헤드를 오버홀을 위해서 분리한 것도 벌써 오래 전 이야기이다.
그 동안 헤드를 깨끗이 재생 완료 했으니 이제 장착할 때이다.
밖에 세워 놓은 희동이 커버를 벗겨서 헤드 위에 비닐 밀봉해 둔 것을 걷어냈다.
지난 번 분해할 때 냉각수가 실린더 안으로 들어갔는데 귀찮아서 그냥 놔뒀었다.
그게 증발하지도 밑으로 빠지지도 않고 그냥 그대로 있더라. 헤드 분해한 것이 한달 전 일인데.
신기하군.
일단 닦았다.
아세톤이나 캬브 클리너를 사용해서 가스켓 면에 있는 찌꺼기를 깨끗이 닦는다.
스크래퍼와 걸래 조연. ㅋ
두껍게 위로 올라와 있는 부분은 좀 더 정성스럽게 닦는다.
씰면이 스크래퍼에 의해 손상되지 않도록 조심.
피스톤 윗부분을 닦을까 말까 고민했는데, 저게 캬브 클리너에 잘 녹지도 않고 와이어 브러시로 닦다가 실린더 내벽을 긁으면 득보다 실이 많아진다.
어차피 나중에 캬브 공연비를 제대로 맞춰 놓아서 완전한 연소를 하게되면, 저 검은 부분은 주행 중 살살 벗겨져 나갈 것이다.
실린더의 씰면 가장자리 부분만 와이어 브러시로 긁어내고 피스톤 상부는 그냥 두기로 했다.
그 다음, 오일스톤을 이용하여 씰면을 연마한다.
(지난 편에 헤드의 씰면 연마하는 내용 참고)
헤드 부분 씰면 연마보다 어렵다. 볼트가 튀어나와 있기때문이다.
따라서 오일스톤 위치를 여기 저기 옮기면서 균등하게 연마하도록 노력하여야 한다.
연마 중에 연마 찌꺼기나 오일스톤 조각이 엔진으로 들어가지 않도록 주의하자.
연마 끝나고 걸레로 닦아내면 완료.
씰면 바깥 쪽에 모래 등 이물질이 잔뜩 끼어 있다.
내 경우는, 배기 가스켓이 새는 바람에 미 연소 가스에 의한 오일에 모래가 들러 붙어 떡이 되어 있었다.
씰면 바깥 쪽도 캬브 클리너와 WD-40 등으로 깨끗이 닦아준다.
역시 내 경우는, 스크래퍼로 긁어내야 할 정도로 강하게 붙어 있었다.
이 이물질이 닦다가 엔진 안으로 들어가지 않도록 조심한다.
이제 가스켓을 끼워야 한다.
위, 아래 및 앞, 뒤가 바뀌면 안되는데 이게 바뀌기가 어렵다.
아래 그림에서처럼 가스켓의 모양이 비대칭이기 때문이다.
저 다울핀 구멍이 왼쪽, 돌출부를 오른쪽으로 가도록 장착하면 된다.
엔진 앞쪽에는 저 부위에 다울핀이 없으므로 자연히 저 모양대로 장착할 수 밖에 없다.
이 가스켓은 중국산이다.
정상적으로 누수를 막아주기를 바랄 뿐이다.
혹시나 해서 가스켓 본드를 발라볼까 고민에 고민을 거듭하다가(매뉴얼에는 가스켓 본드는 바르지 않는 것으로 되어 있다.) 중국산 가스켓을 믿어 보기로 했다.
가스켓의 돌출부가 찌그러지면서 납작하게 펴지며 씰링을 하는 구조라 왠만해서는 안 샐 것 같았기때문이다.
가스켓 가운데 부분의 공간으로 캠 체인을 넣고 각 볼트 구멍에 맞춰서 가스켓을 살살 넣는다.
무리하게 넣다가 가스켓을 찌그러뜨리지 않도록 조심하자.
캠 체인을 엔진 안으로 빠뜨리지 않도록 조심하자.
여기서 잠깐!
물은 어떤 방향으로 흘러갈까?
