스크랩 [할리공부-06] 말워키 엔진에서 달라진 점

[펀치]

더할리 클럽의 펀치입니다.

이 글에 등장하는 자료들은

구글과 유튜브에 있는

내용을 제가 정리한 것인데,

바이크 구조나 정비 쪽으로는

거의 문외한이라 내용 중

잘못된 내용이 있을 수 있으니

지적해 주시면 반영하겠습니다.

자료를 정리하면서 자가 정비의 달인

흥달님의 도움을 많아 받았습니다.

깊이 감사드립니다.

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밀워키 엔진 관련 내용이 많아

세 편으로 나눠 적습니다.

1. 밀워키 엔진의 개발 역사

2. 밀워키 엔진에서 달라진 점

3. 밀워키 엔진의 성능과 문제점

오늘은 요즘 판매되는

대부분의 할리 바이크에

장착되는 최신 엔진인

Milwaukee-Eight™ 엔진의

달라진 점에 대해 알아봅니다.

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 밀워키의 달라진 점 

 <늘어난 엔진 배기량> 

엔진 출력에 가장 큰

영향을 미치는 것은

엔진의 배기량입니다.

밀워키 엔진의 무게는

이전의 트윈캠 엔진과

크게 차이가 없지만

파워는 더 강해졌습니다.

밀워키 엔진의 모습

밀워키 엔진에 적혀있는

107, 114, 117 등의 숫자가

엔진의 배기량을 뜻하는데,

우리나라에서 사용하는

CC 단위가 아니라,

미국의 배기량 단위인

큐빅(세제곱) 인치로

표시한 것입니다.

할리 밀워키 107 엔진

107은 107 큐빅 인치(1,750 cc),

114는 114 큐빅 인치(1,870 cc),

117은 117 큐빅 인치(1,920 cc)의

배기량을 지녔다는 뜻입니다.

이전 트윈캠 엔진은

기본 배기량이 103

큐빅 인치였는데 비해

밀워키의 기본 배기량은

107 큐빅 인치입니다.

배기량이 103에서 107로

약 4 큐빅 인치 가량

(65.5cc) 늘었기 때문에

그만큼 출력이 세졌습니다.

기본 엔진에 추가하여

'Scremin' Eagle Stage

업그레이드 킷트'를

장착하면 128, 131 엔진으로

배기량을 키울 수도 있습니다.

스테이지 킷트에 대해서는

다음에 따로 정리해서

공유해 드리겠습니다.

Screamin' Eagle Stage-4 Upgrade가 적용된 131 엔진

 <두 배로 늘어난 밸브> 

트윈캠 엔진과 비교할 때

가장 큰 변화는 실린더 당

밸브가 두 개에서 네 개로

늘은 것인데 이런 변화가

엔진 성능을 증가시킵니다.

8-밸브 시스템이 추구하는

목표는 두 가지입니다.

1. 배기가스 규제를 충족하고,

연비를 높이고,

내구성을 높이면서

더 튼 출력과 토크를

만들어 내는 것

2. 할리의 오랜 역사에서

꾸준히 추구해 왔던

'라이딩 감성(Ride Feeking)'을

실현하는 새시, 서스펜션,

구동축의 외관을 지키는 것

실린더 당 밸브가

두 개씩 더 늘어남으로써

밀워키 8-밸브 엔진은

과거 엔진에 비해 흡/배기의

흐름이 50% 정도 늘어났으며,

스로틀 반응이 좋아졌고,

토크도 이전의 트윈캠 대비

10% 정도 증가했으며,

연비도 개선되었습니다.

얕아진 챔버와 4개의 밸브, 더 넓어진 냉각 핀

또한 커다란 4개의 밸브가

작고 가벼운 8개의 밸브로

대체되면서 밸브 시트의

압력이 줄어들어서

마모 예방이나 기밀 유지도

훨씬 좋아졌습니다.

1. 토크 10% 증가

2. 흡/배기 흐름 50% 증가

3. 가속능력 8(114엔진)~10%(107엔진) 증가

4. 연비 개선

밀워키 엔진의 8-밸브 시스템

이로 인해 흡/배기 처리용량이

50%가량 늘어났으며,

엔진 열이 덜 발생하므로

라이더에게 이전보다 더

쾌적한 라이딩을 제공합니다.

스로틀 바디의 직경도

55mm로 늘어났고,

더 큰 직경의 바디로

교체도 가능합니다.

직경 55mm의 스로틀 바디

 <조정이 필요 없는 밸브> 

엔진을 위에서 내려다보면

둥근 파이프 형태의

Tubular rocker가 보이는데,

여기에 각각 두 개씩의

밸브가 연결되어 있으며

유압식 태핏에 의해

개폐가 되는 구조입니다.

조용하게 작동하는 유압식

태핏은 이번에도 채택되었으며,

헤드 당 두 개씩 달린

로커 암은 평생 밸브 트레인의

조정이 필요 없도록

설계되었습니다.

그리고 실린더 당 두 개씩

총 네 개의 점화플러그가

장착되어 있습니다.

