카뷰레이터 이론 - 1. 작동 원리

[미랑이]

제가 정리한건 아니구요.. ^^

오래전에 이 게시판에 영문으로 된 자료가 올라왔었는데,

그때만 해도 "나는 절대 카브와 엔진에는 손 안댈거야~"라고 생각했지만

지금 카브 문제가 현실로 다가오니 어쩔수 없더군요..

아직 번역된 자료가 없길래 제가 읽어보면서 번역해 올립니다.

한방에 전부 다는 못하고.. ^^;;; 챕터가 3개정도 되네요.

1. 작동원리

2. 문제해결

3. 날씨와의 관계..정도.

읽다보니 초보자들이 이해하기 괜찮은 내용인거 같아서 올립니다.

(달인 게시판에도 좋은 글이 있습니다.)

저는 그저 옮겨 적을 뿐이므로 질문은 삼가주시고..쿨럭~

(사실 저도 읽으면서 이해 안되는 부분은 있습니다.)

우선 1. 작동원리만 올립니다. 파일로 올릴까 하다가 그냥 본문이 보시기 편하겠다 싶어서..^^

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모터사이클 카뷰레이터 이론 101

바이크 카뷰레이터(이하 카브)는 매우 복잡해 보이지만, 약간의 이론을 알면 당신은 당신의 바이크를 최상의 상태로 조절(튠)할 수 있다. 모든 카브는 공기압에 대한 기본적인 원리에 의해 작동한다. 공기압은 모든 물체에 압력을 가하는 강한 힘이다. 조금씩 다르긴 하지만 공기압은 보통 제곱인치당 15파운드(PSI)이다. 즉, 공기압은 모든 물체에 15PSI로 누르고 있다는 뜻이다. 엔진과 카브내부에서 공기압을 조절함으로써 우리는 압력을 변화시키고, 연료와 공기의 흐름을 만들어낼 수 있다.

공기압은 기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 힘을 작용한다. 2행정 엔진의 피스톤이 상승하면서(4행정 엔진에서는 내려가면서), 크랭크 케이스 내부에 낮은 압력이 형성된다(4행정에서는 피스톤 위쪽에). 이곳의 낮은 압력은 카브에서도 낮은 압력을 야기한다. 그래서 엔진과 카브 외부의 압력이 더 높기 때문에 공기는 내외부 압력이 같아질 때까지 (카브와 엔진 내부로) 흘러 들어온다. 카브를 통해 흐르는 공기는 연료와 혼합된다.

카브 내부를 벤츄리(venturi)라고 한다.(그림1) 벤츄리는 카브 내부 중에서 공기의 흐름을 가속시키는 부분이다. 갑자기 좁아지는 강줄기 모양은 카브 내부에서 일어나는 현상을 보여주는데 이용될 수 있다. 좁아지는 강줄기를 흐르는 물은 서서히 속도가 빨라지고, 더 좁아지면 더 빨라진다. 이렇게 빨라진 공기의 흐름은 카브 내부의 공기압력을 떨어트린다. 공기가 빨리 흐를수록 카브 내부의 압력은 낮아진다.

 그림1

대부분의 바이크 카브 회로는 엔진 속도가 아니라 스로틀 피스톤에 의해 조절된다. 보통 바이크 카브에는 다섯 개의 주요 계량장치가 있다. 이들은 :

* Pilot Circuit (파일럿 서킷)

* Throttle Valve (스로틀 밸브)

* Needle Jet and Jet Needle (니들젯과 젯니들)

* Main Jet (메인 젯)

* Choke Circuit (초크 서킷)

파일럿 서킷은 두 개의 조절부로 되어 있다.(그림2) 파일럿 에어 스크류와 파일럿 젯이다. 에어스크류는 카브의 앞쪽 혹은 뒤쪽에 위치한다. 스크류가 뒤쪽에 있다면 그것은 공기가 얼마나 많이 들어오느냐를 정한다. 스크류를 조이면(잠그면) 공기의 양이 줄어들어 혼합비가 진해진다. 스크류를 풀면 출입구를 열어 공기가 많이 들어오게 되므로 혼합비는 옅어진다. 만약 스크류가 앞쪽에 있다면, 그것은 연료량을 결정한다. 스크류를 잠그면 혼합비는 옅어지고, 스크류를 풀면 혼합비는 진해진다. 에어 스크류가 정상의 아이들링보다 2바퀴 이상 더 풀리면 더 작은 크기의 파일럿젯이 필요하다.

그림2

파일럿 젯은 스로틀을 조금 개방했을 때 대부분의 연료 공급을 담당하는 부품이다. 거기엔 작은 구멍이 있는데, 파일럿 젯으로 연료가 흐르는 것을 제어한다. 파일럿 스크류와 파일럿 젯 둘다 아이들링과 스로틀 개방 1/4 정도의 카뷰레이션(carburetion : 기화)에 영향을 미친다.

