박서 엔진의 5가지 단점

Subarus에서 거의 독점적으로 사용되는 것으로 유명한 박서 엔진은 오늘날에도 여전히 일반적으로 사용되는 기발한 엔진 구성 중 하나입니다. 우리 모두는 시그니처 평면 레이아웃으로 이를 알고 있습니다. 복서는 평면 엔진의 한 유형으로 실린더 뱅크가 서로 정반대에 있음을 의미합니다. 예를 들어 60도 또는 90도와 같은 뱅크 각도를 갖는 V8과 달리 수평 엔진의 뱅크 각도는 180도입니다.

즉, 박서 엔진은 기술적으로 그 자체입니다. 설명하기가 약간 어렵지만 실제로 시각화하는 것은 다소 사소한 일입니다. 팔을 편평하게 눕히고 주먹을 쥐세요. 이제 주먹을 맞대고, 기본적으로 자신에게 주먹을 치고, 계속해서 반복하세요. 이것이 박서 엔진이 작동하는 방식입니다. 한 피스톤이 안으로 들어가면 반대쪽의 피스톤도 안으로 움직입니다. 하나가 밖으로 움직이면 다른 피스톤도 움직입니다. 이는 각 피스톤이 자체 저널을 사용하여 독립적으로 크랭크샤프트에 연결된다는 것을 의미합니다. 이 모든 것의 요점은 모든 질량을 좌우로 던지는 엔진에 나타날 진동을 상쇄하는 것입니다.

생산 차량의 대부분의 수평 엔진은 박서입니다. Subarus, Volkswagen H4s, Porsche flat sixes 및 기타 많은 사람들이 박서를 사용합니다. 그리고 그들은 꽤 많은 장점을 가지고 있습니다. 예를 들어 Subaru는 V6보다 박서를 사용합니다. 박서 엔진은 무게 중심이 더 낮고 AWD 시스템을 위한 충분한 공간을 제공하며 후드 라인도 더 낮기 때문입니다. 그러나 일반적인 평면 엔진은 말할 것도 없고 박서가 특별히 널리 보급되지 않는 데에는 몇 가지 이유가 있습니다. 패키징 문제부터 엔지니어링 문제까지 복잡한 논의이므로 자세히 살펴보겠습니다.

박서 엔진의 가장 명백한 문제는 단순히 사물을 보는 것만으로도 관찰할 수 있습니다. 멋지고 컴팩트한 디자인을 원한다면 모든 것을 일직선으로 배치하는 것은 아마도 좋은 생각이 아닐 것입니다. 지금은 기계적인 측면은 잊어버리고 이 유형의 엔진을 중심으로 자동차를 실제로 만드는 데만 집중해 보겠습니다. 그렇게 되려면 어떻게 해야 합니까?

일반적인 자동차에는 본질적으로 엔진을 장착할 수 있는 큐브 공간이 있습니다. 물론 블록 자체만이 아닙니다. 배기 헤더, 흡기, 냉각 시스템, 연료 공급, 액세서리 등이 있습니다. 이 모든 것은 자동차의 전면 구동계와 차축, 서스펜션과 주행 장비 등을 수용해야 하는 귀중한 공간을 사용하여 내부적으로 이루어집니다. 엔진을 더 넓게 만들면 엔진 크기를 타협하지 않는 한 차량 전면 전체가 효과적으로 넓어집니다.

어쨌든 이는 비좁은 엔진 베이 주위에 앞바퀴 기하학적 구조를 구축해야 하기 때문에 자동차 설계자에게는 어려운 일입니다. 이는 또한 창의적인 엔지니어링 솔루션으로 이어지며, 이는 일부 Subarus가 길이가 다른 배기 헤더를 사용하여 특유의 우르릉거리는 소리를 생성하는 주된 이유일 것입니다. 귀하의 제품 라인이 사각 팬티에 의존하는 경우, 사각 팬티가 장착된 모델이 한두 개만 있는 경우보다 문제가 훨씬 적습니다. 디자이너의 관점에서 보면 단일 제조업체를 위해 완전히 다른 두 가지 프런트 엔드 구성을 만드는 것이 무슨 의미가 있을까요? 이는 대부분의 자동차 제조업체에게 궁극적으로 참신한 모델이 될 수 있는 추가 비용입니다.

