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| BMW M20 엔진의 직렬 6기통 주철 실린더 블록 | 치제타 V16T의 알루미늄 합금 실린더 블록 |
1. 개요
왕복엔진의 실린더와 크랭크케이스를 이루는 엔진의 아래 몸체2. 상세
벽돌(Block)처럼 생겼다고 해서 지어진 명칭이며, 엔진 블록이라고 부르기도 한다. 사각형의 금속체에 원통형의 실린더가 1개 내지 여러개가 가공되어있고, 그 아래에 크랭크샤프트가 장착되는 저널베어링이 가공되어 있는 구조이다. 엔진의 실린더 배치 형식에 따라 크게 직렬형과 V형으로 분류되며 드물게 W형(폭스바겐)도 있다. 항공용 성형엔진은 가운데 크랭크케이스 겸 감속기어박스가 엔진블록에 해당된다. 이륜차(오토바이)의 엔진은 변속기와 실린더 블록이 일체형인 경우가 대부분이다.과거부터 가장 많이 사용된 재료는 주철로, 소위 말하는 무쇠이다. 주조를 통한 성형이 쉽고, 실린더 가공 후 실린더 내벽의 경도가 높으며, 기계적 강도가 우수하여 아직도 많은 엔진들이 주철로 만든다. 그러나 무게가 무거워 연비와 차량 운동성능에 부정적인 영향을 주고, 냉각성능이 약간 떨어진다.
그래서 경량화를 위해 알루미늄 합금 블록이 상용은 1980년대 즈음에 도입됐다. 경도가 낮은 알루미늄 재질을 그대로 실린더를 가공하여 쓰면 빨리 마모되어 버리기 때문에, 주철 라이너를 블록 금형에 둔 다음 용탕을 붓거나, 니카실 코팅 주철 라이너을 통해 경도를 높이는 방법으로 실용화에 성공하였다.
경기용 특수차용 엔진을 필두로 독삼사, 대중차업체 순으로 각종 보어 코팅을 상용화하여 알루미늄 합금 블록이라도 라이너리스 설계도 보편화되는 중이다.
2010년대 이후 대부분의 가솔린 엔진들은 알루미늄 합금 블록이다. 과거에는 알루미늄 합금이 압축 시 압력을 견디지 못해 주철로만 만들던 디젤 엔진 블록도 이제는 기술이 발전하며 강도가 늘어난 덕분에 알루미늄 합금으로 만들고 있다. 러시아는 이게 엄청 빨랐는데, 1939년부터 이미 헤드는 물론 블록까지 알루미늄 합금으로 만든 디젤엔진을 대량생산하기 시작했다. 바로 그 유명한 T-34부터 시작해서 T-90까지 열심히 우려먹고 있는 명엔진인 V형 12기통 V-2 엔진이 주인공.
알루미늄 합금의 조성비는 각 엔진의 설계에 따라 조금씩 다르다.경량화와 강도 증가, 냉각성능 향상 등 전반적인 성능을 더 끌어올린 마그네슘 합금을 블록의 하우징으로 쓰는 엔진도 나왔었다. 그 사례로 BMW N52 엔진이 있다.
대부분의 수랭식 엔진의 블록은 동파방지용 플러그가 설치되어 실수로 부동액 비중을 잘못 맞췄거나 부동액을 안 섞은 냉각수가 얼더라도 블록이 깨지는 대신 플러그가 빠져버리도록 설계되어 있다. 단 이 경우 엔진을 그대로 다시 사용할 수 없으며 플러그를 새것으로 다시 박아넣어야 한다. 그리고 운이 나쁘면 플러그가 빠져나오지 않고 블록이 깨져버린 경우도 있으니 플러그를 믿고 맹물만 넣거나 냉각수 비중 관리를 소홀히 해서는 안된다. 동절기가 되기전에 꼭 냉각수를 점검 및 보충하자. 당연히 공랭식 및 유랭식 엔진은 이런 플러그가 없다.
사이어미즈드 블록 - Siamese Block
다기통 엔진에서 실린더간 냉각수로를 두지 않는 설계를 적용시킨 블록이다.
피스톤 오일 젯 - Piston Oil Jet
피스톤 냉각용이다. 장착여부는 설계 의도에 따라 다르다. 2010년대 이후의 몇몇 엔진들의 경우, 전장 고도화에 힘입어 여러가지 제어의도가 반영되는 추세이다.
3. 가공
주철 블록의 라이너가 삽입되는 경우가 대부분이며, 냉각수가 맞닿는 습식과, 그러지 않은 건식으로 나뉜다. 저배기량의 경우 보통 건식으로 구성되었다.알루미늄 합금 블록은 대중차용에는 캐스트-인 주철 라이너가 대부분 들어간다. 주철 라이너의 내주면에 니카실 코팅을 한 경우도 있었다. 라이너와 블록 간의 접착성을 위해 라이너 외주면을 별도 가공하기도 한다. 라이너리스 블록은 주조용 모재를 알루실 등으로 구성하거나, 주조 후 연소실 내주면에 플라스마 코팅 내지는 아크 코팅을 입힌다.