다.

메인 베어링 오일 간극은 플라스틱 게이지로 직접 재거나, 마이크로미터로 저널 지름과 베어링 안지름을 재서 그 차이로 구하거나, 시일 스톡식으로 점검한다. 시크니스 게이지는 축 방향 유격(엔드 플레이) 측정에 쓰며, 오일 간극 측정 장비가 아니다.

배빗메탈은 주석(Sn)을 주성분으로 하는 화이트메탈 계열의 베어링 합금이다.

안티몬과 구리는 주석에 소량 첨가되어 경도와 내마모성을 보강하는 합금원소로, 주성분이 아니라 첨가금속이다.

커넥팅로드 대단부처럼 크랭크핀과 직접 마찰하는 부위는 매입성과 순응성이 좋은 주석계 배빗메탈이 널리 쓰인다.

배기가스에 산소가 많이 잔존한다는 것은 연소 후에도 반응하지 않은 산소가 남아있다는 뜻으로, 공급된 공기(산소)가 연료를 완전히 태우고도 남을 정도로 많다는 의미이다. 이는 연료에 비해 공기의 양이 과잉 공급된 상태이며, 혼합기의 공기 비율이 높다는 뜻이므로 혼합기는 희박한 상태이다.

유연 가솔린(유연휘발유)은 사용금지이며, 반드시 무연 가솔린만 사용해야 한다. 유연 가솔린에 포함된 납(lead)이 촉매 표면에 축적되어 촉매 기능을 완전히 상실시키기 때문이다.

삼원 촉매장치(Three-way Catalyst)는 배기가스 정화 장치로서, 고온의 배기가스를 처리하기 위해 특정 연료 사용 조건이 있다.

• '주행 중 점화 스위치를 꺼서는 안 된다': 주행 중 점화를 끄면 엔진이 실화되어 촉매를 손상시키므로 금지 사항이다.
• '가연성 물질 위에 주차시키지 않아야 한다': 고온 배기기에 의한 화재 위험으로 금지된다.
• '파워밸런스 측정 시 측정시간을 최대로 단축해야 한다': 촉매 손상을 방지하기 위해 측정시간을 최소화(단축)해야 하는 올바른 주의사항이다.

각종 램프와 전기 냉각 팬, 부장품을 ON 상태로 유지하면 엔진 부하가 증가하여 맵 센서 신호값이 부정확해지므로, 점검 시 이들을 OFF 상태로 유지해야 한다는 점에서 점검 조건에 해당되지 않는다.

맵 센서(MAP sensor) 점검은 엔진이 안정적인 기준 상태에서 정확한 신호값을 읽기 위해 진행되며, 외부 전기 부하를 최소화해야 한다.

• 냉각 수온 유지: 정확한 연소 조건 확보를 위해 냉각수온을 80~90℃로 유지하는 필수 조건이다.
• 트랜스 액슬 중립 유지: 변속기 관성 토크 영향을 제거하기 위해 중립 상태를 유지해야 한다.
• 스티어링 휠 중립 유지: 파워 스티어링 펌프 부하를 제거하기 위해 중립을 유지하는 것이 맞다.

외부의 열원(불꽃)을 가하지 않아도 연료 자체가 스스로 발화하는 최저온도는 착화점이다. 인화점은 외부 불꽃이 있을 때 순간적으로 발화하는 최저온도이므로 착화점보다 낮고, 연소점과 응고점은 연소 특성과 무관한 용어다.

냉각수 온도 센서는 엔진 냉각수의 온도를 감지하여 연료분사량, 점화시기 제어 등에 필수적이므로 부특성 서미스터가 적용된다. 부특성(NTC: Negative Temperature Coefficient) 서미스터는 온도가 올라갈수록 저항이 감소하는 특성을 가지며, 이 특성을 이용하여 온도 측정이 필요한 센서에 사용된다.

• 노크 센서: 압전 소자를 사용한다.
• MAP 센서: 반도체 압력 센서를 사용한다.
• 산소 센서: 산화지르코늄 또는 산화티탄 전기화학 소자를 사용한다.

베어링의 마찰손실 마력은 $P = \frac{f \cdot W \cdot v}{75}$ 공식으로 구한다. 여기서 f는 마찰계수, W는 하중(kgf), v는 미끄럼속도(m/s), 75는 PS 단위 변환계수다. 주어진 값을 대입하면 $P = \frac{0.2 \times 80 \times 30}{75} = \frac{480}{75} = 6.4 \text{PS}$이다.

윤활유 유압이 높아지는 원인은 유압을 상승시키는 요인들을 찾아야 한다. 유압조정밸브 스프링의 장력이 강하면 밸브가 늦게 열려 유압이 상승하고, 오일파이프가 막히면 유압 저항이 증가하여 유압이 올라가며, 윤활유의 점도가 높으면 유동 저항이 커져 유압이 상승한다. 반면 베어링과 축의 간격이 크면 유압이 흘러나가는 누설이 증가하여 오히려 유압을 낮추는 요인이므로, 유압 상승과는 무관하다.

칼만(카르만) 와류식 공기유량센서는 흡입공기가 발생체를 지날 때 생기는 와류의 발생 주파수를 초음파나 광학 방식으로 검출해, 공기량에 비례하는 디지털 펄스 신호로 출력한다.

벤식과 핫와이어식은 가변저항이나 전압 변화를 이용한 아날로그 신호를 출력하고, 맵센서식도 압력에 따른 아날로그 전압 신호를 출력한다는 점에서 차이가 있다.

압축비는 전체 체적(압축 전)을 연소실 체적(압축 후)으로 나눈 값이다.

먼저 실린더의 배기량(행정 체적)을 구하면,
피스톤 면적 = $\pi \times (40)^2 = 1600\pi \text{ mm}^2$
행정 체적 = $1600\pi \times 70 = 112000\pi \approx 351,858 \text{ mm}^3 \approx 352 \text{ cc}$이다.
전체 체적 = 배기량 + 연소실 체적 = 352 + 50 = 402 cc이므로,
압축비 = $\frac{402}{50} = 8.04 \approx 8$이다.

디젤기관에서 연료분사량을 조절하는 핵심 부품은 연료 분사펌프다. 분사펌프는 플런저의 왕복운동으로 연료를 가압하는데, 플런저의 이동 거리를 조절하는 제어 슬리브(또는 가버너)를 통해 분사량을 정량적으로 제어한다. 연료 여과기는 연료를 정제하고, 공급펌프는 저압으로 연료를 공급하며, 분사노즐은 분사된 연료를 미립화하는 역할만 할 뿐 분사량 조절 기능은 없다.

가솔린은 탄화수소(C, H) 화합물이므로 완전 연소하면 탄소는 이산화탄소(CO₂)로, 수소는 물(H₂O)로 산화되어 생성된다.

일산화탄소나 아황산은 산소가 부족한 불완전 연소나 황 성분 연소 시 생기는 물질로, 완전 연소의 결과물이 아니다.

캠축은 크랭크축의 회전을 기어, 체인, 벨트 등의 전동 장치로 구동된다. 기어형은 크랭크 기어와 캠축 기어를 직접 맞물려 전동하고, 체인형은 체인으로 연결하며, 벨트형은 타이밍 벨트로 전동한다. 포핏형(poppit type)은 캠축 자체의 밸브 구동 방식으로, 캠이 로드나 탈릿을 통해 밸브를 직접 열고 닫는 메커니즘일 뿐 캠축을 구동하는 방식이 아니다.

산소센서는 대기와 배기가스 중의 산소농도 차이를 검출하여 피드백 제어에 필요한 신호(공연비 상태)를 ECU에 전달한다.

산소농도 차이에 따른 기전력 변화로 배기가스가 이론공연비보다 농후한지 희박한지를 판단하며, 이를 바탕으로 연료분사량을 보정하는 피드백 제어가 이루어진다.

연료차단, 급가속, 감속 상태에서는 오픈루프(개회로) 제어로 전환되어 산소센서 신호를 이용한 피드백 제어를 하지 않는다.

뉴턴의 제2법칙 $F = ma$를 적용하면, 가속도는 $a = \frac{F}{m}$이다. 주어진 값은 F = 1N, m = 2kg이므로 $a = \frac{1}{2} = 0.5\text{ m/s}^2$이다.

