캠인블록

Cam-in-block

피스톤 엔진의 캠인 블록 밸브트레인 레이아웃은 캠축이 실린더 블록 안에 위치하는 것으로, 대개 직선 엔진의 크랭크축 옆과 약간 위 또는 V 엔진의 V의 크랭크축 바로 위에 위치한다. 이는 캠축을 실린더 헤드 내에 배치하고 밸브를 직접 또는 짧은 로커 암을 통해 구동하는 오버헤드 캠축(OHC) 설계와 대비된다.

엔진 블록 내부에 캠축을 배치하는 것은 밸브 인 블록 엔진에서 직선 및 V 구성에서 오랜 역사를 가지고 있으며, Ford 플랫헤드는 그러한 유형의 모범이 된다. 블록에 캠이 있는 푸시로드 오버헤드 밸브 엔진은 1930년대부터 1950년대 중반까지 쉐보레와 뷰익 직선 엔진과 1980년대에 V6 구성이 광범위하게 사용될 때까지 다양한 유사한 6기통 엔진에서 오랫동안 사용되어 왔다.

다음과 같은 세 가지 주요 캠인 블록 설계가 있다.

  • L-블록, 플랫헤드 또는 사이드밸브라고도 함
  • F-head
  • I-헤드, 오버헤드 밸브(OHV)라고도 함

엘헤드

주요 기사: 플랫헤드 엔진
리카도의 난동하는 머리가 달린 L-head 엔진

L-헤드(플랫헤드)는 밸브가 피스톤 옆의 엔진 블록에 위치하는 푸시로드 밸브트레인 구성을 말한다. 이 디자인은 초기 엔진 설계에서 흔히 사용되었지만, 그 이후로는 사용이 중단되었다.

일반적으로 L-헤드 엔진은 실린더의 한쪽에 있는 작은 챔버를 사용하여 밸브를 운반한다. 이것은 주로 실린더 헤드를 훨씬 단순하게 만든다는 점에서 많은 장점을 가지고 있다. 그것은 또한 밸브를 아래로 밀기 위해 어떤 종류의 기계적인 배치가 필요한 것이 아니라 밸브를 직접 위로 밀어 올려서 밸브를 작동할 수 있다는 것을 의미한다. 또한 밸브와 작동 로드가 실린더의 방해가 되지 않아 냉각재킷을 보다 쉽게 구성할 수 있다(그러나 아래 참조). 실린더가 거꾸로 된 L자 모양을 하고 있기 때문에 엔진 측면을 따라가는 흡입선은 L-head라는 이름으로 이어진다. 이 구성은 밸브가 실린더 옆에 위치하기 때문에 사이드밸브라고도 한다.

단점으로는 L-head 엔진은 또한 실린더에 들어가기 위해 공기 흐름을 최소한 90° 회전하도록 요구하는데, 이것은 그것을 덜 효율적이게 만든다; 구어적으로 말해서 그러한 엔진은 더 나쁜 "호흡"을 했다고 한다. 과거 생산차에서는 다른 요인으로 인해 엔진이 고속으로 길고 안정적으로 달릴 수 없었기 때문에 호흡이 크게 강조되지 않았다. 이것은 단순성의 이점을 고려할 때 사소한 걱정거리였다.

자동차, 트랙터 등에 L-헤드 인라인4와 6기통 엔진을 자주 사용했지만, 가장 잘 알려진 L-헤드 자동차 엔진은 20세기 초 포드 V-8로, 'Vee' 내부에 밸브(흡기 및 배기)가 모두 위치하며, 크랭크축 위에 위치한 단일 캠축으로 작동한다. 배기구는 엔진에서 빠져나오기 위해 긴 길을 따라간다. 이는 엔진이 지속적으로 과열을 방지하기 위해 비정상적으로 큰 냉각 라디에이터를 필요로 한다는 것을 사실상 보장한다. V 엔진의 플랫헤드 설계에 공기 흡입/연료 시스템과 "V" 내부에 있는 모든 배기 및 흡기 밸브는 배기 가스를 실린더 사이에서 V 외부로 배기 시스템으로 전달해야 한다. 따라서 배기 열은 냉각수로 전달된다(실린더 사이에서 엔진을 빠져나갈 때). 1932년부터 1952년까지 제작된 Ford V-8 플랫헤드 설계에서 블록 외부에 있는 중앙 배기 포트는 두 개의 실린더에서 가스를 배출하여 고열 문제를 악화시킨다. 이 "중간에서 매우 뜨거운" 문제는 이 특정 엔진을 열 관련 응력과 실린더 블록의 균열을 발생시키기 쉽다. 라인 내 엔진 배기 가스는 블록에서 더 직접적으로 빠져나오고 실린더 사이를 교차하지 않으며 보다 온도 안정성이 높은 설계다. 배기 포트와 밸브가 실린더 헤드에 있을 때마다 배기열은 냉각수를 가열하는 시간이 훨씬 짧고, 그러한 엔진은 높은 부하 조건에서 내구성이 더 뛰어나며 유사한 크기의 엔진은 플랫헤드 V-8보다 냉각 라디에이터 용량을 덜 필요로 할 것이다.

