자동차공학과, 자동차정비기능사 등 내연기관 필수과목 자동차기관 요점 2. 자동차용 내연기관의 분류 1

 

2. 자동차용 내연기관의 분류 1

기관은 사용하는 연료, 냉각방식, 밸브배열 및 실린더 배열, 실린더 안지름과 행정의
비율 등에 따라 분류할 수 있다. 사용되는 연료에 따른 가장 일반적인 형태는 가솔린기
관과 디젤기관으로 분류한다.
기관의 냉각방식에는 공냉식과 수냉식이 있으며, 실린더 배열에는 직렬형, V-형, 수
평 대향형, 방사형 등이 있고, 밸브배열에 따라서는 I-헤드형, L-헤드형, F-헤드형,
T-헤드형 등으로 분류된다. 또 실린더 안지름과 행정비율에 따라서는 정방형 기관, 장
행정 기관, 단행정 기관 등이 있다.

가. 사용되는 연료에 따른 분류
기관에 사용되는 연료에 따라 분류하면 가솔린기관, 디젤기관, 석유기관, 핫 벌브 점
화 기관 등 여러 가지가 있으나 가장 널리 사용되는 것은 가솔린기관과 디젤기관이다.

(1) 가솔린기관(gasoline engine)
가솔린을 연료로 하여 공기와 혼합한 혼합가스를 실린더로 흡입한 후 압축하여 점화
플러그에 의하여 점화시켜 동력을 얻는 기관이다.

(2) 디젤기관(diesel engine)
경유를 연료로 사용하며, 공기만을 실린더 내로 흡입하여 고온·고압으로 압축한 다
음 높은 압력의 연료를 분사시켜 동력을 얻는 기관이며, 압축착화 기관(compression
ignition engine) 또는 자기착화 기관이라 한다.

나. 기관의 냉각방식에 따른 분류
냉각장치는 실린더 내의 혼합가스 폭발에 따라 기관의 과열을 방지하고, 알맞은 작동
온도를 유지하기 위하여 필요하며, 냉각방식에는 공냉식과 수냉식이 있다.

(1) 공냉식 기관(air cooled engine)
공냉식은 실린더 주위에 여러 개의 냉각 핀(cooling fin)을 두고 열 전달면적을 크게
하여 여기에 공기를 직접 접촉시켜 냉각하는 방식이다.

(2) 수냉식 기관(water cooling engine)
수랭식은 실린더헤드 및 블록에 설치한 물 재킷에 냉각수를 보내어 기관을 냉각시키
는 방식이며, 라디에이터, 냉각 팬, 물 펌프 등의 냉각장치가 필요하다.

 

다. 실린더 수와 배열에 따른 분류
기관의 실린더 배열에 따라 다음과 같이 분류되며, 수랭식 기관의 실린더 배열은 일
반적으로 직렬형이나 V-형이 사용되며, 공랭식 기관에서는 V-형, 방사형, 수평 대향
형 등이 주로 사용된다.

(1) 직렬형 기관(in-line engine)
이 기관은 직립형이라고도 부르며, 가장 일반적인 기관의 배열형식 중의 하나이다.
즉 실린더를 크랭크축 방향으로 일렬로 배치한 것이다.

(가) 직렬 4실린더 기관(four cylinder in-line engine)
이 기관은 4개의 실린더가 일렬 수직으로 배열된 것이며, 실린더는 실린더 블록과
일체 주조하거나 실린더 라이너를 사용하기도 한다.
크랭크축은 5개의 베어링으로 실린더 블록 하반부에 지지되어 있다. 크랭크축의 4
개의 크랭크 핀(crank pin)은 동일 평면에 있고 바깥쪽 2개의 핀과 안쪽 2개의 핀이 각각 동일위상에 있으며, 서로 180°의 위상차를 두고 있다. 점화 순서는 1-3-4-2와
1-2-4-3이 있다.

(나) 직렬 6실린더 기관(six cylinder in-line engine)
이 기관은 실린더가 6개이며, 배열은 직렬 4실린더와 같다. 크랭크축은 5~7개의
베어링으로 지지되어 있으며, 크랭크 핀은 2개씩 120°의 위상차를 지니고 있다. 점화
순서는 1-5-3-6-2-4(우수식)와 1-4-2-6-3-5(좌수식)가 있다.

(다) 직렬 8실린더 기관(eight cylinder in-line engine)
이 기관은 8개의 실린더가 일렬 수직으로 배열된 것이며 크랭크축은 7~9개의 베어
링으로 지지되어 있다. 크랭크 핀은 2개씩 서로 직각 평면상에 배열되어 있으며, 그
배열에는 2가지 방식이 있다. 그 하나는 4실린더 기관의 크랭크축 2개를 서로 90°의
위상차를 두고 연결한 형상의 것이고, 또 다른 하나는 4실린더 기관의 크랭크축을 둘
로 절단한 후 그 사이에 4실린더 기관의 크랭크축을 90°의 위상차를 두고 연결한 것
과 같은 것이다. 뒤의 것이 평형의 정도가 좋다.
점화순서는 1-6-2-5-8-3-7-4가 널리 사용되며, 1-5-7-3-8-4-2-6으로도 할
수 있다. 이 형식의 기관은 현재 자동차용으로는 거의 사용되지 않는다.

(2) V-형 기관(V- type engine)
이 기관은 크랭크축 위에 실린더를 2열로 배열하고, 1개의 크랭크 핀에 2개의 피스톤
커넥팅 로드 어셈블리를 연결한 것이다. V-형 기관의 양 실린더 사이의 각도는 60~90°이다.

(가) V-6 실린더 기관(V-type six cylinder engine)
이 기관은 3실린더 직렬형의 실린더를 2조 V-형으로 배열한 것이다. 점화순서는
1-2-3-4-5-6을 주로 사용한다. 그 특징은 V-8실린더와 같다.

(나) V-8 실린더 기관(V-type eight cylinder engine)
이 기관은 직렬형의 4실린더 2조를 V형으로 배열한 것과 같다. 이 설계에서는 기
관의 전체 길이를 비교적 짧게 할 수 있고 무게도 줄일 수 있고, 기관 전체의 강성을
높일 수 있다. 이 형식으로 배열을 하면 혼합가스의 분배가 균일하고 흡입효율이 좋
은 흡기다기관을 설계할 수 있다.
V-실린더 기관 크랭크축의 크랭크 핀은 4실린더 기관과 같이 동일 평면상에 배열
할 수 도 있고, 서로 90°의 위상차가 있도록 배열할 수 도 있다. 뒤의 것이 평형이 좋
기 때문에 많이 사용한다. 상대하는 실린더의 피스톤-커넥팅로드 어셈블리는 동일
한 크랭크 핀에 연결되어 있다. 즉 각각의 크랭크 핀에는 2개의 피스톤-커넥팅 로드
어셈블리가 설치된다.

(3) 수평 대향형 기관(horizontal opposed engine)
이 기관은 크랭크축을 중심으로 하여 실린더를 수평으로 서로 대향(對向)시켜 배열한
것이며 4 또는 6실린더 기관의 일부에서 사용된다. 수평 대향형 기관은 높이를 낮출 수
있어 기관의 위치가 낮아지므로 운전실의 넓이를 크게 할 수 있는 장점이 있다.

(4) 방사형 기관(radial engine)
이 기관은 성형(星形)기관이라고도 부르며, 1개의 크랭크축을 중심으로 하여 실린더
를 방사형으로 배열한 것이다. 주로 항공기에서 사용하며 기관 앞면 면적이 넓어지는
결점이 있다.