자료제공 : 엄 상무(현대설계 )

                                                                                                                           제       작 :  현대 설계팀

        ----------------------------------차           례---------------------------------

1장. 엔진의 기본

 1. 엔진을 살펴본다                2. 엔진의 종류                   3. 엔진 레이아웃                4. 엔진의 정의  

 5. 팽창력과 관성력                6. 레시프로 엔진               7. 배기 및 흡입행정             8. 압축 및 팽창행정  

 

2장. 여러 가지 엔진

 9. 로타리 엔진                     10. 디젤 엔진                      11. 내연기관과 모터

 

3장. 엔진의 구조

 12. 엔진의 구성                   13. 실린더 블록                   14. 실린더 라이너               15. 워터 재킷      

 16. 실린더 헤드

 

  1. 엔진을 살펴본다

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자동차는 영어의 오토모빌, 요컨대 『스스로 움직이는 차』를 직역하여 만든 단어인 것은 잘 알고 있다. 스스로 움직이기 위해서는 당연한 것이지만 엔진을 탑재하는 것이 필요하다. 또, 우리들이 승용차를 자동차라고 말하는 식으로, 영어로는 오토모빌을 모터카 또는 단순히 카로도 말하지만, 이 경우도 자동차는 모터 요컨대 엔진이 있는 자동차이고, 엔진이 없다면 자동차가 아니다.

그런 중요한 엔진이지만, 이것에 대해 알고 있지 않아서는 운전면허증을 취득하지 못하므로, 누구라도 일단 공부를 한다. 그러나, 그때는 내용의 이해보다도, 오히려 해답이 둥근것인지 어떤지를 생각하기에는 바쁘므로, 정직하게 말해서 엔진이란 어떤 것이므로, 어떤 작동을 하는가 잘 생각할 여유가 없다고 하는 사람이 많은 것은 아닐까.

하지만, 차량의 운전에 익숙해져가면, 주의하기 시작하는 것이 엔진이다. 특히 차량에 의지하여 주행하는 것이 싫어서, 자기가 생각하는 식으로 차량을 움직이고자 하면, 엔진에 대해서 어느 정도의 지식을 몸에 익혀, 그 특성에 맞게 적절한 기어를 선택하고, 액셀 페달을 잘 컨트롤하는 것이 중요해져 간다.

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엔진을 잘 작동시키기 위해서는, 우선 그 구조를 알지 않으면, 라는 의미로, 빨리 본네트를 열어보는 것이지만, 최근의 엔진은 자동차학교에서 받은 교재에 기재되어 있는 그림 및 설명으로부터 생각하고 있던 것과는 전혀 다른 것에 우선 놀란다.

엔진 룸의 한가운데에 엔진 본체가 있는 것은 알지만, 공기는 일체 어디로부터 들어와서 어디로 나가는지. 엔진에는 공기에 가솔린을 혼합하는 카뷰레타가 붙어있고, 최근에는 공기를 깨끗하게 하기 위한 에어클리너가 당연히 있지만, 최신의 전자제어 연료분사식 엔진은 그런 식의 장치는 곧 보이지 않는다.

또 엔진의 특성으로 하여도, 새롭게 발매된 차량의 엔진에 대해서는 전문지 등에 세세한 곳까지 미쳐 해설되고 있지만, 기본적인 것에 대해서는 주지의 사실로서 설명이 생략되고 있는 것이 많아서, 잘 모르겠다는 사람도 많은 것은 아닐까.

이 책은, 그런 방면을 생각하여, 엔진이 어떻게 되어 있고, 어떻게 동작하는지를, 그림을 중심으로 하여 가능한 한 이해하기 쉽게 모아 놓은 것이다. 엔진을 잘 깊이 알기 위한 단서로 하기를 바란다.

 

   2. 엔진의 종류

 

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 엔진이 일체라고 하는 구조로 되어 있어, 어떤 작동을 하는 것인지, 우선 엔진 본체를 중심으로 하여 살펴보자.

위의 엔진은 혼다의 INTEGRA에 탑재되어 있는 B18C형 엔진으로, 이 기호는 이 엔진이 개발될 때에, 타 엔진 및 베이스로 된 엔진 등을 고려하여 메이커가 결정한 것이다.

