제7장 왕복엔진의 연료분사계통 (Fuel Injection Systems)

Presentation on theme: "제7장 왕복엔진의 연료분사계통 (Fuel Injection Systems)"— Presentation transcript:

1 제7장 왕복엔진의 연료분사계통 (Fuel Injection Systems)

2 1. 연료분사계통의 개요 (DESCRIPTION)
연료분사는 연료-공기(F/A) 혼합기를 엔진의 흡기계통 또는 각 실린더의 연소실 안에 직접 분사시키는 방식이다. 연료의 압력은 연료 분사펌프에 의해서 만들어진다. 압력 분사식 기화기는 기화기 근처 또는 기화기 벤츄리에 연료를 분사하는 방법이고, 연료 분사계통은 각 실린더 흡입 밸브가 있는 앞쪽에 또는 각 실린더 연소실에 직접 연료를 분사하는 방법이다. 연료분사계통은 다음과 같은 장점이 있다. 1. 어떠한 기상상태에서도 증발에 의한 결빙이 일어나지 않는다. 2. 각각의 실린더에 연료-공기 혼합기를 직접 이송시킨다. 3. 연료-공기 혼합비의 개선 4. 정비결함의 감소 5. 엔진 시동 후에 순간적인 가속이 가능하며 실속이 일어나지 않는다. 6. 엔진효율의 증가 연료분사계통은 경 항공기뿐만 아니라 상업용 항공기 및 군용기와 같이 광범위하게 사용되는 계통이다.

3 2. 콘티넨탈 연속흐름 분사계통 (CONTINENTAL CONTINUOUS-FLOW INJECTION SYSTEM)
콘티넨탈 연료 분사계통은 다-노즐 연속-흐름형(Multi-nozzle Continuous-Flow)으로 엔진공기에 맞추어 연료흐름을 조절한다. 연료는 각 실린더의 흡입구 안에 분사된다. 스로틀 위치에 따라 변하는 공기의 량, 엔진속도 또는 두 가지를 혼합한 조건에서 엔진으로 들어가는 공기의 흐름 에 따라 정확한 연료흐름을 분사시키고, 수동으로 작동하는 혼합기조절과 압력계지, 계량된 연료 압력의 지시, 고도와 출력 등을 혼용하여 정확한 연료를 분사시킨다. 이때의 연료흐름은 미리 정 해진 연료량에 균형을 이룰 때까지 계량연료를 조절하 여 신뢰 있는 연료소모를 유지한다. 연속흐름계통의 연료펌프는 일반적으로 회전 베인(Rotary-Vane)형을 사용하나, 보다 폭넓고 다양한 것 은 플런져-형 펌프를 사용한다. 콘티넨탈 연료분사계통의 구성은 4개의 기본장치 (Unit)로 연료분사펌프 (Fuel Injection Pump), 연료-공기 조절장치 (Fuel-Air Control Unit), 연료 메니폴드 밸브(Fuel Manifold Valve)와 연료 분사노즐(Fuel Discharge Nozzle)로 되어 있다. 이 계통의 장치는 [그림7-1]에 도해되어 있다.

4 2-1. 연료분사펌프 (Fuel Injection Pump)
힘을 받아 작동하는 다이어프램형(Diaphragm-type) 릴리 프밸브(Relief Valve)가 마련되어 압력조절기 역할로 작동한다. 펌프로부터 나오는 압력은 교정용 오리피스를 통해서 릴리프밸브 챔버로 들어간다. 이러한 작동은 엔진속도에 균형된 압력을 이송시킨다. 펌프로 들어가는 연료는 공기분리기가 와류를 일으키고 들어가 원심력에 의해서 공기가 분리되어 챔버 위에 있는 공기분사기 (Vapor Ejector)를 통하여 귀환선으로 들어가 연료탱크로 돌아간다. 엔진구동형 정량펌프는 고도 또는 외기 조건에 관계없이 작동하며 단지 엔진속도에 따라 흐름의 량이 결정된다. 만약에 엔진에서 요구하는 량보다 과도한 량이 출력되면 릴리프 밸브와 오리피스에서 조절하고 여분의 연료는 펌프 입구로 되돌려 보낸다. 체크밸브는 엔진구동 연료펌프가 작동을 시작하여 충분한 연료압력이 만들어질 동안 항공기 연료계통의 승압 펌프의 압력이 들어 갈 수 있도록 한다.

