밀러 사이클, 앳킨슨 사이클, 오토 사이클은 어떻게 다를까요?

밀러 사이클, 앳킨슨 사이클, 오토 사이클은 과급과 효율이라는 분명한 차이가 있습니다. 현재 이 가운데 가장 뛰어난 것은 무엇인지 말씀하실 수 있나요?

왕복동식 내연기관(MCIA)을 장착한 최초의 자동차가 시장에 나온 이후, 이 기술은 꾸준히 발전해 왔으며 해당 차량의 성능을 향상시키는 것을 목표로 한 새로운 변형 방식들도 등장하고 있습니다.

무엇보다 먼저 짚고 넘어갈 점은, 왕복동식 내연기관은 실린더의 개수, 실린더의 배치 방식, 그리고 사이클의 종류에 따라 분류할 수 있다는 것입니다. 오늘은 한 걸음 더 나아가, 현대 자동차에서 가장 흔히 쓰이는 세 가지 사이클을 설명해 드리겠습니다. 바로 밀러 사이클, 앳킨슨 사이클, 오토 사이클은 어떻게 다를까요?

오토 사이클은 무엇이며 어떤 점이 다를까요?

오토 사이클은 4행정으로 이루어지며 화학 에너지를 기계 에너지로 변환하는 것을 목표로 합니다. 첫 번째 단계는 흡입입니다. 이 단계에서 피스톤은 상사점에서 하사점까지 실린더 안을 내려가며 공기와 휘발유의 혼합기를 실린더 안으로 채웁니다.

두 번째 단계인 압축은 피스톤이 하사점에서 상사점으로 올라가면서 혼합기를 압축하는 과정입니다. 피스톤이 상단에 도달하면 점화플러그가 만들어내는 불꽃에 의해 점화가 일어납니다.

세 번째 단계인 폭발에서는 앞서 생성된 힘이 피스톤을 밀어내 다시 초기 위치로 내려가게 하며, 이를 통해 기계 에너지가 만들어집니다. 네 번째 단계인 배기에서는 엔진이 연소 후 생성된 가스를 밖으로 내보냅니다. 이 움직임이 효과적으로 이루어지려면 특히 밸브의 열림과 닫힘이 정확히 동기화되어야 합니다.

오토 사이클에서 첫 번째 단계에는 밸브가 열려 혼합기가 들어오고, 두 번째 단계에서는 흡기 밸브가 닫히고 배기 밸브는 계속 닫혀 있습니다. 세 번째 단계에서는 두 밸브가 모두 닫혀 있으며, 네 번째 단계에서는 배기 밸브만 열립니다.

앳킨슨 사이클은 어떻게 작동할까요?

앳킨슨 사이클은 작동 방식에서 오토 사이클과 비슷합니다. 차이는 압축 단계에서 나타납니다. 이 방식의 엔진에서는 피스톤이 상사점에 도달할 때까지 흡기 밸브가 더 오래 열려 있습니다.

오토 사이클에서는 피스톤이 상승을 시작한 직후 흡기 밸브가 닫혔지만, 앳킨슨 사이클에서는 이 시간이 늘어납니다.

밀러 사이클의 특별한 점은 무엇일까요?

밀러 사이클을 사용하는 엔진은 앳킨슨 사이클 엔진과 같지만 과급 장치가 추가되어 있습니다. 이러한 엔진의 가장 큰 장점은 더 높은 효율이며, 이는 연료 소비 감소로 이어집니다. 그러나 실린더 안의 압축을 줄이기 때문에 토크와 출력이 함께 감소합니다.

이 사이클에서는 출력 부족 문제가 과급을 통해 부분적으로 해결됩니다. 밀러 사이클은 주로 하이브리드 차량에 사용되는데, 토크 부족은 전기 모터를 추가하여 보완되며, 전기 모터는 즉각적이고 상당히 높은 토크를 제공하는 것으로 잘 알려져 있습니다.

밀러, 앳킨슨, 오토 사이클에 관여하는 엔진 부품은 무엇인가요?

실린더

이 부품은 원통 모양이며 피스톤이 들어가는 곳입니다. 또한 압축 전과 압축 중에 혼합기를 담아두는 역할을 합니다.

피스톤

공기와 휘발유의 혼합기를 압축하기 위해 위아래로 움직입니다.

커넥팅 로드

이 부품은 피스톤과 크랭크축을 연결하는 역할을 합니다.

크랭크축

피스톤과 커넥팅 로드를 통해 전달된 움직임을 원운동으로 바꾸고, 이를 변속기를 거쳐 바퀴로 전달합니다.

캠

달걀 모양이라는 독특한 형태를 가지며, 회전하면서 밸브를 열고 닫습니다.

밸브

실린더 안으로 공기가 들어가도록 하는 역할을 합니다.

점화플러그

불꽃을 일으켜 사이클의 세 번째 단계를 시작하는 역할을 합니다.