저속 전부하(low speed full load) 조건에서의 노킹 방지성을 평가하는 데는 리서치 옥탄가(RON, Research Octane Number)가 가장 적합하다. 리서치 옥탄가는 600rpm의 저속 엔진에서 측정되는 방식으로, 저속 고부하 운전 조건을 반영하며, 모터 옥탄가는 900rpm의 고속 조건을 측정하므로 저속 전부하 평가에는 부적합하다. 로드 옥탄가와 프런트 옥탄가는 표준 옥탄가 표기법이 아니다.

기관 정지 후 연료압력이 급격히 저하되는 현상은 연료 펌프의 체크 밸브 불량으로 설명된다. 체크 밸브가 불량하면 기관 정지 후 고압 레일의 연료가 펌프 쪽으로 역류하면서 압력이 급격히 떨어진다.

체크 밸브는 펌프 작동 중에는 연료를 인젝터 방향으로 흐르게 하고, 정지 후에는 역류를 차단하는 역할을 한다.

• 연료 필터 막힘: 압력 저하가 아닌 공급 부족으로 나타난다.
• 리턴 파이프 막힘: 압력 상승으로 나타난다.
• 릴리프 밸브 불량: 정상 작동 중 압력 조절 불량으로 나타난다.

이들은 정지 후 급격한 압력 저하와는 무관하다.

디젤기관의 연료분사 3대 요인은 무화(atomization), 분포(distribution), 관통력(penetration)이다. 무화는 연료를 미세한 입자로 분무하는 것, 분포는 연소실 내 연료의 균등한 퍼짐, 관통력은 분무된 연료가 연소실 내에서 진행하는 거리를 의미하며, 모두 연소효율과 배출가스에 직접 영향을 미친다. 디젤 지수는 연료의 자동점화 성능을 나타내는 성질로, 분사 메커니즘 자체와는 무관한 연료의 물리화학적 특성이다.

피에조(PIEZO) 저항은 압력에 의해 전기적 성질이 변하는 압전 소자로, 압력 변화를 감지하는 센서에 적용된다. 매니폴드압력 센서(MAP 센서)는 엔진 흡기 다기관의 절대압력을 측정하여 엔진 부하를 판단하는 센서로 압력 감지 원리에 피에조 저항을 직접 이용한다. 차속 센서는 자기 유도식, 수온 센서는 서미스터(온도 저항), 크랭크각 센서는 홀 소자나 자기 유도식으로 각각 다른 원리를 사용한다.

삼원촉매장치(삼원촉매컨버터)는 배기가스 중 CO, HC, NOx를 백금·팔라듐·로듐 등의 촉매 반응으로 각각 CO₂, H₂O, N₂로 산화·환원시켜 정화한다.

캐니스터는 연료 증발가스를 포집하는 장치, EGR장치는 배기가스 일부를 재순환시켜 NOx 발생을 줄이는 장치, PCV는 블로바이 가스를 재연소시키는 장치로 세 가스를 동시에 화학반응시키는 장치가 아니다.

크랭크축은 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 변환하는 부품으로, 회전 중 휨(bending)·비틀림(torsion)·전단(shearing) 응력을 받는다. 피스톤의 왕복력으로 인한 부하가 크랭크암에 휨을 유발하고, 연소압력으로 인한 토크가 비틀림을 발생시키며, 저널과 크랭크핀 부분에서 전단응력이 작용한다. 관통(penetration)은 물체가 다른 물체를 뚫고 지나가는 현상으로 크랭크축의 회전 중 발생하는 기계적 응력이 아니다.

실린더의 형식에 따른 기관 분류는 실린더들이 배치된 기하학적 구조를 기준으로 나뉜다. 수평형(수평대향형·박서형)은 실린더가 좌우 대칭으로 수평 배치되고, 직렬형은 실린더가 일렬로 세로 배치되며, V형은 실린더가 V자 모양으로 좌우 대각선 배치된다. 이들은 모두 엔진의 구조적 특성을 나타내는 표준 분류 형식이다. T형 엔진은 실린더 배치의 표준 분류에 속하지 않는 용어로, 자동차 기관학의 일반적인 실린더 형식 분류체계에 포함되지 않는다.

노킹은 압축 과정에서 미연소 혼합기가 자동 점화되는 현상으로, 이를 방지하려면 자동 점화 경향을 줄이거나 화염전파 속도를 빠르게 해야 한다. 반면 간접연료 분사(포트 분사)는 흡기밸브 근처에 연료를 분사하는 방식으로, 직분사 방식에 비해 노킹 억제 효과가 상대적으로 낮으며 노킹 방지 전략이 아니다.

• 화염전파속도 증가: 정상 연소를 빠르게 진행시켜 노킹을 방지한다.
• 냉각수 온도 저하: 실린더 온도를 낮춰 자동 점화 경향을 억제한다.
• 옥탄가가 높은 연료 사용: 자동 점화 저항성이 우수해 노킹을 방지한다.

4행정 사이클 기관에서 캠축은 크랭크축이 2회전할 때 1회전하므로, 크랭크축의 $\dfrac{1}{2}$ 속도로 회전한다.

따라서 크랭크축이 4회전 하면 캠축은 $4 \times \dfrac{1}{2} = 2$회전 한다.

윤중은 자동차가 수평으로 놓여 있을 때 1개의 바퀴가 수직으로 지면을 누르는 하중을 말한다.

이는 차량 중량이나 공차 중량이 여러 바퀴에 수평 또는 수직으로 걸리는 값을 의미하는 다른 정의들과 구분된다.

디젤 엔진의 정지 방법 중 인테이크 셔터(intake shutter)는 흡입공기를 차단하여 엔진을 멈추는 장치다. 디젤 엔진은 연료 분사량으로 출력을 제어하는 특성상, 연료만 차단해서는 완전히 정지되지 않으므로 흡입구의 공기 공급을 차단해 연소 자체를 불가능하게 만든다. 이는 솔레노이드 밸브로 제어되며 엔진 정지 신호 시 작동한다.

가솔린 기관에서 고속 회전 시 토크가 낮아지는 주된 원인은 체적 효율의 저하이다. 엔진 회전수가 증가하면 흡입·배기 밸브의 개폐 시간이 절대적으로 짧아져 실린더 내 신선한 혼합기의 충전량이 감소하고, 이는 직접적으로 실린더 내 최대 압력과 토크를 감소시킨다.

화염전파 속도 상승이나 공연비 변화, 점화시기 변경 등은 고속 회전 시 토크 저하의 주요 기구적 원인이 아니며, 체적 효율 저하가 고속 운전 영역에서 토크 곡선의 하락을 결정짓는 가장 근본적인 요인이다.

연료분사 피드백 제어에서 산소(O₂)센서가 가장 필수적이다. O₂센서만이 배기가스 조성을 직접 측정하여 혼합비가 이상적인지 확인하고 분사량을 피드백 수정하므로, 폐루프(closed-loop) 제어의 핵심 센서다.

O₂센서는 배기가스 중 산소 농도를 측정하여 실제 연소 결과를 감지하고, 이를 바탕으로 ECU가 분사량을 실시간 조정할 수 있게 한다. 반면 다른 센서들은 모두 연료분사량의 사전 설정(open-loop)에 해당한다.

• 스로틀 포지션 센서: 운전자 의도 감지에 사용된다.
• 대기압 센서: 공기밀도 보정에 사용된다.
• 차속 센서: 주행 조건 판단에 사용된다.

피스톤 링의 3대 작용은 기밀작용, 오일 제어작용, 열전도 작용이다. 기밀작용은 압축·연소 가스를 크랭크케이스로 새어나가지 않도록 막고, 오일 제어작용은 실린더 벽의 윤활유를 적절히 조절하며, 열전도 작용은 피스톤의 열을 실린더 벽으로 전달하여 냉각한다. 와류작용은 피스톤 링의 정의된 기능이 아니므로 틀린 것이다.

