밸브 타이밍과 대책

자동차 엔진에서는 작동에 의한 관성의 영향을 받아서 밸브의 개폐 시기가 이론과는 맞지 않는다. 실제 일어나는 밸브의 개폐 시기를 밸브 타이밍이라고 하는데, 이런 밸브 타이밍을 최적화할 수 있는 엔진이 증가하고 있다.

 

1. 밸브 타이밍이란

 

엔진의 4 행정 작동 시 흡배기 밸브는 이론상 피스톤이 상사점과 하사점에 있을 때 열리고 닫히는 것으로 알려져 있지만, 실제 엔진에서 작동할 때에는 일찍 열리거나 또는 늦게 닫히는 경우가 많다. 이는 엔진 작동 시 관성의 영향을 받기 때문에 발생하는 것으로 이런 실제적으로 일어나는 밸브의 개폐 시기를 밸브 타이밍이라고 한다.

 

2. 흡기 행정에서의 밸브 타이밍

 

흡기 행정에서 피스톤이 하강 운동을 시작하는 시점이 되면 흡기 밸브를 열더라도 그 즉시 완전히 열리지 않는다. 또한 이때 정지해 있던 공기고 바로 움직이지 않기 때문에 이로 인하여 밸브는 조금 일찍 열리게 된다. 그리고 피스톤이 하사점에 이르렀다가 상승 운동을 하기 시작할 즈음에는 실린더 안의 압력이 높아지는데, 이때 안으로 유입되는 공기의 압력이 연소실 내부 압력보다 높은 동안에만 흡기 현상이 일어난다. 이로 인해서 밸브는 늦게 닫힌다.

 

3. 배기 행정에서의 밸브 타이밍

 

배기 행정에서는 피스톤이 상승하기 전에 배기 밸브를 열면 연소 가스의 압력이 빠져나갈 것으로 예상되지만, 실제로는 하사점 부근에서 이미 압력 상승이 끝난 상태이므로 압력 손실은 일어나지 않는다. 또 흡기가 시작되더라도 잠시 동안은 배기 밸브가 열린 상태를 유지한다.

 

4. 대책

 

최적의 밸브 타이밍은 엔진의 운동 상태에 따라 변한다. 따라서 현재는 밸브 타이밍이나 밸브가 열린 상태를 상황에 맞춰 변화시키는 가변 밸브 시스템을 장착한 엔진이 증가하고 있다.