Tubular rocker와 밸브 시스템

 <단순해진 캠 구조> 

구조 상 큰 변화는

두 개의 캠이 장착된

과거 트윈캠 엔진에서

예전 너클헤드 엔진에

장착되었던 싱글 캠으로

다시 돌아온 것입니다.

캠 샤프트가 하나뿐이라

엔진 무게는 줄고,

스로틀 반응은 빨라집니다.

싱글캠의 구조

캠이 하나로 줄어들면

무게도 줄고, 고장도 덜 나고,

소음도 줄어들고,

정비도 쉬워집니다.

밀워키 실글 캠 엔진

단, 다이나와 소프테일

모델에서는 아직도

트윈캠을 사용합니다.

하나의 체인으로 구동되는

캠 샤프트의 무게도

훨씬 가벼워졌습니다.

프라이머리 체인-드라이브 캠

구조적인 문제에서 발생하는

소음은 찾아내기도 어렵고

바로잡기도 어렵기 때문에

부품의 숫자가 줄여서

소음과 마찰이 줄이고자

했던 것으로 보입니다.

 <개선된 냉각시스템> 

엔진 출력이 커지면서

냉각 효율의 증대가

또 다른 목표가 되면서

쿨링 시스템이 개선되어

엔진의 가장 뜨거운 부분에

직접 쿨러가 작용하는

방식으로 바뀌었습니다.

밀워키 엔진의 쿨링 시스템

밀워키 엔진은 열 발생을 줄이고,

발생된 열을 빨리 방출하고,

배기 시스템의 디자인을

개선함으로써 라이더와

텐더머에게 더 쾌적한

라이딩을 제공합니다.

엔진의 열을 냉각시키는

두 가지 방법이 있는데,

하나는 발생된 열을

효과적으로 제거하는 것이고,

또 다른 하나는 애초에

열이 덜 발생하는 구조로

엔진을 디자인하는 것입니다.

밀워키 엔진은 후자의

방법을 사용하며,

실린더 헤드의 가장

뜨거운 부분에 기종에 따른

맞춤형 냉각시스템을

적용하여 열을 식힙니다.

먼저 2-밸브 엔진의

특징이었던 반구형의

깊은 연소실 대신

얕고 평평한 플랫 챔버에

4개 씩의 밸브를 장착한

디자인을 채택함으로써

연소실의 면적을 줄이는

개선을 시도했습니다.

볼록하게 생긴 반구형

헤미(Hemi) 엔진의 표면적은

평평한 플랫 챔버의 표면적보다

정확히 두 배 더 큽니다.

따라서 강력한 토크를

만드는데 필요한 높은

압축비를 달성하려면

피스톤의 단면을 돔형으로

만들어 닿는 면적을

넓혀야만 합니다.

반구형의 헤미 피스톤

이럴 때 반구형의 2-밸브를

평평한 4-밸브로 변경하면

헤드와 피스톤의 면적을

상당히 많이 줄일 수 있습니다.

엔진 우측 타이밍 케이스에 있는 네 개의 돌출부를 지닌 새로운 싱글 캠

8개의 밸브를 장착함으로써

엔진 챔버가 조금 얕아졌고

이로 인해 폭발 열이 줄었습니다.

그리고 면적이 더 넓어진

헤드 쿨링 핀, 이중 점화플러그,

짧아진 배기 포트 등을 통해

보다 효과적으로 열을

방출할 수 있게 되었습니다.

 <더 빨라진 점화> 

엔진 열을 감소시키는

또 다른 방법은 폭발 행정 시

헤드와 피스톤이 열에

노출되는 시간을 

단축시키는 것입니다.

밀워키 엔진은 실린더

하나 당 두 개씩의

점화플러그를 장착하여

더 빠른 폭발을 일으킵니다.

또한 각각의 실린더에는

ECM(engine control module)으로

컨트롤되는 노크 센서가 있어서

이상 폭발이 한 두 차례

감지되면 점화 시기를

늦춤으로써 비정상적인

폭발 행정을 막아주는데

이것도 이전의 이온 센서보다

발전한 것입니다.

ECM(engine control module)으로 컨트롤되는 노크 센서

 <배기 브리지의 재설계> 

4-밸브 헤드의 엔진에서

가장 중요한 부분 중

하나는 각 헤드에 두 개씩

장착되어 있는 밸브 사이에

존재하는 좁은 공간인

'배기 브리지'입니다.

밀워키 밸브시트와 배기 브릿지

이 부분이 양쪽 밸브를

지나는 뜨거운 배기가스와

직접 접촉하여 뜨거워지기

쉬운 곳이기 때문입니다.

공랭식 4-벨브 엔진에서

이 문제를 해결하는

가장 쉬운 방법은

밸브 시트와 점화플러그를

삽입할 구멍이 있는 브리지를

청동 재질로 만드는 것입니다.

하지만 청동은 알루미늄보다

열 방출률이 떨어지므로

냉각 효율이 떨어지는

새로운 문제가 나타나므로

밀워키 엔진에서는 새로운

방법으로 이 문제를 해결합니다.