연료 탱크 내장형 연료펌프 어셈블리는 DC모터로 구동되는 임펠러를 통해 연료를 가압·공급하는 장치로, 기본 구성 부품은 DC모터, 임펠러, 체크밸브(역류 방지), 릴리프 밸브(과압 방지), 필터, 플로트 게이지 등이다. 포토 다이오드는 연료펌프의 구성 부품이 아니며, 일반적으로 엔진 제어 센서나 조명 회로 같은 다른 시스템에 사용되는 광전 소자로서 연료펌프의 기계적·유압적 기능과는 무관하다.

맵센서식(MAP sensor type)은 흡기다기관의 압력(부압)과 엔진 회전수로 흡입 공기량을 간접 계산하는 스피드 덴시티(speed density) 방식이며, 매스 플로우 방식이 아니다.

핫 필름식, 배인식, 칼만 와류식은 모두 흡입되는 공기의 질량(또는 체적)을 직접 검출하는 매스 플로우 방식의 센서이다.

유압식 밸브 리프터는 오일 압력으로 밸브 간극을 자동으로 없애주므로 밸브간극 조정이 필요 없다는 것이 기계식 대비 가장 큰 장점이다.

• 구조는 오일통로와 체크밸브가 추가되어 기계식보다 오히려 복잡하다.
• 오일펌프에서 공급되는 유압으로 작동하므로 오일펌프와 무관하지 않다.

폭이 넓은 펄스 5개에 이어 좁은 펄스 5개가 나타나는 파형이 코드번호 55이다.

10진법 2개 코드 방식은 자기진단 출력 파형에서 폭이 넓은(긴) 펄스가 10의 자리, 폭이 좁은(짧은) 펄스가 1의 자리를 나타낸다. 따라서 55는 긴 펄스 5개와 짧은 펄스 5개가 차례로 출력된다.

다른 파형들은 긴 펄스와 짧은 펄스의 개수가 각각 2개·5개(25), 5개·1개(51), 4개·5개(45)로 읽혀 55가 되지 않는다.

촉매장치는 배기가스를 정화하는 배기장치 구성요소이므로 흡기장치에 속하지 않는다.

공기청정기, 서지탱크, 레조네이터는 모두 흡입 공기를 정화·정류하거나 흡기 소음을 줄이는 흡기계통 부품이다.

기관의 출력(동력)은 다이나모미터(동력계)로 부하를 걸어 직접 측정한다.

멀티미터와 볼트미터는 전기적 값을, 타코미터는 회전수를 측정하는 장비로 동력 측정과는 목적이 다르다.

인젝터 분사량은 흡입공기량과 배기가스의 산소농도, 냉각수 온도에 따라 보정되므로 산소센서, 공기유량센서(AFS), 냉각수온센서는 모두 분사량 제어에 관여한다.

핀 서모센서는 에어컨 증발기(이베퍼레이터) 핀의 온도를 검출해 결빙을 방지하는 냉방장치용 센서로, 연료분사량 제어와는 관계가 없다.

프라이밍 펌프는 기관이 정지된 상태에서 손으로 눌러 연료계통에 남은 공기를 빼거나 연료를 채우는 수동 공급 장치다.

기관이 가동 중일 때 연료를 압송하는 것은 공급펌프(피드펌프)의 역할이다.

디젤 분사펌프 플런저가 하사점에서 상승하여 배럴의 흡·배기 구멍을 막을 때까지의 구간을 예비행정이라 하며, 이 구간에서는 연료가 실제로 압송되지 않는다.

구멍이 닫힌 이후 실제로 연료가 압송되는 구간이 유효행정이며, 유효행정의 크기로 분사량이 결정된다.

점화코일은 주행 중 감속 상태가 아니라 크랭킹 또는 시동 상태에서 1차·2차 파형 등을 점검한다. AFS는 시동 상태, 컨트롤 릴레이는 점화 스위치 ON 상태, 크랭크각 센서는 크랭킹 상태에서 점검하는 것이 적절하다.

오일 교환을 자주 한다는 것은 이미 정기적으로 유지보수가 이루어지고 있다는 의미이다. 따라서 점검의 필요성을 유발하는 직접적인 이유가 아니라 점검 필요성의 결과에 해당한다.

윤활장치 점검이 필요한 이유는 윤활유 부족, 유압 이상(높거나 낮음), 유질 저하 등 기관의 정상 작동과 직결된 문제들이다.

• 윤활유 소비가 많으면 유압 저하 위험이 있어 점검이 필수다.
• 유압이 높으면 부품 손상 위험이 있어 점검이 필수다.
• 유압이 낮으면 윤활 부족으로 인한 마모 위험이 있어 점검이 필수다.

밸브 오버랩은 배기행정 말과 흡입행정 초에 흡기밸브와 배기밸브가 동시에 열려 있는 구간을 말하며, 배기가스의 배출을 돕고 다음 흡입을 원활하게 하기 위해 둔다.

NOx는 질소와 산소의 화합물이며 고온에서 쉽게 반응해 생성된다.

공기의 약 78%를 차지하는 질소는 보통 상태에서는 안정해 반응하지 않지만, 연소실의 최고 온도가 높아지면 흡입된 산소와 결합해 NO·NO₂ 등 질소산화물이 만들어진다.

따라서 연소 온도가 높을수록 NOx 배출이 늘고, 배기가스 일부를 다시 흡입시켜 연소 최고온도를 낮추는 EGR이 대표적인 저감 장치가 된다. 저온에서는 질소가 거의 반응하지 않는다.

디젤기관에서 분사시기가 빨라지면(조기분사), 연료가 최고압력점(TDC) 이전에 분사되어 연소실 내 압력과 온도가 과도하게 상승한다. 이로 인해 노크현상 발생, 배기가스 중 미연소 입자 증가로 검은 연기(흑색) 배출, 급격한 압력상승으로 저속회전 곤란 등이 나타난다. 반면 백색 배기가스는 분사시기가 늦을 때(불완전연소, 연료 낭비) 또는 냉각수 온도 저하로 인한 현상이므로, 분사시기가 빠를 때 나타나는 결과가 아니다.

차량총중량 3.5톤 이상인 화물자동차의 후부 안전판(뒷받침판)은 자동차 너비의 100% 미만으로 설치하도록 규정되어 있다. 이는 안전판이 차량 너비를 초과하지 않으면서도 화물 낙하를 방지하는 최소 기준을 정하는 것으로, 너비가 자동차 전체 너비보다 작아야 한다는 의미이다. 보기 1번은 설치 기준 하한이 너무 낮고, 2번과 4번은 상한 또는 하한이 실제 규정과 맞지 않는다.

엔진 과열의 원인을 분석하면, 1번 냉각수 부족은 냉각 능력 저하로 과열을 야기하고, 2번 라디에이터 코어 막힘은 냉각수 흐름 차단으로 과열을 초래하며, 3번 전동 팬 모터 릴레이 고장은 냉각 팬 작동 불능으로 과열을 유발한다. 반면 4번 수온조절기(써모스탯)가 열린 상태로 고장하면 냉각수가 라디에이터를 통해 지속적으로 순환하므로 오히려 냉각이 촉진되어 과열과는 반대의 현상(저온)을 초래한다. 따라서 과열의 원인이 될 수 없다.

3-밸브 기관은 흡입 효율을 높이려고 실린더마다 흡기밸브 2개와 배기밸브 1개를 둔다. 배기밸브는 1개이므로 배기 저항을 줄이기 위해 흡기밸브보다 직경을 크게 한다.

전자제어 연료분사장치는 정밀한 혼합비 제어로 유해 배출가스를 감소시키므로, 배출가스가 증가한다는 설명은 틀렸다.

실린더별 요구조건에 맞춰 연료를 정밀 분사하기 때문에 고출력·저연비·신속한 응답성과 함께 배출가스 저감 효과도 얻을 수 있다.

이 기관의 배기밸브 열림각은 250°이다.

하사점 전 55°부터 하사점을 지나 상사점까지 180°, 다시 상사점 후 15°까지 열려 있으므로 $55^\circ + 180^\circ + 15^\circ = 250^\circ$이다.

피스톤 재료는 열팽창 계수가 작아야 하므로, 열팽창 계수가 커야 한다는 설명은 틀렸다.

열팽창 계수가 크면 고온에서 피스톤이 과도하게 팽창해 실린더 벽과의 간극이 줄어들어 고착(소착)될 위험이 있다.

