배기밸브

배기밸브(Exhaust Valve)는 내연기관의 실린더 헤드(cylinder head)의 배기포트에 설치되어 실린더에서 연료와 공기의 혼합물이 점화, 연소하면서 생성된 배기가스의 배출을 제어하는 장치이다. 배기 밸브가 최적의 시간에 열어주거나 닫아주는지의 여부는 연료 효율, 배기 저감 및 엔진의 성능 향상에 직접적인 관계가 있다.

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개요

에너지 전달순서

배기밸브는 기둥 모양의 밸브 스템(valve stem) 원형의 밸브 헤드(valve head)로 구성되며 밸브 스템에는 밸브 스프링이 장착되어 밸브 개폐를 협조한다.

배기 밸브는 연소실과 연결된 공기의 통로인 밸브 포트의 입구에 설치되어 캠 샤프트의 주도로 개폐를 한다. 연소 과정의 관건적 시점에 배기 밸브를 열어 피스톤이 실린더내의 배기가스를 전량 배출하게 하며 이 작업은 실린더로 들어오는 공기의 흐름을 희생시키지 않는다.

배기밸브가 순리롭게 작동하는데는 몇 가지 요소들이 필요하다.

첫 번째로 중요한 요소는 피스톤 헤드에 설치된 오목한 곳인 밸브 포켓(valve pocket, 밸브 리세스(valve recess)라고도 한다)이며 이는 밸브가 완전히 들렸을 때 피스톤 상사점(上死點)에서 밸브와 충돌을 피하게 하고 배기가스가 연소실에서 배출될 때 제약을 받지 않게 한다. 두 번째는 배기포트이며 배기 과정에 장애가 없는 통로를 제공한다. 통상적으로 가스킷(gasket)을 매칭시키는 방법을 적용하며 실린더 배기 포트와 배기 매니폴드(manifold)를 연마하여 형합을 추진한다.

밸브와 실린더헤드가 맞닿는 밸브 페이스와 밸프 시트는 접촉 마찰로 인해 엔진 연소시 일부 면에 부분적으로 온도가 올라가는 이상 고온을 발생시킨다. 고온 상황에서 밸브의 마모가 급속히 이루어지기에 이를 피하고자 밸브 작동 시 밸브를 회전시켜 열원의 생성을 막아주는 방법을 적용한다.

참고자료

• Lori Kilchermann, "What is an Exhaust Valve?", wisegeek
• 휠라이프, 〈"흡배기 밸브"〉, 《네이버 포스트》, 2017-06-29

같이 보기

• 배기
• 밸브
• 배기장치

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