엔진톱 카뷰레터 로우 하이 조정법

아래 글은 지인께서 알려주신 꼼지락의 블러그(http://blog.daum.net/embrew/8)에서 가져 온 글이다.

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엔진톱 카뷰레터 로우 하이 조정법

 

왈브로 카뷰레터(기화기)의 조정법에 대하여 알아보자. 참고로 각 엔진톱의 메이커들(허스크바나, 제노아, 스틸 등)은 주로 왈브로나 자마(잠마, ZAMA)를 기종별로 각각 사용하고 있고 그 구조는 거의 흡사하다.

 

엔진톱에는 총 다섯개의 조정장치가 있다.

쓰로틀(엑셀레이터), 쵸크... 이것의 용도는 잘 아시리라..

 

그 다음은 로우아이들을 조절하는 아이들 조절 나사.... 이건 그냥 단순히 쓰로틀의 최저위치를 제한하는 나사일 뿐이다. 즉, 사람이 항상 일정량의 쓰로틀을 쥐고 있는 효과를 낸다고나 할까...

 

그 다음 두 개의 조절 나사가 남는다. 왼쪽의 lo와 오른쪽의 hi..

이 두 조절나사는 공기와 연료의 혼합비를 조절하는 나사이다.

 

그런데 왜 두 개인가? 기화기의 구조를 상기시켜보면 공기의 유속이 빨라지는 벤츄리를 가운데 두고 엔진쪽에 붙은 쓰로틀과 공기필터 쪽에 붙은 쵸크의 두 개의 플래퍼가 있다는 것을 기억하시리라. 쵸크는 놔두고(열고) 쓰로틀을 당겨 출력을 올리면 벤츄리 정점에 붙은 연료 분무기 오리피스로 연료가 빨려들어가 무화되어 엔진 실린더로 들어가 폭발한다. 이 오리피스가 hi 조절나사로 연결되어 있고 벤츄리로 통하는 공기량이 많을 수록 잘룩한 벤츄리에서 더 큰 부압이 발생하여 연료를 빨아들이지만 이 조절나사에 의해 그 압력대비 연료량이 조정받게 되어 혼합비가 희박(lean) 또는 농후(rich)로 조절되는 것이다. 

 

 

 

그럼 이제 lo에 대하여 알아보자.

엔진 시동을 걸어두면 기본적으로 쓰로틀은 닫겨있고 약간의 허용된 틈으로 엔진의 부압으로 공기가 빨려들어간다. 이때는 공기량 자체가 작기 때문에 벤츄리에서 흡입공기의 흐름에 의한 부압은 발생되지 않아 hi조절에 연결된 메인 연료 오리피스에서는 연료가 나오지 않는다(내부 체크밸브에 의해 공기가 역으로 빨려들어가지 않게 막힘).

 

이 때, 엔진의 흡입력이 쓰로틀 바로 앞에 설치된 아이들 연료 오리피스에서 연료를 빨아들여 아이들이 유지되며 이 오리피스에 마찬가지로 lo조절나사가 흡입압 대비 연료 혼합비를 조절한다.

 

 

 

           

 

 

 

그럼 이 두 조절나사의 역할을 잘 이해하셨으리라...

이제 조절 방법을 알아보자.

