본문은 전문 서적을 발췌한 것으로 캬브레터를 정의하고
그 원리를 설명하고 있다. 환경규제로 인하여 사라지고 있는 연료 분사 방식이긴 하지만
아직까진 간단한 동력을 요구하는 엔진들에게선 널리 사용하고 있는 방법이다.
구조가 간단하고 수리가 용이하며 가격이 저렴하다는 장점이 있다.
허나 외부 환경에 따라 여러 변수가 생기는 단점도 가지고 있다.
■ 왜 캬브레타가 중요성
캬브레타는 엔진의 성능을 발휘하는데 가장 중요한 부품이다. 아무리 우수한 엔진이라 하더라도 캬브레타가 부적절하면 제성능을 발휘 할 수 없다.
물론 시판되는 양산 이륜차들은 공장에서 개발시 가장 적절한 캬브레타로 세팅이 되어 있기 때문에 문제가 없다. 자기가 보유하고 있는 이륜차의 엔진은 무슨 타입인가와 함께 캬브레타는 무슨타입이며 어떠한 기능을 어떻게 하는지에 대해 알아두는 것도 바람직하다 하겠다.
캬브레타는 연료를 엔진에 주입하는 것이 주 임무지만 분해를 해보면 마치 작은 엔진과 같이 많은 부품들로 구성되어 있어 놀랄 지경이다. 캬브레타는 엔진이 1000rpm미만에서 10,000rpm이상까지의 회전 영역에 적절한 연료(혼합기)를 공급해야 하며 또한 영하 수십도의 혹한과 40℃에 이르는 혹서까지의 기온차를 견뎌내야 하는 것이다.
캬브레타는 우리말로 ‘기화기’라고도 한다.
기화기라고 하면 언뜻 연료를 기화시키는 장치로 생각하기 쉬우나 엔진의 흡기통로에 위치하여 휘발유를 안개와 같은 상태로 분무하여 공기와 함께 혼합하여 실린더로 들여 보내는 장치이다.
따라서 ‘혼합기’라고 하는 것이 옳은 표현일지도 모르겠다. 그럼 실린더로 연료를 보내는데 왜 안개와 같이 분무하여(이것을 무화상태라 한다)보내야 할까? 그것은 나무와 대패밥이 타는 것을 비교해 보면 쉽게 이해가 된다.
나무에 불이 붙어 다 타기까지는 시간이 많이 걸리지만 얇은 대패밥은 순식간에 타고 만다.
무화상태인 휘발유가 연소에 유리한 것은 이와 같은 원리이다.
엔진은 휘발유를 연소하여 출력을 내는 만큼 큰 출력을 내려면 보다 빠른 연소가 요구되기 때문이다.
■ 캬브레타의 종류
이륜차용 캬브레타에는 크게 나누어 VM타입과 CV타입의 두가지가 있는데 가장 큰 차이점은 스로틀밸브를 작동시키는 방법이다.
가장 널리 사용되는 VM타입은 핸들 우측에 있는 악셀그립에 연결된 케이블(와이어)이 스로틀 피스톤 자체를 상하로 움직이게 하는 방식이며, CV타입을 악셀그립에 연결된 케이블을 이용하는 것은 동일하나 실린더측에 별도로 설치되어 있는 원판형의 스로틀밸브(나비의 날개같다고 하여 버터플라이라 함)를 개폐함으로서 피스톤 밸브 하부의 기압변동으로 피스톤 밸브가 자동적으로 움직이게 한 방식이다.
여기서 VM은 버티칼 미쿠니(Vertical Mikuni)의 약칭이며,
CV는 콘스탄트 바큠(Constant Vacuum)의 약칭으로 진공캬브레타를 말한다.
■ 벤츄리관
캬브레타의 몸통 가운데에는 스로틀 피스톤이 들어 있어 그 부분은 단면적이 좁아져 있다.
공기의 통로에 왜 일부러 장애물을 설치하여 단면적을 좁게 만들었을까?
이는 공기가 이 부분을 통과하면서 기압이 낮아져 플루우트 실에 있는 휘발유를 빨아 들이게 하기 위함이다.
이 원리는 과학시간에 배운 ‘베르누이 정리’에 의거, 그림과 같이 일정량의 유체가 흐르는 관의 한 부분을 좁게 만들면 그 부분에서 유체의 속도가 빨라지면서 유체의 압력은 낮아지는 법칙을 이용하고 있다.
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■ 플루우트(Float)
플루우트는 플루우트 실(Float Chamber)내의 휘발유량을 일정하게 유지하게 하는 역할을 담당한다.
가정의 화장실에 있는 변기를 생각하면 이해하기 쉽다.
변기에 물을 내리고 나면 수돗물이 나와 일정량이 되면 ‘뜨개’의 작용에 의하여 수돗물이 잠기게 되는 것과 같은 원리이다.
이때 뜨개의 조절이 잘못되면 물이 흘러 넘쳐 낭비되게 되는데 이러한 현상을 캬브레타에서는 ‘오버플로우(Over flow)’라 한다. 플루우트의 재질은 방청 및 내유성을 가진 경질고무가 많이 사용된다.
■ CV캬브레타의 기본작동
VM캬브레타는 악셀케이블을 당기면 스로틀밸브(CV캬브레타의 피스톤밸브에 해당)가 직접 여닫히므로 캬브레타의 작동을 이해하기 쉽다. 그러나 CV캬브레타는 피스톤밸브는 손도 대지 않는데 나비모양의 스로틀밸브를 열었다 닫았다 하는데 자동적으로 오르내리며 연료공급량을 조절한다. 어떻게 그럴 수 있을까? 간단한 그림과 함께 설명한다.
[ 아이들링. 저속시]
스로틀밸브의 열림이 적으므로 공기의 유속이 늦어 벤츄리부분의 부압이 적으며, 이곳과 연결된 색션챔버의 부암도 적어 피스톤밸브를 밀어 올릴 대기압과 차이가 별로 발생하지 않는다. 따라서 피스톤밸브를 내려 누르는 힘이 더 강해 피스톤밸브는 더 열리지 않는다.
[고속시]
스로틀밸브가 완전히 열려 밴츄리 부분을 통과하는 공기의 유속이 빨라지면 부압도 매우 크게된다. 그러면 색션챔버 내부의 부암도 크게 되어 피스톤밸브가 빨려 올라가게 되며 내부의 스프링힘과 조절이 되어 적당한 위치에 멈추게 된다.
이때 니들제트도 함께 따라 올라가게 되므로 연료의 공급량이 많아져 엔진은 왕성한 폭발력을 갖게 된다.
