스파크 점화 엔진이란? - 정의, 작동원리, 장단점

스파크 점화 엔진이란?

스파크 점화 엔진(SI 엔진)은 공기-연료 혼합물의 연소 과정이 스파크 플러그의 스파크에 의해 점화되는 내연 기관, 일반적으로 가솔린 엔진입니다.

이는 압축 점화 엔진, 일반적으로 디젤 엔진과 대조되는 것으로, 압축에서 발생하는 열과 연료 분사가 외부 스파크 없이 연소 과정을 시작하기에 충분합니다.

스파크 점화 엔진은 일반적으로 북미에서는 "가솔린 엔진", 영국 및 기타 국가에서는 "페트롤 엔진"이라고 합니다.

스파크 점화 엔진은 가솔린/가솔린 이외의 연료(예: Autogas(LPG), 메탄올, 에탄올, 바이오에탄올, 압축 천연 가스(CNG), 수소 및 (드래그 경주에서))로 작동할 수 있으며 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

 

 

스파크 점화 엔진의 부품

스파크 점화 엔진의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

입구 밸브
공기-연료 혼합물은 흡입 밸브를 통해 실린더로 들어갑니다.

배기 밸브
파워 스트로크에서 생성된 연소 또는 배기 가스는 배기 밸브를 통해 빠져나갑니다.

점화 플러그
압축 행정이 끝날 때 스파크를 생성하여 압축된 공기-연료 혼합물을 점화합니다.

실린더
피스톤이 왕복 운동하는 중공 실린더입니다.

피스톤
왕복운동을 하는 엔진의 가동부로서 파워 스트로크 시 발생하는 동력을 커넥팅 로드를 통해 크랭크축으로 전달하는 역할을 합니다.

커넥팅로드
피스톤과 크랭크축을 연결하는 엔진의 부품입니다.

크랭크 샤프트
엔진의 왕복 운동을 회전 운동으로 변환하는 데 사용됩니다.

 

스파크 점화 엔진 작동원리

스파크 점화 엔진에서 연료는 공기와 혼합된 다음 흡기 과정에서 실린더로 유입됩니다. 피스톤이 연료-공기 혼합물을 압축한 후 스파크가 점화되어 연소를 일으킵니다. 연소 가스의 팽창은 파워 스트로크 동안 피스톤을 밀어냅니다.

불꽃 점화 및 압축 점화 엔진의 작동 주기는 2행정 또는 4행정일 수 있습니다.

4행정 스파크 점화 엔진은 오토 사이클 엔진입니다. 흡입 또는 흡입 행정, 압축 행정, 팽창 또는 동력 행정, 배기 행정의 4가지 행정으로 구성됩니다.

흡입 행정에서는 공기-연료 혼합물이 실린더로 들어가고 압축 행정에서는 공기-연료 혼합물이 압축됩니다. 파워 스트로크에서 연료 및 발전의 연소, 배기 스트로크에서 연소된 가스가 엔진 밖으로 빠져 나옵니다.

각 스트로크는 크랭크축이 180도 회전하는 것으로 구성되어 있으므로 720도의 크랭크 회전을 통해 4행정 사이클이 완료됩니다. 따라서 하나의 완전한 사이클 동안 크랭크 샤프트가 두 번 이상 회전하는 동안 단 한 번의 파워 ​​스트로크가 있습니다.

 

스파크 점화 엔진의 적용

▷ 2행정 SI 엔진은 오토바이나 스쿠터와 같은 소형 차량에 사용됩니다.
▷ 잔디 깎는 기계에 사용됩니다.
▷ 소형 발전 세트 및 펌핑 세트에 사용됩니다.
▷ 4행정 SI 엔진은 자동차 산업에서 주로 사용됩니다.
▷ CNG 엔진은 버스에 사용됩니다.
▷ Radial SI 엔진은 소형 항공기에 사용됩니다.

 

스파크 점화 엔진의 장점

▷ 비용이 저렴합니다.
▷ CI 엔진에 비해 공해 발생이 적습니다.
▷ CI 엔진에 비해 크기가 작기 때문에 공간이 덜 필요합니다.
▷ 가볍습니다.
▷ 비용은 CI 엔진에 비해 저렴합니다.
▷ 유지 보수 비용이 적게 듭니다.

스파크 점화 엔진의 단점

▷ 고부하에서 이러한 엔진은 덜 경제적입니다.
▷ 높은 연료 소비를 가지고 있습니다.
▷ CI 엔진에 비해 효율성이 낮습니다.
▷ 노킹 문제가 있습니다.