가벼운 무게, 높은 고온강도, 좋은 내마모성은 피스톤 재료에 요구되는 올바른 특성이다.

4행정기관은 각 실린더가 크랭크축 2회전당 1회 폭발하므로, 6개 실린더가 모두 1회씩 폭발해도 크랭크축은 2회전한다.

흡입-압축-폭발-배기 4행정이 크랭크축 2회전(720°) 동안 진행되며, 실린더 수와 무관하게 각 실린더의 폭발 시점이 이 2회전 안에 고르게 분산되어 이루어진다.

삼원촉매 컨버터를 통과하면 유해가스가 산화·환원되어 N₂, CO₂, H₂O로 바뀐다.

일산화탄소와 탄화수소는 산화되어 이산화탄소와 물이 되고, 질소산화물은 환원되어 질소가 된다.

이 두 반응이 동시에 일어나야 하므로 이론공연비 부근에서 촉매 효율이 가장 높다.

기관이 지나치게 냉각되면 연소효율이 떨어져 출력이 저하되고 연료소비율이 증대된다.

냉각수 온도가 낮으면 혼합기 기화가 나빠지고 마찰저항도 커져 열효율이 떨어지므로, 같은 출력을 내려면 더 많은 연료가 필요해진다.

2행정 기관은 크랭크축 1회전마다 폭발이 일어나므로, 같은 배기량이라면 4행정 기관보다 발생동력이 크다.

다만 각 행정의 구분이 명확하지 않아 효율이 떨어지고, 연료·윤활유 소비가 많다는 단점이 있어 나머지 항목은 2행정 기관의 장점으로 보기 어렵다.

4행정 6기통 기관의 폭발 간격은 $720^\circ \div 6 = 120^\circ$이다.

폭발순서 1-5-3-6-2-4에서 5번 실린더는 2번보다 점화순서상 3단계 앞서므로, $3\times120^\circ=360^\circ$(행정 2개 분)만큼 앞선 상태에 있다.

4행정의 순서는 폭발 → 배기 → 흡기 → 압축이므로, 흡기행정보다 두 단계 앞선 행정은 폭발행정이다. 따라서 2번 실린더가 흡기행정 중간일 때 5번 실린더는 폭발행정 중이다.

CRDI 디젤기관의 예비분사(파일럿 분사)는 주분사 전에 소량을 미리 분사해 착화 지연을 줄이고 소음·진동을 낮추는 제어이며, 분사량 보정제어 중이라는 사실 자체는 예비분사를 생략하는 조건이 아니다.

• 엔진 회전수가 고속인 경우는 분사 시간 여유가 없어 예비분사를 생략한다.
• 연료 압력이 너무 낮으면 정밀한 소량 분사가 어려워 예비분사를 생략한다.
• 예비분사가 주분사를 너무 앞지를 우려가 있으면 예비분사를 생략한다.

따라서 분사량 보정제어 중이라는 조건이 예비분사 미실시 사유로는 옳지 않다.

크랭크축 베어링은 고속·고하중 조건에서 반복 응력을 견뎌야 하므로 내피로성이 커야 하며, 내피로성이 작을 것이라는 조건은 옳지 않다.

• 하중 부담 능력은 커야 한다.
• 매입성(이물질을 흡수하는 성질)이 있어야 한다.
• 부식에 견디는 내식성이 있어야 한다.

따라서 내피로성이 작을 것이라는 항목이 구비조건으로 틀린 설명이다.

자동차기관의 기본 사이클은 정적(오토) 사이클, 정압(디젤) 사이클, 복합(사바테) 사이클 세 가지이며, 역 브레이튼 사이클은 냉동·냉방 장치에 쓰이는 사이클로 기관의 기본 사이클에 해당하지 않는다.

서징현상은 밸브스프링의 고유 진동수가 캠 회전수(밸브 개폐 주기)와 일치해 공명을 일으키며 스프링이 공진하는 현상을 말한다.

서징이 발생하면 밸브가 캠 프로필대로 정확히 움직이지 못해 밸브 개폐 시기가 흐트러지고 스프링이 파손될 수 있다.

기관 과열은 냉각수 순환이나 방열이 원활하지 않을 때 발생하므로, 냉각수의 흐름 저항이 감소하는 것은 오히려 냉각을 돕는 요인이지 과열 원인이 아니다.

• 냉각팬이 파손되면 방열이 되지 않아 과열된다.
• 라디에이터 코어가 파손되면 냉각수 순환·방열이 저하되어 과열된다.
• 냉각수에 이물질이 섞이면 유로가 막히거나 열전달이 나빠져 과열된다.

따라서 냉각수 흐름 저항 감소는 과열 원인으로 틀린 설명이다.

열선식(핫와이어) 흡입공기량 센서는 가열된 열선을 흡입공기가 식히는 정도로 공기량을 측정하며, 흡입공기량이 많아질수록 열선의 온도를 일정하게 유지하기 위해 흘려주는 전류가 커진다.

이 전류 변화를 신호로 검출해 컴퓨터가 흡입공기량을 계산한다.

전자제어식 가솔린 분사기관을 채택하는 주된 이유는 유해배출가스 저감, 연료소비율 개선, 신속한 응답성 확보에 있다.

고속 회전수 자체를 높이는 것은 분사방식 채택의 목적과 직접 관련이 없으므로 거리가 먼 항목이다.

기관의 총배기량은 피스톤 1개의 단면적에 행정을 곱해 실린더 1개의 배기량을 구한 뒤, 여기에 실린더 수를 곱해 계산한다.

$V = \dfrac{\pi}{4}D^2 \times L \times z$의 형태이므로, 피스톤 단면적 × 행정 × 실린더 수가 옳은 식이다.

점도지수가 높을수록 온도변화에 따른 점도 변화가 적어 안정적인 윤활을 하지만, 추운 지방이라고 해서 점도가 큰 오일이 무조건 좋은 것은 아니다.

추운 지방에서는 시동성 확보를 위해 오히려 점도가 낮은 오일을 사용해야 하므로, 점도가 큰 것일수록 좋다는 설명은 옳지 않다.

• 온도변화에 의한 점도변화가 적을 경우 점도지수가 높다는 것은 맞는 설명이다.
• 점도지수는 온도변화에 대한 점도 변화 정도를 나타낸다는 것도 맞는 설명이다.
• 점도가 윤활유의 끈적한 정도를 나타내는 척도라는 것도 맞는 설명이다.

압축압력 시험은 기관을 정상 작동온도로 맞추고 점화플러그를 모두 뺀 뒤, 스타트모터로 크랭킹시키며 측정하는 것이 표준 방법이다.

이때 회전수는 크랭킹 회전수 범위에서 이루어지므로, 실제 기관을 시동·운전시키는 1000rpm 조건으로 측정하는 것은 아니다.

휠스피드센서는 각 바퀴의 회전속도를 검출해 ABS·TCS 등 제동·구동 제어 계통에 사용되는 신호로, 연료분사를 담당하는 엔진 ECU의 입력 신호가 아니다.

공기유량센서·대기압센서·흡기온센서는 모두 흡입 공기의 양과 상태를 파악해 연료분사량을 결정하는 데 쓰이는 엔진 ECU 입력 신호이다.

압력조절기(프레셔 레귤레이터)는 흡기다기관의 진공(부압) 변화에 따라 연료 리턴량을 조절해, 인젝터에 걸리는 연료압력과 흡기다기관 압력의 편차를 항상 일정하게 유지한다.

MAP센서는 흡기다기관 압력을 검출하는 신호 소자이고, 릴리프 밸브와 체크 밸브는 각각 과압 방출과 역류 방지를 담당하는 부품으로 편차 유지 기능과는 다르다.

대시포트(Dash pot)는 급감속으로 스로틀 밸브가 급격히 닫힐 때 밸브가 서서히 닫히도록 완충시켜, CO 배출량 증가와 엔진 시동꺼짐(스톨)을 동시에 막아주는 장치이다.

퓨얼컷은 감속 시 연료 공급을 아예 차단하는 기능, 패스트아이들은 냉간 시 공회전 속도를 높이는 기능, 킥다운은 가속을 위해 변속단을 낮추는 기능으로 급감속 CO 저감·시동꺼짐 방지와는 목적이 다르다.

