내연 기관에서 실린더 헤드는 실린더 블록 상단의 실린더 위에 있습니다. 실린더 상단에서 닫혀 연소실을 형성합니다. 이 조인트는 헤드 가스켓으로 밀봉되어 있습니다.
실린더 헤드는 일반적으로 엔진 블록의 상단에 있습니다. 흡기 및 배기 밸브, 스프링 및 리프터, 연소실과 같은 구성 요소의 하우징 역할을 합니다. 실린더 헤드의 주요 기능과 다양한 디자인, 고장 원인 및 증상에 대해 설명하는 페이지입니다.
실린더 헤드의 통로는 공기와 연료가 실린더 내부로 흐르도록 하고 배기 가스가 실린더 밖으로 흐를 수 있도록 합니다. 통로는 달리 포트 또는 트랙이라고 합니다. 실린더 헤드는 또한 냉각수를 엔진 블록으로 보내어 엔진 구성 요소를 냉각시킵니다. 실린더 헤드는 물이나 기름이 연소실로 누출되는 것을 방지하는 개스킷을 사용합니다.
대부분의 원래 장비 제조업체는 주철로 실린더 헤드를 만듭니다. 주철로 만든 실린더 헤드는 내구성이 더 좋고 저렴합니다. 그러나 주철은 무거우며 열 발산 효율이 낮습니다.
이러한 이유로 일부 제조업체에서는 알루미늄으로 만든 실린더 헤드를 선호합니다. 이 실린더 헤드는 주철 실린더 헤드보다 훨씬 가볍습니다. 고성능 자동차와 경주용 자동차에는 일반적으로 알루미늄 실린더 헤드가 있습니다.
인라인(직선) 엔진이 있는 자동차에는 하나의 실린더 헤드가 있고 V 엔진이 있는 자동차에는 각 실린더 뱅크에 하나씩 두 개의 실린더 헤드가 있습니다. 실린더 뱅크가 V 엔진에 매우 가까운 일부 차량에서는 하나의 실린더만 있으면 됩니다. 대형 산업용 차량에는 실린더당 하나의 헤드가 있을 수 있습니다. 따라서 실린더 헤드를 훨씬 더 저렴하게 교체할 수 있습니다.
실린더 헤드는 흡기 및 배기 매니폴드에 연결하여 엔진의 피스톤을 움직이는 연료와 공기를 빠르게 연소시켜 엔진이 최대 용량으로 작동하도록 합니다.
흡기 매니폴드는 헤드로 공기를 공급하고 연료로 연소되어 배기 매니폴드를 통해 배출되는 배기 가스를 생성합니다.
관련 가스의 유입과 배출을 허용하는 흡기 및 배기 밸브가 엔진이 원활하게 작동하도록 정확한 시간에 열리고 닫히는 것이 중요합니다.
실린더 헤드 고장의 가장 흔한 원인은 냉각수 손실, 헤드 가스켓 고장 또는 냉각수 흐름 제한 등으로 인한 과열입니다.
극단적인 경우 실린더 헤드에 금이 가거나 손상된 경우 전체 엔진이 손상될 수 있습니다! 문제가 발생하면 가능한 한 빨리 처리하여 이러한 일이 발생하지 않도록 해야 합니다.
실린더 헤드는 극단적인 온도 변화에 의해 가해지는 엄청난 압력 때문에 휘어질 수도 있습니다. 이것은 더 이상 헤드 개스킷을 올바른 위치에 유지하기 위한 평평한 표면을 제공하지 않는다는 것을 의미하며, 이는 나중에 주요 수리 또는 전체 엔진 교체가 필요한 형태로 값비싼 문제로 이어질 수 있습니다.
뒤틀림은 알루미늄으로 만들어진 실린더 헤드의 경우 특히 문제입니다. 엔진마다 실린더 헤드 뒤틀림에 대한 허용 수준이 다릅니다. 일부는 여전히 효과적으로 작동하면서 많은 양의 뒤틀림을 견딜 수 있습니다. 실린더 헤드가 뒤틀리면 재정렬을 전문으로 하는 정비사에게 맡길 수 있습니다. 그렇지 않은 경우 교체가 필요할 것입니다.
실린더 헤드 고장의 증상은 다양합니다. 운전자가 손상을 최소화할 수 있도록 최대한 빨리 이를 인식할 수 있도록 하는 것이 중요합니다. 실린더 헤드가 고장나면 엔진(및 더 나아가 차량)이 고장납니다.
실린더 헤드 고장의 가장 흔한 원인은 냉각수 손실, 헤드 개스킷 고장 또는 냉각수 흐름 제한으로 인한 과열입니다. 극단적인 경우 실린더 헤드에 금이 가거나 손상된 경우 전체 엔진에 치명적인 손상을 줄 수 있습니다.
내연 기관은 매우 빠르게 가열됩니다. 이름에서 알 수 있듯이 이들은 작고 통제된 폭발을 억제하도록 설계되었습니다.
연소 과정에서 많은 에너지가 차량에 동력을 공급하기 위해 운동 에너지로 변환되는 대신 실제로 열 에너지로 손실됩니다. 이것은 완화할 수 있지만 완전히 제거할 수는 없는 설계의 부산물입니다.
실린더 헤드 균열의 가장 큰 원인은 과열입니다. 엔진이 과열되면 구성 요소가 견딜 수 있도록 설계된 열 임계값을 훨씬 초과하여 스트레스를 받을 수 있습니다.
