1.스타터와 알터네이터

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내연 기관인 엔진이 운전을 시작하기 위해서는 외부로부터 힘을 가해, 크랭크샤프트를 회전시키지 않으면 안된다. 이 시동 때문에 모터와, 그 부속 부품을 스타터로 부르고 있다. 모터에는 시동할 때에 회전력이 강한 직류 직권 모터가 사용되고, 이그니션 스위치를 회전시켜 스위치를 넣으면, 이 모터에 붙어 있는 피니언 기어가 플라이휠의 외주에 있는 링 기어에 치합하여 크랭크샤프트를 회전시킨다.

모터의 피니언 기어를 링 기어에 치합하는 방법에는 몇가지가 있지만, 전자석을 사용하여 스위치가 ON이 되는 사이에 피니언을 압출하는 방식이 일반적이다.

엔진이 회전하면 링 기어가 피니언 기어를 회전시키는 것으로 되어, 모터가 고회전에서 회전되어 파괴될 우려가 있으므로, 피니언 기어에는 모터가 링 기어를 회전시킬 때에만 회전력이 전달되는 오버 런닝 클러치가 붙어 있다.

엔진이 회전을 시작하고 있는데 언제까지나 스타터의 스위치를 넣고 있으면, 링 기어로부터 피니언을 회전시키는 회전력이 걸려 이 클러치가 공회전하고, 가- 라고 나는 음이 나오는 것을 알 수 있다.

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스타터는 대량의 전기를 사용하는 것과, 모터가 연속하여 사용하도록 하기 위해서는 가능하지 않으므로, 보통 수초, 길어도 십수초의 사용으로 멈추고, 그것으로도 엔진이 시동하지 않을 때에는 무엇이 원인인지 점검하지 않으면 안된다.

알터네이터는 교류 발전기로, 자동차에서 사용되는 전기는 전부 이 알터네이터로 발전되어, 직류로 변화되어 밧데리에 축적되어 사용된다. 밧데리를 처음 자동차에 사용하는 전기는 거의가 직류인데 어떻게 하여 교류 발전기로 발전하는가 라고 말하면, 그쪽이 발전 효율이 좋기 때문이다. 이전에는 다이나모라고 하여 직류 발전기가 사용되고 있었지만, 이 발전기는 특히 외전이 낮을 때의 발전 능력이 작은 것과 동시에, 전기를 한쪽으로만 흐르게 할 목적으로 정류자(브러시)라고 하는 소모품이 붙어 있고, 오래 사용하면 마모하여 교환이 필요한 것도 알터네이터로 대체된 이유이다.

알터네이터의 발전 전압은 회전수에 따라 증감하지만, 밧데리 및 전장품에 공급되는 전기 전압은 일정하지 않으면 안된다. 이 작동을 하는 것이 레귤레이터이다.

알터네이터는 크랭크샤프트의 회전을 풀리와 벨트로 전달받고 있고, 벨트가 느슨해져 있지 않은지 할 때마다 점검하는 것이 필요하다.

 

 2. 배터리

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배터리는 시동할 목적의 전원으로서 필요함과 동시에, 이그니션을 시작하는 여러 가지 제어 시스템의 전원으로서, 엔진에 빠뜨려서는 안되는 중요한 작동을 하고 있는 부품인 것은 새삼스럽게 이야기할 필요는 없을 것이다.

그 구조는, 플라스틱제의 용기(축전지) 사이에, 플러스와 마이너스의 극판을 배치하여, 전해액(希硫酸)에 침전시키고, 셀로 불리는 것을 조합시켜 되어 있다. 한 개의 셀로 약 2.1V의 전력을 발생하므로, 승용차용의 12V (실제로는 12.6V) 배터리인 경우 셀을 6조, 직렬로 연결하고, 양단에 단자가 붙어 있다.

플러스 극판 (양극판) 에는 납 합금으로 만들어진 기판에 과산화납이, 마이너스의 극판 (음극판) 에는 납이, 각각 전해액에 용해되기 쉽도록 海綿狀으로 가공하여 메우고 있다. 플러스와 마이너스의 단자가 전기 회로를 개입시켜 연결되면, 과산화납과 납이 유산과 화학 반응을 일으켜 함께 유산납으로 변화되고, 전해액중에 물이 증가하여 간다. 이것을 방전이라고 하지만, 방전이 길게 계속되면 전해액은 물에 가깝게 되어 전기를 발생하는 것이 불가능해진다. 배터리의 방전량은 전해액의 농도를 비중에 의해 살펴보는 것이 가능하다.