신 엔진의 개발에 있어서는, 메이커는 총력을 다하여 시장 동향을 살피고, 기획하여, 몇 년에 걸쳐 설계, 시작, 평가가 진행되어, 몇천억원의 투자가 이루어진다. 당연히 장기간에 걸쳐 양산하지 않으면 채산성이 맞지 않으므로, 메이커는 같은 엔진을 여러 종류의 차량에 탑재하여 사용한다. 그래서, 엔진 종류는 그만큼 많지 않다는 뜻이다.

그런데, 그 엔진에 대해 우선 실린더 수와 그 배열 방법에 의한 분류와, 차량에 어떻게 탑재하는가에 대해 살펴보자.

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잘 알고 있는 바와 같이, 엔진은 실린더로 불리는 통 가운데를 피스톤이 왕복하여 동력이 얻어지는 기계이므로, 일반적으로 말해 이 실린더 (기통) 수가 많은 만큼 큰 힘이 나온다.

그래서 엔진은 우선 실린더가 몇 개나 있느냐에 따라 분류된다. 잘 보이는 시판차의 엔진에는 2, 3, 4, 5, 6, 8, 12 기통이 있다. 물론, 엔진 배기량이 큰 엔진 쪽이 실린더 수가 많게 되는 경향이다. 이 실린더의 배열 방법에는 똑바로 배열된 직렬배치, 앞에서 보아 V자형으로 배열되어 있는 V형배치, 마주보고 배열된 수평대향의 3가지가 있다.

엔진 탑재 방법에는 그 방향에 따라 종치와 횡치가 있다. 물론 실린더의 배열이 차량 전후방향으로 되어 있는 것이 종치, 좌우방향으로 되어 있는 것이 횡치이다.

예를 들면, 프런트에 엔진이 있고, 후륜을 구동하는 FR차는, 엔진은 종으로 배치되어 있다. 이것은 후륜으로 구동력을 전달하는 프로펠러 샤프트를, 플로어 아래로 지나게 할 필요가 있기 때문이다. 소형차에 많은 프런트에 엔진이 있어 전륜을 구동하는 FF차는, 엔진의 회전축과 타이어를 회전시키는 구동축이 평행한 쪽이 좋으므로, 횡치가 바람직하다. 하지만, FF차에 6기통 엔진을 탑재하고 싶을 경우, 세로 길이의 직렬 엔진은 차량 폭이 넓게 되어 형편이 나쁘게 되므로, V형 엔진이 채용되는 것도 있다. 이런 식으로, 엔진 배열과 탑재 방법은 배기량 및 차량의 타입 등에 따라 최고로 적합한 조합이 선정된다.

 

  3. 엔진 레이아웃

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그런데, 엔진은 차량 앞쪽에 위치하고 있는 것으로서 이야기를 진행시켜도 가능하지만, 알고 있는 바와 같이 전체 차량이 그렇게 되어 있다는 뜻은 아니다. 1770년, 차량의 원조 구노의 증기자동차 엔진은 차체의 앞쪽 끝에 위치하고 있다. 1885년, 가솔린 엔진을 최초로 탑재한 다임러의 자동차는, 엔진은 3륜차의 후차축 앞에, 시트 아래에 위치하고 있다.

엔진을 어디에 탑재하는 것이 가장 합리적인지, 자동차의 긴 역사 중에 여러 가지가 시험이 되었지만, 1891년에 프랑스의 파날이 엔진을 앞에 위치시켜 후륜을 구동하는 프런트 엔진 · 리어 드라이브 (FR) 의 차량을 개발하면서 이 방식이 자동차의 기본 레이아웃으로서 확대되고, 정착하였다. 지금까지도 대형 승용차 및 스포티한 차량에는 기본적으로 이 스타일이 채용되고 있는 것은 알고 있는 바와 같다.

FR차의 특징은, 캐빈의 스페이스를 확보한 상태에서 전륜을 조타, 후륜으로 구동하여 타이어의 일 분담이 나누어져 있고, 중량 배분도 좋으므로, 차량의 운동 성능과 거주성의 밸런스가 취해져 쉽고, 진동·소음으로 이야기하는 점으로부터도 유리한 것이다.

