기관 11 > 밸브개페기구 및 밸브장치

1. 밸브 개폐 기구

1) 밸브 걔폐기구 역할 : 크랭크 축 회전 동력을 체인이나 벨트를 이용하여 캠축을 회전시키고, 캠축은 로커 암 축에 설치된 로커 암을 작동시켜 밸브를  피스톤 운동에 따라 개폐시켜준다.

2) 밸브 개폐시기 : 크랭크축의 회전에 맞추어 밸브의 개폐를 정확히 유지하는 것을 밸브 개폐시기(valve timing)라고 하며 밸브타이밍이 맞지 않게 되면 엔진의 부조 및 출력부족의 원인이 될 수 있기 때문에 매우 중요하다.

흡입밸브는 배기밸브가 닫히기 전에 열리고 피스톤 하사점 약30도 지난 위치에서 닫히게 된다. 배기밸브는 하사점 약 50도전 위치에서 열기 시작하고 피스톤 상사점 후에 닫히게 된다. 이때 흡입밸브와 배기밸브가 같이 열려있는 상태를 밸브 오버랩이라 한다. 이는 흡,배기효율을 높이기 위함이다. 여기에서 각은 피스톤의 위치 즉 크랭크축 핀 중심선과 수직선이 이루는각을 말한다.

3) 밸브 개폐기구의 종류  : L헤드형, I헤드형,  OHC형,  DOHC형

4) 캠축의 구동방식 : 기어형,  체인형,  벨트형

5) 밸브 틈새와 로커암

2. 밸브 장치

1) 갬축 : 캠 축(cam shaft)은 흡배기 밸브수와 동일한 수의 캠과 캠 축을 실린더 헤드에 지지하는 저널, 연료 펌프를 구동하는 편심 캠 및 배전기 구동용의 헬리컬 기어가 일체형으로 되어 있으며, 일반적으로 내마멸성이 큰 주철을 사용한다. 또한 캠의 양정부위는 칠드층으로 경화시키고 초기 윤활을 위해 표면 화성처리(Parcolubrite)를 한다

2) 캠축 리프터(태핏)의 종류 : 기어식, 자동식 밸브 리프트

3) 캠의 종류 : 접선캠, 오목면 캠, 블록면 캠

4) 자동식 밸브 리프트 작동 통상 밸브 래시(hydraulic lash adjuster) 한다. 오일로 채워진 실린더 내에 구멍이 뚫린 피스톤을 설치하여 이 구멍을 체크 볼로 막은 구조로 되어 있으며 스프링 장력과 유압에 의해 간극이 일정한 상태(0)로 유지된다. 캠의 로브가 리프터를 누르면 계통 전체(태핏)가 밸브 스템을 누르며 이 때 피스톤 주위로 약간의 오일이 흐른다.(리크다운). 즉 오일이 흐르고 있는 상태에서 힘이 전달되므로 밸브 리프터는 항상 캠에 밀착하여 움직인다. 로브가 통과하여 힘이 제거되면 체크 볼이 열려 오일이 보충되고, 스프링의 장력에 따라 계통은 원래의 상태로 돌아간다.

5) 벨브 :  밸브(Valve)는 동력행정에 필요한 혼합기를 연소실 안으로 흡입시키고 연소가스를 외부로 배출하기 위해 1개의 실린더에 흡배기 밸브를 각각 1개씩(알파 엔진은 흡기 2개와 배기 1개, DOHC 엔진은 흡기 2개와 배기 2개)설치되어 있다. 엔진의 출력은 밸브 헤드부분 지름의 크기에 따라 밀접한 관계를 가지며, 밸브 지름이 큰 편이 흡배기 효율이 좋으나 배기밸브는 냉각이 곤란하므로 흡기밸브보다 밸브 지름을 작게 하고 있다

6) 밸브 가이드 : 밸브 가이드는 밸브 면과 시트의 밀착이 정확히 되도록 밸브 스템의 안내 역할을 한다. 밸브 가이드에는 직접식과 교환식이 있다. 밸브 스템에 고무제의 실(seal)을 설치하여 윤활유가 연소실에 유입되는 것을 방지한다. → 밸브 스템 가이드

7) 시이트 : 폭 =1.4-2.0 mm,  각=30,45,60도  연삭각=15.75.45도

8) 밸브 스프링

① 흡,배기 밸브를 지지하는 스프링으로서, 일반적으로 코일스프링이 사용된다. 밸브 헤드를 밸브 시트에 밀착시켜 기밀을 유지하는 데 필요한 장력과 밸브가 캠의 형상대로 작동될 수 있는 부드러움이 요구되며, 재료로는 니켈강이나 규소-크롬 강이 사용된다.
② 밸브 스프링은 밸브가 닫혀 있는 동안 시트에 밀착되어 기밀을 유지하며 캠의 형상대로 확실하게 작동되도록 하여야 한다.
③ 밸브 스프링의 양부는 엔진의 출력과 직접 관계되므로 블로바이가스가 일어나지 않을 정도의 장력이 있어야 하며, 최고 회전속도에서 장시간 작동해도 충분히 견딜 수 있는 내구성이 있어야 한다. 또한 밸브 스프링은 서징을 일으키지 않아야 한다

◈  밸브 서징(Valve Surging］: 서지는 파도가 치는 것을 의미하며, 밸브가 캠에 의하여 작동하는 것과는 관계없이 심하게 움직이는 현상. 밸브의 시간당 개폐 횟수가 밸브 스프링의 고유 진동수와 같거나 그 정수(整數)의 배倍)가 되었을 때 스프링의 고유 진동과 밸브의 개폐 운동(진동)이 공진(共振)하여 일어나며, 심한 경우에는 관련 부품이 파손된다. 서징을 방지하기 위하여 고유 진동수가 다른 스프링을 합쳐 2중으로 하거나(이중 스프링), 부등(不等) 피치의 원추형(圓錐形) 스프링(코니컬 스프링)이 쓰일 때도 있다

9) 밸브 스프링 회전 기구 형식

▶ 릴리스 형식(release type): 밸브가 열렸을 때 엔진의 진동으로 회전하는 형식. 스프링 리테이너,와셔형 로크 및 팁 컵으로 구분되며 밸브 리프터가 팁 컵을 밀면 로크와 리테이너에 운동이 전달되고 밸브 스프링이 압축되며 밸브를 열게 된다. 이 때 밸브는 스프링의 장력을 받지 않게 되어 밸브는 엔진의 진동으로 회전하게 된다

▶ 포지티브 형식(positive type) : 밸브가 열릴 때 강제로 회전하는 형식. 시프팅 칼라, 스프링 리테이너, 볼 및 플렉시블 와셔로 구성되며 로커 암이 밸브를 열 때 시프팅 칼라에 큰 압력이 작용하여 플렉시블 와셔가 편평하게 된다. 이 때 볼이 경사면으로 굴러 내려가기 때문에 리테이너가 조금 회전하면서 스프링 리테이너 로크와 밸브 스템에 운동이 전달되어 밸브가 회전한다.

⑤ 점검사항 = 장력, 자유고, 직각도 점검