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by 이정원 Nov 13. 2022

한 기통의 크기는 500cc 우유갑만 하다.

화염이 전파되는 속도 때문에 크기가 정해진다. 

승용 자동차의 엔진들의 배기량에 따라 기통 수가 정해진다. 중형차인 2L 엔진은 보통 4기 통, 3L는 6기 통, 아우디 6L 엔진은 12기 통으로 보통 한 기통의 크기는 500cc 우유갑 크기만 하다. 


한 실린더의 크기는 화염이 전파되는 속도와 연관이 있다. 연료와 공기가 미리 잘 섞여 있는 상태에서 스파크 플러그에서 불꽃이 튀어 점화되어 연소가 되는 가솔린 엔진의 경우에는 스파크 플러그로부터 화염이 전파되는 시간이 필요하다. 


일상 주행에서 주로 사용하는 1800 rpm을 기준으로 계산해 보면, 1분에 1800번 회전하고, 2회전당 1 cycle이므로 1 cycle은 1/15초의 시간이 걸린다. 1 cycle은 흡기/압축/폭발/배기의 4 행정을 거치므로, 1번 연소해서 폭발을 1/60초 내에 마쳐야 한다. 


만약 크기가 너무 작으면 폭파 행정이 끝나기 전에 화염이 벽면에 닿아서 효율이 떨어지고 열 손실도 크다. 반대로 크기가 너무 크면 폭파 행정이 끝나도 실린더 내 모든 연료들을 태울 수 없게 되고 아직 화염이 도착하지 않은 벽면 주변에서 노킹이 발생할 수도 있다. 그래서 한 기통의 부피는 일정 수준인 500cc 정도로 수렴될 수밖에 없다. 


자동차 엔진은 이렇게 작동한다 - 강주원님 자료 참조

RPM이 높아지면 더 빠른 시간 내에 폭발을 마쳐야 하지만 유속이 빨라지면서 화염전파 속도도 빨라진다. 다만 같은 부피에서도 실린더의 가로 세로의 비율은 엔진의 용도에 따라 변한다. F1 경주차처럼 고속 주행이 많은 엔진들은 엔진 보어 사이즈를 키우고 스트로크를 줄여서 폭발하는 힘을 더 잘 전달할 수 있도록 설계되어 있다. 

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