오버헤드 밸브 엔진

Overhead valve engine
기존 OHV 엔진 밸브트레인의 구성 요소
「OHV」는 여기서 리다이렉트 됩니다.OHV는 오프로드 차량을 지칭할 수도 있습니다.

오버헤드 밸브(OHV) 엔진은 밸브가 연소실 위의 실린더 헤드에 위치한 피스톤 엔진입니다.이는 밸브가 엔진 블록의 연소실 아래에 위치했던 이전의 플랫헤드 엔진과는 대조적입니다.

기존 OHV 엔진의 캠축은 엔진 블록에 위치합니다.캠축의 움직임은 푸시로드 및 로커 암을 사용하여 전달되어 엔진 상단의 밸브를 작동시킵니다.

오버헤드 캠축(OHC) 엔진에도 오버헤드 밸브가 있지만, 혼동을 피하기 위해 푸시 로드를 사용하는 오버헤드 밸브 엔진을 종종 "푸시 로드 엔진"이라고 합니다.일부 초기 "배기보다 흡입" 엔진은 사이드 밸브와 오버헤드 [1]밸브의 요소를 결합한 하이브리드 설계를 사용했습니다.

역사

1894 시제품 오버헤드 밸브 디젤 엔진
1904년 뷰익 오버헤드 밸브 엔진 특허

전임자

최초의 내연 기관은 증기 엔진에 기초하고 있었기 때문에 슬라이드 [2]밸브를 사용했습니다.이것은 1876년에 성공적으로 작동된 최초의 오토 엔진의 경우이다.내연기관이 증기기관과는 별도로 발달하기 시작하면서 포핏 밸브는 점차 보편화 되었다.

1885년형 다임러 레이트바겐부터 여러 대의 자동차와 오토바이가 실린더 헤드에 위치한 흡기 밸브를 사용했지만, 이러한 밸브는 일반적인 OHV 엔진처럼 캠축에 의해 구동되지 않고 진공 작동("대기식")되었습니다.배기 밸브는 캠축에 의해 구동되지만 사이드 밸브 엔진과 마찬가지로 엔진 블록에 위치합니다.

1894년식 디젤 프로토타입 엔진은 캠축, 푸시로드 및 [3][4]로커 암에 의해 구동되는 오버헤드 포핏 밸브를 사용했으며, 따라서 최초의 OHV 엔진 중 하나가 되었습니다.1896년 윌리엄 F.에 의해 미국 특허 563,140이 제거되었다.실린더 [5][6]헤드를 냉각하는 데 액체 냉각수가 있는 OHV 엔진의 Davis는 사용되었지만 작동 모델은 구축되지 않았습니다.

실제 가동 중인 OHV 엔진

1898년 미국의 자전거 제조업체인 Walter Lorenzo Marr는 단일 실린더 OHV 엔진으로 [7]구동되는 모터식 세발자전거를 만들었습니다.Marr는 1899-1902년에 Buick(당시 Buick Auto-Vim and Power Company)에 고용되어 오버헤드 밸브 엔진 설계가 더욱 [8]개선되었습니다.이 엔진은 푸시 로드 작동식 로커 암을 사용하여 피스톤과 평행하게 밸브를 열었습니다.1904년 뷰익이 오버헤드 밸브 엔진 설계 특허를 받은 바로 그 해에 마르는 뷰익으로 돌아왔다(Marr Auto-Car의 소량 생산, 최초의 오버헤드 캠축 설계를 사용한 것으로 알려져 있음).1904년, 세계 최초의 OHV 엔진이 뷰익 모델 B로 출시되었습니다.엔진은 실린더당 두 개의 밸브가 있는 플랫 트윈 설계였습니다.이 엔진은 뷰익에게 매우 성공적이었고, 그 회사는 1905년에 750대의 그러한 차를 팔았다.

1906-1912년식 라이트 브라더스 수직 4기통 [9][10]엔진과 같은 몇몇 다른 제조업체들이 OHV 엔진을 생산하기 시작했다.1911년 쉐보레는 뷰익에 합류하여 OHV 엔진을 [11]거의 독점적으로 사용했다.하지만, 사이드 밸브 엔진은 1940년대 후반 OHV 엔진용으로 단계적으로 폐지되기 전까지 일반적인 엔진으로 남아있었다.

오버헤드 캠엔진

최초의 오버헤드 캠축(OHC) 엔진은 [12]1902년으로 거슬러 올라가지만, 이 설계의 사용은 수십 년 동안 고성능 자동차에만 국한되었습니다.OHC 엔진은 1950년대부터 1990년대까지 서서히 보편화되었고, 21세기 초에는 대부분의 자동차 엔진(일부 북미 V8 엔진 제외)이 OHC 디자인을 사용했다.

1994년 인디애나폴리스 500 모터 경주에서 팀 펜스케는 맞춤형 메르세데스-벤츠 500I 푸시로드 엔진을 장착한 차에 탑승했습니다.규칙의 허점 때문에 푸쉬로드 엔진은 배기량이 크고 부스트 압력이 높아져 다른 팀에서 사용하는 OHC 엔진에 비해 출력이 크게 향상되었다.팀 펜스케는 폴 포지션에 진출하여 큰 표차로 레이스를 이겼다.

21세기 초, 제너럴 모터스와 크라이슬러의 여러 푸시 로드 V8 엔진은 연료 소비와 배기 가스 배출을 줄이기 위해 가변 배기량을 사용했습니다.2008년 Dodge Viper(4세대)[13]에 가변 밸브 타이밍을 사용하는 최초의 생산 푸시로드 엔진이 도입되었습니다.

설계.