슬라이드 밸브는 스로틀 개방 1/8~1/2 사이의 카뷰레이션에 영향을 준다. 특히 1/8~1/4 개방에 영향을 많이 주고, 1/4~1/2은 영향이 상대적으로 적다. 슬라이드의 사이즈는 다양한데 그 사이즈는 슬라이드 밸브 뒷면의 컷어웨이(cutaway : 비스듬한 절단면)의 크기에 따라 결정된다.(그림3) 컷어웨이가 클수록 혼합비가 옅어지고(공기가 더 많이 들어오기 때문에) 컷어웨이가 작아지면 혼합비는 진해진다. 스로틀 밸브에는 컷어웨이의 크기가 얼마인지를 설명해주는 숫자가 붙어 있다. 슬라이드에 3이라는 숫자가 찍혀있으면, 3.0mm짜리 컷어웨이이고, 1이 찍혀있으면 1.0mm(혼합비는 3보다 진함)이다.

그림3

젯니들과 니들젯은 1/4에서 3/4까지의 스로틀 개방에서 카뷰레이션에 영향을 준다. 젯니들은 긴 길고 뾰족한 막대기인데, 카브 벤츄리 내부로 얼마만큼의 연료를 흘려보내느냐를 조절한다. 뾰족침(taper)이 가늘수록 혼합비는 진해지고, 두꺼울수록 연료는 옅어진다. 두꺼운게 가는 것 보다 연료를 벤츄리로 더 많이 보내지 못하기 때문이다. 테이퍼는 각각의 스로틀 개방에 대해 다른 혼합비를 제공하기 위해 정확하게 설계되었다. 젯니들에는 윗부분에 홈이 있다. 클립이 하나의 홈에 걸리면 젯니들이 슬라이드로부터 떨어지는 것을 잡아준다. 클립의 위치는 혼합비를 진하게, 또는 옅게 하기 위해 변경될 수 있다.(그림4) 엔진이 옅은 혼합비로 작동되길 원하면 클립은 높은데 끼워야 한다. 이렇게 하면 니들을 니들젯 안쪽으로 더 많이 떨어트려 흐르는 연료의 양을 감소시킨다. 클립을 낮은데 끼우면 젯니들은 상승해서 혼합비는 진해진다.

니들젯은 젯니들이 미끄러져 들어가는 곳에 있다. 니들젯의 내부 직경에 따라 젯니들도 영향을 받는다. 니들젯과 젯니들은 1/8~3/4 범위의 스로틀 개방에서 연료의 흐름을 조절하기 위해 함께 작동한다. 이 범위에서 대부분의 튜닝은 니들젯이 아니라 젯니들에 하게된다.

그림4

메인젯은 3/4에서 풀스로틀까지의 연료공급을 담당한다.(그림5) 한번 스로틀이 충분히 개방되면 젯니들은 위쪽으로 충분히 당겨져서 니들젯 밖으로 나오게 되고, 메인젯의 구멍 크기에 따라 연료흐름이 결정된다. 메인젯의 구멍은 여러 사이즈가 있는데 구멍이 크면 연료가 많이 흐른다.(혼합비 진해짐) 메인젯의 수치가 크면 연료가 많이 흘러 혼합비가 진해진다.

그림5

초크 시스템은 차가운 엔진 시동걸 때 사용된다. 식은 엔진 속의 연료는 실린더 벽에 응축되어 붙어 있어서, 혼합비는 시동걸기에 충분하지 않다. 초크 시스템은 실린더 벽에 달라붙은 연료를 보완하기 위해 엔진에 더 많은 연료를 공급한다. 엔진이 예열되고 나면 응축은 더 이상 문제되지 않고, 초크 시스템도 필요없다.

공기와 연료의 혼합비는 엔진의 상태에 따라 달라져야 한다. 가장 이상적인 공기와 연료의 혼합비는 연료 1g에 공기 14.7g이다. 이 이상적인 혼합비는 엔진이 작동하는 짧은 시간동안에만 적용된다. 느린 속도에서 연료가 완전히 제거되지 못하거나, 빠른 속도에서 연료가 더 많이 필요하게 되면 실제 작동할때의 공기/연료 혼합비는 보통 진해진다. 그림6에서 스로틀 개방에 따른 실제 혼합비를 볼 수 있다.

그림6 

[미랑이]

수정 완료~!

[Minchul]

번역실력이~~~ 부럽... 영문과 출신인가요?? 잘 읽었습니다.

[미랑이]

공대 다닐때 원서를 봐서...ㅎㄷㄷ 그땐 괴로웠는데 이렇게 써먹을데도 있군요.

[금강주인]

미랑이도 공대를 다녔었구나...그럼 나랑 같네...공대->사대 ㅋㅋ

[라이프7]

좋은 정보 감사합니다..