[정보] 엔진의 작동

■ 4사이클 엔진의 작용



흡입행정
흡기밸브가 열리고 그곳으로 가솔린과 공기의 혼합기가 피스톤의 하강 부압(실린더 내부가 대기압보다 낮게되는 현상. 이때는 거의 진공에 가깝게 된다)에 의해 실린더 내부로 빨려든다.

압축행정
하강을 끝낸 피스톤은 크랭크샤프트의 작용으로 상승을 하게되며 실린더로 들어온 혼합가스를 8~10분의 1로 압축한다. 이때에는 흡기밸브 및 배기밸브는 닫힌 상태이다.

폭발행정
피스톤이 상사점에 달할 즈음, 스파크플러그에 전기가 흘러 불꽃을 튀김으로서 혼합가스가 폭발(엄밀히 말하면 급격한 연소)한다. 이때의 팽창압력이 피스톤을 밀어내리게 된다.

배기행정
폭발에 의해 하강한 피스톤이 다시 상승하게 되는데 이때에는 배기밸브가 열려 연소가스를 실린더 밖으로 밀어내게 된다.
이렇게 하여 4사이클의 모든 행정이 종료되고 그 후 다시 흡입행정부터 같은 작동을 반복한다.

■ 2사이클 엔진의 작용

흡입·압축 행정
4사이클은 피스톤 하강시 흡입행정이지만 2사이클에서는 피스톤의 상승이 흡입행정으로 혼합가스는 실린더로 바로 들어가지 않고 크랭크케이스 내부(크랭크실)에 먼저 흡입된다. 이때 먼저 크랭크실에 들어와 있던 「선배혼합가스」가 실린더의 벽면에 설치된 「소기홀」을 통해 연소실로 들어가 압축되게 된다. 또 4사이클과 같은 흡기밸브가 없는 대신에 「리드밸브」라고 하는 것이 있어 크랭크실로 흡입된 혼합기의 역류를 막아준다.



폭발·배기행정

이상과 같이 피스톤의 하부에서는 흡입행정이 상부에서는 압축행정으로 2행정이 동시에 끝나며 연소실 내에서 압축된 혼합기는 스파크플러그의 착화로 폭발하게 되며 그 힘은 마찬가지로 피스톤을 밀어내린다.

그리고 피스톤의 하강운동이 끝날즈음, 그때까지 피스톤에 의해 숨겨져 있던 실린더 하부의 배기구가 나타나면서 그곳으로 배기가스가 빠져나가게 된다. 피스톤이 좀 더 아래로 내려가게 되면 소기구가 나타나며 이곳으로 피스톤의 하강운동으로 압축된 크랭크실의 혼합기가 소기구로 다시 들어오면서 배기가스를 밀어낸다.


■ 4사이클과 2사이클 엔진의 차이점

현재 이륜차용 엔진에는 4사이클과 2사이클의 두종류가 주류를 이루고 있으며 로타리엔진이라든가 디젤엔진 등은 사용되지 않는다. 4사이클 엔진은 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4행정이 하나의 작동사이클을 완료하기 때문에 정확하게는 「4스트로크 1사이클 엔진」이라고 불러야 하지만 약칭하여 「4사이클」 또는 「4스트로크」엔진이라고 부르고 있다.

또한 폭발이라고 하는 것은 가솔린이 순간적으로 연소하는 것으로 엄밀히 말하자면 폭발은 아니다. 다만 연소라고 하면 너무 부드러운 감이 있어 폭발이라고 부른다. 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4행정이 이루어지는 동안 피스톤은 2회 상하 왕복운동하며, 크랭크샤프트를 2회전하지만 흡기 및 배기밸브는 1회씩만 개폐되어 폭발은 1회만 일어난다.

2사이클 엔진도 4사이클과 마찬가지로 정확하게도 「2스트로크 1사이클 엔진」이지만 부르기 쉽게 「2사이클」로 지칭하는 것이 일반적이다. 2사이클은 4사이클과 달리 버섯모양의 흡배기밸브가 없는 대신 실린더의 벽면에 배기구와 소기구가 뚫어져 있다. (일반적으로 배기구는 하나 있지만 소기구는 여러개가 있다)

따라서 피스톤이 실린더를 상하로 왕복함으로서 소기구와 배기구가 개폐되게 된다. 작동적인 특징은 크랭크샤프트가 1회전할 때마다 1회의 폭발이 일어나 1사이클을 종료하므로 4사이클과 같은 회전수에서도 2배의 폭발이 일어난다. 그렇다고 해서 2배의 출력이 생기는 것은 아니다. 크랭크케이스 내부는 4사이클과 달리 흡기실로 사용되어야 하므로 엔진오일이 들어오지 않는 구조이다.

■ 보어와 스트로크의 관계

실린더(Cycinder)의 직경을 보어(Bore)라고 부르며 피스톤의 작동행정을 스트로크(Storke)라고 부른다. 이것의 체적이 엔진의 배기량 cc이다.

피스톤의 작동행정은 아래의 그림과 같이 피스톤의 상사점에서 하사점까지의 이동거리를 말하며, 상사점, 하사점이라고 하는 것은 피스톤의 움직임이 각각 「0」이 되는 점을 말한다.

이것은 단기통의 경우이므로 2기통, 4기통 또는 6기통이라면 각 기통수를 곱하면 총 배기량을 알 수 있다.

그러나 피스톤의 작동용적은 혼합기의 흡입 및 배출의 양과 동일하므로 연소실 용적의 크기와는 상관이 없다. 보어보다 스트로크가 길면 롱스트로크 엔진(Long Storke)으로 중저속에서 온 힘을 발휘하는 끈기있는 엔진이 되며, 보어보다 스트로크가 짧은 숏스트로크 엔진(Short Stroke)은 고회전 고출력 엔진에 적당하다. 롱스트로크와 숏스트로크 엔진의 중간적인 특징을 가진 보어와 스트로크가 같은 엔진을 스퀘어 스트로크(Square Stroke)라고 한다.