연소실은 열손실을 줄이기 위해 표면적을 최소로 설계해야 하므로, 표면적을 최대가 되게 한다는 것은 옳지 않은 설계 원칙이다.

화염 전파 시간을 짧게 하고, 가열되기 쉬운 돌출부를 없애며, 압축행정에서 혼합기에 와류를 일으키는 것은 모두 연소 효율을 높이기 위한 올바른 설계 고려사항이다.

4행정 기관은 흡입-압축-폭발(동력)-배기의 네 행정으로 한 사이클을 완성한다.

소기 행정은 2행정 기관에서 배기와 흡입(소기)이 동시에 이루어지는 과정을 가리키는 용어로, 별도의 흡입·배기 행정을 갖는 4행정 기관에는 해당하지 않는다.

코어 막힘률은 신품 용량과 현재 주입량의 차이를 신품 용량으로 나눠 구한다.

$\text{막힘률}=\dfrac{20-14}{20}\times100$
$=\dfrac{6}{20}\times100=30\%$

따라서 이 라디에이터의 코어 막힘은 30%이다.

크랭크 회전반지름은 피스톤 행정의 절반이므로, 먼저 회전반지름을 구한 뒤 커넥팅로드 길이와 비교한다.

$r=\dfrac{100}{2}=50\ \mathrm{mm}$
$\dfrac{150}{50}=3\text{배}$

따라서 커넥팅로드 길이는 크랭크 회전반지름의 3배이다.

분사노즐의 분사개시 압력이 낮으면 연료가 충분히 무화(안개화)되지 못해 연소가 나빠지고, 그 결과 연소실 안에 카본이 쌓이기 쉽다.

후적은 분사압력이 높을 때가 아니라 낮거나 노즐 시트가 마모되었을 때 나타나는 현상이며, 직접분사실식은 예연소실식보다 더 높은 분사압력을 필요로 하므로 나머지 설명들은 노즐의 실제 특성과 어긋난다.

스프링에 필요한 힘은 스프링 정수와 압축량을 곱해 구하며, 압축량 3cm는 30mm로 환산한다.

$F=k\times x=2\ \mathrm{kgf/mm}\times30\ \mathrm{mm}=60\ \mathrm{kgf}$

따라서 코일 스프링을 3㎝ 압축하는 데 필요한 힘은 60kgf이다.

크랭크 핀 축받이(베어링)의 오일 간극이 커지면 오일이 그 틈으로 쉽게 빠져나가면서 회로 내 유압이 낮아진다.

간극이 커지면 오히려 실린더 벽으로 뿜어지는 오일량과 연소실로 올라가는 오일량은 늘어나는 경향을 보이므로, 유압 저하와 반대 방향으로 서술된 나머지 보기는 실제 현상과 맞지 않는다.

가솔린의 옥탄가를 측정하기 위해 압축비를 임의로 바꿀 수 있도록 만든 표준 시험기관은 CFR 기관이다.

카르노 기관은 열역학의 이상 사이클을 나타내는 개념적 기관이고, 린번 기관은 희박연소 방식의 실제 엔진, 오토사이클 기관은 가솔린 기관의 이론 사이클을 뜻할 뿐 옥탄가 측정용 시험기관이 아니다.

디젤기관용 경유는 착화성이 좋아야 한다.

착화성의 지표인 세탄가는 높을수록 좋고, 유황분은 적을수록 배출가스와 부식 측면에서 유리하며, 점도는 분사 상태에 맞는 적정 범위를 유지해야 한다.

• 점도가 무조건 낮아야 한다는 서술은 구비조건과 맞지 않는다.
• 세탄가가 낮을 것, 유황분이 많을 것은 착화성과 배출가스 측면에서 바람직하지 않은 조건이다.

캠축과 크랭크축 사이의 타이밍 전동에는 유압을 이용하는 방식이 쓰이지 않는다.

두 축의 회전 위상을 정확히 맞춰야 하므로 기어, 벨트, 체인처럼 기계적으로 맞물려 동력을 전달하는 방식이 사용된다.

유압은 밸브 리프터나 가변 밸브 타이밍(VVT) 등 보조 기구의 작동에는 쓰이지만, 캠축 자체를 크랭크축과 동기시켜 구동하는 1차 전동 방식으로는 사용되지 않는다.

실린더 벽이 마멸되면 피스톤과 실린더 벽 사이의 간격이 커져서 압축압력이 저하되고, 이로 인해 블로바이 가스(연소실의 고압 가스가 크랭크케이스로 누설)가 증가하며, 피스톤 링의 밀폐 불량으로 엔진오일이 연소실로 흘러들어가 희석·소모된다. 또한 피스톤이 좌우로 흔들리는 피스톤 슬랩 현상이 발생한다. 따라서 1, 2, 3번은 모두 실린더 마멸의 전형적 증상이다. 반면 실린더 마멸되면 압축압력 저하로 연료 소모는 증가하고 엔진 출력도 저하되므로, 4번의 "연료소모 저하"는 실제 현상과 모순된다.

PCV(강제 크랭크케이스 환기장치)는 블로바이가스를 대기로 방출하지 않고, 부하 상태와 관계없이 서지탱크(흡기다기관)로 유도해 다시 연소시키는 밀폐형 시스템이다.

이렇게 회수된 가스는 흡입 공기와 함께 연소실로 들어가 재연소되므로 대기 중으로 그대로 배출되는 구형 개방형 방식과 구분된다.

블로바이가스를 대기 중으로 방출한다는 설명이나, 부하 조건에 따른 유입 경로를 반대로 서술한 설명은 실제 PCV 장치의 작동과 다르다.

냉각수량이 지나치게 많은 것은 기관 과열의 원인이 아니다.

오히려 냉각수가 부족할 때 냉각 능력이 떨어져 과열이 발생한다.

• 수온조절기(서모스탯)가 열리지 않는 상태로 고장 나면 냉각수 순환이 막혀 과열된다.
• 라디에이터 캡이 불량하면 냉각계통의 압력이 유지되지 않아 냉각수 비등점이 낮아지고 과열되기 쉽다.
• 냉각팬 모터가 고장 나면 저속·정차 시 방열이 제대로 되지 않아 과열된다.

실린더와 피스톤 틈새로 새어 나와 크랭크실에 모인 가스를 다시 연소실로 보내 태우는 장치는 블로바이 가스 환원 장치(PCV)이다.

이 가스를 대기로 그냥 버리지 않고 흡기 쪽으로 되돌려 재연소시켜 대기오염을 줄이는 것이 이 장치의 목적이다.

촉매 변환기는 배기가스를, 배기가스 재순환 장치(EGR)는 배기 일부를, 증발가스 배출 억제 장치는 연료탱크의 증발가스를 각각 다루므로 대상 가스와 경로가 서로 다르다.

엔진오일의 양은 디젤 노크 발생과 직접적인 관련이 없다.

디젤 노크는 착화 지연 기간 동안 쌓인 연료가 한꺼번에 급격히 연소하면서 발생하므로, 착화 지연에 영향을 주는 요인들이 노크와 관련된다.

연료 분사량이 많거나 분사시기가 부적절하면 착화 지연 중 연료가 과다하게 쌓이고, 흡기 온도가 낮으면 착화가 늦어져 노크가 심해지지만, 오일량 자체는 착화·연소 지연 메커니즘과 무관하다.

딜리버리 밸브는 분사시기를 조정하는 기능은 하지 않는다.

딜리버리 밸브는 분사가 끝난 뒤 노즐 쪽 연료가 뚝뚝 떨어지는 후적을 막고, 연료의 역류를 방지하며, 연료 라인 내부에 일정한 잔압을 유지시켜 다음 분사가 신속하게 이루어지도록 하는 역할을 한다.

분사시기 조정은 타이머 등 별도의 장치가 담당하는 기능이다.

탄소 $1\ \mathrm{kg}$을 완전 연소시키는 데 필요한 순수 산소량은 약 $2.67\ \mathrm{kg}$이다.

연소 반응식은 $\mathrm{C} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2}$이며, 탄소의 원자량은 $12$, 산소 분자량은 $32$이다.

질량비로 계산하면 $\dfrac{32}{12} \times 1\ \mathrm{kg} \approx 2.67\ \mathrm{kg}$의 산소가 필요하다.

