가솔린엔진/구조
4행정 엔진
휘발유(가솔린) 엔진은 휘발성이 높은 휘발유를 공기와 혼합하여 흡기관에서 직접 분사하여 연소실에 보내고, 점화 플러그로 만든 전기 불꽃으로 점화, 연소시킨다.
피스톤이 실린더 안에서 흡입, 압축, 연소, 배기의 4행정(스트로크)을 거치면 한차례 연소 사이클이 끝난다..이 사이에 피스톤은 위 아래로 두번 왕복하게 된다..
4행정 엔진의 가장 큰 특징은 저속에서도 안전한 회전을 유지하며, 안정된 토크(회전력)을 얻는데 있다.
흡입행정 (흡기)
엔진은 처음시동이 될 때는 스스로 회전하지 못하고 외부의 힘에 의해 기동하게된다. 기동기가 크랭크축을 회전시키면 크랭크축은 피스톤을 상하로 왕복운동을 하게된다.
피스톤이 최고로 높은위치 (상사점)에서 서서히 아래로 내려가면 실린더내의 공간은 확대 되면서 외부로부터 공기와 분사된 연료를 흡입하게 된다.예를들면 주사기를 물속에 넣고 피스톤을 잡아당기면 주사기가 물을 빨아당기는 것을 볼 수가 있다. 이과정을 흡입행정이라고 한다.
압축행정
흡입된 혼합기는 연료알맹이간의 거리가 멀어서 점화플러그의 작은 스파크로는실린더내의 전체 연료알맹이로짧은 시간에 전달되어 폭발을 일으키기는 어렵다.
예를들면 운동장에서 학생 100명이 뛰어놀면 서로 부닥치기 어렵지만 시내버스안에서 100명은 서로 꼭끼여 있게된다.마찬가지로 흡입한 혼합기의 공간을 줄이면 순간적인 불꽃의 전달로 폭발을 일의켜 큰힘을 얻을 수가 있다.큰 폭발을 일의키기 위해 공간을 줄이는과정을 압축행정이라고 한다
폭발행정 (팽창)
압축된 혼합기에 플러그를 통하여 불꽃점화를 하게되면 급속하게 불꽃이 확산되면서 열팽창을 수반하게 된다.실린더 내의 열팽창은 강력한 힘으로 피스톤을 아래로 밀어내린다.
엔진은 강력한 폭발이 곧엔진의 힘이다. 폭발이 강력하기 위해서는 스파크 플러그의 불꽃이 좋아야하고,혼합기 즉연료와 공가가 잘섞여서 들어와야하고,적정한 압축을 유지하여야 한다. 이과정을폭발행정이라고 한다
배기행정
폭발로 인하여 하사점까지 내려간 피스톤은 크랭크축에의해 더 이상 아래로 내려가지 못하고 다시 피스톤을 밀어올리게 되는데 이과정에서 자연스럽게 가스를 배기밸브로 내보내게 된다.
배기되는 배기가스는 폭발후의 높은열을 보유하고 있고 소음도 무지하게 크고 속도도 빠르다. 이과정을 배기 행정이라고 한다..
높은열, 빠른가스속도, 고음을 머플러에서 낮추어서 내보내게 된다.
이와같이 흡입, 압축,폭발 ,배기,의 4 단계를 연속해서 반복하는 것을 4사이클기관이라고 한다. 4사이클엔진은 안정적이고 연료의 소모가적다. 또한 시원한 연료가 들어와서 실린더 내부의 열을 식혀주는 역할을한다. 4사이클기관은 최소한 3개이상의 실린더를 가지고 있어야한다.
4사이클 2기통 엔진은 2회전에 1번 폭발하기 때문에 엔진전체로보면 1회전마다 한번폭발하게 되므로 회전이 블안하고 큰힘을 얻을 수가 없다. 따라서 엔진이 조용하고 큰힘이 필요한 고급 승용차 일수록 실린더 수가 증가한다. 배기량이 많아지면 연료소비는 필연적으로 증가한다.
