자동차 엔진 chapter21.(엔진 구조~밸브와 밸브 트레인)

※ 오일 링(Oil-Control Rings)
종종 엔진 벽과 피스톤 그리고 링을 윤활하는 데 필요 이상으로 많은 오일이 공급되기도 합니다. 너무 많은 오일이 존재하면, 일부 오일은 연소실 내로 유입됩니다. 이 경우, 오일이 연소하여 탄소 침전물을 남기게 됩니다. 오일 링들은 이러한 여분의 오일이 크랭크실로 되돌아갈 수 있도록 벽으로부터 여분의 오일을 긁어모읍니다. 단일(one-piece) 오일링에는 보다 나은 장력 특성을 위해서 링 뒷면에 스프링이 달려 있습니다. 복수(multi-piece) 오일 링에는 두 개의 크롬 평판 금속 레일이 있으며, 익스팬더 또는 확장 스페이서는 레일을 분리하고, 상하 방향과 바깥 방향으로 힘을 가합니다.
※ 링 교환(Replacement Rings)
실린더 벽이 마모되면 출력 손실이 생기고, 오일이 연소실 내에서 타게 됩니다. 결과적으로 많은 출력 손실과 오일 소비를 유발하므로, 엔진은 수리가 필요합니다. 실린더 보어의 상태를 점검하기 위하여 실린더 헤드를 제거합니다. 만약 테이퍼(taper)가 지나치지 않다면, 새 규격의 피스톤 링이 설치될 수 있습니다. 만약 테이퍼가 지나치거나 곡면상태를 벗어났다면, 실린더는 호닝 작업이나 보링 작업을 해야 합니다. 그리고 나서 새로운 큰 사이즈의 피스톤 링들이 설치되고, 실린더 라이너를 교체할 수 있는 엔진의 경우에는 새로운 라이너와 링이 설치됩니다.
※ 엔진 마운트(Engine Mounts)
엔진은 트랜스미션이나 트랜스액슬에 볼트로 체결됩니다. 이렇게 조립된 어셈블리들은 엔진의 하부 프레임이나 엔진 크레이들(cradle)의 세 곳 또는 네 곳에 부착됩니다. 이러한 부착물들이 바로 마운트들입니다. 마운트들은 엔진 트랜스미션 일체와 자동차 프레임, 또는 본체의 마운팅 브래킷 사이에 위치합니다. 마운트들은 승객에게 느껴질 엔진 소음이나 진동을 흡수합니다. 또한 라디에이터와 전자 제어기 및 다른 구성 요소들에 전달될 수 있는 치명적인 진동을 막아줍니다. 엔진 마운트들은 자동차 프레임이나 차체 비틀림에 유동적으로 융통성 있게 반응하며, 이러한 프레임이나 차체의 비틀림은 정상 운전 중에도 발생합니다. 많은 엔진 마운트들 중에는 고체 고무 단열재가 있습니다. 수직 방향의 엔진은 각 측면에 하나씩의 마운트를 가지며 세 번째 마운트는 트랜스미션 부근에 위치합니다. 두 개의 엔진 마운트와 트랜스액슬 마운트로 구성되어 있으며, 마운트는 몸체를 고정시키기 위하여 네 점에서 엔진을 크레이들(cradle) 또는 서브 프레임에 부착시킵니다. 많은 가로 배치 엔진들에는 토크 지지대가 있습니다. 토크 지지대(torque strut)는 엔진이 가로 방향의 긴 축을 따라 돌려는 경향을 제어합니다. 토크 지지대의 한쪽 끝은 엔진의 브래킷에 위치하며, 다른 한쪽 끝은 라디에이터 지지대나 다른 프레임, 그리고 몸체 멤버에 부착됩니다. 토크 지지대의 한 형식은 유압 피스톤과 스프링을 포함합니다. 이것은 마치 엔진이 구르는 것을 막는 충격 흡수기와 같이 작동합니다. 일부 자동차들은 액체로 채워진 유압식(hydaulic) 엔진 마운트를 채용하고 있습니다. 이러한 것들은 두 개의 작동 유체실, 작동 유체 전달 밸브 그리고 오리피스 판을 가지고 있습니다. 작동 유체는 엔진 작동 중에 진동을 흡수하기 위해서 두 개의 유체실 사이에서 움직이고, 일부 유압 마운트들은 전자적으로 제어됩니다. 공회전(850rpm 이하) 상태에서는 마운트 제어 기구가 솔레노이드에 밸브를 열라는 신호를 보내며, 이것은 두 개의 작동 유체실 사이의 작동 유체의 순환을 가능하게 해줍니다. 더 높은 속도에서는 밸브가 닫히는데 이것은 유체 흐름을 제한함으로써 마운트를 더 확실하게 고정시켜 줍니다. 결론적으로, 이것은 몸체에 전달되는 진동을 저감시켜줍니다. 

밸브와 밸브 트레인(VALVES AND VALVE TRAINS)
※ 밸브의 목적
각각의 엔진 실린더는 적어도 두 개의 밸브를 가집니다. (흡기 밸브와 배기 밸브) 흡기 밸브는 흡입 행정이 시작되기 직전에 열려서 연료-공기의 혼합기가 실린더 내로 흡입될 수 있도록 합니다. (디젤 엔진에서는 공기만이 흡입됩니다) 배기 밸브는 배기 행정이 시작되기 직전에 열려서 연소 가스가 실린더 밖으로 배출될 수 있도록 합니다. 밸브는 밸브 트레인(valve train)에 의하여 작동되며, 밸브 트레인에는 두 가지의 기본적인 형태가 있습니다. 이 두 가지 형식에는 버킷 태핏(bucket tappet), 또는 로커암(roker arm)을 가지는 오버헤드 캠축(overhead-camshaft)과 푸시로드(pushrod)를 가지는 캠축이 있습니다.
※ 밸브와 밸브 트레인
밸브는 실린더 헤드 또는 블록 내에서 여러 가지 방법으로 배열됩니다.
1. L-헤드 엔진 
L-헤드 엔진은 실린더 블록 내에 캠축과 밸브를 가집니다. 이러한 배치는 한때 자동차 엔진에서 가장 보편적으로 사용되었으나, 지금은 잔디 깎는 기계나 그 유사 장치와 같은 작은 엔진에서만 사용되고 있습니다. 이러한 구조는 경량과 단순함을 중요시한 경우에만 적용됩니다. L-헤드 엔진은 자동차용으로 사용함에 있어서 두 가지의 단점을 가지고 있습니다. 첫 번째로 고 압축비에 적합하도록 설계될 수 없다는 점입니다. 압축비가 높아질수록 엔진 출력은 높아지므로 고출력 엔진에는 부적합하다는 단점이 있습니다. 두 번째로는 L-헤드 엔진이 과다한 배기가스를 배출한다는 점입니다. 배기가스는 매우 많은 미연소 가스와 부분 연소된 연료를 포함하고 있는데 이러한 현상의 원인은 연소실 표면적이 넓고 상대적으로 차가운 데에 있으며, 이것은 연소실 표면 부근의 공기 연료 혼합기층의 연소를 방해합니다. 대부분의 자동차 회사들은 1950년대에 완전히 오버헤드 밸브 엔진으로 방향을 전환하였습니다.