많은 유럽 및 아시아 엔진이 수년 동안 오버헤드 캠을 사용해 왔기 때문에 포드가 4.6L V8 엔진으로 오버헤드 캠 경로를 선택했을 때 일부 예측된 푸시로드 엔진이 출시될 예정이었습니다. 그러나 GM과 Chrysler는 각각 LS 및 5.7L 및 6.2L Hemi 엔진의 푸시로드 디자인을 고수했습니다.
여전히 푸시로드와 로커암을 사용하는 모든 구형 엔진과 현재 애프터마켓 블록/헤드 조합을 추가하면 로커암과 푸시로드가 고성능 엔진 구축을 위한 뜨거운 주제인지 쉽게 이해할 수 있습니다.
로커 암은 리프터와 푸시로드의 상향 운동을 밸브를 여는 데 필요한 하향 운동으로 리디렉션합니다. 로커 샤프트 또는 볼 스터드 마운팅은 이 동작이 발생하는 지점의 역할을 하며 중심 지점의 각 측면에 있는 로커 암의 상대적 길이가 로커의 양력 비율을 결정합니다.
여느 레버와 마찬가지로 로커암의 밸브 쪽이 푸시로드 쪽보다 길면 레버리지가 증가합니다. 로커암의 푸시로드 쪽이 짧고 로커암의 밸브 쪽이 길수록 로커의 리프트 비율이 높아집니다.
로커의 밸브 측 길이가 푸시로드 측 길이의 1.5배인 경우 리프트 비율은 1.5:1이 됩니다. 로커의 밸브 측면이 푸시로드 측면의 길이의 2배인 경우 리프트 비율은 2.0:1이 됩니다.
밸브에서 0.480인치의 총 리프트를 생성하는 소형 블록 Chevy V8의 일반적인 스트리트 퍼포먼스 캠을 사용하는 경우 캠 자체는 로브에서 약 0.320인치의 리프트만 생성합니다. 1.5 비율의 로커 암은 리프트(0.320 x 1.5)를 곱하여 밸브에서 0.480˝의 리프트를 달성합니다.
더 높은 비율의 로커 암을 사용하는 이점은 동일한 캠 로브 프로파일이 더 많은 전력을 위해 전체 밸브 리프트를 생성할 수 있다는 것입니다.
더 높은 비율의 로커 암은 또한 더 적은 비율의 로커와 동일한 양의 리프트를 달성하기 위해 더 적은 리프터와 푸시로드 이동이 필요합니다. 더 높은 로커 비율은 또한 주어진 양의 리프트에 대해 밸브를 여는 데 필요한 캠축 토크의 양을 줄입니다. 또한 로커의 밸브 쪽이 길수록 위아래로 움직일 때 따라가는 호의 직경이 커집니다. 이는 측면 하중, 밸브 스템 및 가이드의 마찰 및 마모를 줄입니다. 이것이 많은 고회전 NASCAR 엔진이 일반적으로 최대 2:1 또는 그 이상의 매우 높은 로커 비율을 실행하는 이유입니다.
로커 비율 변경
스톡 1.5 비율 로커 암을 더 높은 리프트 1.6 비율 로커 암으로 교체한다고 가정해 보겠습니다. 이제 동일한 캠축이 밸브에서 0.512˝의 양력을 생성합니다(0.320˝ 곱하기 1.6). 따라서 단순히 스톡 로커암을 더 높은 리프트 로커암으로 교체하면 총 리프트가 6.7% 증가하고 15~20마력을 얻을 수 있습니다.
로커 비율을 변경하면 캠축의 지속 시간에 어떤 영향을 줍니까? 캠 로브가 여전히 동일하기 때문에 캠이 리프터를 움직이기 시작하는 지점은 여전히 동일합니다. 경사로의 닫는 쪽도 마찬가지입니다. 그러나 이제 밸브가 열리는 속도는 로커 암의 비율이 더 높기 때문에 다소 빨라지므로 캠축의 유효 지속 시간이 약간 증가합니다. 위의 예에서는 몇 도 정도일 수 있습니다.