대부분의 헤드가 알루미늄으로 만들어지기 때문에 엔진이 충분히 뜨거워지면 휘거나 갈라질 수 있습니다.
엔진은 여러 가지 이유로 과열될 수 있으며, 그 대부분은 냉각 시스템의 부품 고장으로 인한 것입니다. 몇 가지 가능한 원인이 아래에 설명되어 있습니다.
자세히 알아보기: 자동차 엔진이 과열되면 어떻게 해야 하나요?
냉각 시스템의 공기는 엔진의 한 부분이 온도 센서로 측정한 부분보다 훨씬 더 뜨거운 곳에서 핫스팟을 형성할 수 있습니다. 이는 공기가 액체만큼 효과적으로 열을 전달할 수 없기 때문에 발생합니다.
냉각수 온도 센서에서 떨어진 한 지점에 공기가 갇힌 경우 온도 센서가 핫스팟을 감지하지 못할 수 있습니다. 손상이 이미 완료될 때까지는 차가 뜨거워지는지 모를 수 있습니다.
또한 냉각 시스템의 공기 누출로 인해 냉각 시스템의 압력이 감소할 수 있습니다. 액체 냉각수는 낮은 압력에서 끓을 가능성이 더 큽니다.
워터 펌프가 고장나면 냉각수가 엔진을 통해 제대로 순환할 수 없습니다. 라디에이터의 냉각수는 좋고 차가울 수 있지만 헤드와 블록의 워터 재킷을 둘러싼 냉각수는 매우 뜨겁습니다.
펌프가 없으면 냉각수는 자연 대류 과정을 통해서만 순환할 수 있습니다. 이 과정은 엔진이 과열되기 전에 과도한 열을 제거하기에는 너무 느립니다.
연소 엔진은 설계된 작동 온도에서 작동할 때 가장 효율적입니다.
엔진의 정상 작동 온도는 여전히 화상을 입기에 충분히 뜨겁습니다. 일반적으로 화씨 190~210도(섭씨 85~99도)입니다. 이 온도 이하로 엔진을 작동하면 연료 소비, 배기 가스 및 마모가 증가합니다.
온도 조절기는 엔진의 냉각수가 목표 온도에 도달할 때까지 라디에이터의 냉각수를 차단합니다. 목표 온도에 도달하면 온도 조절 장치가 열려 주변 온도의 냉각수가 엔진으로 들어가고 온도 조절 장치가 닫힐 만큼 차가워질 때까지 냉각합니다. 엔진이 작동하는 동안 주기가 계속됩니다.
온도 조절 장치가 열려 있으면 차가 꽤 추울 것입니다. 이는 전체 시스템의 냉각수가 라디에이터를 100% 순환하며 완전히 워밍업할 기회가 거의 없기 때문입니다.
온도 조절 장치가 닫혀 있으면 엔진이 쉽게 과열됩니다. 뜨거운 냉각수는 식힐 곳이 없습니다. 핀치에 일부 엔진을 사용하면 히터를 작은 라디에이터로 사용할 수 있습니다.
이 방법의 효과는 히터 코어의 크기와 냉각 시스템의 경로에 따라 다릅니다.
냉각수가 너무 많이 누출되면 결국 엔진을 적절히 냉각하기에 충분하지 않게 됩니다. 과열되기 전에 상당한 양의 냉각수를 잃을 수 있지만 오버플로 저장소와 라디에이터를 정기적으로 점검하여 채워졌는지 확인하는 것이 좋습니다.
냉각수 누출이 감지되면 라디에이터 캡을 점검하는 것이 좋습니다. 실패할 경우 심각한 영향을 미치는 저렴한 부품입니다.
좋은 차고는 단돈 75달러에 실린더 헤드를 수리하고 수리할 수 있어야 하지만 동일한 작업을 수행하는 데 수백 달러가 들 수도 있습니다. 이것은 실린더 헤드의 가치와 균열이 발생하거나 제대로 작동하지 않는 경우 수리하는 데 견적된 가격에 따라 달라집니다. 대부분의 경우 새 제품을 구입하는 것이 좋습니다.
금이 간 실린더 헤드 수리 작업의 비용은 해당 차량의 제조사와 모델에 따라 다릅니다. 인건비와 부품 비용을 포함하여 최소 $500의 비용이 든다는 것을 확신할 수 있습니다.
실린더 헤드 전체를 교체하는 경우 부품 비용은 평균 200~300달러에 불과합니다. 시간당 약 $90에서 $100의 노동력을 사용하면 이 작업에 대해 대략 $500가 됩니다. 그러나 이것은 요즘 대부분의 자동차에서와 같이 실린더 헤드가 알루미늄으로 만들어졌다고 가정합니다.
실린더 헤드가 접근하기 어려운 경우(Subarus에서와 같이 박서 엔진 레이아웃을 사용하기 때문에) 인건비가 훨씬 더 높을 수 있습니다.
오래된 차량이나 더 비싼 차량이 있다면 아마도 철제 실린더 헤드가 있을 것입니다. 철은 알루미늄보다 더 비싼 재료이기 때문에 부품 가격만 500달러라고 볼 수 있습니다.
노동은 또한 이 수리 작업이 올바르게 완료되기 위해 더 많은 시간을 요구할 수 있습니다. 따라서 철로 만든 금이 간 실린더 헤드를 수리하는 데 1,000달러가 필요할 수 있습니다.
