엔진 - 밸브가 열리고 닫히는 방식

오버헤드 캠샤프트

실린더로 혼합물을 허용하는 밸브는 입구 밸브입니다. 사용된 가스가 빠져나가는 것은 배기 밸브입니다. 엔진이 모든 속도에서 효율적으로 작동할 수 있도록 정확한 순간에 열리고 닫히도록 설계되었습니다.

작동은 체인, 벨트 또는 크랭크축의 기어 세트에 의해 구동되는 회전축, 캠축에 있는 캠이라고 하는 배 모양의 로브에 의해 제어됩니다.

캠축이 엔진 블록에 장착되는 경우 작은 금속 실린더 태핏이 각 캠 위의 채널에 자리 잡고 태핏에서 금속 푸시로드가 실린더 헤드까지 확장됩니다. 각 푸시로드의 상단은 강력한 코일 스프링에 의해 올려진(닫힌) 위치에서 유지되는 밸브의 스템을 지지하는 로커 암과 만납니다.

푸시로드가 캠에서 상승하면 로커 암이 회전하여 스프링 압력에 대항하여 밸브를 아래로(열림) 밀어냅니다. 캠 로브가 더 회전함에 따라 밸브 스프링이 밸브를 닫는 역할을 합니다. 이것을 오버헤드 밸브(OHV) 시스템이라고 합니다.

일부 엔진에는 푸시로드가 없습니다. 밸브는 실린더 헤드 자체의 오버헤드 캠 시스템에 있는 단일 또는 이중 캠축에 의해 더 직접적으로 작동됩니다.

캠축과 밸브 사이에 움직이는 부품이 적기 때문에 오버헤드 캠(OHC) 방법은 더 높은 속도로 작동할 수 있기 때문에 푸시로드가 있는 엔진보다 주어진 엔진 용량에 대해 더 효율적이고 더 많은 출력을 생성합니다. 어느 시스템이든 작동 기어에 약간의 여유 공간이 있어야 부품이 열로 인해 팽창할 때 밸브가 여전히 완전히 닫힐 수 있습니다.

밸브 스템과 로커 암 또는 캠 사이에 미리 설정된 간격 태핏 간극이 있어야 팽창이 가능합니다. 태핏 간격은 차량마다 크게 다르며 잘못된 조정은 심각한 영향을 미칠 수 있습니다.

간격이 너무 크면 밸브가 늦게 열리고 일찍 닫혀 출력이 감소하고 엔진 소음이 증가합니다.

간극이 너무 작으면 밸브가 제대로 닫히지 않아 압축 손실이 발생합니다.

일부 엔진에는 엔진 오일 압력에 의해 유압으로 작동되는 자체 조정 태핏이 있습니다.

푸시로드가 있는 캠축

푸시로드가 있는 캠샤프트

푸시로드에 의해 작동되는 오버헤드 밸브 시스템(OHV) 시스템은 실린더 블록의 크랭크 샤프트에 인접하고 평행한 크랭크 샤프트를 가지고 있습니다.

크랭크 샤프트가 회전하면 각 밸브는 태핏, 푸시로드 및 로커 암을 통해 열립니다. 밸브는 스프링 압력에 의해 닫힙니다.

캠축 구동 체인 스프로킷에는 크랭크축 스프로킷보다 2배 많은 톱니가 있어 캠축이 엔진 속도의 절반으로 회전합니다.

오버헤드 캠샤프트가 있는 엔진

손가락으로 작동되는 OHC

오버헤드 캠(OHC) 엔진은 밸브를 작동하기 위해 더 적은 수의 부품이 필요합니다. 캠은 버킷 태핏 또는 핑거로 알려진 짧은 레버에 직접 작용하며, 이 레버는 차례로 밸브 스템에 직접 작용합니다.

이 시스템은 푸시로드와 로커 암의 추가 중량과 기계적 복잡성을 없애줍니다.

긴 체인은 크랭크 샤프트의 스프로킷에서 캠 샤프트를 구동하는 데 자주 사용되지만 이러한 긴 체인은 '채찍'하는 경향이 있습니다. 일부 설계에서는 장력을 유지하면서 중간 스프로킷과 2개의 더 짧은 구동 체인을 장착하여 문제를 극복합니다.