저번글에 간나형이 말해준 플라이휠에 대해서 이야기를 조금 하고 타이밍을 말하려고해

다시한번 사이클을 생각해보자

4행정 사이클은 흡입 압축 폭발 배기야

흡입에서 피스톤이 내려가고 압축에서 올라가고

폭발에서 내려가고 배기에서 올라가고

사이클 1회에 피스톤이 2번 왕복하게되니까 최종축(크랭크축)이 2바퀴 회전하는거지

근데 문제는 이 내려가고 올라가는 시간이야

흡입행정은 천천히 내려가는데 비해 폭발행정은 굉장히 빠르게 내려가지

또 내려가는거에 비해서 올라가는거는 느려 그렇기때문에 크랭크축의 회전이 일정하게 회전하는게 아니라 붕~붕~붕~ 하는느낌으로 회전을 한단말이야

이걸 파동의 개념으로 보면 맥류라고해 심장박동이나 맥박같은것을 맥류라고하는데

이게 승차감에 있어서는 아주 최악이야. 보통 차의 시동을 걸고 아무것도 안하는 아이들상태의 rpm이 1700이라고 하면 엔진의 크랭크축이 1분에 1700번 회전하는거고

사이클은 그 반 850번 반복하는건데 이말이 즉 1분에 850번 폭발이 일어나서 진동을 느끼게된다는거지

이것을 잡아주기위해서 엔진에서 변속기로 연결하는 부분에 플라이휠이라는 원판을 장착하는데

이 플라이휠은 중심부는 가볍고 외곽이 무거워서 한번 돌리면 관성에 의해서 잘 안멈추게되

이런 플라이휠의 특성으로 맥류를 정류로 보정해주는거지

자 이제 본문을 시작할까

오늘은 엔진의 타이밍이야 차를 타고 길을 가다보면 자동차 정비공장에 '타이밍'이라고 써있는곳이 많을거야

그만큼 엔진에 있어서 타이밍은 생명이고 가장 중요한 요소야

엔진의 타이밍이란 피스톤의 상하운동에 의해 크랭크축이 회전하게 되는데 이때 밸브개폐, 점화 혹은 연료분사시기를 말하는거야

타이밍을 말하기 위해서는 우선 상사점과 하사점을 알아야되

상사점은 피스톤이 가장 높이 올라간지점, 하사점은 피스톤이 가장 아래로 내려간지점이야

자 그림을 먼저 보자

파란색은 흡입, 분홍색이 압축, 빨간색이 폭발, 회색이 배기야

먼저 흡입행정에서보면 피스톤이 아직 올라가고 있는중인데 흡입을 위해서 흡기밸브를 열었어 또한 배기밸브도 상사점 지나서 까지 열려있지

저부분이 '밸브오버랩'기간인데 배기가스의 원활한 배출을 위해서 흡배기 밸브를 둘다 열어두는거야. (정확히는 가스의 유동관성)

그리고 흡입행정이 하사점이 지나서까지 되어있는데 이건 흡입공기의 '관성효과'를 노리고 더욱 늘려주는거야

피스톤이 하사점을 지나서 이제 다시 올라가고있다는거는 결국 연소실내부에있는 공기를 밖으로 밀어내는거잖아? 즉 밖으로 밀어내려는 압력이라고 볼수 있는데

흡입공기역시 질량이 있으므로 연소실로 들어가려는 운동을 유지하려고 하기때문에 피스톤의 하사점을 더 지나서도 흡입이 가능하게되(흡입관성)

다음에는 압축이 일어나고

폭발이 일어나지 위 그림에서는 표현이 안되어 잇는데 사실 폭발도 상사점 이전에 일어나

결론적으로 밸브, 점화, 분사 타이밍의 목적은 최대한의 효율을 뽑아내기 위한거야.