작은 비율 변경은 엔진이 동력을 생성하는 rpm 범위, 낮은 엔드 토크, 공회전 품질 또는 생성하는 흡기 진공의 양에 큰 영향을 미치지 않습니다. 그러나 중간 범위 지속 시간을 크게 증가시키는 리프트 비율의 큰 변화는 엔진의 출력 피크를 rpm 스케일 위로 이동시킵니다. 이것이 많은 고속 마력을 생성하는 밸브 오버랩과 긴 지속 시간을 가진 와일드 캠이 일반적으로 낮은 토크, 공회전 품질 및 일상적인 주행성에 좋지 않은 이유입니다.
로커 비율을 변경할 때 주의해야 할 몇 가지 사항이 있습니다. 하나는 밸브 스프링이 코일 사이에 충분한 간격을 두어 스프링이 묶이지 않도록 하는 것입니다. 또 다른 방법은 스터드 장착 로커의 슬롯이 스터드를 치지 않고 증가된 이동 거리를 수용할 수 있는지 확인하는 것입니다. 하면 뭔가 깨집니다. 또한 리프트를 올릴 때 밸브 키퍼가 밸브 가이드 상단에 닿지 않도록 하십시오. 또 다른 밸브 트레인 킬러가 될 기계적 접촉을 방지하기 위해 약간의 여유 공간이 있어야 합니다.
스터드 마운트 대 샤프트 마운트 로커
1950년대 중반까지 오버헤드 밸브 엔진은 샤프트 장착 로커를 사용했습니다. Chevrolet이 스탬핑된 강철 스터드 장착 로커가 있는 고회전 소형 블록 V8을 출시했을 때 스터드 장착 로커의 가능성에 대한 엔진 설계자의 눈을 열었습니다. Ford와 다른 회사들이 곧 그 뒤를 따랐고 스터드 장착 로커는 당시 "핫"한 설정이 되었습니다.
스터드 장착 로커는 엔진 제작자가 엔진 속도와 출력을 높이기 위해 수정함에 따라 약점을 보이기 시작했습니다. 압입된 로커 스터드는 엔진이 과도하게 회전하거나 스프링 압력이 너무 많이 증가하면 빠지는 경향이 있었습니다. 일부 고성능 엔진 제작업체는 제자리에 고정하기 위해 스터드를 고정하기 시작했으며 다른 제작업체는 나사식 스터드가 있는 압입 스터드로 교체했습니다.
밸브 스프링 압력이 계속 증가함에 따라 로커 암 스터드가 높은 rpm에서 과도하게 구부러지는 것이 분명해졌습니다. 수정 사항은 더 긴 스터드를 설치하고 모든 스터드를 함께 묶기 위해 실린더 헤드 상단을 가로질러 막대(스터드 거들)를 조이는 것이었습니다.
따라서 스터드 거들을 수용하기 위해 더 높은 밸브 커버가 필요했습니다. 또한 밸브 조정이 더 어려워졌습니다.
애프터마켓 롤러 로커 암은 또한 연약하고 마모가 심한 강철 스톡 로커를 대체하기 위해 도입되었습니다. 성능 로커는 롤러 베어링 센터 받침점과 마찰을 줄이기 위해 암의 밸브 끝단에 있는 롤러를 특징으로 합니다. 이는 스톡 로커에 비해 크게 개선되었으며 더 높은 rpm으로 더 높은 신뢰성과 더 적은 마찰을 허용했습니다.
레이서들이 계속해서 한계를 뛰어 넘으면서, 이 스터드 장착 알루미늄 로커 암 중 일부가 밸브 스프링 하중과 처리해야 하는 rpm을 처리할 만큼 충분히 강하지 않다는 것이 곧 분명해졌습니다.
애프터마켓 샤프트 장착 로커는 밸브 트레인을 강화하는 수단으로 도입되었으며 강철 로커는 심각한 고액 레이싱을 위한 업그레이드 옵션이 되었습니다.
일부 제조업체에 따르면 스터드 장착형 로커에서 샤프트 장착형 로커로 변경하면(이전과 동일한 리프트 비율 사용) 증가된 밸브 트레인 안정성 덕분에 일반적으로 10~15마력을 더 생산할 수 있습니다.
샤프트 로커 설정의 장점은 샤프트가 로커를 더 잘 정렬되도록 유지하여 푸시로드에 대한 별도의 가이드 플레이트가 필요 없다는 것입니다. 이것은 더 나은 밸브 제어를 위해 더 높은 속도에서 밸브 트레인의 굴곡을 줄입니다. 샤프트의 위치는 또한 암의 팁과 밸브의 상단 사이의 마찰을 줄이기 위해 밸브 및 푸시로드에 대해 로커의 피벗 포인트를 약간 낮출 수 있습니다. 샤프트는 또한 윤활을 개선하고 마찰을 줄이기 위해 로커에 직접 오일 압력을 공급할 수 있습니다.