아마 이렇게 흘러갈 것이다. 워터펌프 하나에서 분기 되어 4개의 실린더에 물이 흘러가야 한다. 이 경우, 물이 들어가는 곳보다 나오는 곳의 단면적이 작아야 압력이 걸리면서 물이 4개의 실린더에 골고루 들어간다. 만약 나오는 곳이 크면 잘못하면 어느 한 곳에만 물이 흐르고 다른 실린더에는 물이 적게 흘러서 특정 실린더만 문제가 생길 수 있다. 또한 상대적으로 열을 많이 받는 배기 쪽에서 찬물이 들어가고 헤드를 돌아 열을 흡수해서 따뜻해진 물은 흡기 쪽으로 돌아 나와야 한다. 나 같으면 그렇게 설계할 것이다. 그래서 이런 점들을 고려해 보았을 때, 물의 흐름은 위 그림과 같을 것이다. 모든 수냉 장치에서 물의 흐름을 이렇게 설계하지는 않는다. 단 하나의 유로로 설계한 장비의 경우는 아웃 포트 직경을 인 포트 직경보다 크게한다. 배수압을 적게해서 유량을 많이 흐르도록 하기 위함이다.
카페 회원분이 알려준 바에 따르면 냉각수는 모두 아래서 위로 올라오는 것이고 배기쪽이 냉각을 위해 더 큰 것이라고 한다.
위로 올라간 냉각수는 헤드를 돌아서 나간다고 한다.
실린더 냉각수 돌아가는 공간에 인/아웃 구획이 없는 것으로 봐서 그 말이 맞는 것 같다.
자, 이제 캠체인 텐셔너를 고정하자.
원래는 캠체인 텐셔너 고정 전용 도구가 있다.
나는 없으므로 이렇게 튀어 나와 있는 텐셔너를
일자 드라이버로 시계 방향으로 돌려서 뒤로 감아 놓는다.
너무 많이 감으면 스프링이 눌려서 텐셔닝 능력이 떨어지므로 이 정도로만 감는다.
그 다음, 드라이버를 케이블 타이로 근처에 묶어 놓는다.
캠 체인을 캠 체인 가이드와 함께 케이블 타이로 묶어 놓으면 헤드 넣을 때 가운데 공간으로 체인이 자연스럽게 들어가므로 편하다.
이제, 지금까지 오버홀 해 놓은 헤드를 가져온다.
낑낑 거리며 프레임과 엔진 사이의 옆면으로 끼워서 엔진에 결합한다.
사방 팔방 튀어나와 있는 헤드 고정 볼트에 씰면이 손상되지 않도록 조심한다.
어느 정도 제 자리에 들어가면 헤드의 볼트 구멍에 엔진에 나와 있는 볼트 머리를 잘 넣으면 헤드가 쏙 들어가는데, 끝 부분에 다울핀에서 걸린다.
앞 뒤 좌우로 조금씩 흔들어 가며 고무 망치로 헤드 윗 부분을 살살 치면 쏙쏙 들어간다.
한꺼번에 다 넣으려 하면 다울핀이 상할 수 있으므로 주의.
네 방향 모두 균일하게 집어 넣도록 한다.
다 집어 넣고 나면 이 정도 뜬다.
가스켓이 요철이 있기때문이다.
헤드 볼트를 조여서 가스켓의 요철을 찌그러뜨려 펴주면 헤드와 실린더 블럭이 밀봉 된다.
일단 헤드 좌우 맨끝에 있는 볼트 4개만 스페셜 너트로 조인다.
스페셜 너트 안쪽의 나사면에는 오일을 발라준다.
살짝만 조이도록 한다.
렌치는 8mm를 사용한다.
임시로 고정해 놓았던 캠 샤프트 커버와 흡배기 캠을 풀러낸다.
풀러서 캠과 커버를 잘 보관하고,
나머지 스페셜 너트를 헤드에 꽂아 넣는다.
헤드 가운데 부분에 4개의 스페셜 너트를 꽂아 넣을 때는 매우 주의하자.
너트를 꽂다가 잘못해서 엔진 하부로 떨어지면 일단 스페셜 너트를 주문해서 도착하기 전까진 헤드를 조립할 수 없고, 이것때문에 엔진 뜯는 상황이 발생할 수도 있다.
그러니, 장갑을 벗고 맨 손으로 최대한 조심스럽게 꽂아 넣는다.
극 긴장을 하며 넣었다.
가운데 2개의 헤드 볼트는 마그넷을 이용해서 넣는다.
역시 떨어뜨려서 엔진 하부로 빠지지 않도록 조심한다.
참고로, 저 볼트를 넣는 구멍에 오일이 많이 차 있으면 볼트가 끝까지 조여지지 않으므로 구멍 안의 오일을 닦아내도록 하자.
