실린더 헤드: 고장원인

실린더 헤드란?

내연 기관에서 실린더 헤드는 실린더 블록 상단의 실린더 위에 있습니다. 실린더 상단에서 닫혀 연소실을 형성합니다. 이 조인트는 헤드 가스켓으로 밀봉되어 있습니다.

실린더 헤드는 일반적으로 엔진 블록의 상단에 있습니다. 흡기 및 배기 밸브, 스프링 및 리프터, 연소실과 같은 구성 요소의 하우징 역할을 합니다. 실린더 헤드의 주요 기능과 다양한 디자인, 고장 원인 및 증상에 대해 설명합니다.

실린더 헤드의 통로는 공기와 연료가 실린더 내부로 흐르도록 하고 배기 가스가 실린더 밖으로 흐를 수 있도록 합니다. 통로는 달리 포트 또는 트랙이라고 합니다. 실린더 헤드는 또한 냉각수를 엔진 블록으로 보내어 엔진 구성 요소를 냉각시킵니다. 실린더 헤드는 물이나 기름이 연소실로 누출되는 것을 방지하는 개스킷을 사용합니다.

대부분의 원래 장비 제조업체는 주철로 실린더 헤드를 만듭니다. 주철로 만든 실린더 헤드는 더 내구성이 있고 저렴합니다. 그러나 주철은 무거우며 열 발산 효율이 낮습니다.

이러한 이유로 일부 제조업체는 알루미늄으로 만든 실린더 헤드를 선호합니다. 이 실린더 헤드는 주철 실린더 헤드보다 훨씬 가볍습니다. 고성능 자동차와 경주용 자동차에는 일반적으로 알루미늄 실린더 헤드가 있습니다.

인라인(직선) 엔진이 있는 자동차에는 하나의 실린더 헤드가 있고 V 엔진이 있는 자동차에는 각 실린더 뱅크에 하나씩 두 개의 실린더 헤드가 있습니다. 실린더 뱅크가 V 엔진에 매우 가까운 일부 차량에서는 하나의 실린더만 있으면 됩니다. 대형 산업용 차량에는 실린더당 하나의 헤드가 있을 수 있습니다. 따라서 실린더 헤드를 훨씬 더 저렴하게 교체할 수 있습니다.

 

실린더 헤드의 종류

플랫헤드 실린더 헤드
이들은 최초의 실린더 헤드 유형이었습니다. 플랫헤드 실린더 헤드는 단순히 실린더 블록을 보호하고 움직이는 부품이 없습니다. 이러한 실린더 헤드는 효율적인 공기 흐름을 허용하지 않아 엔진 성능이 저하됩니다.

오버 헤드 밸브 실린더 헤드
이 실린더 헤드는 플랫 헤드 실린더 헤드보다 우수합니다. 오버헤드 밸브 실린더 헤드에는 그 위에 캠축이 있습니다. 이 헤드에는 부드러운 공기 흐름을 제공하기 위해 연결된 푸시로드와 밸브가 있습니다.

오버 헤드 캠축 실린더 헤드
이것은 실린더 헤드의 가장 진보된 디자인입니다. 오버헤드 캠축 실린더 헤드에는 실린더 헤드 내부에 캠축이 있어 푸시로드가 필요하지 않습니다. 이것은 더 나은 공기 흐름을 제공하고 차례로 엔진의 효율성을 증가시킵니다.

 

 

실린더 헤드의 작동 원리

실린더 헤드는 흡기 및 배기 매니폴드에 연결하여 엔진 피스톤을 움직이는 연료와 공기를 빠르게 연소시켜 엔진이 최대 용량으로 작동하도록 합니다.

흡기 매니폴드는 헤드로 공기를 공급하고, 여기서 연료로 연소되어 배기 가스를 생성하고 배기 매니폴드를 통해 배출됩니다.

관련 가스의 유입 및 배출을 허용하는 흡기 및 배기 밸브가 엔진이 원활하게 작동하도록 정확한 시간에 열리고 닫히는 것이 중요합니다.

 

실린더 헤드가 고장나는 이유

실린더 헤드 고장의 가장 일반적인 원인은 예를 들어 냉각수 손실, 헤드 개스킷 고장 또는 냉각수 흐름 제한으로 인한 과열입니다.

극단적인 경우 실린더 헤드에 금이 가거나 손상된 경우 전체 엔진이 손상될 수 있습니다! 이러한 일이 발생하지 않도록 시도하고 방지하려면 가능한 한 빨리 문제를 처리해야 합니다.

실린더 헤드는 극단적인 온도 변화에 의해 가해지는 엄청난 압력 때문에 휘어질 수도 있습니다. 이것은 헤드 개스킷을 올바른 위치에 유지하기 위해 더 이상 평평한 표면을 제공하지 않는다는 것을 의미하며, 이는 나중에 주요 수리 또는 전체 엔진 교체가 필요한 형태로 값비싼 문제를 초래할 수 있습니다.