 <냉각효율을 높이는 Twin-Colled 시스템> 

대부분의 할리 라이더들은

엔진 외부에 골이 패인

공랭식 핀 모양을 좋아합니다.

할리 엔진의 공랭식 핀(Pin)

하지만 시장이 글로벌화되고

뜨겁지 않은 바이크를

원하는 젊은 소비자들을

유입하기 위해 할리에겐

전통을 넘어선 새로운 스타일이

필요하게 되었습니다.

그래서 이 독특한 외관을 지키면서

출력이 커질수록 더 뜨거워지는

배기 밸브와 밸브 시트만

냉각수를 통해 식혀주는

'부분 수랭식 냉각 장치'를

채택했습니다.

푸른색으로 표시된 부분이 밸브시트와 배기 브릿지를 냉각시키는 수랭식 냉각시스템

밀워키 107 엔진에서는

이 브릿지에 오일이 지나가게

만들어 냉각시키고,

크랭크 케이스 앞에 달린

라디에이터를 통해 식히는

방법을 채택했습니다.

크랭크케이스 앞에 달린 라디에이터

한편 107, 114 엔진 중

무릎 페어링 안에

냉각수 통이 있는 수랭식

모델에서는 통에서 나오는

부동액을 배기 밸브를

하트 모양으로 감싸고 있는

통로로 흘려보내고,

엔진 양쪽에 부착된

쿨러를 통해 냉각시키는

방법을 채택했습니다.

무릎 페어링 안에 있는 냉각수 통

이런 엔진 디자인의 개선은

폭발 행정의 열을 줄이고

배기밸브를 냉각시킴으로써

10.5:1에 달하는 높은

압축비에서도 안정적인

작동을 보장하면서

더 큰 파워와 토크를

얻을 수 있게 되었습니다.

그 결과, 라이더들은

10% 정도 더 큰 토크,

0-100 타임의 단축,

고단 기어에서 100-130 타임의 단축,

개선된 연비 등의

성과를 누리게 되었습니다.

 <더 강해진 크랭크케이스> 

새로운 엔진 크랭크케이스의

무게는 이전 엔진과 거의 같지만

강도는 23%나 증가되었습니다.

또한 할리 엔진의 특징인

근육질적인 외관을

보장하기 위해 부품의

모양이 드러나 보이는

'shrink-wrapped' 캐스팅을

사용하였고,

트랜스미션 케이스가

시각적으로 더 강조되었습니다.

트랜스미션 커버

 <체인식 프라이머리 구동 시스템> 

프라이머리 구동 시스템을

체인 방식으로 되돌리기 위해

많은 분석과 연구를 했으며,

작동은 원활하게 하면서

사이즈를 줄이는 작업을

함께 진행했습니다.

프라이머리 구동 체인

가장 큰 고민거리는

엔진이 만들어 낸

커다란 토크를 불쾌한

소음 없이 바이크의

구동 에너지로 변환시키는

일이었습니다.

플라이휠을 크게 만들면

에너지 변환은 쉽지만

액슬 반응이 늦어지므로

크랭크샤프트와 바이크 차체라는

커다란 두 개의 물체를

유기적으로 연결하는

시스템을 고안해 냈습니다.

 <밀워키 엔진의 냉각시스템> 

냉각방식도 달라졌습니다.

지금까지 빅 트윈 엔진은

공랭식 엔진이었습니다.

(일부 모델의 경우 공랭과

유랭 방식을 함께 사용)

하지만 밀워키 에이트부터는

공랭을 기본으로 하되,

유랭과 유·수랭 방식을

병행하여 사용합니다.

이런 냉각방식의 변화 또한

8 밸브나 싱글 캠이 주는 것과

같은 효과를 내줍니다.

즉, 스로틀 반응이 빨라지고,

힘은 더욱 강력해졌으며,

대형 투어링 모델의 단점인

정차나 저속 주행에서의

고열을 효과적으로

다스릴 수 있게 됐습니다.

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[꽉잡아]

정보 감사합니다.

[디꿈]

올라올때마다 꾸준히 보고있습니다 이렇게 좋은정보를 주셔서 너무너무 감사합니다^^

[로드킹황인섭]

좋은정보 듬뿍 담아 감니다
감사합니다 형님

[호두깡]

감사합니다 ~~~~^^

[곰돼지]

와우!!!좋은자료 정독으로 읽었습니다. 감사합니다

[펀치]

말발굽 소리가 그리웠는지
제목이 '밀워키'가 어니라 '말워키' 엔진이네요. ㅋㅋㅋ

스크랩 글이라 수정도 안 되고...

[거상상사]

좋은 정보 감사합니다

[레드홍]

끝까지 읽게만드는 할리공부 너무 감사합니다!
잘 이해를 못하는 부분도 있지만 너무 좋은정보 주셔서 대단히 고맙습니다!

[청송 (인천)]

좋은정보 감사히 보고 갑니다

[흥달이(E.O.R클럽)]

[종틀러 강]

좋은 정보에 감사드리며 굿입니다

[죤맥클레인]

감사 감사~~~