엔진 힘의 원천, 실린더

엔진이 힘을 만들어내는 기본 단위는 실린더와 피스톤이다. 실린더 내부에서 피스톤이 왕복운동을 하면 이것이 회전운동으로 바뀌고, 바퀴까지 전달된다.

피스톤이 왕복운동을 할 수 있는 이유는 연소실에서 연료를 폭발시키기 때문이다. 이를 위해 실린더 내부에서는 공기와 연료를 흡입하고 압축한 뒤 폭발시키고 마지막으로 배출시킨다. 다른 과정을 거치는 엔진도 있지만 사실상 모든 자동차 엔진은 위의 4가지 과정을 따른다.

실린더는 피스톤이 왕복운동을 할 수 있는 몸통이다. 피스톤은 위아래로 상하 운동을 한다. 연소실 내부로 공기가 드나들 수 있는 문의 역할을 하는 것은 밸브라고 한다.

상하 운동을 하는 피스톤의 가장 낮을 때 위치를 하사점, 반대로 가장 높은 지점까지 올라가는 부분을 상사점이라고 한다. 하사점에 있을 때 실린더 안의 부피를 실린더 용적이라고 부르며 상상서점 있을 때 부피는 연소실 용적이라고 한다.

피스톤의 상사점과 하사점 사이에서 오가는 부피, 혹은 실린더 용적에서 연소실 용적을 뺀 것을 기통당 배기량이라고 한다. 그리고 기통당 배기량을 모두 더한 부피가 바로 엔진의 배기량이 된다.

피스톤이 상사점에 이르면 공기를 최대한 압축한 상황이 된다. 실린더 용적과 최대한 압축을 했을 때 비율이 흔히 말하는 압축비다.

일반적으로 압축비가 높으면 더 큰 힘을 끌어낼 수 있다. 하지만 그만큼 압축을 하는데도 힘이 들고 소음과 진동도 커진다.

가솔린 엔진은 압축비가 높아지면 점화되기 이전에 자연발화 되는 노킹이 발생할 수 있다. 디젤 엔진은 가솔린 엔진보다 압축비를 높게 사용한다. 하지만 압축비가 너무 높아지면 질소산화물 배출량이 많아진다. 때문에 압축비는 차량 특징에 따라 제조사에서 각기 다르게 설정한다.