안녕하세요. 메카럽입니다.
이번 포스팅에서는 자동차의 엔진 실린더의 작동 원리에 대해 알아보도록 하겠습니다.
실린더 구조
실린더(cylinder)는 왕복 기관이나 펌프의 핵심 동작 부분으로, 피스톤이 움직이는 공간입니다. 다기통(멀티 실린더, multiple cylinder)은 일반적으로 뱅크나 실린더 블록(정교기계작업을 받기 전 일반적으로 알루미늄이나 주철로 주조) 안에 나란히 배치되는데요. 실린더는 슬리브(sleeve) 처리되거나 슬리브리스(sleeveless) 처리될 수 있습니다. 슬리브리스 엔진은 페어런트 보어 엔진(parent-bore engine)이라고도 부릅니다.
크랭크 축(Crank Shaft)이란?
증기 기관이나 내연 기관 등에서 피스톤의 왕복 운동을 회전 운동으로 바꾸는 기능을 하는 축을 말하며 크랭크샤프트(crankshaft)라고도 합니다.
크랭크는 크랭크축, 크랭크 암, 크랭크핀으로 구성되는데, 피스톤의 왕복 운동은 연접봉으로 크랭크에 전해지고 크랭크핀은 크랭크 암의 길이를 반지름으로 하는 원운동을 해 크랭크축을 회전시킵니다.
실린더가 여러 개 있는 엔진에서는 크랭크 암은 서로 어떤 각도만큼 어긋나게 해서 만들어지는데, 이 각도를 바로 크랭크 각이라 하며 이는 실린더의 작용으로 생기는 관성이나 토크의 불균형을 줄이기 위해서입니다.
자동차 실린더 작동 원리
■ 4행정 사이클이란?
흡기(피스톤의 하강), 압축(피스톤의 상승), 연소 팽창(피스톤의 하강), 배기(피스톤의 상승)라는 네 가지 피스톤 행정(行程)을 1사이클이라고 하며, 크랭크축이 2회전 하는 사이에 1회의 사이클이 완료되는 기관의 형식이므로, 더욱 간략하게 4사이클이라고도 합니다.
▶ 흡입
두 밸브가 닫혀 있고 피스톤이 가장 위에 있는 상태에서 시작하며 피스톤이 아래로 내려가면서 흡입밸브가 열려 혼합기체가 실린더 안으로 주입됩니다. 그리고 피스톤이 아래로 내려가면서 흡입밸브가 닫히고 흡입이 끝납니다.
▶ 압축
플라이휠의 회전운동으로 피스톤이 다시 위로 올라가면서 주입된 혼합기체를 압축하고 압축된 혼합기체는 부피가 줄어들며 밀도가 높아져 폭발력이 강해집니다.
▶ 폭발
피스톤이 맨 위에서 불꽃방전을 일으켜 밀도가 높아진 혼합기체가 순간적으로 연소되며 연소되면서 생기는 폭발로 피스톤을 밀어 내립니다. 여기서 연소 기체의 열에너지가 플라이휠의 회전운동 에너지로 바뀌고 피스톤이 아래로 내려가는 동안 실린더 안에는 배기가스가 남습니다.
▶ 배기
플라이휠의 회전운동에 따라 아래로 내려간 피스톤이 다시 올라올 때 배기밸브가 열리면서 연소기체를 밖으로 내보내며 피스톤이 맨 위로 올라갔을 때 배기밸브가 닫히고 흡기밸브가 열리면서 흡입 과정이 다시 시작됩니다.
자동차 실린더에 대해 간단하게 알아보았습니다. 내연기관의 종류가 다양하고 각각의 역할도 중요하기 때문에 방대한 양을 한 번에 포스팅 하기가 벅차네요. 앞으로 내연기관의 종류와 역할에 대해 차근차근 포스팅 해보도록 하겠습니다.
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