파일:가솔린.jpg
최초의 가솔린 자동차
영어: Gasoline Engine
독일어: Ottomotor, Benzinmotor
휘발유를 연료로 하는 내연기관으로, "가솔린 기관" 이라고도 한다. 작동방식에 따라 4행정(스트로크) 기관과 2행정 기관이 있다. 4행정 기관의 작동원리는 2회전·4행정으로 이루어져 있다.
1 역사
- 프랑스의 드로샤가 1862년에 원리를 제안하고, 1876년 독일의 오토가 처음으로 실용적인 가스 엔진을 제작한 이후 다방면에 사용되기 시작했다. 가스 엔진의 원리와 가솔린 엔진의 원리는 몇가지 기구가 다른것을 제외하면 거의 동일하다. 이후 1885년 독일의 다임러와 마이바흐가 최초의 자동차를 만들어내는데, 거의 비슷한 시기에 가솔린 자동차를 만든 벤츠도최초의 자동차 발명가로 인정한다.
- 초기에는 카뷰레터를 사용하여 공기와 기화된 가솔린을 혼합하여 공급하는 방식이 대세였으나, 80년대 이후에는 흡기포트에 인젝터를 장착하여 실린더 도달 직전에 공기와 가솔린을 혼합해주는 포트분사식[1]엔진이 주로 채택되었고, 2000년대 이후엔 거의 대부분의 메이커에서 포트분 사식 엔진을 채용하고 있고, 일부 제조사에서는 직분사 엔진으로 넘어가고 있는 추세다. 이에 대해선 연료 분사와 GDI 엔진항목을 참고.
2 원리
파일:가솔린원리.jpg
작동방식에 따른 종류는 크게 4행정(스트로크)과 2행정(크랭크케이스 압축식)으로 나뉘며 4행정은 2회전,4행정의 작동원리로 이루어졌다. 이는 오토 사이클(정 적 사이클)이라고도 불리며 이 원리를 요약하자면 다음과 같다.
- 1.흡입행정:피스톤이 하강하면서 연료와 공기의 혼합기를 기화기를 통해 흡입시킨다. 흡/배기 밸브는 전부 열린 상태.
- 2.압축행정:피스톤이 올라가면서 흡입된 혼합기를 압축시킨다. 흡/배기 밸브는 이때부터 닫힌다.
- 3.팽창행정:압축된 혼합기에 점화스파크의 전기불꽃으로 점화하고 폭발시켜 피스톤이 내려가면서 동력을 발생 시킨다.
- 4.배기행정:피스톤이 올라가면서 연소 가스가 배출된다. 이때부터 흡/배기 밸브는 다시 열린다.
- 2행정 기관의 작동 원리는 영국의 D.클라크가 고안했는데 1회전 마다 폭발하는 원리이다. 원리를 자세히 말하자면 피스톤이 올라갈 때 흡입구에서 크랭크케이스 안에 흡입하고 피스톤이 내려가면서 이것을 압축 시켜서 배기구가 열림에 동시에 실린더 속으로 보낸다.
3 구조
- 엔진 본체는 동력을 발생시키는 부분이며 실린더,피스톤,연결봉,크랭크축,캠축,흡배기 밸브 기구,플라이휠 등이 있다.
- 연료장치중 기화기(카뷰레터)는 오직 가솔린 엔진에만 있는 것으로 가솔린과 공기를 적당한 비율로 혼합시킨뒤 실린더로 보낸다.
- 카뷰레터의 스로틀밸브 개폐는 흡입되는 혼합기의 양을 조절해서 출력을 조정한다. 예전에는 이 방식이 대세였으나 80년대 이후에는 흡기포트에 인젝터를 장착하는 식으로 실린더에 도달하기 전, 공기와 가솔린을 혼합시켜주는 포트분사식 엔진이 나왔고 2000년대 이후에는 대부분이 이 방식을 쓰며 그외에도 일부 자동차 제조사 에서는 직분사 엔진으로 넘어가는 추세이다. 그외에도 흡기 다기관,연료펌프,공기 청정기 등의 장치들이 있다.
- 냉각장치는 엔진이 과열하지 않도록 온도를 적절하게 유지시키는 것이 목적이며 분류는 수냉식과 공랭식으로 나누며 주로 수냉식이 쓰인다. 물론 공랭식도 많이 쓰인다. 공랭식은 냉각용 핀을 장치한게 대부분이며 수냉식은 물펌프,라디에이터(방열기),팬,온도조절기 등의 구조로 이뤄졌다.
- 점화장치는 실린더에 흡입된 혼합기를 점화하는 것으로 축전지,감응코일,단속기,배전기,점화플러그,축전기 등이 있으며 축전지 대신 자석 발전기를 사용하는 것도 있다.
- 윤활장치는 오일펌프,오일청정기,오일팬등으로 이뤄졌으며 피스톤이나 베어링 부분에 윤활유를 보내는 장치이다.
3.1 2행정, 4행정
- 2행정 : 크랭크가 한번 회전할때 흡기.압축이 동시에, 폭발.배기가 동시에 이루어진다. (흡기,배기밸브가
- 별도로 존재하지 않는다.)
- 장점 : 엔진크기가 작고 구조가 간단해서 가볍다. 출력(힘)이좋다.
- 단점 : 연비가 떨어지고 내구성이 약하다.
- 4행정 : 크랭크가 첫번째 회전할때 흡입하고(상사점->하사점) 압축하며(하사점->상사점), 두번째 회전할때
- 폭발이 일어나고(상사점->하사점) 배기가 된다.(하사점->상사점) (흡기및 배기밸브가 각각 존재한다.)
- 장점 : 연비가좋고 내구성이좋아 수명이 길다.
- 단점 : 엔진크기가 크고 구조가 복잡해져 덩치가 크고 무겁다. 출력(힘)은 2행정보다 떨어진다.
4 장단점
- 장점 : 가솔린/가스 엔진의 가장 큰 장점
유류세를 걷기 쉽다는 점?은 같은 출력이라면 디젤 엔진에 비해 크기와 무게가 적은 것과, 운전과 관리가 쉽다는 것[2]. 때문에 항공기,자동차,오토바이,모터보트와 같은 교통수단과 경운기,소방 펌프,발전기와 같은 장비에 쓰이기도 하며 취미용의 소형원동기[3]로의 제작도 쉬워서 다방면에서 이용된다. 2행정의 경우에는 1회전 만에 폭발하기만 하면 되기 땜에 회전이 원활한 장점이 있다. 거기에 2행정에 배기 밸브를 끼얹으면 연료 효율을 향상 시킬수 있다. - 단점 : 흡배기 작용이 원활하지 못하고 이로인해 혼합가스의 일부가 배기가스와 함께 배출 되므로 연료소모가 많은 단점이 있어서 대형기관에 사용하기가 어렵다.