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비교적 작은 대중차의 레이아웃에는, 이 백여년 사이에 2차례 큰 변화가 보였다. 그 최초의 것은 1936년에 등장한, 차량의 뒤에 엔진을 탑재하여 후륜을 구동한 폭스바겐으로, 제2차 세계대전 후에 개발한 승용차에 리어 엔진 · 리어 드라이브 (RR) 의 세계적인 유행을 주도하였다. 그 두 번째는 1959년에 데뷔한 영국의 미니이다. 횡치의 프런트 엔진으로 전륜을 구동하는 프런트 엔진 · 프런트 드라이브 (FF) 방식은, 지금은 소형차 뿐만 아니라, 중형 세단에도 많이 채용되고 있고, 국산차에는 이 타입이 많다.

FF차는 엔진과 구동 장치가 앞쪽에 집중하고 있으므로, 중량이 앞으로 치우친 식의 것은 피하는 것이 좋고, 한계로서의 조종성에 어려움이 있는 것으로 되어 있다. 그러나, 실내 및 트렁크의 스페이스가 크게 잡히는 것과, 차량을 전륜으로 끌어 주행하므로 주행 안정성이 좋다고 하는 특징으로부터, 실용차에 가장 적합한 레이아웃으로 말하여도 좋을 것이다.

미드쉽 엔진 · 리어 드라이브 (MR) 방식은, 거주성보다도 운동 성능을 중시하는 본격적인 스포츠카에 채용되고 있고, 엔진의 주요한 부분이 후륜보다도 앞에 있으면 미드쉽, 뒤에 있으면 리어 엔진으로서 구별하고 있다.

 

  4. 엔진의  정의

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구체적으로 엔진 이야기로 들어가기 전에, 엔진이라고 하는 단어에 대해서 조금 더 살펴보자.

이 책에서는 자동차에 가장 많이 사용되고 있는 가솔린 엔진을 중심으로 이야기를 진행시키지만, 더 넓은 의미에서 엔진이란 무엇인가, 요컨대 엔진의 정의라면, 조금 성가시다. 구체적으로는 『화력, 전력, 풍력 등이 갖고 있는 에너지를 계속적으로 기계 에너지로 변화시켜 다른 것을 움직이는 장치』는 총괄적으로 엔진이라고 부르고 있다. 한마디로 엔진으로 말하여도 여러 가지 타입이 있어, 각각 틀린 원리로 움직이고 있는 것이다.

그래서 가솔린 엔진은, 어렵게 말하면 연소 기관의 일종으로, 말하자면 『가솔린이 연소함에 따라 생긴 열을, 자동차를 움직이게 하는 힘으로 변화시키는 장치』이다.

그러면 열 에너지는 어떤 식으로 하여 기계 에너지로 변하는 것일까, 비근한 예로 말하면 레인지에 얹어 놓은 주전자 및, 전기 포트의 탕이 비등할 때에, 두껑이 덜그럭덜그럭 열리는 광경을 생각이 떠오르면 좋다. 가스 및 전기에 따라 생긴 열이 수증기를 발생시켜, 이 수증기에 의해 두껑을 열게 하는 힘이 생기고 있다. 열기구는, 밸브 중에 연료를 연소시켜 뜨겁게 한 공기를 보내면, 기구를 작동하게 하는 힘이 생기는 것이다.

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이때 놓쳐서는 안되는 중요한 것이 있다. 그것은 열로부터 나오게 되는 힘이 생긴다고 하는 것은 아니고, 열에 의해 우선 수증기 및 뜨거운 공기가 생겨, 그 수증기 및 뜨거운 공기가 일을 한다고 하는 것이다.

요컨대 열기관에는, 이런 식으로 에너지 변환의 중개를 하는 것, 매체가 필요한 것이다. 이 매체라는 것을 전문 용어로는 작동 유체라고 말하고 있다. 가솔린 엔진의 작동 유체는 가솔린과 함께 엔진으로 들어가, 연소되어 나가는 공기이다.

역으로 기계 에너지를 열 에너지로 변화시키는 경우를 생각해보자. 차량은 브레이크가 그 대표적인 예이지만, 물건을 맞닥뜨려 버리면 열이 나오는게 그것이다. 어렵게 생각하지 않아도 손을 마주 비비는 것으로 기계 에너지를 열 에너지로 변화시키는 실험이 가능하다. 이때 작동 유체 같은 것은 필요하지 않다. 힘이 그대로 열로 되는 것이다.

그러나, 열 에너지를 기계 에너지로 변화시키게 되면 그렇지 않게 된다. 작동 유체라고 하는 중개를 하는 것이 사이에 들어가기 때문에, 어떻게 하여도 에너지의 로스가 생긴다. 그래서, 얼마만큼의 열 에너지를 기계 에너지로 변화시키는 것이 가능한가라고 하는 효율이라고 하는 생각이 나오게 되는 것이다.

