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4기통
4기통은 실린더가 4개인 엔진을 의미한다. 현재 보편적인 엔진 중 하나이기 때문에 엔진하면 떠오르는 이미지 또한 4기통이라 할 수 있다. 엔진은 실린더로 이루어지고 실린더 안 연료와 공기를 혼합 후 주입하고 압축한 후 폭발을 일으키고 발생된 힘을 동력계통에 전달하고 차가 주행이 가능해진다. 이 실린더 개수가 4개인 것이다.
개요
엔진을 분류하는 한 방법으로는 실린더의 수와 배열 모양에 따라 나누어지는데 기통은 실린더를 의미하는데 4기통 엔진은 4개의 실리더로 된 엔진을 의미한다 배열모양에 따른 분류로는 4기통 직렬 엔진, V4, F4,스퀘어 포 엔진등이 있는데 4기통 직렬 엔진은 배열이 직선으로 되어있는형태이고,V4는 4개의 실린더를 V형으로 배치한 형식, F4,스퀘어 포 엔진
종류
I4
I4(inline-four engine)은 4기통 직렬 엔진으로 (Straight-four engine)라고도 하는데, 이 4기통 직렬 엔진은 실린더가 왕복 운동을 회전 운동으로 바꾸거나 그 반대의 일을 하는 공통의 크랭크 축을 따라 일렬로 배열된 4기통 피스톤 엔진이다. 피스톤은 수직 방향으로 상하 운동을 한다. 배열이 직선형태로 되어있다고 했는데 이렇게 배열같은 것들이 직선 형태로 한 방향으로 배치가 되어있으면 엔진 설계가 단순하고 그에따라 일반적으로 제조 비용도 다른 형태에 비해 적게 들게된다. 하지만 회전운동을 할 경우 진동이 발생을 하는데, 이 엔진의 진동은 크진 않아도 작다고 할 수는 없지만 앞에 말했듯 배열이나 설계 또는 부품이 단순하기도 하고 진동에 대한 변수가 적어서 진동을 억제할 방법을 찾기도 쉽다 그래서 차량 전체를 생각했을 때 직렬 엔진의 진동은 다른 방식의 엔진에 비해서는 적은 편이라고 볼 수 있다.이 진동을 억제하려면 실린더의 수를 늘려서 균형을 맞추는 형식으로 억제하는데 배기량이 같은 엔진일 경우 실린더 수가 많은 쪽이 힘을 키워주는데 유리하기 때문에 일반적으로 승용차에는 4기 통 엔진에서 6,8기 통 엔진을 주로 사용합니다. 따라서 단기통이나 2기통보다 진동이 적다 하지만 이 직렬 엔진은 단점이 있는데 2,000CC급 전후의 중형 또는 소형 엔진에서 생산성과 정비성 정숙성이 모두 뛰어나지만 그 이상의 큰 배기량에는 적합하지않다. 모든 실린더가 일렬로 자리하고 있기 때문에 엔진의 길이가 길어지고 8기 통이나 12기 통 같은 대형 승용차용 엔진을 이렇게 배치하게 되면 가로 배치로는 버스 정도의 폭이 나오고 세로 배치는 엔진룸이 매우 튀어나오는 형태가 되기 때문이다.그리고 단기통, 2기통에 비하여 토크가 낮고, 연비가 비싸며 엔진의중량이 보다 무겁다는점 등이 있다. 또한 저배기량 엔진으로 제작이 어렵다. V4 나 성능이 좋은 V2에 비해서 공기저항을 많이 받는편이고 코너에서 트랙션이 약한 편이다. 그래도 4기 통 엔진은 가솔린 엔진의 경우 실린더당 배기량이 500~600cc를 넘어가면 비효율적이기때문에 실린더당 배기량이 500~600cc를 넘지 않는 4기통 직렬 엔진은 효율적이기도하고 동 배기량 대비 필요한 만큼의 회전력이나 출력을 얻을 수 있는 데다가 적절한 생산비와 적절한 유지비등을 겸비하여 널리 쓰인다. 디젤 엔진은 3.2L 미쓰비시 엔진 과 3.0L 토요타(Toyota) 엔진과 같은 더 큰 배기량으로 생산되었다.그리고 앞에 잠시 말했듯 단기통 및 I2, V2 엔진에 비해 진동 뿐만 아니라 출력, 내구성 등이 매우 우수하기 때문에 슈퍼스포츠 및 스포츠 투어러에서 요구하는 성능을 충족시킬 수 있고 V4에 비하여 생산 단가 및 정비 비용이 낮고 차체를 짧게 설계 할 수 있다.