OHV(Over Head Valve)는 밸브가 실린더 헤드에 설치되어 캠이 푸시로드(pushrod)와 로커 암을 통해 개폐하는 방식이다. 오버헤드 밸브라고도 한다.
OHV는 4행정 기관의 흡배기 밸브 구조 형식 중 하나이다. 최초의 OHV 엔진은 스코틀랜드계 미국인 데이비드 던바 뷰익(David Dunbar Buick)이 개발했다. 그 이전에는 사이드 밸브나 슬라이브 밸브가 사용되고 있었다. 캠 샤프트가 밸브 리프터를 통해 푸시로드를 밀어 주면, 푸시로드는 밸브 로커 암의 한쪽 끝을 밀게 됨과 동시에 다른 쪽 끝이 밸브 스프링의 힘을 이기고 밸브 스템의 끝을 눌러 밸브가 열린다. 이때 캠이 계속해서 회전하면 밸브 스프링의 힘으로 밸브가 닫히게 되는데, 고압축비를 낼 수 있고 노킹이 일어나지 않는다는 장점을 가지고 있다. 일반적으로 많이 사용되었으나 현재는 고속용 엔진에 적합한 OHC(overhead camshaft) 형식이 사용되고 있다.[1] 사이드 밸브 방식에 비해 OHV가 유리한 것은, 밸브를 실린더 헤드 내부에 배치하는 것을 통해 연소실을 작게 할 수 있다는 점이다. 이에 의해 연소실의 표면적이 작아져 헤드로 방출되는 열이 적어졌으며, 노킹을 잘 일으키지 않는 연소실 형상으로 만들기 쉽고 압축비도 높일 수 있기 때문에, 열효율과 출력을 한층 향상시킬 수 있게 되었다. OHV는 왕복운동하는 부품이 많으며, 특히 푸시로드의 중량이 고회전시 밸브의 추종성을 악화시키는 밸브 점프, 왕복운동 기구의 공진에 의한 밸브 서징이 발생하기 쉬워 엔진의 허용 회전수를 올리기 어렵다. 그러나 비행기나 선박 등의 왕복 기관에서는 프로펠러를 정해놓은 회전수보다도 고속으로 회전시킬 필요가 없으며, 내구성과 신뢰성이 우수하기 때문에 OHV를 사용하는 경우가 많다. 그러나 자동차 등의 소형 엔진의 경우 부품 수의 삭감이나 경량화 측면에서 OHC가 유리하기 때문에, OHV는 중형 엔진 이상에서만 볼 수 있게 되었다.[2]
헤드에 캠축 두 개가 빠짐으로서 엔진 헤드의 크기가 엄청 간소화되는 장점이 있다. 그리고 아래로 이동한 캠축으로 인해서 무게중심이 하부에 잡힌다는 장점이 생긴다. 결국 엔진 디자인을 보면 크기가 줄어들면서 차체 전체의 무게 중심이 낮아진다는 최강의 장점을 가진다. 이같은 장점이 북미에서 생산되는 대표적 머슬카 콜벳이나 닷지가 아직 OHV를 놓지 못하는 이유 중에 하나라고 할 수 있다. 엔진 크기를 비교해 보자면, V8 5,000cc급 엔진과 2,000cc급 DOHC 4 밸브 엔진이 거의 비슷한 크기를 가진다. 그래서 간혹 엔진 스왑을 통해서 괴물을 만들어 내기도 한다. 그리고 구조가 단순하여 정비성이 용이하다. 무게가 줄었기 때문에 내구성도 좋다. 또한 엔진 형태의 변화가 거의 없어서 구형 부품이 단종이 되지 않는다. 현재 생산되는 부품이 과거 생산되었던 엔진에 거의 사용 가능한 수준이다. 그래서 계열만 같으면 미주나 호주 지역은 부품 수급이 바로 되는 편이다.[3] 가변실린더 기술의 접목과 직분사라는 새로운 연료 공급 시스템으로 인해서 엔진 효율도 꾸준히 좋아지고 있다. 비약적이지만 꾸준한 연비 상승과 스몰블럭엔진, 그리고 헤미엔진 등이 대표적인 OHV 엔진이다. 고회전에 취약하다는 단점으로 인해서 회전 제한이 훨씬 낮았던 과거와 달리, 현재는 7,000rpm까지 증가한 기술의 발전을 보여주고 있다.[4]
단점은 흡배기 개수가 정해져 있다는 것이다. 개수를 늘이기 위해서는 푸시로드의 수가 늘어야 하고 헤드에 공간을 만들어야 하는데, 그렇다면 이와 같은 압축비를 만들어내기는 힘들어진다. 또한 적은 밸브수로 인한 효율이 떨어진다. 흡기와 배기를 각각 한 개의 밸브로만 진행하다 보니, 밸브의 크기는 커지고 이런 밸브를 확실하게 여닫기 위해서 탄성계수가 더 좋은, 더 하드한 스프링을 써야 한다. 그리고 이는 강한 압축 마찰을 일으키게 되어 부품간의 마모도 약한 탄성계수의 스프링보다 많이 일어난다. 또한 밸브가 여닫히는 공간이 크다 보니, 내연기관 내부에서 카본 찌꺼기 등이 밸브를 통해 배출되는 경우가 생기는데, 이런 것들이 부품에 물리게 되면 고장의 원인이 되는 경우도 많다.[3] 이로 인해서 배출가스 규제를 피하기가 어렵다는 단점이 추가된다. 소배기량으로 효율을 얻어내는 DOHC와는 다르게, OHV는 낮은 효율을 배기량으로 승부하게 된다. 그렇다 보니 배출가스도 어마어마하게 많아 환경 검사를 통과하기 어려워진다.[4]
참고자료[편집]
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