 

  5. 팽창력과 관성력

 

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가솔린 엔진은 『가솔린이 연소함에 따라 생기는 열을, 자동차를 움직이게 하는 힘으로 변화시키는 장치』인 것은 알았다. 그러면 구체적으로는 어떤 장치일까.

시판되고 있는 자동차용 가솔린 엔진은, 로타리 엔진이라고 하는 작동 원리가 다른 엔진을 제외하고, 전부 레시프로 엔진이다. 레시프로 라고 하는 것은 영어의 레시프로케이팅 엔진을 略하여 말한 것으로, 레시프로케이션은 기계의 왕복 운동을, 꺾어진 병 형상을 한 크랭크라고 하는 기구를 사용하여 축 회전 운동으로서 뽑아내는 것이 레시프로 엔진이라는 의미이다.

레시프로 엔진을 옆에서 보면, 위에 실린더 가운데를 왕복하는 피스톤, 아래에 크랭크샤프트가 있어, 양자는 콘로드로 연결되어 있다. 콘로드는 영어의 커넥팅로드 (연결봉)을 略하여 말한 것이다.

가솔린 엔진은 열 에너지를 기계 에너지로 변환시킬 때의 중개를 하는 작동 유체로서 공기가 사용된다. 요컨대 주사기 및 자동차 타이어의 공기 주입과 같은 식으로, 실린더 가운데에 피스톤을 넣은 장치를 만들어, 실린더에 흡입한 가솔린과 공기의 혼합 가스를 피스톤으로 압축하여 불을 붙여 연소시키면, 열에 의해 팽창한 가스가 피스톤을 누른다. 이때 피스톤을 누르는 힘, 요컨대 가스 팽창력이 자동차를 움직이게 하는 것이다.

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이때 팽창력 외에 하나 더, 관성력이라고 하는 힘이 발생한다. 이 힘은 상당히 수상한 것으로 알기에는 어렵지만, 엔진의 운동 부분에 항상 붙어 다녀서, 그 성능 특성에 영향을 미치기도 하고, 진동 소음의 원인이 되는 등 귀찮은 힘도 있다.

예를 들면 피스톤에 대해서 보면, 피스톤은 상사점에서 일단 정지한 상태로부터 움직여서, 스트로크 가운데 정도에서 최고 속도에 도달한 뒤 감속하여 하사점에서 멈추고, 다시 상사점으로 되돌아간다고 하는 움직임이 반복된다. 이런 식으로, 물건이 움직인다든지 멈춘다든지 등, 그 운동 속도가 변했을 때, 요컨대 가속도 및 감속도가 변하였을 때에 관성력이 발생한다. 요컨대 상사점으로부터 스트로크 가운데 정도까지는 피스톤에 상향 관성력이 발생하고, 중간을 지난 지점에서 이번에는 하향 관성력이 생긴다는 의미이다.

이때 생긴 관성력이, 연결된 다른 실린더의 피스톤 운동에 따라 생긴 관성력과 잘 상쇄되지 않으면, 진동이라고 하는 현상이 나타난다는 것이다.

 

  6. 레시프로 엔진

 

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레시프로 엔진에는 2사이클과 4사이클이 있다. 이 사이에 1883년에 독일의 다임러에 의해 개발되어, 1900년경까지에 기본적인 시스템이 확립된 4사이클 엔진이 현재의 시점에서 승용차용으로서는 주류이다.

그 원리는 잘 알려져 있는 것같이, 실린더 중에 공기와 가솔린을 혼합한 것 (혼합기)을 넣어, 전기 불꽃에 의해 점화하여, 연소 가스의 팽창력에 따라 피스톤을 왕복 운동시켜, 이것을 크랭크를 사용하여 회전 운동의 동력으로서 끄집어 낸다고 하는 심플한 것이다.

4사이클 엔진의 작동은, 피스톤이 상사점에 있을 때 흡기 밸브를 열고, 피스톤을 내려 혼합기를 흡입하고, 밸브를 닫는다 [흡입 행정]. 다음으로 피스톤이 올라가서 혼합기를 압축하고 [압축 행정], 전기 불꽃을 튀겨 이것을 연소시킨다. 고온 고압이 된 연소 가스가 피스톤을 눌러 빼낸다 [배기 행정], 라고 하는 것이 반복이다.