제동마력을 지시마력으로 나눈 값은 기계효율이다.

지시마력(IHP)은 실린더 내 연소가스가 피스톤에 가하는 이론상의 출력이고, 제동마력(BHP)은 이 중 마찰 등의 손실을 뺀 뒤 실제로 축을 통해 외부로 전달되는 출력이다.

따라서 $\eta_m = \dfrac{BHP}{IHP}$는 기관 내부의 마찰 손실을 얼마나 줄였는지를 나타내는 기계효율이 된다.

압축비는 피스톤이 하사점에 있을 때의 전체 체적을 상사점에서의 연소실 체적으로 나눈 값이다. 전체 체적 = 배기량 + 연소실체적 = 785 + 157 = 942㏄이므로, 압축비 = 942 ÷ 157 = 6 : 1이다.

지시마력(도시마력)은 $\dfrac{P\times A\times L\times N\times Z}{75\times60\times2}$ 공식으로 구하며, 이 조건에서는 약 105 PS이다.

단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}\times10^2=78.54\ \mathrm{cm^2}$, 행정은 $L=0.1\ \mathrm{m}$이다.

4행정 기관은 크랭크축 2회전에 1회 폭발하므로 분모에 2를 곱해 $IPS=\dfrac{8\times78.54\times0.1\times2500\times6}{75\times60\times2}\approx105\ \mathrm{PS}$가 된다.

공전속도제어(ISC)는 컴퓨터의 신호를 받아 공전속도를 조절하는 출력(액추에이터)계통이지 입력계통이 아니다.

대기압센서·산소센서·차속센서는 모두 기관이나 주행 상태 정보를 컴퓨터로 보내는 입력 신호계통이다.

밸브스프링의 자유높이 감소량은 표준 치수의 3% 이내여야 한다.

이보다 많이 줄어들면 스프링 장력이 부족해져 밸브가 완전히 닫히지 않거나 서징(부조화 진동)이 발생할 수 있어 정비 기준으로 3% 이내를 사용한다.

I.S.C 서보기구는 컴퓨터의 신호에 따라 공전속도를 제어하는 것이 주기능이다.

스텝모터나 듀티제어 밸브로 공전 시 흡입공기량(바이패스 통로)을 조절해 냉간 시동·부하 변화에도 공전 회전수를 일정하게 유지한다.

정미열효율은 도시열효율에 기계효율을 곱한 값이다.

열정산에서 냉각손실 29%와 배기·복사손실 31%를 제외한 도시열효율은 $100\% - 29\% - 31\% = 40\%$이다.

여기에 기계효율 80%를 곱하면 정미열효율은 $40\% \times 0.8 = 32\%$이다.

크랭크축 메인저널 베어링의 마모(간극)는 플라스틱 게이지를 베어링과 저널 사이에 끼운 뒤 조여서 찌그러진 폭을 눈금과 비교해 측정한다.

파일러(필러, 틈새) 게이지는 평면 사이의 간극을 재는 공구이고, 시임 방법과 직각자는 이 용도에 사용하지 않는다.

전자제어식 고압펌프는 정밀 제어로 부가 장치를 줄이는 것이 특징이며, 부가 장치가 더 필요해지는 것은 아니다.

동력성능과 쾌적성 향상, 가속 시 스모크(매연) 저감은 전자제어식 고압펌프의 실제 장점이다.

실린더는 피스톤과 피스톤링의 마찰이 가장 활발한 실린더 윗부분(상사점 부근)에서 마모량이 가장 크다.

이는 상사점 부근에서 연소압력과 온도가 가장 높고 윤활유막이 얇아지기 때문이다.

플런저의 유효행정을 크게 하면 한 행정당 밀어내는 연료의 양이 늘어나므로 연료 송출량이 많아진다.

유효행정은 플런저가 실제로 연료를 압송하는 구간을 뜻하며, 이 구간이 길어질수록 분사량이 증가한다.

소음기의 저항을 크게 하면 배압이 커져 기관 출력이 줄어드는 것이 배기장치의 올바른 특성이다.

• 배기 소음기는 온도와 압력을 함께 낮춰 배기소음을 감쇠하므로, 압력을 높인다는 설명은 틀렸다.
• 배기다기관에서 나오는 가스는 고온·고압이므로 저온 저압이라는 설명은 틀렸다.
• 단 실린더에는 여러 실린더의 배기를 모으는 배기다기관을 설치할 필요가 없다.

기관의 회전수를 계산하는 데 사용하는 센서는 크랭크 포지션 센서(CKP)이다.

크랭크축의 회전 위치와 속도를 검출해 ECU가 엔진 회전수(rpm)와 분사·점화 시기를 계산하는 기준 신호로 사용한다.

워밍업 후 공회전은 스로틀 밸브가 거의 닫힌 상태에서 이루어지므로 악셀케이블의 유격 과다는 공회전 부조와 직접적인 관련이 없다.

스로틀 밸브의 걸림, ISC(아이들 스피드 콘트롤) 장치 고장, 수온센서 배선 단선은 공회전 시 흡입공기량이나 분사보정을 왜곡시켜 부조를 일으키는 실제 원인이다.

질소(N2)는 공기 중 약 78%를 차지하는 불활성 기체로, 연소 과정에 거의 관여하지 않아 유해 배출가스로 분류되지 않는다.

일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물은 불완전연소나 고온연소로 생성되는 대표적인 유해가스이다.

자동차 연료로 쓰이는 휘발유는 주로 탄소와 수소로 이루어진 탄화수소 화합물이다.

크랭크케이스 배출가스 제어장치(PCV)는 블로바이 가스를 흡기계통으로 재순환시켜 HC(탄화수소) 배출을 줄이는 장치이다.

블로바이 가스는 연소되지 않은 미연소 혼합기(HC)가 대부분이므로, 이를 대기로 방출하지 않고 다시 연소시켜 저감한다.

전자제어 점화장치의 ECM(점화시기 제어)에 입력되는 주요 신호는 엔진회전수, 흡기다기관 압력(부하), 냉각수온 등이며, 엔진오일 압력센서는 점화시기 결정과 직접 관련이 없어 입력 정보로 사용되지 않는다.

오일압력센서는 엔진오일 압력을 감시해 경고등을 점등시키는 용도로 별도로 쓰인다.

연료 송출의 시작 시기는 일정하고 분사가 끝나는 시기만 변화하는 플런저 형식을 정 리드형이라 한다.

반대로 분사 시작 시기가 변화하고 종료 시기가 일정한 것은 역 리드형이며, 시작과 끝이 모두 변화하는 것은 양 리드형이다.

플런저에 파인 리드(경사홈)의 방향에 따라 배럴의 스필 포트가 열리는 시점이 달라지고, 그에 따라 분사 시작·종료 시기가 정해진다.

압축비를 임의로 변경할 수 있도록 특별히 제작되어 옥탄가 측정에 사용하는 표준 시험기관을 CFR 기관이라 한다.

실제 차량용 LPG 기관, 디젤 기관, 오토(가솔린) 기관은 압축비가 고정된 실사용 기관으로, 연료의 옥탄가를 규격화해 측정하는 용도로는 사용하지 않는다.

동일한 배기량이라도 단위시간당 폭발(연소) 횟수를 늘리면 그만큼 일을 하는 횟수가 많아져 기관의 출력이 커진다.

고회전으로 흡기 유속이 음속에 가까워지면 오히려 흡입 저항이 커져 흡기량과 출력이 줄어들고, 평균 피스톤 속도가 커질수록 왕복 부분의 관성력과 마찰이 늘어 기계적 손실이 증가한다.

또한 행정을 길게 하면서 회전속도까지 높이면 피스톤 속도가 과도하게 커져 내구성과 출력 면에서 불리해진다.

일을 시간으로 나눈 값이 동력이므로, 소요 시간은 1초이다.

먼저 필요한 일의 양은 $W = 2500\,\mathrm{kgf} \times 3\,\mathrm{m} = 7500\,\mathrm{kgf{\cdot}m}$이다.

기관의 동력은 $100\,\mathrm{PS} = 100 \times 75 = 7500\,\mathrm{kgf{\cdot}m/s}$이므로, 소요 시간은 $t = \dfrac{7500}{7500} = 1\,\mathrm{s}$로 계산된다.

