사이클기관

■ 4행정 사이클 기관

피스톤이 왕복 운동을 하는 상한선 및 하한선을 각각 상사점 및 하사점이라 하며, 피스톤이 상사점에서 하사점으로 이동하는 거리를 행정(stroke)이라 한다. 4행정 사이클 기관은 흡입·압축·폭발·배기의 4행정으로 동력 발생의 1사이클을 완성하게 된다. ① 흡입 행정 흡입 밸브가 열리고 피스톤이 상사점에서 하사점으로 이동하는 사이에 새로운 혼합기가 실린더 속에 흡입된다. 이 때, 배기 밸브는 닫혀 있으며, 실린더의 압력은 0.8기압 정도이다. ② 압축 행정 피스톤이 하사점으로부터 상사점까지 올라가면서 흡입된 혼합기를 압축하는 행정으로, 이 때 흡입·배기 밸브 모두가 닫혀 있고 실린더 안이 밀폐된 상태이므로 혼합기의 압력과 온도는 올라가게 된다. ③ 폭발 행정 압축된 혼합기가 점화 플러그의 불꽃에 의해 점화(가솔린 기관)되거나 압축 착화(디젤 기관)되어 연소를 시작하며, 연소 가스는 폭발하면서 피스톤을 밀어 크랭크축을 회전시켜 동력을 발생하게 된다. 이 때, 가솔린 기관의 점화 플러그의 전압은 약 5∼15kV이다. 기관 전체를 움직일 수 있게 하는 동력이 폭발 행정시에 생겨나게 된다. ④ 배기 행정 배기 밸브가 열리고, 하사점에 있는 피스톤이 상사점까지 이동하여 연소 가스를 실린더 밖으로 배출한다. 이에 따라 피스톤은 4행정을 모두 마치게 되고, 크랭크축은 4행정 동안 모두 2회전하게 된다. ▼ 표4 4행정 사이클 기관의 작동 구분 흡입 밸브 배기 밸브 피스톤 크랭크 축 흡입 행정 열림 닫힘 1행정 0.5회전 압축 행정 닫힘 닫힘 2행정 1회전 폭발 행정 닫힘 닫힘 3행정 1.5회전 배기 행정 닫힘 열림 4행정 2회전

■ 4행정 사이클 기관의 장단점

① 장 점 ② 단 점 · 냉각 효과가 양호하며, 열적 부하가 적다. · 저속에서 고속까지 회전 속도 범위가 넓다. · 기관의 효율이 높으며, 연료 소비율이 적다. · 시동시에 실화가 적다. · 밸브 기구가 복잡하며, 마찰이나 기계적 소음이 크다. · 실린더 수가 적을 경우 사용이 곤란하며, 1마력 당 중력이 무겁다.

■ 2행정 사이클 기관

크랭크축의 매회전마다 폭발·팽창이 이루어져 동력이 발생되는 기관으로, 흡입 밸브와 배기 밸브가 없고 실린더 벽에 흡기구·소기구 및 배기구가 있다. 4행정 사이클 기관과 같은 연료와 공기의 흡입과 연소 가스의 배기를 위한 독립된 행정이 없으며, 실린더 벽에 소기구와 배기구가 있어 피스톤이 밸브의 역할을 한다. 크랭크축이 1회전하는 동안 1사이클이 완성된다. 피스톤 하강 행정 후반에서 배기가 시작됨과 동시에 크랭크실에서 미리 압축된 새 혼합기로 실린더 내의 연소 가스를 밀어 내어 청소하는 것을 소기라 한다. 소형 가솔린 기관에서는 크랭크실을 밀폐하여 이곳에 혼합기를 흡입시키고, 피스톤의 하강 행정 때에 압축하여 필요한 소기 압력을 얻게 된다. 이론상으로는 같은 배기량일 때 2행정 사이클 기관의 출력은 4행정 사이클 기관 출력의 2배이다.

■ 2행정 사이클 기관의 장단점

① 장 점 ② 단 점 · 4행정 사이클 기관과 비교해 1.6∼1.7배의 출력이 있다. · 회전력이 일정하며, 실린더 수가 적어도 회전이 원활하다. · 밸브 장치가 간단하여 소음이 적으며, 중량이 가볍다. · 연소 가스의 배기가 불안정하고, 연료의 소비가 많다. · 4행정 사이클 기관과 비교해 볼 때, 기관의 효 율이 낮다. · 피스톤과 피스톤 링의 소모가 빠르다.

 

 

<출처:네이버오픈백과>