이런 공구로(8mm) 스페셜 너트를 조여야 하는데...
렌치 부위가 짧아서 머리가 걸린다. ㅠㅠ
별 수 없이 풀러낼 때처럼 일반 렌치를 이용해서 조였다.
조일 때는 당연 대각선으로.
왼쪽 바깥 쪽 2개, 오른 쪽 바깥 쪽 2개, 그 다음 왼쪽의 그 안 쪽 것 2개, 그 다음 오른 쪽 그 안 쪽 것 2개...
이런 식으로 조이는데, 한 번에 다 조이면 안된다.
볼트를 균등하게 대각선으로 조이는데 전체 조이는 양 대비해서 한 번에 조이는 양은 약 30% 정도로 한다.
즉, 전체 조이는 양을 3번에 나눠서 대각선으로 조여나간다.
토크 렌치로 마무리 하여야 하기때문에, 끝까지 조이지 말고 아주 약간만 균등하게 남겨 놓아야 한다.
그리고 헤드 볼트를 조인다.
이게 장착된 공간이 비좁아서 일반적인 소켓은 머리가 걸려 들어가지 않는다.
딥 소켓을 사용하여야 한다.
같은 10mm 이지만 일반 소켓과 딥 소켓은 머리 크기 차이가 확연하다.
이것을 이용해서 헤드 볼트 2개를 조인다.
이것 역시 토크 렌치로 조여야 하므로 일단 적당히 조여둔다.
가지고 있는 8mm Hex Bit Socket이 짧으므로 더 긴 것을 준비해야 토크 렌치로 조일 수 있다.
그래서 오늘은 여기까지 하고 덮어두기로 한다.
헤드가 고정되었으므로 헤드 커버를 덮을 수 있다.
헤드 커버를 덮고, 비닐을 씌운 후에 인테이크와 아웃 포트를 막아둔다.
일반적인 자동차의 연료/공기 혼합기(캬브레터 또는 드로틀바디. 이하 캬브레터)는 보통 한 개이다.
여기서 혼합된 연료/공기 혼합기체는 매니폴더로 분기되어 각 기통으로 공급된다.
기통 별로 연료/공기 혼합기체가 다른 비율이나 다른 양이 들어갈 일이 없다.
그러나 특수한 자동차나 특히 모터사이클은 기통 별로 캬브레터를 가지고 있다.
이 캬브레터에서는 연료/공기 혼합비를 결정하고 드로틀 개폐 각도 조절로 기통 별로 들어가는 혼합기체의 양도 결정이 된다.
따라서 각 기통별로 혼합기체의 비율과 투입 양이 동일하여야 하며 이 값을 조절하기 위하여 일반적으로 각 기통 별 혼합기 투입부의 진공압을 측정해서 그 값이 동일하도록 공연비 조절과 드로틀 개폐 각도를 조절한다.
일단 공연비는 잘 맞았다는 전제 하에, 혼합기체의 공급 양이 많이 들어가면 폭발력이 커지면서 해당 기통의 진공압이 증가할 것이므로 드로틀을 닫아서 다른 기통의 진공압과 맞추고, 다른 기통보다 진공압이 약한 경우는 해당 기통의 드로틀을 열어서 해당 기통의 폭발력을 높여준다.
이와 같이 기통 별 드로틀 개폐 각도를 조절해주는 작업을 캬브레터 동조 작업(Carburetor Synchronization)이라고 한다.
이 작업에 필요한 것은 진공 게이지이다.
4기통의 경우 4개가 필요하다.
보통 이것을 4개로 묶어서 하나의 케이스에 장착하여 판매한다.
여기에 진공 호스를 연결하고 다른 끝은 실린더의 진공 포트에 연결하여 엔진을 시동한 후에 각 기통 별 진공 값을 보면서 각 기통 캬브레터의 드로틀 개폐 각도를 조절하여 모든 기통에서 동일한 값이 나오도록 드로틀 개폐 각도를 조절한다.
이런 제품을 구매하여 사용해도 좋지만, 나는 디지탈 방식의 동조기를 만들어 보려한다.
상술했듯이 동조 작업은 기본적으로는 진공압을 읽는 장치이다.
이 진공압을 읽어서 기통 별로 조합한 다음, 각 기통 별 진공압 편차가 읽기 쉽도록 나와주면 편리할 것이다.
또, 이 동조기를 사용하다보면 실린더의 압력 변화에 게이지가 너무 민감하게 반응하여 값을 읽기 어렵다는 문제가 있다.