5 2-2. 연료-공기 조절장치 (Fuel-Air Control Unit)
연료-공기 조절기는 [그림7-3]에서 보는 것과 같이 기화기 흡입구 입구에 부속되어 있는 장치로 조절기에는 3 개의 조절 구성 요소가 포함되어 있다. 하나는 흡입 공기를 위한 공기 스로틀과 두 개의 연료조절 유니트로 공기 스로틀 모두개에 장착되어 있다. 공기 스로틀 모두개는 알루미늄을 단조하여 만들어 축을 부착한 나비형 밸브이다. 이 밸브의 직경은 엔진의 출력, 벤츄리의 능력 에 따라 결정되며 공기 흐름에 의해서 발생 하는 진동에 견디도록 장착되어 있다. 이 밸브의 축에는 완 속 속도를 조절하기 위한 조절 스크류가 있다.

6 [그림7-3]과 [그림7-4]에서 보는 연료 조절기(FCU)는 스테인레스강 밸브에 베어링 작용이 좋은 청동으로 만들어져 있다.
중앙 축에의 한쪽 끝에는 미터링 밸브가, 다른 한쪽에는 혼합기 조절 밸브가 있다. 이 회전식 밸브는 오일이 스며들거나 새어나가지 않게 하기 위해서 O-Ring으로 기밀 되어 있다. 유니트의 양쪽 끝에 있는 부싱과 각 조절 축 사이에는 중앙 축에 밀착시키기 위해서 하중 스프링이 장착되어 있다. 미터링 플러그와 밸브 표면 사이는 밀착되어 정열 되어있다. 청동 미터링 플러그의 한쪽 통로는 연료 귀유 통로이고, 다른 하나의 통로는 혼합기 조절 밸브 챔버 및 미터링 밸브 챔버로 연결되어 있다. 각각의 스테인리스강의 회전식 밸브에는 연료 챔버 형태의 가느다란 홈이 있다. 이 홈 중에 혼합기 조절밸브 표면 끝의 윤곽은 미터링 플러그의 통로와 정열 되어 연료 챔버로부터 미터링 밸브 로 보내 연료의 흐름을 조절하거나 또는 귀유 통로를 통하여 배출한다. 혼합기 조절밸브 축 에는 레버 가 장착되어 있으며, 이 레버는 조종실에 있는 혼합기 조종 레버에 연결되어 있다. 조종 레버를 “LEAN” 위치로 선택하면 FCU에 있는 혼합기 조절 밸브는 연료펌프로부터 들어오는 연료를 리턴 선에 연결시켜 미터 링 밸브의 미터링 플러그로 들어가는 연료를 감소시켜 혼합기를 희박하게 만들고, 조종 레버를 “RICH” 위치로 선택하면 귀환되는 연료를 감소시켜 미터링 밸브로 들어가는 연료의 량을 증가시켜 혼합기를 농후하게 만들어 준다. 연료 미터링 밸브 바깥쪽 끝에는 캠형으로 절단된 면이 만들어져 미터링 플러그와 연결되어 있으며, 스로틀 레버에 의해서 회전되어 미터링 플러그를 열고 닫치게 하는 역할을 한다.