다시 말하지만, 이 문제는 단순한 직관으로 귀결됩니다. 피스톤은 엔진 바닥까지 닿아 있어 기본적으로 크고 평평한 바닥을 만듭니다. 교류 발전기, 냉각 장치, 강제 유도 장치 등 모든 것, 때로는 스페어 타이어까지 가져가서 엔진 위에 큰 더미로 쌓아두는 것을 상상해 보십시오. 이것이 초심자에게 복서가 보이는 모습입니다. 물론 모든 것은 특정한 방식으로 배치되고 그 기능을 갖습니다. 그러나 이는 일부 부품이 접근하기에는 절대적인 악몽이라는 것을 의미합니다.

예를 들어 점화 플러그 교체는 일반 엔진에서는 매우 간단한 작업입니다. 물론 운이 좋지 않다면 흡기 매니폴드가 방해가 될 수도 있습니다. 그러나 일반적으로 별 문제 없이 점화 플러그 자체에 접근할 수 있는 충분한 여유 공간이 있습니다. 박서 엔진에서는 그렇지 않습니다. 엔진 배치 방식으로 인해 스파크 플러그는 기본적으로 프레임 레일 바로 위에 위치합니다. 즉, 확장 기능이 있는 특수 도구가 필요하고 종종 다른 구성 요소를 제거해야 한다는 의미입니다.

이는 블록 깊이에 묻혀 있는 특정 구성 요소에 대한 다소 일반적인 스레드이지만 블록 자체도 복잡할 수 있습니다. 포르쉐 플랫 6를 예로 들어보겠습니다. 내부 레이아웃이 복잡하기 때문에 서비스 비용이 매우 비싼 엔진입니다. 심지어 클래식 공냉식 포르쉐 M64 엔진도 이상합니다. 2피스 엔진 블록과 냉각 핀이 늘어선 실린더 슬리브가 있어 타이밍 체인이나 피스톤 링이 필요한 경우 모든 종류의 즐거움을 선사합니다.

포르쉐의 박서 디자인을 제외하고 대부분의 박서 엔진에는 4개의 실린더가 있습니다. 우리는 이것이 왜 엄청나게 복잡한지 이미 논의했습니다. 그러나 보다 “표준적인” 스바루 디자인에도 고유한 레이아웃으로 인해 고유한 특징이 있습니다. 스바루와 클래식 폭스바겐 모두를 위해 수백만 대가 생산된 가장 중요한 H4에 초점을 맞춰 보겠습니다. 물론 이 엔진은 인라인 4개와 동일한 4기통 엔진입니다. 그러나 인라인 4와 달리 복서는 실린더 헤드 2세트, 오버헤드 캠 설계를 위한 캠축 및 밸브 본체 2세트, 배기 헤더 2개, 더 복잡한 흡입구 등 목록이 계속됩니다.

즉, 이것은 인라인의 실린더 수와 V 패턴의 복잡성을 결합한 다음 모든 부속품 아래의 엔진 베이 내부에 모든 것을 밀어넣는 엔진입니다. 그렇다고 그들이 나쁜 엔진이라는 말은 아닙니다. 사실, 많은 스바루 박서 엔진은 실제로 상당히 안정적이면서도 여전히 좋은 출력을 생산합니다. 이러한 장치는 1995년 초에 275마력을 생산했습니다. 그러나 이를 위해서는 터보차저와 인터쿨러, 그리고 2.0L 엔진에서 그 수치를 압축하기 위한 기타 특수 부품이 필요했습니다.

이는 복잡한 유지 관리 절차와도 관련이 있으며, 이러한 엔진의 배치 방식으로 인해 추가 복합 문제로 작용합니다. 많은 인라인 엔진과 달리 벨트 라우팅은 엄청나게 복잡하기 때문에 타이밍 벨트 교체와 같은 더 침습적인 절차를 수행할 필요가 없습니다. 물론 불가능한 것은 아니지만 인라인 디자인보다 시간이 더 많이 걸리고 전문화될 뿐입니다.