나는 이러한 점을 마이컴과 압력 센서를 이용하여 프로그램을 통하여 해결할 것이다.
우선 사용하고자 하는 센서는 Bosch사의 BME280 센서이다.
BME280 센서의 사양은 아래와 같다.
0.3 bar에서 1.1 bar 까지 0.0000018 bar(0.18Pa) 단위로 읽을 수 있다.
대기압은 일반 온도에서, 해수면에서 1013.25 hPa, 고도 1,000m에서 898.76 hPa이므로 114.49hPa/1000m = 0.11449hPa/m = 11.449Pa/m 이다.
즉 0.18Pa 분해능은 대기압 하에서 0.01572m 즉, 1.57cm 단위로 센서가 위치한 곳의 높이 변화를 읽어낼 수 있다는 의미이다.
게다가 온도 센서와 습도 센서도 같은 센서에 통합되어 있다.
최근에는 이러한 MEMS 센서 기술이 워낙에 발달해서 이러한 정밀 센서가 매우 작은 패키지에 내장되어 있으며 이 센서 크기는 가로 세로 높이가 2.5x2.5x1mm 이다.
또한, 이 센서는 마이크로컨트롤러와 I2C 통신을 하기때문에 측정된 값을 아날로그 값이 아닌 디지털 값으로 전송하므로 전송 중 오차가 생길 일도 없다.
이 센서를 마이크로컨트롤러에 I2C로 연결할 수 있도록 만들어 판매하는 PCB가 있어서 그것을 구매했다.
이것은 뒷면.
이 센서 4개를 진공이 새지 않도록 케이스에 구성하여야 한다.
또한 기판과 케이스를 밀봉하고 센서가 있는 공간에 파이프를 구성하여 진공 호스와 연결할 수 있도록 해주어야 한다.
이 케이스는 3D로 모델링을 하여 3D 프린팅하여 제작하기로 한다.
이 센서는 I2C 어드레스가 두 개만 설정 가능하므로 4개를 하나의 마이컴에 연결할 수 없다.
따라서 I2C Multiplexer 도 하나 마련한다.
TCA9548A라는 모델이다.
이것 하나에 I2C 센서를 8개 연결할 수 있고 TCA9548이 I2C 어드레스 8개를 가지고 있으므로 이 칩 8개를 사용해서 총 64개의 동일한 I2C 센서를 하나의 마이크로 컨트롤러에 연결할 수 있다.
이렇게 측정된 값은 3.5인치 TFT LCD에 표시할 것이다.
이 제품은 아두이노 MEGA2560 보드에 확장 쉴드 형식으로 장착되어서 간다하고 편리하다.
센서가 들어가는 케이스에 센서 4개 및 I2C 멀티플렉서와 이 LCD가 같이 장착되어, 사용하기 편리한 컴팩트한 장치로 만들 것이다.
헤드에서 밸브를 모두 뺀 이유는 헤드를 청소하기 위해서이다.
밸브 시트 면 연마하기 위해서 연마재를 사용했고, 그 가루가 헤드 여기 저기에 있을텐데 이대로 조립하면 그 가루가 엔진 안에 돌아다니면서 여러 가지 마모를 일으킬테니 헤드는 반드시 씻어야 한다.
헤드는 알루미늄 재질이므로 물에 닿아도 상관없다.
중성세제를 따뜻한 물에 풀어서 칫솔 등으로 구석 구석 잘 씻는다.
씻고 나서 깨끗한 천으로 물기를 말려서 조립 준비를 한다.
캠 및 캠커버가 조립되는 면에 먼지 등 이물질을 철저히 제거한다.
이물질이 남아 있으면 shim 두께 측정에 영향을 미칠 수 있다.
밸브와 스프링을 조립한다.
미리 구매해 놓은 밸브 스템씰을 준비한다.
밸브를 제 위치에 꽂고 밸브 스템 씰을 스프링이 아래로 가도록 꽂는다.
깊숙히 꽂을 필요는 없고 꽂아만 놓는다.
그 다음, 볼펜 자루를 빼서 준비해 놓는다.
이것으로 "톡" 소리가 날 때까지 씰을 밀어 넣는다.
아래 동영상 참고.
밸브 스템씰을 끼워 넣으면 밸브가 아래로 빠지지 않는다.
씰이 밸브를 잡아주기 때문이다.
따라서 헤드를 뒤집어도 된다.
밸브 스템씰 장착이 완료되면 스프링을 넣는다.