7 2-3. 연료 메니폴드밸브 (Fuel Manifold Valve)
연료 메니폴드밸브는 [그림7-6]에 도해되어 있으며, 연료입구, 격막형 챔버, 밸브 모두개와 개개의 연료노즐과 연결되는 출구가 포함되어 있다. 스프링 힘을 받고 있는 격막형 챔버는 밸브 몸체 중앙의 구멍에 있는 밸브 프런져를 움직이게 한다. 밸브 프런져는 엔진이 작동하 지 않을 때에는 스프링 힘에 의하여 닫쳐 있다 가 연료압력이 격막 아래쪽에 작용하면 프런져 는 들려 올라가 밸브가 열리고 연료는 출구로 흐르게 된다. 다이어프램 챔버 입구에는 미세 한 스크린이 장착되어 연료 속의 이물질을 걸러낸다.

8 2-4. 연료 분사 노즐 (Fuel Discharge Nozzle)
연료분사노즐은 [그림7-7]에 도해되어 있으며 엔진 실린더 헤드 흡입구가 있는 부분에 장착되어 있다. 노즐의 몸체 중앙에 는 통로가 뚫려 있고 구멍의 양쪽은 카운터 보어(Counter bore; 기계공작에 사용하는 Cutting Tool)로 뚫어 놓았다. 노즐의 아래 쪽 끝은 연료-공기 혼합기 챔버로 사용하고 위쪽 구멍에는 장탈 이 가능한 측정용 오리피스가 포함되어 있다. 노즐 몸체의 꼭대기 근처에는 원주를 따라 구멍을 뚫어 상부 카운터보어와 통하도록 하였다. 이 구멍은 공기 브리드 로 이용한다. 공기는 이 구멍으로 들어가 스크린을 거 쳐 혼합기 챔버로 들어가 연료와 희석되어 노즐의 아래쪽 카운터 보어를 통하여 분사된다.

9 2-5. 계통 완성도 (Complete System) [그림7-8]은 콘티넨탈 연료 분사계통이 엔진에 장착된 도해이다

10 2-6. 터보과급기 엔진에 장착된 연료분사계통 (Installation for Turbocharged Engine) 터보차져가 장착된 엔진이 높은 고도에서 작동할 때 콘 티넨탈 연료분사계통의 연료노즐에 충분한 공기 브리드를 위해서 슈라우드 (Shroud)로 보완하였다. 이 노즐 슈라우드 에는 외부 공기를 끌어들여 공급한다. 슈라우드 연료노즐은 [그림7-10]에 도해되어 있다 콘티넨탈 연료분사계통을 높은 고도에서 작동하기 위해서 개조한 것은 고도보정밸브 (Altitude Compensating Valve)를 연료 펌프에 장착 하였 다 [그림7-11]에 도해되어 있는 이 밸브는 아네로이드 벨로 우에 의하여 작동하여 오리피스 안에 있는 경사진 플런져를 움직이게 한다. 플런 져의 움직임은 릴리프 밸브를 통하여 연료를 바이패스 시켜 높은 고도에서 연료 압력을 낮게 보 정 시킨다.

11 2-7. 연료분사계통의 조절 (Adjustment) 콘티넨탈 연료분사계통의 완속속도 조절은 [그림7-12]에서와 같이 FCU의 스로틀 레버에 스프링으로 고정된 조절스크류를 이용하여 할 수 있으며 스크류를 오른쪽으로 돌리면 완속 속도가 증가하고 좌로 돌리면 감소한다. 완속 혼합기 조절은 스로틀 레버와 미터링 밸브 사이에 있는 링케이지의 미터링 밸브 쪽 끝에 고정너트로 되어 있다. 고정너트를 풀고 링케이지를 짧게 하면 혼합기는 농후(Richer)하 게되고, 길게 하면 희박(Lean)하게 된다. 조절을 완료한 후 에는 엔진을 완속(Idle)으로 작동시켜 혼합기 조절을 “IDLE CUT-OFF” 위치로 서서히 움직여 엔진이 정지하기 직전에 완속 속도가 증가하였다가 엔진이 정지하는가 점검하라.

