선박 디젤 엔진 흡배기 밸브간격[valve clearance]의 조정

1. 캠타이밍(cam timing)이 타이밍이 잘 맞지 않으면 기관의 성능이 제대로 나오지 않습니다. 캠축(cam shaft)은 ±3°의 범위로 되게 정확히 가공되어 있습니다. 이렇게 하기 위하여 다음의 아래 사항을 지켜야 합니다.

1) 기어케이스(gear case)의 조립 시에 기어의 이빨을 확실히 맞춰야 됩니다. 타멧 클리어런스를 정확히 조정해야 합니다. 타이밍 기어 등을 분해할 경우는 밸브의 개폐 시기를 점검, ±3°이내에 있는지 확인합니다. 만약 간격이 클 경우에는 기어가 정확히 맞추어지지 않았기 때문이므로 다시 한번 체크합니다. 각 실린더의 압축 상사점을 구하는 방법은 링기어를 회전시킵니다. 예를 들면 1.6의 각인이 지침과 일치하고 제1실 린더의 홈, 배기밸브의 밸브 머리부와 밸브 테크 사이의 틈새가 있으면 그 위치가 제1실 린더의 압축 삼사점이 됩니다. 그 위치로 부 터 120°씩 링 기어를 좌회전시키면 1-4-2-6-3-5의 압축 상사점이 구해집니다. 더구나 지침의 위치가 틀려질 수 있는데 다음 방법으로 지침을 정확한 위치에 조정합니다.

2) 조정할 기통의 피스톤 압축상사점에서 시작합니다.

3) 밸브 리테이너(valve retainer)에 2개의 밸브가 동시에 닿는지 확인합니다. 만약 어긋나면 조성 나사를 맞춥니다.

4) 밸브 리테이너와 로커암(rocker arm) 사이에 규정치의 간극 게이지(thickness gauge)를 끼워 로커암 조정 볼트를 드라이버로 체결하면서 간극 게이지가 움직이지 않을 때 꽉 죄어 로크너트를 체결합니다.

5) 로크너트를 체결한 후 다시 한번 간극게이지를 넣어서 간격을 확인합니다.

2. 엔진 흡배기 밸브의 래핑,랩핑

본 기관은 선박 엔진 흡기, 배기 밸브 및 밸브시트(valve seat)의 손상을 방지하고, 밸브 래핑 시간의 연장을 목적으로 밸브의 테이터를 장비하고 있으며 표준 래핑 시간은 아래와 같습니다. 흡, 배기밸브 공통 3000 ~ 4000시간 밸브를 래핑 할 때에는 밸브이외에 밸브스프링, 밸브스프링 리테이너 및 스프링홀더 등 각부에 대하여 점검을 합니다. 밸브스프링에는 도장이 되어 있기 때문에 다음과 같이 주의합니다. 도장이 벗겨진 것은 될수 있는한 교환합니다. 밸브스프링은 2년에 1번 또는 12,000시간에 교환합니다. 밸브의 래핑방법은 고무제의 래핑용구를 밸브의 하면에 밀착시켜, 래핑용구를 회전하면서 래핑합니다. 우선 극히 미세한 탄화규소분말(콤파운드)로 래핑하고 다음에 탄화규소분말을 완전히 닦아내고 윤활유를 발라 신중하게 유섭을 하면 장시간의 운전에도 견딜 수 있게 됩니다. 쳐음의 탄화규소분말로 래핑할 경우 탄화규소 분말은 밸브시트에 소량이 붙게 되고, 밸브 로드 또는 밸브 가이드 쪽으로 흘러 들어가게 되므로 주의하여야 합니다.

3. 엔진 흡배기 밸브의 분해조립

밸브 및 밸브스프링의 분해조립은 그림과 같은 요령으로 합니다. 우선 로커암 축 받침대를 로커암을 붙인 채로 취외하면 로커 암축 받침대 취부용 스터드 볼트가 남고, 이어서 F.V노즐 홀더 누름용 스터드 볼트가 남습니다. 다음에 필요한 도구를 끼우고 너트를 체결하여 밸브스프링 리테이너를 아래 방향으로 밀어 넣으면 피스를 빼낼 수 있습니다. 흡배기 밸브의 밸브 직경이 서로 다르기 때문에 오 조립이 되지 않도록 주의해야 합니다.