큰 것은 일반 밸브 용, 작은 것은 Vtec 밸브 용.
간격이 넓은 쪽이 위로 가도록 넣는다.
스프링 캡을 씌운다.
역시 작은 것은 Vtec 밸브 용, 큰 것은 일반 밸브 용.
스프링 컴프레서로 밸브 스프링을 압축한 다음, 스프링 키퍼 두 조각을 핀셋으로 잘 넣는다.
일반 밸브 용은 저렇게 위 쪽으로 있어서 큰 어려움이 없지만, Vtec 용은 아래처럼 깊숙이 있어서 저 조각을 넣기가 아주 힘들다.
두 조각이 균일하게 들어가야 하지만, 하나만 깊게 들어가 버리면 나머지 하나를 넣기가 힘들어진다.
두 조각을 균일한 높이로 넣은 다음 스프링 컴프레서를 살살 풀러서 밸브 헤드에 있는 턱에 저 스프링 키퍼 조각을 걸리게 해주어야 한다.
제대로 하면 이렇게 키퍼가 밸브에 걸려서 스프링이 튀어나오지 못하게 막아준다.
Vtec 밸브 용 스프링은 다음 사진과 같이 깊숙이 들어가 있어서 키퍼를 넣기가 힘들다.
아주 욕을 바가지로 하면서 조립했다. ㅋ
일반 밸브와 Vtec 밸브 비교.
이 작업을 16번 해야 한다.
각 실린더 당 밸브 4개씩 4기통 이니까.
짜증 나고 힘들지만 차분히 하다보면 끝이 난다.
이제 shim을 넣는다.
이때 Vtec 밸브는 슬라이드 핀 홀더 안에 들어 있는 핀을 노출 상태로 만들어줘야 한다.
우선 Slide Pin Holder는 보통 상태에서는 핀이 들어가 있다.
이것은 유압 솔레노이드가 작동하여 유압을 흘려 줄 때, 유압에 의하여 핀이 눌러지며 중심부 쪽으로 핀이 노출되어 밸브 헤드를 눌러주는 구조이다.
이것을 돌출 상태로 만들어 주어야 간극을 체크할 수 있다.
슬라이드 핀 홀더에서 핀이 노출되기 전 상태.
직경 3mm 정도의 플라스틱 막대기를 3mm 정도 길이로 잘라서 유압이 공급되는 구멍에 꽂아 넣고, 밸브 스프링 케이스에 넣어서 돌출 상태를 유지한다.
먼저 핀이 작동되는 동영상을 보자.
이렇게 막대기를 넣은 다음 shim을 넣고 shim 캡을 씌운다.
캡을 씌우기 전에 shim 두께를 측정한다.
이렇게 실린더 하나의 밸브 스프링을 꽂고 shim 두께를 기록하면 다음과 같다.
Vtec 밸브에는 outer spring을 꽂지 않는다.
이렇게 모든 실린더의 밸브 스프링 및 스프링 캡을 씌운다.
흡, 배기 캠을 올려 놓기 전에 shim 커버 옆면-상면, 캠이 회전하는 부위 및 밸브 스프링 안 쪽에 엔진 오일을 발라준 다음에, 캠을 올려 놓고 캠 커버를 조립한다.
흡기 캠에는 IN, 배기 캠에는 EX가 축에 적혀 있다.
캠 좌우 방향 및 캠 커버 위치에 주의하여 조립한다.
이제 밸브 간극을 측정 및 shim 두께 보정 값을 계산한다.
1번 실린더의 좌측 흡기 밸브와 캠 간격을 측정하는 예를 들어본다.
캠과 스프링 캡 사이의 간극을 측정한다.
이때 캠이 밸브를 누르지 않는지 확인해야 한다.
누른다면 캠을 돌려서 누르지 않는 위치까지 회전시킨다.
엔진에 헤드가 장착된 상태에서 밸브 작업을 할 때는, 크랭크를 회전시켜서 캠을 회전시키면 되지만, 헤드를 완전 분리한 상태에서는 캠 샤프트 축을 직접 돌려주어야 한다.
이 때 별도의 전용 공구가 있는 것으로 알고 있지만, 일반인이 할 때는 플라이어 등으로 잡아서 돌려야 한다.
꽉 잡아도 샤프트가 상하지 않는다. 열처리된 강이라서 매우 단단하기때문이다.