12 󰊱 분사계통의 펌프압력 (Pump Pressure for the Injection System)
오리피스로 흐르는 연료는 압력이 증가하면 같이 증가하게 된다. 이때 연료를 이송하는 것 은 연료펌프이므로 펌프의 정확한 압력은 계량 오리피스를 통과하는 연료의 량을 정확하게 계량하여 분사노즐로 보내게 된다. 연료펌프의 조절은 제작회사의 서비스 교범에 의하여 수행 되어 야하며, 연료펌프의 압력은 완속속도와 완전 최대출력 회전수에서 수행되어야 한다. 연 료압력 게이지는 연료펌프 출구 또는 계량장치 입구에 연결되어야 한다. 정비사는 계통을 시 험하기 위한 지정된 절차에 의하여 수행해야 한다. 아래의 압력은 엔진에 따라 다소의 차이 가 있으나, 여기서는 테러다인 콘티넨탈 서비스 지시서(Teledyne Continental Service Bulletin)의 의한 정보이다. 엔진 모델 IO-346-A, B 600 rpm 펌프압력 : 7~9 psi (48~62 ㎪) 노즐압력 : 2.0～2.5 psi(13.8～17.24 ㎪) 2700 rpm 펌프압력 : 19～21 psi(131～145 ㎪) 노즐압력 : 12.5～14.0 psi(89～96.5 ㎪) 연료흐름 : 78~85 lb/h (13~14 gal/h / 35.4~38.5 ㎏/h) 엔진모델 GTS C 450 rpm 펌프압력 : 5.5～6.5 psi(38～45 ㎪) 노즐압력 : 3.5～4.0 psi(24～28 ㎪) 2400 rpm 펌프압력 : 30～33 psi(207～228 ㎪) 노즐압력 : 16.5～17.5 psi(114～121 ㎪) 연료흐름 : 215～225 lb/h(36～38 gal/h / 98～102 ㎏/h)

13 󰊲 검사 (Inspection) 연료분사계통에서 피할 수 없는 과정은 검사와 점검이며 아래와 같이 이루어져야 한다. 1. 장착부품의 결합부분이 풀린 곳은 없으며, 모든 안전장치를 점검한다. 2. 모든 연료 관에 누설은 없으며, 파손, 모양의 우그러짐, 금속과의 접촉은 없는가 3. 조종레버 또는 링케이지 등의 연결상태를 점검한다. 4. 1/2인치의 점화플러그 장탈 공구를 이용하여 노즐을 분리하여 연료노즐 공기 스크린, 오리피스의 청결상태를 점검한다. 5. 연료분사 조절밸브의 스크류를 풀고 스트레이너를 장탈하여 스크린을 세척하여 재 장 착하고 장착이 완료되면 누설검사를 하라. 6. 스로틀 링케이지나 연료조절밸브의 사이의 작동부분을 윤활 시킨다. 󰊳 작동 (Operation) 콘티넨탈 연료분사계통이 장착된 엔진을 작동시키기 위해서는 아래의 사항을 필히 수행 하여야 한다. 1. 엔진을 시동하기 전에 혼합기 조절은 어느 경우라도 “IDLE CUTOFF” 위치에 있어야 한다. 스로틀이 열리고, 보조연료펌프가 작동한다 면 연료는 흘러 넘쳐 실린더의 흡입 구 까지 흘러 들어갈 것이다. 그러므로, 엔진 시동은 보조연료펌프가 작동한 후에 몇 초 후에 시동 되도록 되어져야 한다. 2. 엔진은 보조연료펌프로서만 가지고는 시동되지 않을 것이다. 이유는 엔진이 구동되어 엔진 구동 연료펌프에 충분히 연료가 공급될 때 까지 엔진이 구동되어야 하기 때문이 다. 3. 비행 중에는 보조연료펌프는 정지 시켜놓아야 한다. 이것은 이륙 중에 안전을 위해서 이다. 4. 이륙을 위해서 스로틀은 완전 열림 위치로 전개하고, 혼합기 조절은 “FULL RICH”에 고정시킨다. 5. 순항을 위해서는 엔진 회전수는 조작자의 규범에 따라서 고정시키고, 혼합기 조절은 그 당시의 최상의 출력을 낼 수 있는 위치로 선택 한다. 6. 하강하기 위해서는 출력을 감소시키고, 혼합기 조절은 최상의 조건으로 한다. 한번의 항공관제를 위해서 혼합기 조절을 “FULL RICH” 에 놓고, 착륙 후에까지 그대로 유지 한다. 7. 혼합기조절을 “IDLE CUTOFF” 위치로 움직여 엔진을 정지시킨다. 이때 엔진은 짧은 시간 동안 완속에 있다가 정지된다. 모든 스위치 들을 “OFF” 위치로 놓는다.