샤프트 장착 로커 암 시스템은 대부분의 거리 성능 응용 프로그램에 과도합니다. 그러한 엔진에는 실제로 그 수준의 강성과 강도가 필요하지 않기 때문입니다. 그러나 레이싱의 경우 샤프트 장착 시스템이 강성과 안정성을 높일 수 있습니다.
단단한 강철 또는 알루미늄 샤프트에서 로커를 지지한다는 것은 로커 스터드의 스터드 플렉스 또는 수직 운동으로 인해 로커가 고정 위치에서 벗어날 수 없음을 의미합니다. 샤프트가 제공하는 강성은 모든 로커를 완벽한 정렬 상태로 유지하고 더 높은 하중과 rpm을 안전하게 처리할 수 있도록 합니다. 샤프트 장착 로커는 또한 스터드를 제거하기 위해 로커 본체의 아래쪽에 슬롯 컷아웃이 필요하지 않으므로 샤프트 로커는 본질적으로 더 강합니다.
샤프트 장착 로커 시스템은 많은 애프터마켓 성능 실린더 헤드에 사용할 수 있습니다. 많은 경우에 헤드를 거의 또는 전혀 수정할 필요가 없는 간단한 볼트 온 설치입니다. 받침대 장착 로커는 스터드 장착 로커가 있는 많은 엔진에도 사용할 수 있습니다.
받침대 장착 시스템은 샤프트 장착 로커 시스템과 동일한 이점을 많이 제공하지만 비용은 더 저렴합니다. 이들 중 다수는 단순한 볼트-인 설치이지만 전면적인 레이싱 애플리케이션에서 실제 샤프트 장착 시스템과 동일한 수준으로 작동하지 않습니다.
로커암 선택
오늘날 엔진 제작업체는 다양한 성능의 로커암과 로커 시스템 중에서 선택할 수 있습니다. 일반적으로 다이 캐스트 알루미늄으로 만들어진 "경제적인" 알루미늄 로커는 스톡 스탬프 강철 로커보다 성능이 업그레이드됩니다. 그러나 더 까다로운 애플리케이션의 경우 CNC 압출 또는 단조 알루미늄 로커 또는 강철 로커로 업그레이드해야 하는 경우가 많습니다.
가벼운 로커는 밸브 트레인의 질량을 줄이기 때문에 필수입니다. 더 가벼운 로커 암으로 "관성 모멘트"를 줄이면 동일한 스프링으로 엔진 회전수를 높일 수 있습니다.
로커 암은 가해지는 하중을 처리하기 위해 분명히 강해야 하지만 로커 암의 밸브 측면에서 질량을 줄이는 것이 로커 암의 푸시로드 측면에서 질량을 변경하는 것보다 관성을 줄이는 데 더 긍정적인 영향을 미칩니다. . 이것은 또한 스톡 푸시로드보다 더 무겁거나 더 큰 푸시로드가 밸브 트레인 모멘텀에 최소한의 영향을 미치는 이유를 설명합니다. 특히 고도로 수정된 고회전 엔진에서 더 높은 밸브 스프링 압력과 함께 신뢰성과 밸브 트레인 안정성을 위해 더 강하고 더 강한 푸시로드가 필요합니다.
오늘날의 강철 로커 중 일부는 비슷한 성능의 알루미늄 로커보다 약간 가볍지는 않지만 가볍습니다. 강철은 950파운드 이상의 많은 밸브 스프링 압력을 안전하게 처리할 수 있다고 이러한 로커를 만드는 사람들은 말합니다. 강철은 알루미늄보다 더 나은 피로 강도와 강성을 가지며 더 오랜 기간 동안 경주의 혹독함을 견딜 것입니다. 종종 동급 알루미늄 로커보다 2배에서 4배 더 깁니다.