그리고 사용자수는 점차 지금보다 올라갈것이다. 4기통 엔진에 터보를 장착한 차량들이 증가하고 있기 때문이다. 마른모, https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?isHttpsRedirect=true&blogId=joyrde&logNo=94203084 마른모들의 JOYRIDE coolroly coolroly, https://coolroly.tistory.com/entry/%EC%9E%90%EB%8F%99%EC%B0%A8%EC%83%81%EC%8B%9D-%EC%A7%81%EB%A0%AC4%EA%B8%B0%ED%86%B5%EC%97%90-%EB%8C%80%ED%95%B4%EC%84%9C 2020-04-06
V4
V4는4개의 실린더를 V형으로 배치한 형식으로 V형 4기통 엔진의 장점은 직렬 4기통 엔진에 비해 크랭크 샤프트 길이가 짧고, 무게중심을 낮출 수 있으며, 밸런스를 맞추기가 용이하여, 진동이 거의 없는, 깔끔한 회전질감이다. 현대시대에는 직렬4기통 엔진 기술이 더 발달됨에 따라 또는 제작 단가가 직렬 4기통 엔진보다 높다는 단점으로 인해, 이륜자동차에서나 일부 사용되고 있는 엔진 형태다.1960년대에서 1970년대에는 포드 에섹스 V4 엔진을 포함한 양산차에서 볼수 있었지만 현재 양산차에서는 보기 힘들다. v4형태의 단점 때문인데 진동이 발생하고 직렬 구조 형태보다 부피가 커지기때문이다. 따라서 현재 자동차에서는 보이지 않고 있다. 최근 포르쉐 919 하이브리드 경주차에 쓰였었지만 이것은 경주 차였고 일반인에게 판매되고 있는 승용차에는 쓰이지 않는다. 현재는 오토바이같은 이륜차에 어느 정도 쓰인다고했는데, I4형 대비 폭이 좁아 매끄러운 코너링이 가능하기 때문에 사용한다 . 특징으로는 이 엔진만 가지는 배기음이 난다는 점이있다. v4를 만약 차량에 적용을 한다면 정비를 할때도 불편하고 직렬형과 비교해봤을때 직렬형은 엔진헤드가 하나이지만 v4형은 엔진헤드가 두개로 늘어나므로 비용이 늘어나고 차량금액도 비싸진다. 이륜차의 경우 엔진의 전후방향 길이가 직렬형보다 길어져 휠베이스가 덩달아 길어지게 되므로 코너링 성능이 더 안좋아지게된다. 그렇긴하지만 V형 2기통 트윈엔진 보다는 진동이 적어 장거리에서 피로하지 않고, 크루징 때 특유의 맥동음을 비롯한 감성을 좋아하는 오너들이 있다. 그래서 스포츠바이크보다는 투어러 쪽에 많이 쓰였었다. 하지만 2020년 현재 두카티, 혼다, 아프릴리아, KTM등 많은 제조사가 모토GP 머신 및 자사의 시판용 슈퍼스포츠 바이크의 엔진 형식으로 채택한다. 부등간격 점화등 여러가지 이유로 I4에 비하여 코너링 시 트랙션이 우수하며 전면 면적이 줄어들어 공기저항에서 많은 이득을 볼 수 있기 때문이다. 대표적인 V4 엔진 이륜차로는 혼다 VFR/RVF 시리즈, RC213V, 야마하 V-MAX, 아프릴리아 RSV4, 두카티 파니갈레 V4 등이 있다. 연비를 위하여 일부 V8차량들이 부하가 적은 정속운행 때 실린더 4개를 꺼 소프트웨어적으로 V4를 구현하기도 한다. 가변실린더 시스템으로 구현되며 2000년대 이후부터 배기가스 및 연비 규제에 대응하기 위해 많은 V8 엔진에 적용되었다. 출처 : 박병하 모토야(https://www.motoya.co.kr) [차갑고도 뜨거운 심장, 엔진]란치아 V4 엔진 편 2017.07.06 https://namu.wiki/w/4%EA%B8%B0%ED%86%B5
F4