먼저, 시동을 걸고 엔진이 뜨거워져 정상조건을 유지하는 상태가 되었을 때 조절해야 한다는 것과, 혼합연료가 정상적 품질 또는 혼합비이어야 한다는 것을 꼭 염두에 두자. 추가로 에어클리너는 정상적이어야 한다. 만약 막혀있는 필터로 세팅을 하고 나중에 청소를 하거나 새것으로 교체한 후 심한 작업을 하게 되면 엔진의 연료 혼합비는 희박상태로 구동되어 엔진이 고장날 수 있다. 연료의 품질이나 오일 혼합비도 마찬가지로  오일 비율을 높게 해서 조정 후에 오일 비율이 낮은 상태로 가동을 하면 연료공기 혼합비가 희박해져 엔진이 손상될 수 있으므로, 중요한 부분이다. 만약 탱크에 연료가 거의 바닥에 가까운 상태에서 기화기 조정을 행할 시에도 탱크 내에서의 혼합연료의 혼합비가 증발로 인해 비율에 많은 영향을 미치게 되고, 결국 나중에 연료를 다시 채우게 되면 엔진은 Rich로 구동되게 될 것이다. 그러므로, 정확하게 혼합된 혼합유를 연료탱크에 어느정도 채우는 것이 필요하다.  

 

1. 로우 아이들 조절 

로우 조절나사를 오른쪽으로 돌려 조금씩 잠그면 혼합비가 희박(lean)해지며 rpm이 올라가다 그 희박조건이 최상에 달할 때 rpm이 갑자기 떨어지기 시작하는 린 드롭오프(lean drop off) 포인트를 찾는다. 그 다음 반대로 살살 돌려 rpm이 올라가다 갑자기 떨어지는 리치 드롭 오프(rich drop off) 지점을 찾고 이 두 포인트 중간에 조절나사를 위치시킨다.

 

여기서 조절 나사의 시작점이 어딜까 하는 의문이 생기기 마련인데, 시계방향(오른쪽)으로 돌려서 위와 같이 rpm이 증가하면 그대로 하면 되나, 반대로 감소한다면, 먼저 반시계방향으로 돌려 리치드롭오프 지점을 먼저 찾고 다시 반대로 시계방향으로 돌려 린드롭오프 지점을 찾으면 될 것이다. 보통 다 잠그고 1바퀴 반 정도 푼 정도에서 시작한다. 하지만 여러가지 상태에 따라 이론적인 것이 잘 맞지 않을 수 있으니 현재 사용하고 있는 톱의 초기값은 잘 기억해두어야 할 것이다.  

 

이후에는 아이들 조절(T나사)을 통해 원하는 rpm으로 조절해서 쓰면 된다. 

나사를 조정할 때, 주의할 점은 조절나사는 철이며 카뷰레터의 바디 또는 시트 부위는 알루미늄이기 때문에 나사를 너무 강하게 조이면 시트에 변형이 생겨 특성이 변하게 되며, 또한 너무 잦은 조절도 나사부의 마모를 가져오기 때문에 주의해야 할 부분이다.  

 

(로우 또는 하이 조절시에 위의 그림과 같은 노란색 영역으로 기본적인 세팅을 한다. 본 조정을 행할 시에 Rich drop off 지점에서 물론 최고의 RPM이 나오긴 하나, 쓰로틀을 놓고 다시 당기면 그대로 그 최고 회전수가 나오는 것은 아니다)

 

여기서 정상적인 기화기라면 위와 같은 특성을 보이게 되나, 기화기의 노후화나 기능의 상실에 따라 설정포인트를 찾기가 힘든 경우가 있다. 이 때에는 가속응답 특성 기준으로 먼저 맞출 것을 제안한다. 즉, 엔진회전수가 로우 아이들에서는 특별히 요구되는 성능은 없으며 아이들은 T로 조정하면 될 문제다. 그러나 더 중요한 것은 로우조절의 가속응답특성에 미치는 영향일 것이다. 로우의 조절이 희박하면 가속성능에서 응답이 늦거나 심한 경우 꺼지게 되므로 이 특성이 만족할 수준까지 농후쪽(반시계방향)으로 조절하면 될 것이다.

 

2. 하이 아이들 조절(최고 회전수) 

먼저 Hi 조절 나사는 엔진톱의 출력을 결정지을 뿐 아니라, 부적절한 세팅(과도한 희박상태)시에는 엔진이 과열되거나 노킹으로 고장이 날 염려가 있으므로 신중해야 한다. 

