방구석 전문가

이번에 현대자동차에서 이른바 내연기관 역사의 한획을 그엇다고 한

가변 캠 기술 cvvd 를 개발에 대해서 알아보기전에 일단 일반 캠에 대해서 먼저 제시를 하자면, 

위의 사진은 일반적인 캠의 작동 원리와 4행정 기관움직임을 나타낸 것이다.

캠은 이른바 혹이 난 바퀴라 생각할 수 있는데, 저 혹이 지나가면 아래에 나팔관처럼
생긴게 밸브인데 밑으로 내려가면서  밸브가열리고 혹이 지나가면 스프링에 의해 밸브가 닫히는 원리이다.

움짤에서 파랑색쪽이 흡기밸브 빨강색쪽이 이 폭발하고 남은 가스가 나가는배기밸브이다.

(2000rpm으로 회전시 밸브는 분당 1000번 열리고 닫히고 평균2천 알피엠으로 하루에 한시간 10년 운행한다면 2억번 움직이는 부품임 )

피스톤이 상하 운동 하는데 밸브가  서로 충돌 안하는 이유는

크랭크 샤프트랑 캠 샤프트 가 타이밍 밸트나 체인으로 고정되 어있어서 서로 충돌
(크랭크 는 자전거 발로 밟는 회전 부품을 생각하면 되 자전거 부품이름도 크랭크)
을 안하고  밸브여는 타이밍도 고정 되어있어 타이밍 밸트나 체인이 끈어지면  엔진이 바로 멈추는 이유이기도 하다.

90년대 이전만해도 캠에 모양이나 각도에따라 밸브 열림 량 타이밍 열려 있는시간이

한번 정해지면 절대로 바꿀수 없엇는데 이걸 처음 변화준게 포르쉐.

열림양 열리는 타이밍  열려있는 시간 에따라 엔진의 성격이 달라지는데 
초기 가변 밸브 개념은 열리는 타이밍을조절해서

밸브 오버랩 흡기 배기가 둘다 열려있는 상태를 조절 VVT( Variable Valve Timing)

캠의 혹이 조금더 일찍 오냐 뒤늦게 오냐의 차이 인데 원리는 cvvt랑 비슷하다 할 수 있다.
vvt는 빠른 타이밍과 느린 타이밍밖에없었다면,  cvvt는 상황에 따라 타이밍을 조절 한는것으로, 
고알피엠 고부하시, 고알피엠 저부하시, 저알피엠 고부하시, 정속시에따라

밸브 타이밍을 흡기, 배기 따로 조절하는 기술이다.

앞에서 크랭크랑 캠 샤프트는 타이밍 밸트나 체인으로 연결되어 타이밍이 고정 되어있다고 했는데

cvvt 유압으로 캠 각도를 전진시키거나 후진시킨다고 생각하면 된다.

회전뱡향으로캠 각도가 전진 된다면 밸브 타이밍이 빨라질 것이고, 회전방향 반대로면 타이밍이 느려지게 된다.

저알피엠 저부하시:   배기를 타이밍 빠르게 흡기 느리게 해서 오버랩 최소화

풀악셀 저알피엠 : 흡기로 빠르게 들어오고 나가버리기 때문에, 흡기 타이밍을 빠르게 해서 밸브를 닫아야하고,

풀악셀 고알피엠 : 저알피엠과 반대로 피스톤이 빠르게 흡입하기때문에 흡기를 늦춰도 흡기밸브로 나가지 않아 흡기 타이밍을 늦춰서 공기를 최대한 빨아들이는 효과 

정속시 : 배기밸브 타이밍 늦춰줌 그면 배기 가스가 나갔다가 역류하도록 유도 하는데 EGR 과같은 효과

cvvt는 타이밍을 조절했다면 vvl 은 많이열리냐 적게 열리냐 열림양을 조절 하는것이다.
캠의 혹이 큰걸 하이캠, 캠의 혹이 작은 것을 로우캠이라 하면

하이캠이면 밸브 열리는 양이 커지므로 실린더 내부로 공기가 많이 들어올수 있겠다.

근데 혹이 크면 캠사프트 회전 저항이 커져서 저알피엠 영역에서는

마력이 너무 없는 경우도 있어서 하이캠으로 튜닝한차들중엔 아이들 상태에서 엔진 부조가 일어나는 경우도 있다.
로우캠이면 고마력으로 가기가 어려운 특성이 있고 이 두개의 장점을 합친게 혼다 브이텍.

캠의 혹이 크고 작은 하이캠 로우캠 이 동시에돌면서 유압으로 알피엠 영역에따라 

유압으로 동기 핀을 움직여서 캠을 선택적으로 구동시킬수있게 만들었다.

당시에는 엄청 획기적이였는데, 요즘은 거의 안쓰는 방식
vvt 는 3단조절이였다면 cvvt  편심 축을 이용한 방식으로 캠샤프트가 밸브랑 가까워졌다 멀어졌다를 연속적으로 할수 있다고 보면 된다.

현대 측 설명은 CVVD만 설명했는데, CVVT 부품도 있는거보니 타이밍도 조절 할 수 있는듯.

듀레이션 은 캠의 모양에따라 한번 정해지면 바꿀수 없었다.

열리는 시간 에따라 고성능 지향(짧은듀레이션)이냐 연비지향(긴듀레이션)이냐로 나뉘는데 둘다 가능하게 되었다.
또한 가변 압축비 도 가능해졌는데, 압축 행정시 흡기 닫는 타이밍에 따라 압축비를 바꿀수있는데 

고압축비로가면 고성능형 엔진, 저압축비는 연비형 엔진이라 할 수 있겠다.

주황색 부품은 모두 같은 회전수로 돌고 있지만 캠샤프트와 

가변제어부 주황색 부품의 편심량에 따라 파랑색 회전각 속도가 달라지게 된다.

빨라진 영역 느려진 영역, 그러므로 밸브 시간도 달라지게 된다.


즉 예전에는 연비형혹은 고성능 엔진 한번 정해지면 절대로 바꿀수 없는 영역이였는데, 지금은 마음대로 바꿀 수 있다.
열효율도 4% 정도 올랐는데 작은 수치처럼 보이지만 엄청 많이 올린 것.