그에 비해 일반적인 경제형 알루미늄 다이캐스트 로커는 로커 브랜드에 따라 350~450파운드 이상의 개방 스프링 압력과 함께 사용해서는 안 됩니다. 압출 알루미늄 로커는 일반적으로 최대 700파운드의 열린 스프링 압력을 처리할 수 있으며 일부는 900파운드의 스프링으로 평가됩니다. 항상 로커암 제조업체가 팔이 안전하게 처리할 수 있다고 말하는 대로 가십시오. 무언가를 깨고 싶지 않다면 로커를 정격 용량 이상으로 밀지 마십시오.
로커를 선택할 때 주의해야 할 또 다른 사항은 롤러와 니들 베어링의 설계입니다. 센터 베어링에 바늘이 많을수록 내구성 향상을 위해 더 넓은 표면에 하중을 분산시키기 때문에 더 좋습니다. 많은 로커 암의 팁에 있는 롤러에는 니들 베어링이 없지만 일부는 니들 베어링이 있어 마찰과 밸브 스템 마모를 줄이는 데 도움이 됩니다.
허용되는 로커암 유형은 일부 레이싱 애플리케이션의 규칙에 따라 제한될 수 있습니다. 규칙이 "재고 표시" 로커 암 또는 스탬프 강철 로커를 요구하는 경우 이것이 스톡 로커를 사용하는 데 갇힌 것을 의미하지는 않습니다. 많은 애프터마켓 회사는 향상된 안정성을 위해 더 강한 합금으로 만들어진 스탬핑된 강철 로커처럼 보이는 스톡을 제공합니다.
규칙이 제한 요소가 아니더라도 로커 슬롯에 높은 리프트 캠을 처리할 수 있는 충분한 스터드 간극이 있는 한 스탬프 강철 로커는 일반적으로 최대 6,500rpm의 엔진 속도와 최대 0.600˝의 밸브 리프트를 처리할 수 있습니다. 일부 유형의 샤프트 장착 로커 설정을 사용하는 Ford 및 Chrysler 엔진의 주강 로커도 마찬가지입니다.
한 단계 더 올라가야 하는 엔진 애플리케이션의 경우, 스톡 스탬프 또는 주강 로커를 알루미늄 롤러 로커로 교체하면 일반적으로 동일한 리프트 비율로 10~15hp의 이득을 얻을 수 있으며 더 높은 리프트 비율로 더 많은 출력 이득을 얻을 수 있습니다. 추가 동력은 롤러 로커가 제공하는 마찰 감소에서 비롯되며, 이는 또한 오일 쿨러를 유지하는 데도 도움이 됩니다.
설치 문제
로커의 설계에 따라 로커 암을 변경하려면 푸시로드 길이를 변경해야 하는 경우가 많습니다. 스터드 장착 로커의 경우 스터드의 로커 암 위치에 따라 밸브 트레인의 형상이 결정됩니다.
푸시로드가 적용 분야에 적합한 길이이면 캠이 50% 리프트에 있을 때 로커 암의 팁이 밸브 스템의 팁 중앙에 위치합니다. 푸시로드가 너무 길거나 짧으면 로커의 끝이 밸브 스템의 중앙에 위치하지 않고 밸브 스템의 외부 또는 내부를 향해 오프셋됩니다. 이는 마찰, 스템 및 가이드 마모를 증가시키는 밸브 스템에 측면 하중을 생성할 수 있습니다.
조정 가능한 길이 푸시로드를 사용하여 로커 암/캠축 조합에 대한 최적의 푸시로드 길이를 결정할 수 있습니다.
캠이 50% 리프트 상태일 때 푸시로드를 조정하여 로커의 끝이 완벽하게 중앙에 오도록 한 다음 로커와 푸시로드를 제거하고 푸시로드의 끝에서 끝까지 길이를 측정하여 최적의 푸시로드 길이를 결정합니다.
엔진에 유압식 리프터가 있는 경우 밸브 트레인에 부하가 걸리면 리프터가 약간 무너집니다. 실제 밸브 스프링보다 가벼운 점검 스프링을 사용하면 푸시로드 길이를 더 정확하게 읽을 수 있습니다.
푸시로드 길이가 결정되면 엔진의 애플리케이션 및 예상 rpm 범위에 맞는 가장 뻣뻣하고 강한 푸시로드를 찾으십시오. 스톡 푸시로드는 스톡 밸브 스프링 및 5,500rpm에 적합할 수 있지만 더 높은 스프링 부하 및 rpm에서는 구부러지고 구부러집니다.