14 3. 밴딕스 RSA 연료분사계통 (BENDIX RSA FUEL INJECTION SYSTEM)
3-1. 작동원리 (Principles of Operation) 벤딕스 RSA 연료분사계통은 연속흐름계통으로 압력식 기화기의 원리를 기초로 하여 만들어 진 계통으로 [그림7-13]에 도해되어 있다. 벤딕스 연료 분사계통은 엔진에 주어진 시기에 따라 소모되는 공기의 체적에 비례한 연료를 계량하도록 설계되어 있다. 스로틀 몸체의 임팩트 공기 압력 (Impact Air Pressure)과 벤츄리 흡인력 (Venturi Suction)을 감지에 의해서 수행된 다.

15 Impact & Venturi Suction Pressure
[그림7-15]의 도해에서 스로틀 밸브가 열리고 닫치는데 따라 임팩트 튜브와 벤츄리를 통하여 지나가는 공기의 속도가 변하게 된다. 공기의 속도가 증가했을 때 압력은 임팩트튜브의 설계, 사양, 필터의 위치 등에 따라 결정되지만 일정하다고 본다. 이 압력이 벤츄리 목부 분 을 지날 때 압력은 감소하게 된다. 공기의 임팩트 압력과 벤츄리 흡인력의 차이가 벤딕스 연료 분사계통의 작동에 소모될 공기의 체적을 측정하는 범위로 사용한다. 모든 왕복엔진 작동 에는 연료-공기의 혼합비의 범위는 대단히 중요한 요인이다. 벤딕스 분사계통은 공기 흐름 의 량을 측정하여 그 힘을 이용하여 연료를 조절하는데 사용한다. [그림7-1 6]는 임팩트 압력과 벤츄리 흡인력이 다이어프램에 작용하고, 이 차압을 연료의 량을 결정하는 힘으로 사용한다. 연료는 항공기 연료계통으로부터 엔진으로 공급된다. 엔진 구동 펌프로부터 승압된 연료는 일정한 압력으로 조절하여 연료 분사작동기의 입구로 이송된다.

16 서보압력 조절기 (Servo Pressure Regulator)
벤딕스 연료분사계통에서 광범위하게 연료압력을 교정하는데사용하는 것은 서보압력조절기이며 서보압력 조절기의 작동은 [그림7-16]에 도해되어 있다. 그림에서 순항 중에 스로틀을 통과 하는 공기의 속도를 충동압력과 벤츄리 흡인압력의 차이를 숫자로 2라 하면 차압 2 만큼의 힘이 오른쪽으로 작용한다. 우측 다이어플램에 연결된 조절기 서보 밸브가 열리고 연료는 미터링 제트를 통하여 엔진으로 들어간다. 이때 왼쪽 다이어 프램에는 미터링제트를 계량된 연료 와 계량되지 않은 연료의 압력이 작 용하고, 이 두 개의 연료압력의 차가 2라 하면 좌측 다이어프램은 2 만큼 의 힘이 좌측으로 작용한다. 이때 조 절기 서보 밸브가 닫치는 쪽으로 힘 이 작용하여 두 개의 상반된 힘이 같 아져 밸브가 일정하게 간격을 유지하 여 일정한 량의 연료 를 엔진으로 보 내주게 된다. 엔진출력을 증가시키기 위해서 스로틀을 열면 공기의 흐름은 순간적 으로 증가하고, 이 임팩트 압력은 3으 로 증가한다. 이 3의 힘이 우측 다이 어프램에 작용하여 조절기 서보 밸브 가 더 열리고 연료의 흐름에 의하여 좌측 다이어프램의 차압이 발생한다. 이 차압이 3이 되어 조절기 서보밸브 의 작동을 정지시킨다. 이때 요구한 높은 출력을 유지하게 된다. 이러한 작동상의 순서는 모든 작동조건에서 출력변화에 따라 이루어 진다. 조절기 서보밸브는 공기 다이어프램의 차압의 변화에 따라 대응하고, 계량 연료와 미계량 연료의 차에 대한 힘에 의하여 서보밸브의 위치가 조절된다. 미터링 제트를 통과는 연료의 흐름은 제트의 크기와 차압에 의해서 결정된다.