 

 

Hi를 조정하는 방법은 일단 회전수를 측정하는 타코미터를 이용하여 제조사에서 제시하는 최고의 RPM(예를 들어 12,500rpm)으로 맞출 수는 있으나, 앞서 제시한 대로 동일한 회전수는 최고점 전후로 해서 두 곳에서 맞추어질 수 있는 것이므로, 먼저 Lean drop off 이전의 지점에서 그 RPM을 맞추는 것을 잊지 말아야 하며, 또한 흡입계통에 문제가 있거나 실린더 기밀 등에 문제가 있을 시 계측기에 의한 rpm을 전적으로 의지하는 것은 바람직하지 않다. 그것을 보정할 수 있는 방법은 엔진의 소리를 참고하여 미세조정하는 것이다. 먼저 최대 가속을 한 후에 농후(Rich)에서 부터 시작하여 Lean drop off 지점까지 돌린다. 이 시점이 되면 2행정 엔진 특유의 비명같은 소리가 들릴 것이다. 이 지점에서 약 1/4 회전 지점으로 반시계 방향(농후)쪽으로 돌리다보면 엔진의 소리가 뿌드드득 하는 소리로 바뀌게 되는 지점을 발견할 수 있고 이 지점을 기준으로 맞추는 것으로 대신할 수 있다.

 

아래의 동영상을 들어보면, 엔진이 rich에서는 회전수가 낮고 그 소리도 낮기도 하지만 뭔가 끊기는 듯한 부드드득(?) 하는 소리가 들릴 것이다(2 스트로크 - 싸이클 엔진(2행정엔진)에서 각 싸이클 마다 폭발해야 하나 한 번 건너뛰고 폭발하는 4 스트로킹 현상).  점점 H나사를 시계방향으로 희박 상태로 돌리다 보면 그 끊기는 듯 한 소리가 없어지기 시작하고 더 돌리면 더 고음의 엥~(?)하는 소리가 들릴 것이다. 여기서 제시하는 설정 포인트는 끊기는 듯 한 소리가 약해지는 시점을 제시하고 있다.

https://www.youtube.com/watch?v=3eLe6uyV_Vg&feature=player_embedded

 

High RPM의 설정 목적은 나무를 자를 때 충분한 파워를 얻기 위함이므로, 실제로 나무를 자르는 조건에서 맞추는 것이 더 좋을 것이다. 엔진이 부하를 받아 열이 발생하면 혼합비 조건이 달라지므로, 나무를 하나 자르고 바로 H 조절 나사를 조절하는 것이 바람직하다.   

 

엔진을 희박으로 조정하여 사용하게 되면 보여지는 증상으로는, 과도한 경우는 힘이 없고 가속이 잘 되지 않으며, Lean drop off 부근에서 설정을 하게 되면 회전수는 극대화되나 힘은 오히려 떨어지고, 또한 계속적인 사용을 하게 되면 회전수 증가, 윤활감소, 연료잠열에 의한 냉각의 부족으로 인하여 과열이 되어 엔진이 손상된다. 엔진을 과도하게 농후로 설정하게 되면 회전수가 낮고 출력도 낮으며, 연기가 많이 나오며 엔진내에 찌꺼기가 많이 생긴다. 이런 관점에서 적절히 농후와 희박을 조절하되, 단, 엔진톱 메이커에서 제시하는 최고 RPM은 넘지 말아야 한다.

 

엔진이 Lean으로 구동되는 상태는 플러그 점검시에도 확인이 간접적으로 나마 가능하다. 플러그가 전체적으로 하얗거나 너무 깨끗하면 lean이라 볼 수 있고, 카본 슬러지가 안끼는 깨끗한 갈색이 적정 수준으로 볼 수 있다(만약 불량 오일이나 오일 혼합비가 진하다면 이것은 신뢰할 수 있지는 않을 것이다).