뒤틀림은 알루미늄으로 만들어진 실린더 헤드의 경우 특히 문제입니다. 엔진마다 실린더 헤드 뒤틀림에 대한 허용 수준이 다릅니다. 일부는 효과적으로 작동하면서 많은 양의 뒤틀림을 견딜 수 있습니다. 실린더 헤드가 뒤틀리면 재정렬을 전문으로 하는 정비사에게 맡길 수 있습니다. 그렇지 않은 경우 교체가 필요할 것입니다.

 

실린더 헤드 고장의 5가지 증상

1. 과열
내연 기관은 매우 빠르게 가열됩니다. 이름에서 알 수 있듯이, 그들은 작고 통제된 폭발을 포함하도록 설계되었습니다.
연소 과정에서 많은 에너지가 차량에 동력을 공급하기 위해 운동 에너지로 변환되는 대신 실제로 열 에너지로 손실됩니다. 이것은 완화될 수 있지만 완전히 제거되지 않는 설계의 부산물입니다.
실린더 헤드 균열의 가장 큰 원인은 과열입니다. 엔진이 과열되면 구성 요소가 견딜 수 있도록 설계된 열 임계 값을 훨씬 초과하여 스트레스를 받을 수 있습니다.
대부분의 헤드가 알루미늄으로 만들어지기 때문에 엔진이 충분히 뜨거워지면 휘거나 갈라질 수 있습니다.
엔진은 여러 가지 이유로 과열될 수 있으며, 그 대부분은 냉각 시스템의 부품 고장으로 인한 것입니다. 몇 가지 가능한 원인은 아래에 설명되어 있습니다.

2. 냉각 시스템의 공기
냉각 시스템의 공기로 인해 엔진의 한 부분이 온도 센서로 측정한 부분보다 훨씬 더 뜨거운 곳에서 핫스팟이 형성될 수 있습니다. 이것은 공기가 액체만큼 효과적으로 열을 전달할 수 없기 때문에 발생합니다.
냉각수 온도 센서에서 떨어진 한 지점에 공기가 갇힌 경우 온도 센서가 핫스팟을 감지하지 못할 수 있습니다. 손상이 이미 완료될 때까지 차가 뜨거워지고 있다는 사실을 모를 수 있습니다.
또한 냉각 시스템의 공기 누출로 인해 냉각 시스템의 압력이 감소할 수 있습니다. 액체 냉각제는 낮은 압력에서 끓을 가능성이 더 큽니다.

3. 워터 펌프 고장
워터 펌프가 고장나면 냉각수가 엔진을 통해 제대로 순환할 수 없습니다. 라디에이터의 냉각수는 좋고 차가울 수 있지만 헤드와 블록의 워터 재킷을 둘러싼 냉각수는 매우 뜨겁습니다.
펌프가 없으면 냉각수는 자연 대류 과정을 통해서만 순환할 수 있으며, 이는 엔진이 과열되기 전에 과도한 열을 제거하기에는 너무 느립니다.

4. 온도 조절 장치 고장
연소 엔진은 설계된 작동 온도에서 작동할 때 가장 효율적입니다.
엔진의 정상 작동 온도는 여전히 화상을 입을 만큼 충분히 뜨겁습니다. 일반적으로 화씨 190~210도(섭씨 85~99도)입니다. 이 온도 이하에서 엔진을 작동하면 연료 소비, 배기 가스 및 마모가 증가합니다.
온도 조절기는 엔진의 냉각수가 목표 온도에 도달할 때까지 라디에이터의 냉각수를 차단합니다. 목표 온도에 도달하면 온도 조절 장치가 열리고 주변 온도의 냉각수가 엔진으로 들어가 온도 조절 장치가 닫힐 정도로 차가워질 때까지 냉각합니다. 엔진이 작동하면서 사이클이 계속됩니다.
온도 조절 장치가 열려 있으면 차가 꽤 추울 것입니다. 이는 전체 시스템의 냉각수가 라디에이터를 100% 순환하며 완전히 워밍업할 기회가 거의 없기 때문입니다.
온도 조절 장치가 닫혀 있으면 엔진이 쉽게 과열됩니다. 뜨거운 냉각수는 식힐 곳이 없습니다. 핀치에서 일부 엔진을 사용하면 히터를 작은 라디에이터로 사용할 수 있습니다.
이 방법의 효과는 히터 코어의 크기와 냉각 시스템의 경로에 따라 다릅니다.

5. 냉각수 누출
냉각수가 너무 많이 누출되면 결국 엔진을 적절히 냉각하기에 충분하지 않게 됩니다. 과열되기 전에 상당한 양의 냉각수를 잃을 수 있지만 오버플로 저장소와 라디에이터를 정기적으로 점검하여 채워졌는지 확인하는 것이 좋습니다.
냉각수 누출이 감지되면 라디에이터 캡을 점검하는 것이 좋습니다. 실패할 경우 심각한 영향을 미치는 저렴한 부품입니다.