흡기&배기 장치(intake, exhaust) 

디젤 엔진의 흡배기 장치는 가솔린 엔진의 흡배기 장치와 거의 같다고 보시면 됩니다. 그런 엔진의 출력 제어를 연료의 분사량으로 하고 있는 디젤 엔진에서는 가솔린 엔진과 같은 혼합 가스의 양을 조절하는 스로틀 밸브(throttle valve)는 없습니다. 또한 일반적으로 디젤 엔진은 가솔린 엔진에 비하여 운전조건이 엄격하고 배기량도 크므로 이것에 대응하는 에어 클리너가 설치되어 있습니다. 기타 디젤 엔진의 흡배기 장치에 대해서 특징을 설명하도록 하겠습니다. 

흡기 장치

＊공기식 거버너를 사용하는 엔진에는 스로틀 밸브를 설치하지만, 기계식의 거버너를 사용하는 엔진에는 스로틀 밸브가 설치되어 있지 않습니다. 

＊엔진 정지 기구로서 흡입 공기를 차단하는 흡기 셔터를 설치한 것이 있습니다. 

＊흡입 공기의 용적 효율을 높이기 위하여 과급기(turbo charger)를 설치한 것이 있습니다. 

＊출력이 큰 2사이클 디젤 엔진에서는 흡입 공기에 예비 압력을 주기 위해서 루츠 블로어(roots blower)를 설치합니다. 

배기장치

＊배기량, 배기 소음에 대응하는 배기 파이프 및 머플러가 필요로 합니다. 

＊스로틀 밸브를 설치하지 않은 엔진에서는 엔진 브레이크로서 배기 브레이크 장치가 장착되어 있습니다. 

에어 클리너

일반적으로 필터 엘리먼트에 여과지를 사용한 건식 에어 클리너가 사용되고 있습니다. 원심분리식 에어 클리너와 공기 중의 먼지를 적극적으로 제거하기 위하여 필터 엘리먼트 상부 엘레멘트 자체에 날개를 설치하여 이 날개에 의해 흡입 공기에 선회 운동을 주어 원심력으로 대부분의 먼지를 분리하며 또다시 여과지에 의해 여과하여 공기의 청정 효율을 높이도록 한 것입니다. 또 원심 분리된 먼지는 하부에 설치된 더스트 컵에 모이도록 되어 있습니다. 습식 에어클리너는 에어 클리너 케이스가 이중으로 되어 있으며 필터 엘리먼트로서의 메탈 울(metal wool)이 들어 있으며 하분에는 엔진 오일이 들어가 있습니다. 공기는 케이스 외부로부터 유면에 부딪쳐 방향을 바꾸어 메탈 울은 통과 하여 중앙부로부터 흡기 매니폴드로 흡입이 됩니다. 이 경우 공기 중의 무거운 먼지는 유면의 부분에서 방향을 바꿀 때 오일에 침전되며, 기타의 먼지는 메탈 울에서 제거되도록 되어 있습니다. 습식 에어 클리너는 오일이 들어 있기 때문에 장착 위치는 수평으로 되어 있어야 합니다. 

흡기 매니폴드

공기식 거버너를 사용하는 엔진의 흡기 매니폴드는 스로틀 밸브와 벤추리를 설치하고 있습니다. 스로트 ㄹ밸브는 액셀 페달과 연결하고 있으므로 액셀 페달의 밟는 정도에 따라 스로틀 밸브가 개폐되며, 이 개폐에 의해 보조 벤츄리부에 발생하는 부압이 변화하며 이 변화로 공기식 거버너가 연료 제어를 하도록 되어 있습니다. 또한 보조 벤츄리는 엔진이 역회전하는 경우 부압이 공기식 거버너의 제어실에 가해지게 되어 연료 분사량을 급속하게 감소시켜 엔진의 역전을 방지하는 역할을 하고 있습니다. 또한 진공 제어 배력 장치를 장치한 차량에서는 이것을 작동시키는 부압을 끌어내는데 보조 벤츄리 부분에 특별 부압 인출구를 장착하고 있습니다. 스로틀 밸브의 흡기 매니폴드 쪽에 흡기 셔터를 설치한 것은 흡기 셔터는 흡입하는 공기를 차단하여 엔진을 정지시키는 것으로 운전실에 설치된 정지 버튼을 당기면 흡기 셔터 밸브 축이 회전하도록 되어 있습니다. 