 

 

위와 같이 카뷰레이터의 기본적인 세팅은 저러하나, 보통 연식이 되어 기화기 부속품 - 떨림판(펌프 다이어프램), 미터링 다이어프램의 경화나 조정나사, 미터링 밸브 등의 마모 및 혼합오일 찌꺼기 등으로 연료 혼합비 특성이 변하게 되면 위와 같이 특히 Hi 조절시에 어려움을 격게 된다. 이 경우 자신이 원하는 적절한 rpm을 Rich 영역에서의 부드러운 엔진 소리를 기준으로 설정을 하되, 그 상태를 플러그의 색깔로 이후에 간접적으로나마 확인할 수 있을 것이다.

 

Rich에 가깝게 설정해야 하는 이유는, 동일한 RPM 또는 마력으로 설정하더라도 Rich에 가깝에 세팅하는 것이 냉각에 더 유리하기 때문이다. 즉, 연료 혼합비가 농후하여(연료가 많아) 연료자체의 부피 팽창 및 증발로 인한 잠열 등이 열 배출에 더 효과적이라는 것이다. 또한 혼합연료가 많이 들어가므로, 결국 실린더내에 오일도 많이 투입되어 윤활에도 더 도움이 된다.

 

일반적으로 엔진톱 메이커는 출하시에 초기의 윤활을 극대화하기 위하여 H 조절나사를 약간 농후에 두는 경향이 있다고 한다(믿거나 말거나). 즉 초기 약 몇 시간은 장비의 에이징을 위하여 어느 정도 윤활이 좋은 조건에서 구동되도록 그렇게 설정한다는 말인데, 이런 길들이기 기간이 지나고 나서는 약간 희박쪽으로 설정을 하게 되면 출력을 더 높여 사용할 수 있는 가능성은 있으나, 일반인들이 하기엔 회전수를 측정하는 타코미터도 없기 때문에 권장할 만한 사항은 아니다. 그러나 분명, 초기 엔진톱의 출하시 설정은 여러 환경적인 변수 - 기온, 고도, 연료 품질, 혼합유 품질 등의 다양한 조건에서의 대응이 안되기 때문에 결국 필요시 H 조절 나사를 조절해야 하는 것은 사용자의 몫이 될 것이다.

 

 

3. 가속 응답 조정

Low 조절 후 T에 의한 아이들 조정, 그리고 High에 대하여 각각 조정을 마치더라도 순간적인 가속을 행하면 엔진이 부르륵 하며 꺼질듯 하거나 가속이 빠르게 되지 않는 경우가 발생하는데, 이때에는 lo 조절을 좀 더 Rich에 가깝도록 왼쪽으로 돌려 조절하고 다시 T로 아이들을 조절하면 개선이 될 수 있다. 이런 가속 불량의 원인은 연료계통의 시작 부분 - 연료 흡입 필터 부터 해서 호스 및 기화기 내부 등의 오염 등으로 인하여 연료 유로가 막혀 흡입 저항이 증가하면 발생하기도 하고 또는 비정상적인 가이드바 사용이나 톱날의 윤활, 장력 과다 등의 부하가 커진 상태에서의 가속 지연이 발생하기도 하지만, 기화기 자체의 미터링 다이어프램의 노후화나 그와 연결된 링키지 스프링 등의 변형 등으로 인하여 니들밸브를 통한 연료의 공급이 제때 원활하지 않을 수도 있다. 이런 경우 설명하였듯, lo 조절을 약간 농후하게 조절하는 것으로 보정을 할 수가 있을 것이다. 즉, 높은 rpm으로 가기전 영역에서는 Low와 High 모두 연료가 분사하게 되는데, 다이어프램의 지연으로 하이가 충분히 열리지 못하여 연료 공급이 지연되는 것을 보정하는 방법으로 로우에서 연료를 약간 더 분사하도록 농후로 맞추면 해결이 될 수 있다는 것이다.