피스톤 운동으로 열에너지→일에너지
기통 수 증가따라 배기량·출력 늘어
기통 수 증가따라 배기량·출력 늘어
요즈음 우리나라 뿐만 아니라 전세계적으로 K-POP 열풍이 대단하다. 최근에는 크레용팝이라는 그룹의 노래와 춤이 최고 인기를 누리고 있다. 이 그룹은 노래보다는 5기통 춤으로 인기몰이를 하고 있는데 다섯 명이 번갈아가면서 앉았다 일어서는 형상을 보여 5기통 춤이라고 불리고 있다. 이것은 자동차 엔진에서 연소시 실린더내의 피스톤 운동을 모형화한 것으로 자동차 전문가이어야만 이해할 수 있다. 일반적으로 자동차의 엔진은 연료와 공기를 연소시켜 열에너지를 일에너지로 변환하는 장치이다. 이러한 실린더에서 발생된 열에너지를 일에너지로 변환하기 위한 주요 장치인 피스톤과 커넥팅로드가 5기통 춤처럼 상하로 움직이면서 크랭크축을 돌려줘 회전운동으로 변환해 자동차를 구동한다.
엔진에서 기통수라는 것은 실린더의 수를 나타내며, 보통 4기통, 5기통, 6기통, 8기통이 있다. 기통수라고 표현하는 것보다는 배기량으로 표현하며, 기통수가 증가함에 따라 배기량이 증가하고 출력이 증가한다고 볼 수 있다.
일반적으로 자동차에 사용되는 엔진은 흡입, 압축, 폭발, 배기행정이라는 4행정 사이클 엔진을 사용하며, 피스톤이 위에서 아래 또는 아래에서 위로 이동해야 1개의 행정을 수행하므로 실린더별 상승과 하강을 각 2번 완료해야 폭발이 돼 일에너지가 발생이 된다. 그러므로 크랭크축이 2회전하면 각 기통별로 1번 폭발해 4번의 일에너지가 발생이 된다.
하지만 자동차 엔진에서 여러 실린더를 폭발시킬 때 고려해야 될 사항은 인접한 실린더에 연이어 폭발이 일어나지 않도록 해야 한다. 왜냐하면 인접 실린더가 순차적으로 폭발하면 크랭크축에 비틀림 진동이 발생해 회전력 변동이 심하며, 혼합가스가 흐름의 간섭을 받아 각 실린더에 균일한 혼합기를 분배하지 못하기 때문이다. 그래서 보통 4기통 엔진은 1개의 피스톤이 상승하면 인접한 피스톤은 하강행정을 하도록 크랭크핀의 위상차가 180°로 만들어졌으며 폭발순서는 1-3-4-2기통 순으로 이뤄지도록 했다.
5기통 춤에서 보듯이 인접한 사람보다는 떨어진 사람이 번갈아서 앉았다 일어나는 5기통 엔진을 형상화 한 것으로 자동차 엔진의 관점에서 보면 합리적이라고 할 수 있다.
<제공: 김연수 교수 한국폴리텍대학 달성캠퍼스 자동차학과(자동차정비기능장)>
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