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밸브개폐기구는 타이밍 기어(Timing Gear), 밸브 리프트(Valve Lifter), 푸시 로드(Push Rod), 밸브(Valve), 로커 아암(Rocker Arm)등으로 되어 있으며, OHV(Over Head Valve)방식, SOHC(OHC)방식, DOHC 방식등이 있다.
캠축은 장치되는 위치에 의해서 각각의 호칭이 달라진다. 실린더 블록에 내장되어 푸시로드등에 의해서 밸브를 작동시키는 방식을 OHV방식이라고 하며, 캠축이 실린더 헤드의 위쪽에 위치하는 것을 OHC방식이라고 한다. OHC가 OHV보다 고속회전에 적합한 것은 캠과 밸브의 거리가 짧은 것만큼 밸브의 개폐에 시간 지연이 생기지 않기 때문이다. 이것을 다시 고도화 한 것이 DOHC, 핀 캠이다. 1개의 캠축은 흡기밸브를 전용으로, 또 1개의 캠축은 배기밸브를 전용으로 한다. 이렇게 함으로써 흡기밸브의 밸브를 복합한 기구를 거치기 아니하고 마주보는 위치에 장치할 수 있으며, 이상적인 흡.배기의 크로스 플로우 시스템이 가능하게 된다. 또한 캠축의 작동 파이밍을 흡.배기와 같이 어느 정도의 폭으로 변환시킬 수가 있으며 엔진 출력을 비교적 자유로이 선정할 수 있는 것이 핀 캠 엔진의 최대의 특징이다.
4 사이클 엔진의 캠축은 크랭크축 2회전마다 1회전 하도록 스프로킷의 기어비가 구성되어 있으며, 캠축의 회전에 따라 로커 암 축에 설치된 로커암이 작동되고 이 로커 암의 운동은 밸브를 개폐 시킨다. 피스톤 운동에 따라 정확한 밸브의 개폐작동을 위해 크랭크 스프로킷과 캠 스프로킷에는 조립 표시가 되어 있어 조립할 때에는 이 표시를 맞추어야 한다.
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4사이클 과정가운데「흡입」과 「배기」 행정중에는 혼합기를 연소실 안으로 흡입하고 또 연소가스를 외부로 배출시키는 실린더와 외부와의 셔터 역할을 하는 기구를 밸브라고 한다.
일반적으로 흡기밸브가 배기밸브 보다 지름이 크고 최근에는 밸브의 복수화가 유행되어 흡기×2, 배기식」의 3밸브 방식이나「흡기×2, 배기×2」의 4밸브방식(4기통은 16밸브)이 많아지고 있다.
엔진의 출력은 밸브 헤드부분 지름의 크기에 따라 밀접한 관계를 가지며, 밸브 지름이 큰 편이 흡배기 효율이 좋다. |
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밸브 시트는 밸브 페이스(Face)와 밀착하여 연소실의 압력이 새는 것을 방지하며 밸브 헤드의 열을 받아 실린더 헤드의 냉각수 통로로 전달도 한다. 밸브시트는 항상 고온가스에 노출되고 또 밸브와 접촉을 하기 때문에 알루미늄제의 실린더 헤드에 내열강으로 만든 밸브 시트링을 열박음한 후 시트자리를 가공한다.
밸브 가이드는 보통 주철로 만든 다음 실린더 헤드에 압입시킨 후 가이드 내경을 정밀하게 다듬질하여 밸브의 밀착이 잘 되도록 안내하는 역할을 한다. 밸브 가이드와 밸브 스템의 틈새를 통해 엔진 오일이 연소실로 침입하는 것을 방지하기 위해 밸브 스템 부위에는 밸브 스템 씰을 장착한다.
밸브 스프링은 밸브가 닫혀 있는 동안에 밸브 시트에 밀착시켜 실린더 안의 기밀을 유지하고 또 밸브가 운동하는 동안에는 로커 암을 캠 면에 밀어서 캠의 모양대로 서로 떨어지지 않고 밸브가 확실하게 작동하도록 한다.
캠축은 흡기밸브 및 배기밸브와 같은 수의 캠을 바른 위치와 각도로 배열한 축이며 캠 표면의 곡선은 약간만 변화해도 각 밸브의 개폐시기나 리프트가 달라져 기관의 성능에 큰 영향을 주므로 장시간 사용해도 마모나 비틀림이 없는 고도의 열처리와 내마모성의 소재를 쓴다.
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<캠 축과 캠의 형상> |
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■ 타이밍기어 와 벨트(Timing Gear Belt) |
캠샤프트를 회전시키는 기어는 크랭크샤프트와 벨트로 연결되어 있는데 샤프트에 부착되어 있는 기어를 타이밍기어(또는 스프로킷,풀리)라고 하며 벨트를 타이밍 벨트라고 한다.
타이밍기어는 크랭크샤프트 기어가 2회전시 1회전하도록 2 : 1로 되어 있어 흡기, 배기 밸브의 운동과 연료의 분사 점화시기를 항상 일정하게 유지한다.
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<밸브 개폐 기구> |
참고 자료 : 한국교재개발 "자동차편람"
현대자동차 사이버정비교실
크라운출판사 "자동차공학"
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