터보 차저(과급기 turbo charger)

대기압보다 높은 압력으로 엔진에 공기를 주입하는 것을 과급이라고 합니다. 과금하면 배기량이 같은 엔진에서도 다량으로 공기를 충전할 수 있으며 이것에 따라 연료의 분사량을 증가시면 엔진의 출력을 향상할 수 있습니다. 터보차져는 일종의 송풍기이며 배기가스의 유동하는 에너지를 이용하여 터빈을 회전시켜, 이것과 동시에 회전하는 블로어에 의해 공기를 흡입하여 이것을 가압하여 실린더로 보내도록 되어 있습니다. 즉 배기의 에너지를 흡입 에너지로 변환시켜 주는 장치입니다. 터빈과 블로어가 회전자로서 1개의 축의 양단에 장치되며 터빈 케이스, 베어링 케이스, 블로어 케이스의 안에 들어가 있습니다. 회전자인 축이 작동하고 있을 때의 회전수가 높으므로 평 베어링(plain bearing) 등으로 지지되어 있으며, 엔진의 윤활 계통과 같은 회로에 의해 강제적으로 급유되어 있습니다. 또한 터빈은 배기가스를 받으면서 회전하므로 고열에 충분히 견디도록 내열 합금강이 사용되고 있으며 블로어는 경합금 제로 제작되고 있습니다. 엔진의 배기가스는 터빈 케이스로 들어가 터빈을 회전시킴과 동시에 블로어도 구동합니다. 블로어는 에어 클리터에서의 공기를 압축하여 실린더로 보내어집니다. 이때에 배기가스의 양이 증가하면, 터빈의 회전수도 높아지며, 동시에 블로어의 회전수가 높아져서 더욱 많은 공기를 실린더로 공급하게 됩니다. 이와 같이 하여 공기를 과급하여 엔진의 출력을 효과적으로 증가시킬 수가 있습니다.   

밸브 및 밸브 기구(흡배기 발브)

 

디젤 엔진의 밸브 기구는 가솔린 엔진과 기본적으로 다를 바가 없으나, 특히 다른 점을 들면 다음과 같습니다. 

4사이클 엔진에서는 흡기 밸브(intake valve), 배기 밸브(exhaust valve)가 있으나, 2사이클 엔진에는 흡기 밸브는 없고, 배기 밸브만 설치되어 있습니다. 또한 흡입 및 배기 효율을 좋게 하기 위하여 1 실린더당 밸브 수를 4개 설치한 4밸브 식도 채용되고 있습니다. 4밸브 식은 4사이클 엔진에서는 1실린더당 4개의 밸브 중 2개가 흡기 밸브, 나머지 2개가 배기 밸브이며, 2사이클 엔진에서는 4개 모두 배기 밸브로 되어 있습니다. 밸브 스프링은 일반적으로 내외(안팎) 2개의 스프링을 사용하여 내 피로성, 강인성 등을 주고 있으나, 특히 배기 브레이크의 효과를 향상하기 위하여 스프링력이 강한 것이 사용되고 있습니다. 엔진에 따라서는 수동에 의해 밸브를 기계적으로 열 수 있는 디 콤프 장치라는 기구를 설치하고 있는 것도 있습니다. 이 장치는 저온 시동 시의 시동 준비 회전 또는 회전 중의 엔진 정지 또는 엔진 조정 작업 등을 할 때, 엔진이 회전하기 쉽도록 밸브를 강제적으로 열리게 하는 것입니다. 

타이밍 기어 

타이밍 기어는 일반적으로 크랭크 축 기어에서 아이들 기어를 거쳐서 캠 축 및 인젝션 펌프 기어를 구동하도록 되어 있습니다. 구동에 있어서 각 기어는 정확하게 조합되어 회전해야 하므로 타이밍 마크가 각 기어에 설치되어 있습니다. 각 기어는 결합의 원활, 소음의 저감을 도모하기 위하여 일반적으로 헬리컬 기어를 사용하고 있습니다. v형 엔진에 사용되고 있는 크랭크 축의 일례이며 앞으로 설명한 기어 외에 오일펌프 기어, 파워 스티어링 펌프 기어, 에어 컴프레서 기어 등으로 구동하도록 구성되어 있습니다. 

디콤프 장치 

디 콤프 창지는 캠 축에 관계없이 흡기 밸브 또는 배기 밸브를 열어 실린더의 압축을 개방하는 구조로 되어 있습니다. 디 콤프 장치를 작동시키지 않을 때는 디 콤프 축의 노치 부분이 로커암의 선단과 접하고 있지 않지만, 디 콤프 축을 레버에 의해 회전시키면, 디 콤프 축이 로커 암의 상면을 밀게 되어, 로커암을 거쳐서 흡기 밸브를 약간 밀어서 연다. 이와 같이 실린더의 압축을 빼내서 엔진이 용이하게 크랭크할 수 있게 합니다. 

4사이클 디젤 엔진

2사이클 디젤 엔진 

4사이클 디젤 엔진 vs 2사이클 디젤 엔진 비교