난방과 효율 문제로 제1차 세계대전 이전 L-head 엔진은 항공기 엔진과 같은 고출력 사용에서 상당히 빠르게 떨어졌다. 그들은 자동차 세계에서 한동안 살았고, 예를 들어 제2차 세계 대전 지프에 사용되었다. L-head는 잔디 깎는 기계와 발전기의 작은 엔진 응용에 일반적으로 사용되지만 자동차 엔진에는 더 이상 사용되지 않는다. 열 유지 설계 때문에 밸브 크기와 압축비가 제한된다(밸브/연소실이 피스톤 상단에서 떨어져 있어 일반적으로 연소 공간이 더 넓어지고 압축비가 더 낮음). 이는 결과적으로 가용 전력과 경제성을 감소시킨다. 모든 L-헤드가 캠-인-블록 엔진은 아니다. 캠축의 위치는 이 레이아웃에서 다양하다.

티헤드

주요 기사: T헤드엔진
T-헤드 교차 흐름

T-head 플랫헤드 엔진은 흡기 밸브와 반대쪽에 배기 밸브가 있는 교차 흐름 레이아웃을 가지고 있다. 1기통 T헤드 엔진은 캠축 하나만 필요하며, 다중기통 T헤드는 2개가 필요하다.

아이헤드

주요 기사: 푸시로드 엔진

I-head 설계는 출입구 밸브와 포트가 실린더 헤드에 포함되어 있는 설계다. 스코틀랜드계 미국인 데이비드 던바 뷰익에 의해 개발되었다. 그것은 피스톤에 평행한 푸시로드 작동 밸브를 사용했으며 오늘날에도 일부 설계에서 사용되고 있다(특히 제너럴 모터스와 크라이슬러에서 생산한 여러 엔진).

L-헤드 설계와 F-헤드 설계에 비해 몇 가지 장점이 있지만, 가장 눈에 띄는 점은 흡입구와 배기가스가 연소실을 보다 직접 드나들 수 있어 출력이 증가하고 연비가 개선되며 유해 배기가스 배출이 감소한다는 점이다.

F-head

주요 기사: F-헤드 엔진

(플랫헤드와 혼동되지 않아야 함) F-헤드 레이아웃은 L-헤드와 I-헤드의 조합으로 생각할 수 있다: 흡기 매니폴드와 그 밸브는 실린더 상단에 위치하며(I-헤드 설계와 마찬가지로 실린더 헤드 내) 푸시로드에 의해 작동되지만, 배기 매니폴드와 밸브는 실린더 옆에 위치한다(블록 내). L-헤드 설계). 배기 밸브는 피스톤과 대략 또는 정확히 평행하며, 표면이 위를 향하고 푸시로드에 의해 작동되지 않지만 캠축과 접촉하는 리프터와의 직접 접촉에 의해 작동된다. F-head의 측면 흡입구와 헤드 배기구의 역방향 변화도 이루어졌다. Ford V8 오버헤드 배기 밸브를 플랫헤드 엔진으로 변환하여 상용 서비스에서 부하 문제 시 과열을 감소시키기 위한 것이었다. 인도/헨더슨 4기통 오토바이 엔진 제품군은 두 가지 설계를 모두 사용했으며 오버헤드 배기가스는 다시 과열된 고려 대상 설계였다.

이것은 더 비싼 엔진 설계였다. 경쟁사의 L-헤드 엔진에 비해 이 엔진의 장점은 높은 압축력, 더 나은 흡기 혼합물 흐름, 핑잉에 대한 민감성 감소, 배기 밸브와 스프링 냉각에 따른 더 큰 신뢰성(그리고 OHV 엔진의 절반의 푸시로드 수를 가지고 있음)이었다. 머리에 밸브가 한 개, 블록에 한 개만 있으면 OHV 엔진보다 큰 밸브를 사용할 수 있어 측면 배기 밸브의 열악한 공기 흐름을 상쇄할 수 있다.

몇 년 동안 영국의 자동차 회사인 롤스로이스와 로버가 이 협정을 사용했다. 1927년부터 1929년까지 미국이런 형태의 6기통 엔진을 사용했지만,이 엔진은 1950년대 경주에 성공한 허드슨과혼동해서는 안 된다 허드슨도 기업. 마지막 주요 용도는 1950년대와 1960년대에 민간용 지프에서 사용된 윌리스 허리케인 엔진이었다. 그것은 아이헤드 디자인으로 대체되었다.

참고 항목

외부 링크