오토바이 엔진의 역할과 구조

오토바이 엔진의 역할과 구조.

에너지를 변환하는 장치인 엔진의 역할과 그 구조에 대해 알아봅시다.

 

 

엔진이란 연료의 화학 에너지를 열에너지로 바꾸고, 그 열에너지를 다시 운동 에너지로 바꾸는 장치를 말합니다. 즉, '에너지를 변환'하는 기계라고 말할 수 있습니다. 화학 에너지를 열에너지로 바꾸기 위해 연료를 연소시키고 열에너지를 운동 에너지로 바꾸기 위해 연소될 때의 압력으로 피스톤을 움직여 동력을 만들어내는 것입니다.

 

 

 

연료 연소는 주로 엔진의 상반부인 실린더와 피스톤을 중심으로 구성된 기계 장치에서 일어납니다. 이 곳에서는 연료를 실린더에 공급하고, 실린더 안에서 연소시키며, 타고 남은 가스를 밖으로 배출하는 것을 담당합니다.

 

 

 

연료를 엔진에 공급하는 것은 기화기나 연료 인젝션 같은 흡기 시스템의 역할입니다. 연료를 공기와 섞어서 혼합기를 만들어 실린더 안으로 보냅니다. 실린더에 들어간 혼합기는 피스톤에 압축된 후 불이 붙어서 연소하고 팽창하여 피스톤을 강하게 밀어 내립니다. 그리고 타고 남은 가스는 배기가스가 되어 실린더 밖으로 나가는데, 이 배기가스를 원활하게 끄집어내고 소음과 유해 물질을 억제하는 것이 머플러라고 불리는 배기 시스템인 것 입니다.

 

 

 

연소되는 연료에서 동력을 뽑아내는 일은 주로 엔진의 하반부인 피스톤과 크랭크축, 그리고 이 두 가지를 연결하는 커넥팅 로드의 역할입니다. 연료 연소가 일으킨 압력에 의해 피스톤이 밀려 내려가고, 그 힘은 커넥팅 로드를 통해 크랭크축에 전달됩니다. 이때 피스톤의 직선 운동은 크랭크축에서 회전 운동으로 바뀌어 엔진의 동력이 됩니다.

 

 

 

4 행정 엔진과 2 행정 엔진의 구조를 알아봅시다.

 

 

연료를 규칙적으로 태우는 4 행정 엔진을 먼저 알아봅시다.

휘발유 엔진은 혼갑기를 빨아들이는 '흡기', 혼합기를 잘 타도록 압축하는 '압축', 혼합기에 불을 붙여서 태우는 '연소', 타고 남은 가스를 배출하는 '배기'라는 연소 사이클을 반복하면서 움직입니다. 이러한 일련의 과정을 4 행정 엔진은 피스톤이 두번 왕복하는 사이에 실행하고, 2 행정 엔진은 피스톤이 한 번 왕복하는 사이에 실행합니다. 4 행정 엔진은 다시 말해 1 사이클 엔진이라고도 하며, 이것을 생략해서 4 행정 엔진이나 4 사이클 엔진이라고도 부릅니다.

 

 

 

4 행정 엔진의 경우 피스톤이 4 행정을 할 때마다 1 연소 사이클의 각 과정을 실행합니다.

 

 

 

1. 피스톤이 하강할 때 흡기 밸브가 열려 혼합기를 흡입.

2. 피스톤이 상승하여 혼합기를 압축.

3. 혼합기에 불을 붙여 연소시키고 연소 가스가 팽창함에 따라 피스톤이 하강.

4. 피스톤의 움직임이 상승으로 전환되면 밸브가 열려 배기.

 

 

 

연소 전의 혼합기와 연소 후의 배기가스가 질서정연하게 들어오고 나가는 합리적인 구조입니다.

 

 

 

그러나 엔진 2 회전당 1회 연소인 사유로 1회전당 1회 연소인 2 행정 엔진보다 힘이 약하고 흡배기를 조절하는 밸브의 메커니즘이 필요합니다. 이러한 탓에 엔진이 크고 복잡해진다는 단점이 있습니다. 그러하여 과거에는 2 행정 엔진이 우세했으나, 이후 연비가 우수하고 배기 가스가 깨끗하다는 점 등이 높게 평가받아 현재는 완전히 4 행정 엔진이 자리잡게 되었습니다.

 

 

 

간단한 구조로 큰 에너지를 얻어내는 2 행정 엔진의 구조를 알아봅시다.

2 행정 엔진은 작고 가벼우나 강력한 힘을 낸다는 것이 장점입니다. 엔진이 1회전할 때 마다 연소하기 때문에 힘이 강하고, 4 행정 엔진과는 다르게 밸브 기구가 필요 없어 경량화가 가능합니다.

 

 

 

그러나 단점으로는 연비가 좋지 않고 배기가스가 지저분하다는 것을 꼽을 수 있는데, 이것은 2 행정 엔진의 독특한 구조때문입니다.

 

 

 

2 행정 엔진은 실린더 벽면에 있는 포트라고 불리는 구멍을 사용하여 흡기와 배기를 실시합니다. 포트는 실런더 아래쪽에 있어서 피스톤의 윗면이 포트의 위치보다 내려가면 개방되고 포트의 위치보다 높아지면 막히게 되어있습니다. 피스톤이 상사점에 이르러 압축이 종료되면 연소로 인해 피스톤이 밀려 내려갑니다.

 

 

 

그리고 2 행정 엔진이라면 하강 도중에 배기포트가 나타나 배기가 시작됩니다. 이어서 혼갑기를 받아들이는 소기 포트가 나타나 배기와 함께 흡입을 개시합니다. 하사점을 지나 피스톤이 상승하면 이번에는 소기 포트, 배기 포트의 순서로 막히고 상승 도중에 압축이 시작됩니다. 따라서 피스톤이 위쪽에 있을 때 압축과 연소, 아래쪽에 있을 때 흡기와 배기가 일어나는 것입니다.

 

 

 

그러나 문제는 흡기와 배기를 동시에 실시하는 것입니다.

 

 

 

배기가스와 함께 새로운 혼합기도 일부 배출되기 때문에 연비가 나빠지고 배기가스 속의 유해 물질이 늘어납니다. 이것은 블로바이라고 부르는 현상으로, 배기가스의 압력을 이용하여 새로운 혼합기를 되미는 방식을 대책으로 강구하고 있으나 4 행정 엔진과 같이 배기가스를 깨끗하게 만들지는 못합니다.

 

 

 

오토바이의 심장부인 엔진의 역할과 구조를 살펴보았습니다.

감사합니다.