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  • 캠샤프트의 원리와 성능에 대해서 알아보자.
    CAR 2019. 4. 19. 13:41

    캠샤프트는 내연기관에서 사용되는 흡배기 조절 부품이다. 크랭크와 감속비로 연결되어 있고 캠샤프트의 위치 및 개폐를 조절하는 방식에 따라 OHV, OHC방식으로 구별된다. 2행정 엔진중 가솔린 엔진이 없는데 2행정 디젤엔진에서 배기밸브를 개폐할때 캠샤프트가 쓰이게 된다.


    캠샤프트 원리는 로브라는 뾰족한 부분을 직접 눌러서 작동시키거나 라커암의 밸브를 열고 닫는 형식이다. SOHC 방식은 캠샤프트에 설치된 흡배기밸브를 작동시키기 위해 라커암을 사용해야 하며 DOHC 방식이 직동식을 이룰경우 소음의 저감효과를 얻을 수 있다.


    설치각도에 따라 라커암을 거치게 되는데 밸브의 거동이 결정되면 엔진의 성능은 매우 달라진다. 로브가 높아질 수록 밸브의 열림양이 커지고 로브와 베이스원이 이루고 있는 각도에 따라 열려지는 시간도 달라진다. 수치도 변화하는데 엔진의 흡입이나 배출되는 공기의 양에 따라 달란진다.


    수학적 계산을 하게되면 로브가 높다는것을 알게되는데 캠을 하이캠이라고 부를정도로 자연흡기 엔진에 매우 중요한 요소가 된다. 하이캠을 장착하게 되면 기존의 베이스원을 사용하지 못해 리그라인딩을 활용해야 한다. 하이캠은 성능을 높이기 위한 용도가 아니라 밸브의 점핑을 위해서다.


    이러한 현상이 지속되면 엔진의 파손을 유발할 수 있어 가변 밸브 타이밍이나 가변 밸브 리프트같은 보조수단을 활용하게 된다. 엔진의 성능또한 주조방식을 통하여 운용되는데 중실축은 회전관성을 줄이기 위해서 작동된다. 중공 캠 샤프트도 기계적 효율을 위해서 구동을 실현한다.


    캠리스 엔진을 개발하고 있지만 실용화되기까지 시간이 걸린다. 캠샤프트 동력전달은 4행정 엔진의 경우 크랭크 샤프트가 2회전당 1회전의 속도를 유지하며 2행정 디젤엔진은 절반의 속도로 감속하게 된다. 크랭크와 연결되는 방식은 기어방식과 체인방식, 벨트방식이 있다.


    방식에 따라 동력전달이 달라지는데 기어방식의 경우 반영구적으로 활용할 수 있으며 엔진오일을 사용하게 된다. 소음이 심해지는 경우는 슬러지가 끼기 때문인데 주기적으로 엔진오일을 교환하거나 관리하지 않으면 소음이 심하다. 혼자의 숏스트로크 오토바이 엔진도 이러한 문제점이 있다.


    체인방식도 기어방식처럼 반영구적이지만 소음문제가 계속 제기되고 있다. 톱니바퀴의 마모가 많이 진행될 경우 타이밍이 틀어지고 체인이 빠지는 현상을 경험할 수 있다. 이러한 사건을 방지하려면 체인의 장력을 유지하거나 여러겹을 겹친 사일런트 체인을 착용해야 한다.


    벨트방식은 이와 반대로 소음도 적고 벨트의 무게도 가벼워 구동계 관성이 적다. 효율이 높아 벨트방식이 대부분 채용되고 있으며 주기적으로 교환을 해야하는데 제조사에서는 6만km이상에서 교환을 권장하고 있다. 하지만 이것은 운전자의 습관에 따라 달라진다.


    화학기술이 좋아지면 내구성이 좋은 고무벨트가 개발되는데 이로인해 벨트의 수명도 늘어나고 있다.

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