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이 4가지 행정중에, 엔진이 일을 하는 것은 팽창 행정뿐으로, 흡입 행정과 배기 행정은 흡배기 목적으로, 압축 행정은 혼합기를 압축할 목적으로 힘을 더하는 것이 필요하다. 이 때문에 크랭크샤프트에 탄력차 (플라이휠)를 취부하고, 그 관성력을 이용하여 회전이 연속한 순조로운 것으로 되는 식으로 하고 있다.

2사이클 엔진은 행정이 2가지의 엔진이다. 엔진으로서의 작동은 4사이클과 같아서 흡입, 압축, 연소·팽창, 배기를 행하지만, 상사점의 전후에서 압축과 연소·팽창을, 하사점의 전후에서 배기와 흡입을 동시에 행하고, 2가지 행정에서 한 사이클을 완료한다. 4사이클 엔진의 연소·팽창 행정이 크랭크샤프트의 2회전에 1회인 것에 대해, 2사이클은 회전할 때마다 피스톤이 크랭크를 누르므로 효율이 좋다.

흡배기 밸브가 없으므로 엔진의 구조가 간단해서 부품수가 적고, 제작비도 싸지만, 흡배기를 동시에 행하는 것이 장점임과 동시에 단점으로도 되고 있다.

요컨대, 하사점의 전후에서 들어오는 신기로 연소한 가스를 몰아내므로, 신구 가스가 섞이는 것은 피하지 못하고, 연료의 일부는 연소되지 않고 나가 버리게 된다. 그 결과, 어떻게 해도 배출 가스 중에 가솔린의 성분이 남아서 대기 오염이라고 하는 결과를 초래해 버려, 당연히 연료 소비량도 많아지고 있다. 이것이 2사이클 엔진의 약점이다.

 

  7. 배기 흡입행정

 

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그런데, 여기서는 자동차용 엔진의 주류인 4사이클 가솔린 엔진에 대해서 서술하겠다. 4가지 사이클에 대해서 조금 더 자세히 조사해보자.

흡입, 압축, 연소·팽창, 배기의 4가지 행정을 이해하기 위해서는, 엔진의 작동을 그림으로 표시한 지압 선도를 보는 것이 지름길이다. 복잡하게 보이는 것이 순서를 쫓아 보아가면 이해된다는 뜻이다. 지압 선도는 종축에 실린더내의 압력을, 횡축에 용적을 가진 그래프로, 그래프의 좌단 A와 C에서 피스톤은 실린더의 최고 위 (상사점) 에 있고, 우단의 B와 E에서 최고로 아래 (하사점) 에 있다. 그래프에 표시되어 있는 선을 4가지 행정에 적용시켜 보면, A-B가 흡입 행정, B-C가 압축 행정, C-E가 연소 행정, E-A가 배기 행정이라는 뜻이다.

보통 행정이라고 하는 것은 흡입으로부터 시작되지만, 실제로는 배기로부터 시작하는 쪽이 이해하기 쉽다. 그렇다고 하는 것은, 가능한 한 많은 공기를 흡입하기 위해서, 배기 출구 (배기 포트) 를 지나 바깥으로 나가는 연소 가스의 세력도 사용하고 있기 때문이다.

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그런데, 배기 행정은 배기 밸브가 열린 상태에서 피스톤이 하사점으로부터 상사점을 향하여 움직이고, 연소 가스를 밀어 보낸다고 하는 행정이다. 그러므로 배기 밸브는 하사점에서 열린다고 생각되지만, 실제로는 피스톤이 내려가는 것을 끝내지 않은 동안에 그림에서 말하는 Eo에서 열린다. 연소 가스가 피스톤을 누르는 힘은 조금 남아 있지만, 조금 빨리 밸브를 열어 아직 압력이 남아 있는 연소 가스를 분출한 쪽이 효율이 좋기 때문이다. 그렇게 하여 피스톤이 남은 가스를 쫓아내게 되므로 상승하여 배기 행정을 끝낸다.