꽉 잡아서 돌리자. 안 그러면 잡은 부분이 미끄러지면서 샤프트가 긁힐 수 있다.
필러 게이지로 0.18mm를 넣어본다.
들어가면 더 두꺼운 것을 넣어본다.
내 경우는 안 들어 갔으므로 얇은 두께를 넣어 보았다.
0.15mm는 들어간다.
0.17을 만들어 넣어보자.
안 들어간다.
0.16을 만들어 넣어 보았다.
들어간다.
처음에 시도했을 때 내가 가진 필러 게이지에서는 0.17mm를 만들 수 있는 조합이 없는 것으로 생각해서 0.17을 측정하지 않고 0.17이라고 간주해서 표를 만들었으나, 나중에 발견하여 넣어 보았더니 안 들어갔으므로 흡기 1번 좌측 밸브의 갭은 0.16이지만 큰 차이가 아니라 표에서는 수정해 놓지는 않았다.
자, 그러면 계산을 해보자.
현재 들어가 있는 shim은 2.158mm 두께이다.
측정된 간극은 0.17mm 이다.
흡기의 규정 간극은 0.20 +- 0.03mm 이다.
간극을 0.03mm 늘려줘야 하며, 간극을 늘려주기 위해서는 shim 두께를 줄여야 한다.
이것은 당연한 결과이다.
밸브와 헤드의 시트면을 연마했으므로 밸브가 위로 올라갔고 그로 인해 간극이 줄어든 것이다.
이 결과로 계산해보면 현재 들어가 있는 2.158mm shim 에서 0.03mm 두께를 줄인 2.128mm 의 shim을 넣어야 한다.
그런데, 현재 측정된 간극 0.17은 0.20 +- 0.03 범위 안에 들어가는 값이므로 보정하지 않고 그대로 사용하여도 된다.
만약 바꾸고자 한다면 반올림해서 2.13mm 두께의 shim을 넣어야 하지만, 내가 가진 shim 셋트는 0.05mm 간격으로 구성되어 있으므로 지금 두께가 간극 범위 안 이므로, 그냥 사용하거나, 2.15mm 를 넣어서 기존 2.158을 사용할 때 보다 약 0.01mm를 줄일 것인가 아니면 2.13mm 두께의 shim을 추가 구매해서 넣을 것인지를 판단해야 한다.
나는 1번 실린더 좌측 흡기 밸브의 shim은 현재의 두께를 그대로 사용하기로 했다.
이렇게 측정된 갭 및 보정 shim 두께는 다음과 같다.
IN #1 Left : 0.17 - not change,
IN #1 Right : 0.17 - not change,
IN #2 Left : 0.21 - not change,
IN #2 Right : 0.30 - 2.15mm,
IN #3 Left : 0.21 - not change,
IN #3 Right : 0.19 - not change,
IN #4 Left : Over - 2.90mm,
IN #4 Right : 0.25 - 2.10mm
흡기 4번 실린더의 좌측 밸브는 내가 가지고 있는 두께 게이지 제일 두꺼운 0.6mm를 넘어선 값이 나왔다.
왜 이것만 이렇지???
그래서 캠 샤프트를 풀러서 shim을 3.00mm 짜리로 바꿔 넣은 다음 캠을 재 조립하고 다시 측정했더니 0.10mm 갭이 측정이 되었으므로 최종 보정 shim 두께는 2.90mm로 확정되었다.
그런데 왜 이 밸브만 이렇게 보정값이 크게 벌어지지???
그런데 이 상황이 배기 쪽에서는 더 심했다.
일단 측정값을 보자.
EX #1 Left : Over,
EX #1 Right : 0.36 - 2.05mm,
EX #2 Left : 0.36 - 2.10mm,
EX #2 Right : Over,
EX #3 Left : Over,
EX #3 Right : 0.40 - 2.05mm,
EX #4 Left : 0.30 - 2.00mm,
EX #4 Right : Over
희한하다.
갭이 over로 측정된 밸브는 모두 Vtec 밸브였다.
1mm가 넘는 갭 측정 값이 나왔다.
위에 흡기에서 처음에 Over로 측정된 밸브도 Vtec 밸브였다.
Vtec 밸브의 갭을 측정하기 위해서 핀을 노출된 상태로 만들어 놓았으나, 덜 튀어나오게 해서 핀의 모서리 부분 안 쪽으로 밸브 헤드가 조금 올라가 버렸나?
이런 생각이 들어서 캠을 분리 후에 슬라이드 핀 홀더를 꺼내서 살펴 보았다.
