가솔린 엔진의 4행정 사이클

자동차의 주요 엔진인 가솔린 엔진은 기본적으로 4 행정에 의해 자동차의 구동력을 발생시키는데, 이 4 행정에는 흡기 행정, 압축 행정, 연소·팽창 행정, 배기 행정으로 구성되어 있다.

 

1. 흡기 행정

 

가솔린 엔진에서 흡기 행정은 엔진 내부의 피스톤이 상사점에 있을 때 시작된다. 배기 밸브가 닫힌 상태에 흡기 밸브를 열고 피스톤을 하강시키면 실린더 안의 압력이 낮아지면서 흡기 포트에서 공기와 분무 상태의 연료가 섞인 기체(혼합기라고 한다)가 들어온다.

 

2. 압축 행정

 

피스톤이 하사점에 이르면 두 밸브를 모두 닫고 피스톤을 상승시켜 엔진 내부로 들어온 혼합기를 압축하는데 이것이 압축 행정이다. 기체는 압축되면 온도가 상승하기 때문에 이 행정에서는 연소하기 쉬운 상태가 된다.

 

3. 연소·팽창 행정

 

피스톤이 상사점에 다다르면 점화 플러그로 혼합기에 불을 붙인다. 여기서부터가 연소·팽창 행정이다. 혼합기는 폭발적인 연소를 일으켜 높은 열을 발생시킨다. 연소로 발생한 가스와 연소에 사용되지 않았던 공기(합쳐서 연소 가스라고 한다)가 열 때문에 팽창해 피스톤을 밀어낸다. 이때 열에너지가 운동 에너지로 변환되어 힘이 만들어진다.

 

4. 배기 행정

 

피스톤이 하사점에 이르면 배기 행정이 시작된다. 배기 밸브를 열고 피스톤을 상승시키면 연소 가스의 배기가 진행된다. 그리고 피스톤이 상사점에 이르면 다시 흡기 행정이 시작된다.

 

5. 요약

 

이와 같이 자동차의 가솔린 엔진은 4 행정이 진행되는 사이에 피스톤은 상사점과 하사점을 두 번 왕복한다. 이 같은 피스톤의 왕복 운동은 크랭크축과 타이로드(tie rod)를 통해 회전 운동으로 변환된다.

 

지금까지의 설명은 어디까지나 기본적인 4 행정을 전제로 한 것이다. 실제 엔진의 경우, 각 행정의 개시와 종료 타이밍이 미묘하게 다를 때가 많으며 연료 공급 방법이 서로 다른 엔진도 있다.