흡기 행정은 흡기 밸브가 열려 피스톤이 상사점으로부터 하사점으로 향하고, 흡기 포트로부터 혼합기를 흡입하는 행정이다. 이때 흡기 밸브는 피스톤이 상사점에 도달하기 조금 전의 Ao에서 열린다. 이렇게 하면, 연소 가스가 배기 밸브로부터 유출을 계속하도록 하는 세력에 의해, 조금이지만 흡기를 빨아 당기는 효과가 발생하므로, 이것을 이용하는 것이다.

같은 식으로, 흡기 밸브는 하사점의 B는 아니고, 피스톤이 올라가기 시작하는 Bc에서 닫힌다. 이렇게 하면 혼합기는 계속 들어오도록 하는 관성력을 보다 많이 실린더에 들어간다. 엔진에 공기를 넣는다고 하는 것은 주사기에 주사액을 넣는 것과 같아서, 피스톤이 내려감에 따라 실린더에 대기압보다 낮게 되는 (부압) 현상을 이용하여 흡기 밸브 주변의 좁은 간격으로부터 공기를 넣는다는 뜻으로, 이러한 약간의 것도 잘 이용하는 것이 중요한 것이다.

 

  8. 압축 및 팽창 행정

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압축 행정은 실린더에 흡입된 혼합기는 피스톤으로 눌려지고, 압력이 높아짐과 동시에 그 온도도 급상승하여, 공기의 압축열과 강한 흐름에 의해 가솔린이 기화하여 극히 연소하기 쉬운 상태로 된다. 실린더에 흡입된 혼합기중의 가솔린은, 대부분이 공기중에 안개의 형태인 상태로 되어 떠 있고, 이것이 열에 의해 증발하여, 가스로 되기 때문에 연소하는 것이다. 이 압축된 혼합기가 연소하는 공간은 연소실이라고 불려진다.

추운 계절에 엔진의 시동이 어려운 것은, 가솔린이 기화하기 어렵기 때문으로, 대책으로서 가솔린을 많이 넣어, 혼합기중의 기체로 된 가솔린의 양을 많게 하여 연소하기 쉽도록 하는 것이 있다. 또 가솔린이 증발할 때에는 주변의 열을 빼앗으므로, 연소실의 온도가 낮게 된다. 이 때문에 연비를 좋게 하는 등으로 가솔린의 양을 적게 하면, 압축 행정에서 온도가 지나치게 높게 되어, 점화하기 전에 혼합기가 연소해 나가는 등의 이상 연소가 일어나는 것이 있다.

이 흡입으로부터 압축 행정에서 중요한 것은 혼합기의 흐름이다. 점화하여도 불이 붙지 않을 만큼의 강한 세기는 물론 좋지 않지만, 가솔린의 미립자가 공기와 잘 혼합할 정도로 타기 쉬운 가스로 되므로, 혼합기가 들어가는 흡기 포트의 형상 및 기류를 연구하여, 좋은 와류가 가능하도록, 그것이 연소 행정까지 가능한 한 감쇠하지 않도록 하고 있다.

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압축이 진행되어 피스톤이 상사점에 가까워지면, 그림의 C1에서 스파크 플러그에 전기 불꽃을 튀겨 혼합기에 점화하지만, 이 타이밍이 중요하다. 그렇다고 하는 것은 혼합기는 점화한 순간에 전부가 연소한다는 뜻은 아니고, 불이 붙은 것으로부터 연소가 진행하여, 압력이 높게 되기까지 시간이 걸리기 때문이다.

점화 타이밍은 상사점에서 거의 연소실 반분 위치까지 연소가 진행되고 있는 식으로 하여 있는 것이 보통이다. 게다가, 이 혼합기의 연소 속도는 엔진의 회전 속도에 거의 비례하여 빠르게 되므로, 점화 타이밍을 여기에 맞추어 빠르게 하지 않으면 안된다.

연소가 시작하면 혼합기는 단시간에 연소 가스가 되어, 온도, 압력 모주 급상승한다. 이때의 연소 가스 팽창력이 피스톤을 누르는 의미이기 때문에, 이 힘이 가능한 한 큰 것이 중요하므로, 그 목적으로는 혼합기의 연소는 가능한 한 짧은 시간인 것이 바람직하다. 연소 시간이 길면, 피스톤이 내려가는 것으로부터 뒤를 쫓아 누르는 것이 되기 때문에 효율이 나쁘다. 이 연소 시간은 연소실의 크기 및 형상에 따라 결정하는 가스의 흐름 및 혼합기의 성분 등 여러 가지 요인의 영향을 받는다.