이 정도면 최대로 노출된 상태이다. 더 눌러도 안 들어간다.
그렇다면 무엇이 문제인가.
도대체 알 수가 없었다.
그렇다면 배기의 Vtec 밸브와 일반 밸브의 원래 꽂혀 있던 shim 두께를 살펴보자.
혼다 정품의 shim은 0.025mm 단위로 공급된다.
그렇다면 배기의 Vtec 밸브 쪽 shim 두께는 이상하리만큼 2.225+-0.025mm에 몰려 있다.
(2.20 ~ 2.25mm)
흡기 쪽 갭 측정 시 over 나온 4번 좌측 밸브(Vtec)와는 상황이 다르다.
음... 어디에서도 Vtec 버전의 헤드 밸브 정비에 관한 매뉴얼을 찾을 수 없었다.
이 상황에서 이것을 어떻게 해야할 것인가.
이 상황에서 보정을 하기 위해서는 최소 3.5mm 이상의 shim을 넣어야 할 것 같은데, 이게 과연 맞는 선택인가?
게다가 내가 구입한 shim 셋트의 최대 두께가 3.5mm 인데 이 두께로 보정이 될지도 의심될 만큼 갭이 넓어서 보정하기도 만만치 않다.
고민을 하다가 Vtec 밸브는 그냥 기존 shim을 바꾸지 않기로 했다.
경우 1. 기존에 장착되어 있는 shim이 측정에 의해서 넣어진 것이 아니고 그냥 2.225mm shim을 모두 꽂아 넣은 경우.
경우2. 누군가 전에 밸브 작업했던 샵에서 Vtec 밸브의 간극 측정하는 법을 몰라서 일관되게 shim을 넣은 경우.
경우3. 슬라이드 핀이 마모가 되어서 얇아지면서 밸브-캠 간격이 커졌다. (이런 현상이라면 흡기 쪽은 왜 괜찮지?)
어느 경우인지는 매뉴얼이 없는 이 상황에서는 알 수가 없었고, 어쨌든 이 shim 두께로 이미 잘 돌아가던 엔진이었기 때문에 바꿔 넣지 않도록 결정했다.(약간의 밸브 치는 소리가 나기느 했었지만)
사실 Vtec 밸브와 캠의 간극은 어찌보면 큰 의미가 없다.
혼다 사이트의 1999년 Vtec 기능 소개를 보면,
shim 커버는 밸브를 누를 때나 누르지 않을 때나 늘 캠에 접촉하는 구조로 되어 있다.
Outer spring에 의해서 shim cover가 항상 상부 쪽으로 올라가 있기때문이다.
일반 밸브는 그러나, 아우터 스프링이 없기때문에 밸브를 누르지 않을 때는 캠과 shim으로 조정된 gap 만큼 떨어져 있게 된다.
우리가 흔히 밸브 치는 "딱딱딱딱" 하는 소리는 갭이 과도할 경우 캠이 shim 커버를 눌러주는 부분으로 회전하면서 닿을 때 발생하기 때문에 이 간격이 너무 멀어지지 않도록 갭의 최대 값을 제한하는 것이다.
또한 너무 근접해 있으면, 밸브가 열을 받았을 때 팽창하며 캠이 누르지 않을 때에도 밸브 헤드가 캠에 닿아 밸브가 열려서 압축이 샐 수가 있기때문에 갭의 최소 값을 제한한다.
이런 이유로 흡기보다 열을 많이 받는 배기 밸브의 갭이 다소 크게 규정되어 있는 것이다.
그런데, Vtec 밸브는 상기 구조와 같이, shim 커버가 늘 캠에 붙어 있기때문에 최대 값 규정이 사실 크게 문제되지는 않는 상황이다.
이렇다면 흡기 쪽의 Vtec 밸브도 갭을 1mm 이상 벌려 놓고 4개 모두 똑같은 두께의 shim을 끼워 놓았어야 하는데 흡기 쪽은 그렇지 않고 4번 좌측만 over 갭이 나온 상황이라 헛갈린다.
더 이상 생각해도 알 수가 없는 상황이므로 배기 쪽 Vtec 밸브 shim은 그대로 사용하고, 나머지 밸브만 보정하기로 한다.
다만, 흡배기 쪽 Vtec 밸브는 현재 핀이 강제 노출된 상태이므로 핀을 눌러주도록 꽂아 넣은 작은 막대기를 빼준다.