무엇보다도 석유가 어떻게 순환하는지, 왜 순환하는지를 아는 것이 중요합니다. 여기서 목표는 오일 펌프를 사용하여 갤러리를 통해 실린더 벽, 메인 베어링 및 윤활이 필요한 모든 곳에 오일을 공급하는 것입니다. 좋아요, 필터, 오일 냉각 등으로 인해 더 복잡해졌습니다. 하지만 간단하게 설명하겠습니다. 실린더 벽에 얇은 오일막을 바르는 것이 핵심입니다. 이제 우리는 두 가지 문제가 발생함을 알 수 있습니다.

첫 번째 문제는 중력과 관련이 있으며 이는 특정 박서 엔진 제품군이 장기간 정지하거나 공회전한 후 오일을 연소하는 경향이 있음을 의미합니다. 일반 엔진에서는 중력이 자연스럽게 오일을 다시 팬으로 끌어내리지만 박서 엔진에는 그런 여유가 없습니다. 오일이 실린더의 한쪽에 고일 수 있으며, 이로 인해 주행거리가 많은 엔진의 무거운 부하에서 잠재적으로 치명적인 피스톤 링 고장이 발생할 수 있습니다.

두 번째 문제는 첫 번째 문제의 결과로 발생하며 피스톤 링의 설계에서 비롯됩니다. 피스톤에는 세 개의 피스톤 링 세트가 있으며, 아래쪽 링은 피스톤이 하향 스트로크(또는 원하는 경우 복서의 경우 들어가는 스트로크)를 수행할 때 과도한 오일을 닦아내도록 설계된 링입니다. 문제는 링이 아주 살짝 회전하는 데서 발생하며, 때로는 링이 회전하여 엔진 바닥에 틈이 생기는 경우도 있습니다. 그 틈으로 인해 중력에 의해 거기에 고인 오일이 연소실로 빠져나가게 됩니다. 즉, 시동 시 오일이 연소된다는 뜻입니다. 이를 고치려면 회전 방지 피스톤 링이 필요합니다. 이 특정 문제를 둘러싸고 스바루를 상대로 소송이 제기될 정도로 상황이 너무 나빠진 것 같습니다.

당연히 우리는 방에 있는 코끼리에게 말을 걸지 않고는 떠날 수 없었습니다. Subarus가 문자 그대로 헤드 개스킷을 싫어한다는 것은 자동차 모임과 자동차 포럼에서 일종의 내부 농담이 되었습니다. 실제로 EJ25와 같이 특히 신뢰할 수 없는 특정 엔진 덕분에 1990년대에 시작되었습니다. 초기 단계 I EJ25? 헤드 개스킷은 폭발하는 것을 좋아합니다. 2단계 EJ25? 판매중인 것처럼 헤드 개스킷을 통과합니다. EJ253? 헤드 개스킷에 문제가 생겼을 때 우리가 얼마나 놀랐는지 상상해 보십시오.

그렇다면 이 모든 엔진이 항상 헤드 개스킷을 터뜨리는 원인은 정확히 무엇입니까? 모델 연도에 따라 다릅니다. 초기 엔진에는 내부 누출로 인해 알루미늄이 과열되어 지속적으로 반복되는 열 사이클로 인해 금속이 뒤틀렸습니다. 이로 인해 냉각수가 오염되고 결국 헤드 개스킷이 오염되어 결과적으로 과열이 발생했습니다.

최신 엔진에서는 누출이 종종 외부에서 발생하여 실린더 헤드와 엔진 블록 사이, 즉 헤드 개스킷이 있는 곳으로 전파됩니다. 두 경우 모두 오일과 냉각수 혼합으로 인해 헤드 개스킷의 품질이 저하되며, 이것이 냉각수에 독특한 변색이 나타나는 이유입니다. 일반 엔진처럼 씰에서 떼어내지 않고 중력으로 인해 산이 쌓이는 것은 개스킷이 기본적으로 잠시 후에 녹아 없어진다는 것을 의미합니다.

헤드 개스킷 고장은 약 20년 동안 알려진 문제이므로 지금은 잘 이해되고 있으며 대부분의 새로운 Subaru 모델에는 이러한 문제가 전혀 없습니다. 이전의 견고한 강철 개스킷 설계는 이러한 유형의 취약성이 발생하기 쉬웠으며 이후 수정되었습니다. 그러나 구매자는 초기 EJ25 설계에 주의해야 합니다.