차량엔진의 배기량은 정해져있으니까 그 안에서 최대한의 효율을 있는대로 없는대로 뽑아내는거지

이런 효율을 뽑아내기 위해서 각 자동차 회사에서는 아주 많은 노력을 하고 있는데 그중에 타이밍에 관련되 기술은

바로 VVT야 바로 배리어블 밸브 타이밍 즉 가변밸브타이밍이지.

밸브의 타이밍을 원하는 조건에 맞춰서 바꿔주는것인데 이것이 왜 필요한가? 먼저 필요성에 대해서 설명할게

가정을 해보자

가솔린기관에서 점화를통해서 화염이 전파되고 폭발이 일어나는 시간이 1초라고 하자.

이것은 변하지 않아

그렇지만 흡입 압축 폭발 배기 즉 사이클은 엔진의 회전수가 올라가면 사이클의 속도도 빨라지지

결과적으로 폭발의 상대적시간이 길어지기때문에 사이클의 타이밍이 엇갈리게 되는거야.

또 운전자가 폭발적인 가속력을 원할때는 연비고 뭐고 흡배기를 빠르게 해줘서 출력을 우선시해줘야하는것이고

연비위주의 안전운전을 원할때는 흡기를 최대한 오래해서 효율을 뽑아줘야하는것이고

상황에 따라서 밸브의 타이밍이 바뀌어야한다는것이지

옛날에는 이것이 찰나의 순간이라 기계적으로 재현하기 어려웠는데 최근에는 전자제어를 통해서 타이밍을 제어해주고 있어

주로 고속 저속 2가지모드로 밸브타이밍이 있는데

여기서 발전하게 되는것이

CVVT 컨티니어스 배리어블 밸브 타이밍 연속가변밸브타이밍이라는것이야

고속 저속 2가지모드만이 아니라 연속적으로 밸브의 타이밍을 제어하는것인데 엔진의 평소 rpm변화폭이 2~3000인점을 감안하면 엄청난 전자제어기술이지

여기서 더욱 진보된 기술이 바로 VVL 배리어블 밸브 리프트야. 가변밸브리프트로써

밸브가 열리는 구멍의 크기를 제어해주는것이지 같은 시간 열리더라도 구멍이 크면 더욱 많이 흡기가 되겠지?

아예 밸브를 2개를 만들어서 장착하는 경우도 있어 ㅎㅎ

흡기가 2배! 배기도 2배!

관성이나 공명 맥동효과도 이야기 하고싶었는데 그거는 흡배기쪽에서 다시 이야기를 할게

마지막으로 1편에 내돈형이 적어줬던 밸브서징에 대해서 이야기를 하자면

밸브의 타이밍은 캠축으로 제어하고 왕복은 스프링을 통해서 움직이게 되는데 

캠축에 의한 밸브 개폐진동수와, 밸브스프링의 고유진동수가 같거나 정수배 즉 공배수가 되었을때 캠의 제어를 벗어나 스프링이 강제진동을 하게되

이것이 밸브서징현상이야 이러한 현상이 일어나면 밸브의 개폐가 부정확해지고, 밸브의 파손도 일어날수있기때문에 아주 위험한데

이것을 극복하기 위해서

부등피치 스프링

2중스프링

을 사용해서 극복하고 있어  부등피치스프링은 스프링의 위 아래 부분의 압축길이가 틀린거야

2중스프링은 스프링을 2개 사용하는것이고

이러한 진동의 공명은 자동차 뿐만아니라 모든 공학설계에서 굉장히 중요한 요소이기때문에 많은부분에서 이야기가 나올테니까 이정도로만 할게

오늘도 되게 두서없이 그냥저냥 글을쓴거같은데.. 정리가 안되네 ㅎㅎ

혹시 글을 읽다가 이해가 안가거나 좀더 보충설명이 필요한거 있으면 부담없이 댓글 달아줘 보는대로 수정하거나 보완할게

다음에는 정말 내가 하고싶었던 이니셜과, 과급기에대해서 말해볼께 그럼 안녕