캠 샤프트를 다시 분리 한 후에 shim 보정 작업을 계속한다.
우선 Vtec 밸브는 핀을 원복하고 outer spring을 넣은 후에 shim cover를 꽂아 넣는다.
스프링은 간격이 넓은 쪽이 위쪽으로 가도록 장착한다.
이때 슬라이드 핀 홀더가 shim cover 안에서 아래로 흘러내려오면서 shim이 이탈하는 경우가 있다.
shim cover를 꽂아 본 후에 다른 Vtec 밸브보다 과하게 튀어 올라와 있으면 다시 빼서 shim을 제자리에 다시 잘 꽂고 조립해야 한다.
Vtec 밸브는 일반 밸브에 비하여 아우터 스프링 때문에 shim cover가 캠 축의 회전 면 위로 올라와 있다.
나머지 밸브의 shim을 바꿔준다.
흡기 2번 일반 밸브(우측)에 기존 2.060 shim을 빼고 2.15로 바꾼다.
흡기 4번은 Vtec 밸브(좌측)에 3.00을 빼고 2.90을 넣고, 일반 밸브(우측)에는 2.027을 빼고 2.10을 넣는다.
배기쪽은 Vtec 밸브 쪽은 조절하지 않고 기존 shim을 그대로 사용한다.
일반 밸브는 1번 우측 1.949를 2.05로, 2번 좌측 2.006을 2.10으로, 3번 우측 1.927을 2.05로, 4번 좌측 1.950을 2.00으로 바꾸는데 이것은 2번 좌측 2.006 빠져 나온 것을 꽂아 넣는다.
이렇게 6개이다.
배기 4번의 좌측은 기존 배기 2번의 좌측(일반 밸브)에 사용되었던 2.006을 재 사용한 것이 아니므로 교체는 되었지만 중국산은 아니다.
이렇게 모든 shim이 조정되고 나면 이제 헤드를 엔진 피스톤 블럭에 장착하면 된다.
캠 샤프트 및 캠 샤프트 커버는 덮을 필요가 없다.
피스톤 블럭에 장착하기 위해서는 어차피 캠 샤프트 커버를 떼어야 하기 때문이다.
그러나 요즘 날씨가 추워서 바이크가 있는 야외 작업하기가 용이하지 않아 캠 샤프트를 일단 조립을 해 놓기로 했다.
보관하다가 부품 분실하는 것을 방지하기 위해서 그리고 핸들링하다가 헤드가 잘못해서 뒤집어진다면 기껏 작업해 놓은 shim이 쏟아질 우려가 있기때문이다.
따라서 캠 샤프트와 캠 샤프트 커버를 조립하되 볼트는 살짝만 조여 놓는다.
밸브 갭 보정 작업 완료.
이제 다음 작업은 엔진 피스톤 블럭 결합면 세적 및 피스톤 세척, 그리고 헤드 조립이다.
이번 헤드 작업 결론은 다음과 같다.
1. 흡기 4번 Vtec 밸브의 간격만 상이해서 이상함.
2. 배기의 Vtec 밸브 간극이 정해진 간격으로 보정되어 있지 않았던 상황이 이상함.
3. 내 엔진은 NC39 형식이며 인터넷으로 찾았을 때 흡기 캠 간격은 0.20mm, 배기 캠 간격은 0.27mm라고 되어 있었는데, NC31 매뉴얼에는 흡기 0.15mm, 배기 0.20mm로 되어 있었다. 어느 것이 맞는지?
또한 헤드 오버홀 작업에 너무 많은 공력이 들어간다. 헤드 작업은 가능하면 전문업체에게 돈 주고 맡기는게 좋을 것 같다.
바이크를 외관으로 꾸미는데 지출하는 돈은 안 아끼면서 이렇게 바이크의 기본 상태를 만들어 주는 정비 작업에 돈 쓰는 것은 아까워하는 사람들이 많다.
바이크 정비하는 사람들도 이윤을 내야 업을 유지할 수 있다.
들어간 부품 가격은 얼마 되지 않는데 정비료가 많이 나왔다고 불평하는 일은 없도록 하자.
헤드 정비에 밸브 교체만 안 한다면 큰 부품값이 들어가지는 않으나 상당한 금액이 나오는 것은 모두 인건비 이다.
소비자들이 기술인력에 정당한 기술료를 지불할 수 있는 마음 가짐을 가져야 능력을 가진 사람들이 정비업에 종사할 수 있을 것이다.