캠축, 푸시로드 및 로커를 보여주는 V8 엔진(흡기 매니폴드가 탈거된 상태)

OHV 엔진은 OHC 엔진에 비해 다음과 같은 몇 가지 이점이 있습니다.

  • 전체 패키지의 소형화:OHV 엔진의 캠인 블록 설계는 동등한 OHC [14]엔진에 비해 전체 크기가 작습니다.
  • 양쪽 실린더 뱅크에 동일한 실린더 헤드 주물 사용:OHC 엔진은 각 실린더 뱅크 전면에 있는 캠축 구동 시스템(예: 타이밍 벨트/체인) 때문에 실린더 헤드가 서로 미러 이미지여야 합니다.OHV 엔진은 두 번째 [citation needed]뱅크를 위해 뒤집기만 하면 두 번째 뱅크의 동일한 실린더 헤드 캐스팅을 사용할 수 있습니다.
  • 보다 단순한 캠축 구동 시스템:OHV 엔진은 OHC [14]엔진에 비해 캠축 구동 시스템이 덜 복잡합니다.대부분의 OHC 엔진은 타이밍 벨트, 체인 또는 다중 체인을 사용하여 캠축 또는 캠축을 구동합니다.이러한 시스템에는 텐셔너를 사용해야 하므로 복잡성이 증가합니다.이와는 대조적으로 OHV 엔진의 캠축은 크랭크축에 가깝게 배치되어 있으며, 크랭크축은 훨씬 짧은 체인 또는 직접 기어 연결부에 의해 구동될 수 있습니다.그러나 이는 푸시 로드가 필요한 보다 복잡한 밸브 트레인에 의해 다소 부정됩니다.
  • 보다 간단한 윤활 시스템:윤활할 캠축 및 관련 베어링이 없기 때문에 OHV 실린더 헤드의 윤활 요구 사항이 훨씬 적습니다.OHV 헤드는 푸시 로드 엔드, 트러니언 및 로커 팁의 로커 암에 대해서만 윤활이 필요합니다.에 대한 윤활은 일반적으로 헤드의 전용 윤활 시스템이 아닌 푸시 로드 자체를 통해 제공됩니다.윤활 요건이 감소하면 더 작고 용량이 작은 오일 펌프가 사용될 수도 있습니다.

OHC 엔진과 비교하여 OHV 엔진은 다음과 같은 단점이 있습니다.

  • 제한된 엔진 속도:OHV 엔진은 캠축 구동 시스템이 단순하지만 밸브트레인에는 더 많은 가동 부품(즉, 리프터, 푸시로드 및 로커)이 있습니다.이러한 밸브트레인 부품의 관성으로 인해 OHV 엔진은 고속 엔진 속도(RPM)[1]에서 밸브 플로팅에 더욱 취약해집니다.
  • 밸브 수량과 위치에 대한 제약 사항: OHC 엔진은 실린더당 [15]4개의 밸브가 있는 경우가 많은 반면, OHV 엔진은 실린더당 2개 이상의 밸브가 있는 경우가 거의 없습니다.OHV 엔진에서 흡기 포트의 크기와 모양은 물론 밸브의 위치는 푸시로드와 헤드 캐스팅에 수용해야 하는 필요성에 의해 제한됩니다.

레퍼런스

  1. ^ a b Nice, Karim (2000-12-13). "HowStuffWorks "Camshaft Configurations"". Auto.howstuffworks.com. Archived from the original on 2016-02-02. Retrieved 2011-09-07.
  2. ^ "Part I: V-engines". www.topspeed.com. 29 July 2006. Retrieved 13 December 2019.[영구 데드링크]
  3. ^ Diesel, Rudolf (1913). Die Entstehung des Dieselmotors. Berlin: Springer. p. 17. ISBN 978-3-642-64940-0.
  4. ^ Diesel, Rudolf (1893). Theorie und Konstruktion eines rationellen Wärmemotors zum Ersatz der Dampfmaschinen und der heute bekannten Verbrennungsmotoren. Berlin: Springer Berlin Heidelberg. pp. 5, 62. ISBN 978-3-642-64949-3.
  5. ^ "U.S. patent 563140". Archived from the original on 2017-08-28. Retrieved 2017-06-07.
  6. ^ "Patent Images". pdfpiw.uspto.gov. Archived from the original on 28 August 2017. Retrieved 8 May 2018.
  7. ^ Kimes, Beverly Rae; Cox, James H. (2007). Walter L. Marr, Buick's Amazing Engineer. Boston: Racemaker Press. p. 14.
  8. ^ "The Buick, A Complete History", 제3판, 1987, 테리 P.던햄과 로렌스 구스틴입니다
  9. ^ 홉스, 레너드 S.라이트 형제의 엔진과 그 디자인.워싱턴 D.C.:Smithsonian Institute Press, 1971, 페이지 61, 63.
  10. ^ "Wright Engines". Archived from the original on April 28, 2016.
  11. ^ http://www.carnut.com/specs/gen/chv30.html
  12. ^ Georgano, G. N. (1982) [1968]. "Maudslay". In Georgano, G. N. (ed.). The New Encyclopedia of Motorcars 1885 to the Present (Third ed.). New York: E. P. Dutton. p. 407. ISBN 0-525-93254-2. LCCN 81-71857.
  13. ^ "Automotive Engineering International Online: Powertrain Technology Newsletter". Sae.org. Archived from the original on 2011-08-05. Retrieved 2011-09-07.
  14. ^ a b Webster, Larry (May 2004). "The Pushrod Engine Finally Gets its Due". Car and Driver. Archived from the original on 26 August 2014. Retrieved 31 December 2014.
  15. ^ "What is the difference between OHV, OHC, SOHC and DOHC engines?". www.samarins.com. Retrieved 19 December 2019.