4행정과 2행정 사이클의 장단점은?
보통 피스톤을 움직이는 기계들은 4행정 사이클이나 2행정 사이클로 움직이는데 둘 사이의 장단점은 무엇인가요? 그리고 다른 행정도 있나요?
안녕하세요
2행정의 장점은 간단한 구조를 이루며 제조 및 유지비용이 저렴하게 듭니다.
단점은 엔진 구조상 토크가 낮아 힘이부족하고 행정마다의 연소발생으로 연료소비가 다소 높습니다.
4행정의 장점은 2행정보다 출력력과 토크가 높으며 부드러운 주행을 경험할수 있습니다. 연료소비도 2행정보다는 효율적입니다.
이외에도 6,8,10행정등의 다양한 엔진이 존재합니다.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
먼저, 4행정 및 2행정이라는 용어는 엔진이 한번의 동력 발생(연소)과정을 완료하는데 필요한 피스톤의 움직임(행정)횟수를의미합니다.
4행정 사이클 엔진은 흡입-압축-연소(동력)-배기 이렇게 4개의 행정이 피스톤의 2회 왕복 운동(크랭크샤프트 2회전)을 통해 이루어집니다.
장점 :
연료 효율이 높습니다 : 연료가 비교적 완전하게 연소되어 연료 소모가 적습니다.
배출가스가 적습니다 : 연소가 완전하여 2행정 기관에 비해 오염 물질 배출이 적습니다.
내구성이 높고 정숙합니다 : 윤활이 비교적 잘되고 작동이 부드러워 수명이 길고 소음이 적습니다.
단점 :
구조가 복잡하고 무겁습니다 : 밸브 구동 장치 등 부품이 많아 설계가 복잡하고 엔진의 크기와 무게가 커집니다.
출력당 무게 비율이 낮습니다 : 동일 배기량에서 2행정 기관보다 상대적으로 출력이 낮습니다.
정기적인 오일 교환이 필요합니다 : 별도의 윤활 시스템으로 인해 주기적으로 오일을 교환해야 합니다.
2행정 사이클 엔진은 흡입-압축 및 연소(동력)-배기 이렇게 2개의 행정이 피스톤의 1회 왕복 운동(크랭크샤프트1회전)만으로 이루어집니다.
장점 :
구조가 단순하고 가볍습니다 : 밸브가 없어 부품 수가 적고 엔진 크기가 작고 가볍습니다.
출력이 높습니다 : 4행정에 비해 동력 발생 빈도가 높아 같은 배기량에서 더 높은 출력을 낼 수 있습니다.
어떤 자세에서도 작동 가능 : 주로 연료와 오일을 혼합하여 사용하므로 특정한 자세에서도 작동이 가능합니다(예:체인톱)
단점 :
연료 효율이 낮습니다 : 연료와 윤활유가 혼합되어 사용되며, 흡배기 과정에서 일부 연료가 배출되어 연료 소모가 많습니다.
배출가스가 많습니다 : 불완전 연소와 윤활유 연소로 인해 환경 오염 물질 배출이 많습니다.
내구성이 낮고 소음이 큽니다 : 윤활 방식의 한계로 부품 마모가 빠르고 작동 소음이 큰 경향이 있습니다.
피스톤 엔진의 기계적인 작동 방식은 크게 2행정과 4행정으로 나뉘지만, 열역학적 사이클의 종류는 다양합니다. 가장 대표적인 열역학적 사이클은 다음과 같습니다.
오토 사이클(Otto Cycle) : 휘발유 엔진의 기본이 되는 사이클로, 정적(일정한 부피) 연소 방식을 가정합니다.
디젤 사이클(Dissel Cycle) : 경유 엔진의 기본이 되는 사이클로, 정압(일정한 압력) 연소 방식을 가정합니다.
사바테 사이크(Sabathe Cycle) : 고속 디젤 엔진에서 사용되며, 정적 연소와 정압 연소가 결합된 복합 사이클입니다.
이러한 열역학적 사이클들은 실제 엔진의 효율이나 성능을 분석하는데 사용되며, 대부분의 피스톤 엔진은 기계적으로 2행정 또는 4행정 방식으로 이러한 열역학적 사이클을 구현합니다.
4행정 사이클 엔진은 효율성과 내구성이 뛰어나지만 구조가 복잡하고 제작 비용이 높습니다. 2행정 사이클 엔진은 구조가 단순하고 출력이 높지만 연료 소비가 많고 배기 가스가 많습니다. 다른 행정으로는 5행정 및 6행정 엔진이 있지만 상용화된 예는 드뭅니다.