자동차 엔진 튜닝 자세히 알아보기
자동차 엔진튜닝 중 하이 캠 샤프트, 피스톤, 헤드 포팅 튜닝에 대해서 자세히 살펴보자.
하이 캠 샤프트 튜닝 이해하기
원래는 하이 리프트 캠 샤프트가 정확한 명칭이다. 보통 줄여서 하이캠이라 한다. 캠 샤프트의 역할은 해드의 흡기, 배기 밸브를 여닫는 기구로서 밸브를 개폐해 혼합기를 연소실로 그리고 연소된 가스를 방출하는 기능을 한다. 하이캠을 이해하려면 먼저 오버랩(over lap)과 리프트 레이트(lift rate)를 알아야 한다.
오버랩이란 흡기밸브와 배기밸브가 동시에 열려있는 기간을 말한다. 배기행 정시 밸브가 열려서 배기가스가 빠져나갈 때 흡기 밸브가 열리는 것은 공기의 흐름에서 발생하는 관성을 이용하여 흡기 공기의 충전율을 높이기 위해서 이다.
모든 4행정 기관의 경우 배기밸브가 닫히기 전에 흡기 밸브가 열리고 이 오버랩 각도에 따라 아이들 상태와 저속 또는 고속에서의 출력에 영향을 준다. 리프트 레이트란 캠 샤프트에 의해 밸브가 닫히고 열리는 속도와 밀접한 관계가 있다.
캠 샤프트를 제작할 때 가장 중요한 부분은 제한된 시간 안에 얼마나 빠르게 밸브가 열리며 가장 오랫동안 열린 상태를 유지시킨 후 신속하게 닫히게 하느냐에 달려 있다. 캠 샤프트를 얘기할 때 각도란 말이 나오는 데 밸브가 열려서 닫히는 동안을 각도로 표현하는데 티뷰론 2.0의 경우 228도이다.
스트리트 튜닝카의 경우는 248-264도 정도를 사용하고 레이싱용은 272-296도 정도, F1 레이스의 경우 300-320도 정도를 사용한다. 그렇다고 무조건 큰 각을 사용할 경우 저속에서 출력이 떨어지거나 아이들 상태에서 심한 부조화를 일으킨다.
저속에서 출력이 떨어지는 것을 방지하기 위해서는 압축비를 상승시켜야 한다. 또, 너무 많이 압축비를 상승시킬 경우 녹킹(knocking)이 발생하므로 최적의 압축비와 연료량 등의 세팅이 뒤따라야 한다.
피스톤 튜닝에 대해 자세히 알아보자
엔진은 실린더 내에 있는 피스톤의 상하 운동을 크랭크 샤프트에서 회전 운동으로 바뀌어 회전력을 얻는다. 실린더 내부를 상하로 움직이며 고열과 고압 속에서 견디어야 하는 피스톤은 상당히 중요하다 할 수 있다.
일반적으로 피스톤은 주조와 단조로 나눌 수 있다. 주조는 주형에 용융된 금속을 넣어서 만드는 것으로 내부 조직이 치밀하지 못하여 내부에 기포로 인하여 강성이 떨어진다.
이에 비하여, 단조 피스톤은 가열된 재료를 햄머를 사용하여 타격함과 동시에 소성의 재료로 성형하는 기술로 제작되어 주조품보다 가벼우며 조직이 치밀하여 열에 강하고 강도가 높아 엔진의 내구성도 높아지게 된다. 또한 피스톤 4개의 무게를 똑같이 하여 밸런스를 맞추어 주는 것이 좋다.
헤드 포팅 튜닝 요점정리
헤드 포팅은 크게 연소실 가공과 흡, 배기 포트 가공 두 가지로 나눌 수 있다. 노멀 상태의 헤드는 알루미늄 주물로 제작되어 표면 상태가 매끄럽지 못하다. 연소실 내의 표면은 매끄럽게 가공함으로써 열의 반사로 인한 빠른 화염 전파로 최대 폭발을 이끌어 낼 수 있다.
포트 가공은 흡기 포트와 배기 포트로 나눌 수 있는데 흡기 포트 가공은 흡기 포트 통로를 매끄럽게 가공하여 공기 저항을 줄여주고 각도를 높여줌으로써 공기의 와류 현상이 잘 일어나도록 배려해야 한다.
통로를 모주건 크게 하는 것은 유속이 느려져 공기량이 줄어들므로 한계점을 찾아야 한다. NA차량의 경우 헤드 포팅은 중요하다. 최대 10%이 출력 증강을 경험할 수 있다.
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