엔진 내부 구성품
실린더 헤드 (Cylinder head)
기능
실린더 헤드 개스킷(Cylinder head gasket)을 사이에 두고 실린더 블록에 볼트로 설치되며 피스톤, 실린더와 함께 연소실을 구성한다.
재질
실린더 헤드에 경합금(주철, 알루미늄 합금)을 사용하는 이유는 주철에 비해 열전도 특성이 좋기 때문에 연소실의 온도를 낮게 할 수 있어 조기점화(pre ignition)의 원인이 되는열점(hot spot)이 잘 생기지 않고 또 압축비를 높일 수 있는 잇점이 있다.. 그러나 팽창이 크기때문에 변형이 생기기쉽고 또 부식이나 기타 내구성이 작은 결점이 있다.
구조
![](https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/1174C003497738F61F)
실린더 블록 (Cylinder block)
기능
엔진의 기초 구조물로서 보통 일체 주조로 되어 있다.
재질
주철(내마멸성이나 내식성이 좋고 주조와 기계 가공이 쉽다), 특수주철(Si, Mn, Ni, Cr 등을포함) 경합금
구조
![](https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/1574C003497738F620)
피스톤(Piston)
기능
피스톤은 실린더 내를 왕복 운동하여 동력행정에서 고온.고압의 가스로부터 받은 압력으로 커넥팅 로드(Connection rod)를 거쳐 크랭크축에 회전력을 발생시키는 일을 한다..피스톤은 피스톤 헤드(piston head), 링지대(ring belt), 스커트부(skirt section)및 보스(boss) 등의 주요부로 되어 있으며, 헤드는 연소실의 일부를 형성한다. 피스톤 헤드의뒷면에는 리브(rib)가 만들어져 있으며, 이 리브는 피스톤 헤드의 열을 피스톤 링이나 스커트부에 속히 전달하고 동시에 피스톤을 보강하는 일도 한다.
구조
![](https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/1174C003497738F621)
크랭크 축(Crank Shaft)
기능
크랭크 축(Crank shaft)은 크랭크 케이스 안에 설치된 메인 베어링과 캡에 지지되어
각 실린더의동력행정에서 발생한 피스톤의 직선운동을 커넥팅 로드를 통해 회전운동으로
바꾸고, 반대로 다른행정에서는 피스톤에 운동을 가해 연속하여 동력을 발생하는 중요한 기능을 가지고 있다.
구조
![](https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/1274C003497738F622)
커넥팅 로드(Connecting Load)
기능
커넥팅 로드는 피스톤과 크랭크축을 연결하여 피스톤의 왕복운동을 크랭크축의 회전운전으로바꾸어 준다..피스톤 핀에 연결되는 부분을 소단부(small end)라 하고 크랭크 축에 연결되는 부분을대단부(big end)라고 하며, 축 부분은 I형 단면으로 되고 축 부분의 대단부에서 소단부까지관통하는 오일구멍이 뚫어져서 소단부의 윤활과 피스톤의 냉각을 돕도록 한 것도 있다.. 커넥팅 로드는 운전중 압축력, 인장력 및 굽힘 등의 하중을 반복하여 받기 때문에 이것에 충분히 견딜 강도와 강성이 있어야 한다. 대단부와 소단부의 축심 사이의 거리를 커넥팅로드의 길이라 하고 이 길이는 일반적으로 피스톤 행정의 1.5~2.3배 정도된다.
재질
니켈 크롬강, 크롬 몰리브덴강 등의 특수강이 재료로 사용되며 형타단조(drop forging)에 의해 만들어진다.. 커넥팅 로드 베어링에는 큰쪽에 직접 배빗메탈(babbitt metal)을 주입한 것, 또 강제의 쉘(shell)에 배빗메탈이나 켈밋 합금(kelmet alloy)을 녹여 붙인 것이 사용된다.
구조
![](https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/1474C003497738F723)
![](https://t1.daumcdn.net/cfile/cafe/1574C003497738F724)