흡입밸브의 밀착이 불량하면 압축 말기에 혼합기가 새어 나가 압축압력이 저하되고, 이로 인해 출력이 낮아지며 가속 불량과 공회전 불량이 함께 나타난다.

따라서 출력이 향상된다는 설명은 실제 현상과 반대되는 내용이다.

2차 공기 공급 장치는 배기 매니폴드 내에 남아 있는 HC와 CO를 추가로 산화시켜 배출가스를 저감하기 위한 것이다.

공연비 제어나 NOx 생성 억제, 배기가스 순환은 각각 연료분사 제어나 EGR 등 다른 장치의 역할이다.

SPI, MPI, TBI 방식은 모두 흡기다기관이나 흡입통로에 분사밸브를 설치해 공기와 미리 혼합된 혼합기를 실린더로 보내는 포트분사 계열이다.

반면 GDI(직접분사) 방식은 분사밸브가 연소실(실린더) 내부에 직접 설치되어 흡기 통로가 아닌 실린더 안으로 연료를 직접 분사한다.

압축비는 (연소실 체적 + 행정 체적)을 연소실 체적으로 나눈 값, 즉 $\varepsilon = \dfrac{V_c + V_s}{V_c}$이다.

압축비는 피스톤이 하사점에 있을 때의 실린더 전체 체적을 상사점에 있을 때의 체적으로 나눈 값이다. 하사점 체적은 연소실 체적 $V_c$와 행정 체적 $V_s$의 합이고, 상사점 체적은 연소실 체적 $V_c$뿐이므로 위 식이 된다.

같은 식을 $\varepsilon = 1 + \dfrac{V_s}{V_c}$로도 쓰며, 이 형태에서 연소실 체적이 작을수록 압축비가 커진다는 관계를 바로 읽을 수 있다.

연소실 체적이나 행정 체적을 분자에 두고 두 체적의 합을 분모에 둔 식은 값이 항상 1보다 작아져 압축비가 될 수 없고, 두 체적의 합을 행정 체적으로 나눈 식은 상사점 체적을 기준으로 삼지 못해 압축비의 정의와 맞지 않는다.

가변흡기장치(VIS)는 엔진 회전속도에 따라 흡기관로 길이를 바꿔 최대 토크가 나오는 회전영역을 확대하는 장치다.

저속에서는 흡기관로를 길게 하여 관성효과로 저속 토크를 높이고, 고속에서는 짧게 하여 흡입 저항을 줄여 고속 출력을 확보한다.

자동차관리법령상 조향바퀴의 윤중의 합은 차량중량 및 차량총중량 각각에 대하여 20% 이상이어야 조향 성능과 접지력이 확보된다.

LPG는 가솔린보다 연소속도가 느려 같은 시점에 점화하면 완전연소가 늦어지므로, 점화시기를 가솔린 차량보다 빠르게(진각) 설정해야 출력과 연소효율을 확보할 수 있다.

크랭크각 센서는 크랭크축에 설치되어 엔진 회전수와 크랭크축의 회전 위치를 검출하며, 이 신호는 연료 분사시기와 점화시기 결정의 기준이 된다.

캠축 위치나 특정 실린더의 압축상사점 판별은 캠각 센서(CMP)의 역할로 크랭크각 센서와는 구분된다.

연료펌프의 체크밸브는 펌프 작동이 정지될 때 닫혀서 연료라인 내에 잔압을 유지시키는 역할을 한다.

이렇게 잔압을 유지하면 고온에서 연료가 기화되어 발생하는 베이퍼록 현상을 방지하고, 다음 시동 시 연료 압송 시간을 단축해 재시동성을 향상시킨다.

열원으로부터 받은 열량 중 실제 유효한 일로 바뀐 비율을 열효율이라 한다.

연료소비율은 단위 출력을 내는 데 시간당 소비된 연료의 양을, 평균유효압력은 1사이클 동안 피스톤에 작용한 압력의 평균값을 뜻하므로 열효율과는 다른 개념이다.

물펌프가 고속으로 회전하면 냉각수 순환이 오히려 빨라지므로 냉각 성능이 떨어지지 않는다. 따라서 기관 과열의 원인으로 볼 수 없다.

라디에이터 코어 파손, 냉각수 부족, 냉각계통의 냉각수 흐름 불량은 모두 냉각 성능을 떨어뜨려 기관 과열을 일으키는 직접적인 원인이다.

윤활유는 고온에서도 쉽게 타거나 증발하지 않아야 하므로 인화점과 발화점이 높아야 하며, 낮을 것이라는 조건은 윤활유의 구비 조건과 반대된다.

적당한 비중, 온도 변화에 따른 점성 변화(점도지수)가 양호할 것, 카본 생성에 대한 저항력이 클 것은 윤활유가 갖추어야 할 올바른 조건이다.

제작자동차의 안전기준에 따라 2점식 또는 3점식 안전띠의 골반부분 부착장치는 정해진 하중을 가했을 때 파손되거나 이탈되지 않아야 한다.

이 기준에서 골반부분 부착장치의 강도시험 하중은 2270 kgf이며, 이 하중을 10초 이상 유지해도 견뎌야 한다.

이는 사고 시 탑승자의 골반 부위에 가해지는 관성력을 안전띠 고정점이 충분히 지지하도록 하기 위한 최소 강도 기준이다.

밸브스프링 점검 항목은 스프링의 장력, 자유높이, 직각도(수직도), 손상·균열 여부이다.

• 장력이 규정값보다 약하면 밸브가 완전히 닫히지 않아 블로바이가 발생한다.
• 자유높이가 규정보다 줄어들면 장력 저하와 함께 스프링의 힘이 부족해진다.
• 직각도가 틀어지면 밸브 스템이 편마모되거나 밸브 가이드에 무리가 간다.

반면 코일의 감김 수(권수)는 스프링의 설계 사양일 뿐 정비 현장에서 별도로 점검하는 항목이 아니다.

라디에이터 코어의 막힘률은 신품 용량과 실제로 채워지는 물의 양의 차이로 계산한다.

$\text{막힘률} = \dfrac{\text{신품용량} - \text{현재주수량}}{\text{신품용량}} \times 100$

$= \dfrac{30 - 15}{30} \times 100 = 50\%$

따라서 이 라디에이터의 코어 막힘률은 50%이다.

칼만와류식 에어플로 센서는 흡입 공기 통로에 삼각기둥 형태의 소용돌이 발생체를 두고, 그 뒤에서 발생하는 칼만와류의 주파수를 초음파 송수신기로 검출해 흡입 공기량을 계측한다.

• 핫필름식은 발열체가 공기에 냉각되는 정도(전류 변화)로 질량유량을 검출하는 방식이다.
• 댐핑챔버를 이용한 방식과 MAP 방식은 흡기다기관의 압력 변화를 검출하는 방식이다.

따라서 초음파를 이용해 공기량을 검출하는 센서는 칼만와류식이다.

피스톤 헤드의 히트댐(Heat dam)은 피스톤 헤드가 받는 연소열이 피스톤 링과 스커트 쪽으로 전달되는 것을 억제하기 위해 헤드 바로 아래에 파 놓은 홈이다.

이 홈으로 단면적이 줄어들어 열전달 경로가 좁아지므로, 열의 전도를 방지해 피스톤 링과 실린더 벽의 과열·고착을 막는 역할을 한다.

지르코니아 산소센서는 지르코니아 소자의 안쪽과 바깥쪽에 접하는 대기와 배기가스의 산소 농도 차이에 의해 기전력(전압)이 발생하는 원리를 이용한다.

배기가스 중 산소 농도가 낮으면(농후) 기전력이 높게, 산소 농도가 높으면(희박) 기전력이 낮게 출력되며, ECU는 이 전압 변화를 읽어 공연비를 피드백 제어한다.

피스톤 평균속도는 $V = \dfrac{2LN}{60}$으로 구하며, 행정 $L$과 회전수 $N$을 대입한다.

행정 $L = 100\,\mathrm{mm} = 0.1\,\mathrm{m}$, 회전수 $N = 1500\,\mathrm{rpm}$이므로,

$V = \dfrac{2 \times 0.1 \times 1500}{60} = \dfrac{300}{60} = 5\,\mathrm{m/sec}$

따라서 피스톤 평균속도는 5m/sec이다.