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역으로 알터네이터에 의해 방전된 전기 및, 외부 전원으로부터의 전기를 직류로 하여 배터리에 공급하면, 방전에 의해 생긴 유산납이, 각각 원래 과산화납과 납으로 돌아가, 전해액중에 유산이 증가한다.

이것이 소위 말하는 충전이다. 이때 전해액중의 물이 전기 분해되어 양극으로 산소 가스, 음극으로 수소 가스가 생긴다. 배터리를 사용하고 있으면 전해액이 차제에 적게 되어 가고, 보충하는 것이 필요한 것은 이 때문이다. 또 충전중은 담배등 裸火를 사용하지 않도록 이라고 말하는 것은 이 수소 가스의 폭발이 위험하기 때문이다.

이러한 표준형 배터리에 대해 메인터넌스 프리 배터리, 略해서 MF배터리가 있다. 이것은 전해액을 충전할 때의 전기 분해 및 자연적인 방전을 하기 어렵게 하여, 물 보급 및 충전을 하는 수고를 적게, 또는 없도록 한 것이다.

배터리는 화학 반응에 의해 전력을 얻으므로, 온도가 높게 되면 반응이 활발하게 되어 전기 용량이 증가하고, 낮게 되면 감소한다. 표준형 배터리는 -10℃ 이하에서는 급속히 시동 능력이 저하하므로, 한랭지에서는 -30℃ 에서도 시동 능력이 있는 고성능 배터리가 탑재되고 있는 것이 많다.

 

 3. 배터리 방전

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엔진은 엔진 오일량이 감소하고 있지 않은지, 냉각수가 충분히 들어 있는지 (라디에이터 또는 리저보아 탱크), 팬 벨트 장력은 적당한지 등, 일상의 점검을 정확히 하여 두면 거의 고장 나는 것은 없지만, 특히 경험하는 것이 있는 트러블은 배터리 방전이다. 최근의 자동차는 에어콘을 처음으로 하여 윈도우 및 시트에 이르기까지 전기를 사용한 자동화가 진행하고 있고, 배터리가 가혹하게 사용되고 있다. 무심코 램프류를 켜서 방치하면 전압이 극단적으로 내려가서, 스타터 모터를 회전시켜도 엔진이 걸리지 않는 것이 있다.

트랜스미션이 있는 자동차라면, 밀어 건다고 하는 방법이 있고, 엔진이 회전하면 알터네이터가 발전해 가므로 급한 경우는 참고 견딜 수 있지만, AT차는 이 방법으로는 엔진은 시동이 안되어 손을 놓게 된다. 그래서 부스터 케이블에 의해 다른 자동차로부터 전기를 받는 것으로 된다.

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이때, 대부분의 사람이 자차와 타차의 배터리의 같은 전극끼리, 요컨대 플러스와 플러스, 마이너스와 마이너스를 부스터 케이블로 적당히 연결한다. 이 작업에서 실제로 트러블이 일어나는 것은 적지만, 실은 이것은 대단히 위험한 작업인 것이다. 그렇다고 하는 것은, 배터리의 입장에서 서술하는 식으로, 충전에 의한 물의 전기 분해에 따라 배터리 중에 수소 가스와 산소 가스가 동시에 발생하고 있고, 이것에 전기 불꽃으로 불이 붙으면 폭발하는 가능성이 있다는 것이다. 이 위험을 피하기 위해서는, 플러스와 플러스를 함께 연결한 뒤, 타차의 마이너스에 연결한 케이블은 자차의 배터리로부터 떨어진 엔진 기타 부분, 예를 들면 엔진을 매달 목적의 후크 등과 연결하는 것이 올바른 방법이다.

이것으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 자동차의 차체는 마이너스의 전극과 직결(어스)되어 있고, 플러스의 전극에 연결된 부스터 케이블의 클립이 차체에 접촉하면 쇼트하여 불꽃이 튄다. 자동차에 붙어 있는 전장품에는 배터리의 플러스 전극으로부터 전기가 보내지고, 마이너스는 차체에 연결되어 있다. 이렇게 하면 전선은 각 전장품에 1개로 끝나기 때문이다. 그러므로 케이블을 연결하는 순서로 위에 서술한 바와 같이 우선 쇼트되지 않도록 주의하면서 플러스끼리 연결하는 것으로부터 시작하는 것이 필요하다. 탈거할 때에는 역으로 마이너스로부터 탈거한다. 배터리를 교환한다든지 충전하기 위해서 자동차로부터 내릴 때에도, 같은 식으로 우선 마이너스 측의 단자로부터 탈거하지 않으면 안된다.