1. 열기관의 정의

자연에 존재하는 여러 가지 형태의 에너지를 이용하여 우리 생활에 필요로 하는 동력을 발생시키는 기계를 총칭하여 원동기라 하며 원동기는 풍력, 수력, 열에너지 등을 이용하는 것이 있으나, 이중에서 열에너지(연료의 연소)를 기계적 에너지(일)로 변환시키는 장치인 열기관(heat engine)이 가장 많이 사용되고 있다. 열기관에는 내연기관과 외연기관이 있다.

1.1. 내연기관

내연기관은 가스나 액체 상태의 연료와 공기로 된 혼합기 즉, 작동유체를 기관의 연소실 내에서 간헐적으로 폭발 연소시켜 그 연소가스의 열에너지를 기계적 에너지(일)로 변화시켜 주는 기관으로 일반적으로 체적형 내연기관이라 한다.

현재 사용되고 있는 자동차용 기관은 대부분 이 체적형 내연기관이며, 가솔린기관(LPG, CNG, LNG기관)과 디젤기관이 주류를 이루고 있다. 그리고 이들 기관의 작동기구는 대부분이 왕복 피스톤형이다.

한편, 연료를 일정한 연소실 내에서 연속적으로 연소시켜 발생하는 연소가스를 유동적을 이용하여 이를 기계적인 일로 변환시키는 열기관을 유동형 내연기관이라 하며, 가스터빈기관, 제트기관 등이 여기에 속하며 비교적 고출력과 고속회전을 낼 수 있다.

                            [그림 1-10] 가솔린기관                                  [그림 1-11] 디젤기관

1.2. 외연기관

외연기관은 연료의 연소를 실린더 바깥쪽에 설치된 연소장치에서 연소시켜 얻은 열에너지를 실린더 내부로 유입하여 기계적 에너지를 얻는 형식이다. 연료는 석탄, 나무 등 고체연료의 사용이 가능하므로 사용연료의 선택범위가 넓다. 그리고 증기터빈과 함께 개발 중인 스털링기관(stirling engine)이나 왕복운동형인 증기기관이 외연기관에 속한다.