분사펌프의 조속기(거버너)는 기관의 최고 회전속도를 제한해 과속(오버런)을 방지하고, 부하 변동에 따라 분사량을 자동으로 조절하는 기구다.

타이머는 분사시기를 조정하고, 세그먼트는 분사량 조절을 위해 플런저를 돌려주는 계통의 부품이며, 피드펌프는 연료를 분사펌프로 공급하는 저압 펌프로 각각 역할이 다르다.

가솔린기관의 노킹은 자연발화가 원인이므로, 냉각수 온도와 흡기 온도를 오히려 낮춰야 혼합기의 온도 상승을 억제해 노킹을 방지할 수 있다. 온도를 높이는 것은 노킹을 촉진하는 방법이다.

나머지 항목은 노킹을 방지하는 올바른 방법이다.

• 화염 진행거리를 짧게 하여 연소 시간을 단축한다.
• 자연착화 온도가 높은 연료, 즉 옥탄가가 높은 연료를 사용한다.
• 화염전파 속도를 빠르게 하고 와류를 늘려 연소를 촉진한다.

압축비는 $\varepsilon = \dfrac{\text{배기량} + \text{연소실체적}}{\text{연소실체적}}$으로 구한다.

$\varepsilon = \dfrac{376.8 + 47.1}{47.1} = \dfrac{423.9}{47.1} = 9$

따라서 압축비는 9:1이다.

가솔린 연료가 노크를 일으키기 어려운 정도, 즉 내폭성을 나타내는 수치는 옥탄가이다. 옥탄가가 높을수록 자연발화(노킹)에 강한 연료다.

점도는 유체의 끈적임 정도, 세탄가는 디젤 연료의 착화성을 나타내는 수치, 베이퍼 록은 연료가 열에 의해 기화되어 발생하는 현상으로 내폭성과는 관계가 없다.

크랭크각센서는 기관회전수와 크랭크축 위치를 감지해 기본연료 분사량과 점화시기 결정의 기준이 되는 핵심 동기 신호이며, 고장 시에는 신호 자체가 끊겨 곧바로 기관이 정지한다.

따라서 고장 발생 시 다른 센서 값으로 대체해 계속 운전할 수 있다는 설명은 틀린 내용이다. 이러한 제한적 대체 운전은 크랭크각센서가 아닌 보조 센서 계통에서나 적용되는 방식이다.

블로우다운은 배기행정 초기(폭발행정 말기)에 배기밸브가 먼저 열려, 실린더 내에 남아 있는 배기가스 자체의 압력으로 가스가 밀려 나가는 현상을 말한다.

이는 상사점 부근에서 흡·배기 밸브가 동시에 열려 있는 밸브 오버랩과는 다른 현상이므로 구분해야 한다.

흡기 다기관의 압력 변화를 측정해 공기량을 환산하는 방식은 공기 유동을 직접 측정하지 않으므로 간접계측 방식에 해당한다.

• 가동 베인식은 베인이 공기 흐름에 밀리는 정도로 공기량을 직접 측정하는 방식이다.
• 열선식은 열선의 냉각 정도로 공기 질량을 직접 측정하는 방식이다.
• 칼만 와류식은 와류 발생 빈도로 공기량을 직접 측정하는 방식이다.

촉매장치(촉매변환기)는 배기가스를 정화하는 배기장치의 구성품이므로 흡입장치에 속하지 않는다.

공기청정기, 서지탱크, 레조네이터는 모두 흡입 공기를 여과·정류하는 흡입계통 구성요소이다.

제시된 성분 중 인체에 유해한 가스는 미연소 탄화수소인 HC이다.

물(H₂O)과 이산화탄소(CO₂), 질소(N₂)는 촉매변환기를 정상적으로 통과했을 때 배출되는 무해한 성분이다.

보통 주철로 만든 실린더 블록에는 내마모성을 높이기 위해 특수 주철제 라이너를 삽입하는 것이 원칙이며, 보통 주철 라이너를 삽입해야 한다는 설명은 틀리다.

• 디젤기관은 주로 습식 라이너를 사용한다는 설명은 옳다.
• 가솔린기관은 주로 건식 라이너를 사용한다는 설명도 옳다.
• 경합금 실린더 블록에 특수 주철제 라이너를 삽입한다는 설명도 옳다.

실린더 마멸은 흡입되는 이물질에 의한 마모, 피스톤링의 호흡작용으로 인한 유막 파괴, 연소생성물에 의한 부식 등이 주된 원인이며, 정상적인 피스톤 스커트의 접촉 자체는 이러한 마멸의 직접적 원인으로 보기 어렵다.

피스톤 스커트는 피스톤의 측압을 받아 실린더 벽을 따라 미끄러지도록 설계된 부위로, 유막이 유지되는 정상 상태에서는 마멸을 크게 촉진하지 않는다.

크랭크축의 오일간극(베어링 간극)은 측정 부위에 플라스틱 게이지를 끼운 뒤 조립·분해하여 압착된 폭으로 간극을 읽어내는 방법을 주로 사용한다.

실린더 게이지는 실린더 내경의 마멸·진원도를, 버니어 캘리퍼스는 외경·내경·깊이를, 다이얼 게이지는 축의 휨이나 흔들림을 측정하는 데 쓰여 오일간극 측정용으로는 적합하지 않다.

전자제어 연료펌프는 조립된 상태로 취급하는 부품이므로 분해하여 점검하는 것은 올바른 점검방법이 아니다.

연료펌프 작동음 확인, 연료 송출 여부 점검, 연료압력 측정은 구동상태를 파악하는 정상적인 점검방법이다.

전자제어 연료분사장치는 오히려 가속 및 감속 시 응답성이 빠른 것이 장점이므로, 응답성이 느리다는 설명은 장점이 될 수 없다.

온도와 대기압 변화에 따른 공연비 보상, 유해 배출가스 저감은 전자제어 연료분사장치의 대표적인 장점이다.

공전속도제어(ISC)는 에어컨 사용에 따른 부하, 흡입공기량, ISC 모터의 작동으로 이루어지며, 유온센서(오일온도센서)는 이와 직접적인 관계가 없다.

에어컨 스위치는 부하 신호로, 공기흐름센서는 흡입공기량 신호로 목표 공전속도를 보정하는 데 쓰이고, ISC 모터는 실제 공전속도를 조절하는 액추에이터이다.

디젤노크는 압축비를 높여 착화를 촉진해야 억제되므로, 압축비를 낮춘다는 방법은 오히려 노크를 조장한다.

착화온도가 낮은 연료를 사용하거나 연소실 내 공기와류를 일으키는 것, 연소실 벽의 온도를 높이는 것은 착화지연을 줄여 디젤노크를 억제하는 방법이다.

라디에이터의 코어막힘률은 규정용량과 실제 주입량의 차이를 규정용량으로 나눈 비율로, 계산하면 20%가 된다.

코어막힘률은 $\dfrac{15 - 12}{15} \times 100 = 20\%$로 구해진다.

타이밍기어(밸브 개폐시기 전동장치)의 구동방식에는 벨트, 체인, 기어 전동식이 있으며, 유압 전동식은 실제로 사용되지 않는 방식이다.

벨트 전동식은 소음이 적고 가벼우며, 체인 전동식은 내구성이 좋고, 기어 전동식은 기어가 직접 맞물려 확실하게 동력을 전달한다. 유압은 밸브 개폐시기를 가변시키는 보조 기구에 쓰일 뿐 캠축 구동 자체를 담당하지는 않는다.

도시마력(IHP)은 약 250PS이다.

4행정 기관의 도시마력 공식은 $IHP=\dfrac{P_{mi}\times A\times L\times N\times z}{75\times60\times2}$이다.

실린더 단면적은 $A=\dfrac{\pi}{4}\times18^2 \approx 254.5\,\mathrm{cm^2}$, 행정 $L=0.22\,\mathrm{m}$이다.

대입하면 $IHP=\dfrac{6.7\times254.5\times0.22\times1000\times6}{75\times60\times2}\approx250\,\mathrm{PS}$가 된다.