4기통 수평 엔진(Flat four engine)은 수평 대향형 4기통 엔진,F4,Boxer 4라고 불리기도한다. Boxer 4라고불리는 이유는 피스톤이 움직이는 모습이 복싱선수의 행동 같아서이다. 가장 일반적인 유형의 4기통 수평 엔진은 대부분의 평면 4개 엔진이 각 쌍의 대향 실린더는 동시에 안쪽과 바깥쪽으로 움직인다. 4기통 수평 엔진은 완벽한 1차 및 2차 균형을 가지고 있지만 2개의 실린더 헤드는 설계가 4기통 직렬 엔진보다 생산 비용이 더 비싸다. 아무튼 수평 엔진은 일반적으로 엔진의 높이가 낮고 폭이 넓어서 엔진의 무게중심이 낮아지고 차량의 무게와 균형을 잡아줘서 핸들링이 좋아지게되고 코너링에서도 이득을 볼 수 있다. 그리고 뿐만 아니라 v형 엔진에 비해 같은 기통수 대비 작은 크기이고 길이가 짧다.그리고 차량의 설계를 낮게 할수있어서 공기저항을 줄일수있고 직렬엔진에비해서는 차지하는공간이 적어지게된다.그리고 공기 흐름이 4개의 실린더에 고르게 분산되어 효율적인 공기 냉각에 적합하다. 항공기에서는 중수 냉각 시스템을 휴대할 필요가 없다. 대부분 크랭크각이 180도라 서로 반대방향으로 운동하는 피스톤끼리 진동을 상쇄해 직렬형, V형에 비해 진동이 적은 것도 장점이다.특징이있는데, 직렬엔진의 고음과 달리 특유의 소리가 존재한다. 이를 럼블사운드라 칭하며, 실제로 4기통 엔진으로는 상당히 독특한 소리가 나온다.그리고 단점으로는 실린더 헤드가 1개가 아닌 2개로되고 폭이 추가가되면서 구조가 복잡해지고 제조비용이 비싸 만들고 구현하는데 비용이 꽤 들수도있고 이 복잡한 구조 때문에 정비도 어렵고 까다롭다. 그리고 실린더 내부에지면과 수평인 상태의 실린더 배치로 인해 실린더의 위쪽 내면이 보통의 엔진보다 빨리 마모되는 문제인 편마모 현상도 엔진 모델별로 나타나기도 하다.중력에 의해 오일이 아래쪽에 모이기 때문이다. 예를들어 포르쉐의 수냉식 포트분사의 시발점인 M96이 스크래치 다발생으로 유명한데 같은 코드네임의 메츠거엔진은 문제발생이 거의 없는 편이다.메츠거엔진을 자세히 들여다보면, M96 메츠거 엔진의 구조는 70년대에 쓰던 공랭식 엔진과 구조와 같다. 기어로 물려있는 인터미디어트 샤프트와 크랭크샤프트, 블럭과 일체형인 크랭크샤프트 베어링, 캠 샤프트체인 위치, 오일펌프 등 거의 모든 것이 다르다. 물론 중력이 존재하는 만큼 모든 문제가 해결되었다는 것은 아니다. 이러한 점으로 4기통 직렬 엔진이 4기통 수평 엔진보다 더 일반적으로 사용되고 V6 엔진은 더 큰 배기량이 필요한 곳에 자주 사용되고 있다. 4기통 수평 엔진은 대표적으로 스바루의 대부분의 차량들이나 포르쉐 911 등이 사용하며 있고, 그 외의 제조사로는 스바루-도요타 합작인 토요타 86가 F4형 엔진이다. 포르쉐는 최근까지는 F6를 고집하다터보조합으로 포르쉐도 F4형 엔진을 쓰기 시작했다. 첫 도입은 폭스바겐 비틀의 수평대향형 4기통이었고 포르쉐 356 또한 비틀의 섀시와 엔진을 이용한 차량이기 때문에 볼 수 있었다. https://ko.wikipedia.org/wiki/4%EA%B8%B0%ED%86%B5_%EC%88%98%ED%8F%89_%EC%97%94%EC%A7%84 https://namu.wiki/w/4%EA%B8%B0%ED%86%B5 https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=bjtacker&logNo=220181067372
스퀘어 포 엔진
4기통VS 6기통
https://blog.daum.net/grandmotor/404
각주
참고자료
같이 보기
