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공학 문제해결/열역학

【내연기관】 2 행정 사이클 기관의 장단점

"Kites rise highest against the wind - not with it."
"연은 순풍이 아니라 역풍에 가장 높이 난다."
- 윈스턴 처칠


안녕하세요. 이번 포스팅에서는 내연기관 문제에서 자주 등장하는 '2 사이클 기관의 장단점'에 대한 내용입니다. 부족하지만, 보시고 도움이 되었으면 합니다. 언제나 궁금한 점은 댓글을 이용해주시길 바라고 열공하시는데 힘내시길 바랍니다!^^


[2 사이클 기관이란?]

 : 내연 기관에서 실린더 내 피스톤 크랭크 1회전에 대해서 2행정을 행하고, 피스톤의 2행정으로 1사이클을 행하는 기관. - 도해 기계용어사전

 : 매회전(2행정)에 1회의 연소와 작동 행정이 있는 기관. 보통, 실린더의 하부에 배기구가 설치되고, 소기구로부터 신기가 유입되면서 동시에 연소 가스의 배출이 이루어진다. 또한, 소기와 배기가 밸브에 의해 이루어지는 것도 있다. 소형 가솔린 기관과 중*대형 디젤 기관에 널리 사용되고 있다. - 기계공학용어사전

 : 피스톤이 2행정 하는 동안 흡입*압축*폭팔*배기의 4행정이 모두 끝나게 되는 사이클 형식으로, 이 형식의 엔진에서는 크랭크축의 매 회전마다 동력(폭팔) 행정이 발생한다. - 자동차용어사전



[2 사이클 기관의 장점] (vs 4 사이클 기관과 비교하여)

  • 이론적으로 2배의 출력을 낼 수 있다.
  • 구조가 간단하다.
  • 회전력이 균일하다.
  • 밸브 개폐 기구가 없어 구조가 간단하고, 마력당 무게가 적으며, 원가가 저렴한 축이다.
  • 크랭크축이 1회전 할 때마다 동력이 발생하여 회전력의 변동이 적기 때문에, 실린더수가 적어져도 작동이 원활하다.
  • 이론상 동일 배기량의 4행정 엔진에 비해 2배의 출력이지만, 실제론 1.6 ~ 1.7배 정도의 출력을 낸다.
  • 2행정 가솔린 기관의 경우, 엔진의 윤활을 가솔린과 섞은 혼합기로 대체한다. 그로 인해서 오일펌프 등을 생략할 수 있으며, 오일라인의 설뎨 등이 필요가 없어져서 엔진 자체의 가격이 하락하고, 보다 작고 단순하게 만들 수 있다. 이는 엔진 정비시 편의성으로 돌아온다.
  • 밸브 장치가 없기에 4행정 엔진의 밸브 서징이 없다. 흡배기 포트의 위치만 조절하면 초고회전형 엔진으로도 비교적 수월하게 제작할 수 있다.
  • 고속에서도 주철 피스톤을 사용할 정도로 피스톤 기구의 관성력이 완화
  • 회전력이 균일, 플라이휠을 소형 경량으로 할 수 있다.
  • 역전이 쉽다.
  • 시동이 편리하다.


[2 사이클 기관의 단점] (vs 4 사이클 기관과 비교하여)

  • 연료소비율과 율활유 소비율이 높다.
    • 소기기간은 회전속에 따라 변화한다. 회전속도가 너무 낮으면 새 혼합기가 배기관으로 유출된다. 반대로 회전속도가 너무 높으면 실린더 내에 잔류하는 연소가스의 양이 증가하고 따라서 출력이 저하한다.
  • 충진효율이 낮다.
  • 평균유효압력이 낮다.
  • 열부하 수준이 높다.
  • 배기가스의 질이 불량하다. HC가 많이 발생된다.
  • 공전풀짐이 불량하다. (잔류 배기가스 때문에)
  • 회전속도를 높이지 못한다.
  • 효율이 낮으며 소리가 크고 과열이 되기 쉽다.
  • 배기행정이 불안정하며, 유효행정이 짧고, 동일 배기량일 경우 4행정 기관에 비해 연료소비율이 크다. 새로운 혼합기가 들어오며 배기가스를 내보내는데 이 과정에서 연소되지도 않은 혼합기가 배기가스와 배출된다.
  • 저속일 경우, 기관의 회전상태를 유지시키기 어렵다.
  • 소기/배기 포트가 실린더 측면에 그냥 뚫려있는 형태의 특성상, 피스톤과 피스톤링의 소모가 크다.
  • 대기 오염물질 배출량이 많다.
  • 4행정보다 실린더의 피로가 많다.
  • 소기펌프가 필요, 소음이 높다.
  • 회전속도를 높이지 못하고 밸브기구의 관성력 때문에 최고속도 제한




[출처] 각종 사전, 유투브, 네이버, 나무위키, 위키백과, 공기업 문제집 등




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