17. 밸브개폐 기구와 밸브(valve train & valve) 2
| ▶ 밸브 래핑(lapping)작업 밸브 면과 시트의 접촉이 불량할 때 또는 밸브나 시트를 교환하였을 때 랩제를 사용하여 정 밀·연마하는 작업이다 ▶ 밸브 스프링 서징현상 밸브 스프링 서징 현상이란 기관의 고속회전에서 밸브 스프링의 신축(伸縮)이 심하여 밸브 스 프링의 고유 진동수와 캠 회전속도 공명(共鳴)에 의하여 스프링이 튕기는 현상이다. 서징 현상 이 발생하면 밸브 개폐가 불량하여 흡·배기 작용이 불충분해진다. 서징 현상 방지 방법은 다 음과 같다. ① 2중 스프링, 부등 피치 스프링, 원뿔형 스프링 등을 사용한다. ② 정해진 양정 내에서 충분한 스프링 정수를 얻도록 한다. |
2) 밸브마진(margin)
밸브마진의 두께는 밸브 기능상 매우 중요하다. 이 두께가 얇으면 높은 온도
에서 밸브가 작동할 때의 충격으로 밸브시트와 접촉할 때 둘레에 걸쳐 위로 벌어
져 충분한 기밀유지가 되지 못한다. 마진은 밸브 면을 연마 수정(밸브 래핑작업)
으로 얇아진다. 일반적으로 마진의 두께가 0.8mm 이하인 경우에는 다시 사용하지 못한다.
3) 밸브 면(valve face)
밸브 면은 시트(seat)에 밀착되어 연소실 내의 기밀 유지작용을 한다. 이에 따
라 밸브 면의 양부는 실린더 내의 압축압력과 밀접한 관계가 있으며 기관의 출력에
큰 영향을 미친다. 밸브 면은 기관 작동 중 고온·고압 하에서 시트와 충격적으로
접촉하고 이 접촉에서 밸브 헤드의 열을 시트로 전달한다.
4) 밸브 스템(valve stem)
밸브 스템은 그 일부가 밸브 가이드에 끼워져 밸브운동을 바르게 유지하고, 밸
브헤드의 열을 가이드를 통하여 실린더 헤드로 전달한다. 밸브 스템의 구비조건은 다음과 같다.
① 열 전달면적을 넓게 하려면 지름이 커야한다.
② 가이드와 스템사이의 윤활이 불충분하므로 마멸을 고려하여 경도가 커야한다.
③ 밸브헤드와 스템과의 연결부분의 곡선은 높은 온도에 의한 응력의 집중에 견딜
수 있고 가스의 흐름이 원활하게 되도록 곡률(曲律) 반지름을 크게 하여야 한다.
④ 위의 문제로 인하여 밸브가 무거워져서는 안 된다.
5) 밸브 스프링 리테이너 록 홈과 리테이너 록
밸브 스프링 리테이너 록 홈은 스프링 리테이너를 밸브 스템에 고정시키기 위
한 록(키)을 끼우기 위한 홈이며, 밸브 스프링은 실린더 헤드와 리테이너 사이에 끼
워지고 리테이너 록에 의하여 밸브 스템에 고정된다.
6) 밸브 스템 끝(valve stem end)
밸브 스템 끝은 밸브에 캠의 운동을 전달하는 로커암과 충격적으로 접촉하는 부
분이며, 스템 끝과 로커암 사이에는 열팽창을 고려한 밸브간극을 두고 있다.
7) 밸브시트(valve seat)
밸브시트는 밸브 면과 밀착되어 연소실의 기밀 유지작용과 밸브헤드의 냉각작
용을 한다. 시트는 밸브 면과 연속적인 충격적인 접촉을 하므로 이에 손상되지 않
을 정도의 경도가 있어야 한다. 시트의 각도는 60°, 45°, 30°가 있고 시트의 폭은
1.5~2.0mm이며 시트의 폭이 넓으면 밸브의 냉각효과는 크지만 압력이 분산되어
기밀유지가 불량하다.
이 간극이 커지면 밸브 면과 시트와의 밀착이 불량하게 되고 또한 이 간극을
거쳐 윤활유가 연소실에 들어가게 된다. 최근에 생산되는 기관에서는 윤활유가 연
소실에 들어가는 것을 방지하기 위하여 밸브 스템에 고무제의 오일 실(oil seal)을
설치한다.
9) 밸브 스프링(valve spring)
밸브 스프링은 압축과 폭발행정에서 밸브 면과 시트를 밀착시켜 기밀을 유지시
키고 흡입과 배기 행정에서는 캠의 형상에 따라서 밸브가 열리도록 작동시킨다. 밸
브 스프링의 재질은 탄성이 큰 니켈강이나 규소-크롬강을 사용한다.
밸브스프링은 흡입밸브의 경우에는 대기압력의 저항을 받으면서 밸브를 닫는
힘이 필요하고, 열릴 때에는 밸브의 관성력을 이겨낼 수 있어야 한다. 그리고 배기
밸브는 배기다기관 내에서 실린더로 미는 배압(Back pressure)을 받으면서 닫힌
다. 또 밸브 스프링의 장력이 너무 크면 밸브가 열릴 때 큰 힘이 필요하므로 기관
의 출력이 손실되고, 닫힐 때 시트가 손상되기 쉽다. 반대로 스프링 장력이 작으면
밀착 불량으로 출력 감소, 가스 블로바이 발생, 밸브 스프링 서징현상이 발생한다.
10) 밸브 회전기구
가) 밸브 회전기구의 필요성
① 밸브 면과 시트 사이, 스템과 가이드 사이에 쌓이는 카본 제거
② 밸브 면과 시트, 스템과 가이드의 편 마멸 방지
③ 밸브 헤드의 온도를 균일하게 할 수 있다.
나) 밸브 회전기구의 종류
밸브 회전기구에는 밸브가 열려있을 때 기관의 진동으로 밸브를 회전시키는 릴
리스 형식(release type : 자유 회전방식)과 밸브 회전기구를 별도로 설치하고 밸
브가 열릴 때 회전시키는 포지티브 형식(positive type : 강제 회전방식)이 있다.
11) 밸브간극(valve clearance)
밸브간극은 기관 작동 중 열팽창을 고려하여 I-헤드형과 OHC형은 로커 암과
밸브 스템 끝 사이에 둔다. 일반적으로 같은 기관에서도 배기밸브 쪽의 간극을 더 크게 둔다.
이것은 배기밸브 쪽 온도가 높아 열
팽창이 크기 때문이다. 대략 흡입밸브가
0.2~0.35mm, 배기밸브가 0.3~0.4mm
정도이다. 또 기관이 냉간된 상태와 온간
된 상태의 간극이 다르다.
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