17 [그림 7-17] Servo Pressure Regulator

18 Idle Valve & Manual Mixture Control
완속밸브는 스로틀 링케이지에 연결되어있다. 이 밸브는 완속 속도범위의 연료를 계량하기 위해서 주 미터링 제트의 면적을 축소시키 는 효과를 갖는다. 완속 밸브의 기능과 작동은 [그림7-18]에 도해되어 있다. 밸브는 외부에서 조절이 가능하며 정당한 완속 혼합기를 얻기 위해서 적당하게 회전시켜 조절한다. 완속 혼합기 조절했을 때에는 혼합 기 조절기 를 “IDLE CUT OFF”위치에 놓은 상태에서 선택된 완속속도보다 약 25에서 50rpm 변위를 줄 수 있다. 완속 혼합기의 수동조 정은 완속속도에서 벤츄리를 통과하는 공기의 량이 매우 적기 때문에 필요로 하고 있다. 즉 공기 미터링 힘이 충분하지 않기 때문에 연 료조절이 요구되기 때문이다. 어떤 엔진에는 주 미터링 제트와 병렬로 엔리치멘트 제트를 추가 장착하였다.

19 Constant Head Idle Spring [그림7-19]에서와 같이 높은 출력으로 선택했을 때 밸브가 동시에 열려 병렬로 연료가 들어가 연료/공기 혼합기를 증가시켜 엔진에 연료냉각효과를 부여하여 연료의 소비는 증가하나 엔진의 수명은 증가한다. 또한 연료를 차단시켜 엔진을 정지시키는 기능도 가지고 있다. 정속 헤드 완속스프링(constant head idle spring)은 공기 압력차가 서보밸브를 부적절하게 열렸을 때 공기 다이어프램의 힘을 증가시키는 역할을 한다. [그림7-19]에서 이 완속 스프링은 완속밸브에서 흘러나오는 연료를 조절기 서보 밸브의 열림 위치를 정확 하게 만들어 연료 분배기로 흐르게 한다. 즉 공기 흐름이 완속속도 이상으로 증가하면 다이어프램은 우측으로 작동하게 된다. 이때 정속헤드 완속스프링이 압축되면서 다이어프램이 더 이상 움직이지 못하도록 하여 연료의 량을 일정 하게 유지시킨다.

20 정속-효과 스프링(Constant-Effort Spring)은 서보조절기의 완속에서의 연료흐름을 보강, 개조하여 장착한 것으로 [그림7-
20]에서 보여주고 있다. 이 스프링은 완속속도로부터 높은 출력 범위까지 공기 다이어프램의 작동을 유연하게 움직이게 하기 위해서 사용된다.

21 3-2. 자동혼합기조절기(AMC) AMC는 항공기 고도가 상승하는데 따라 감소하는 공기의 밀도에 따라 연료/공기의 비를 보정하는 조절장치이다. [그림7-21]은 AMC의 기능과 작동 및 수동 혼합기조절과 완속밸브 의 개요를 함께 도해되어 있다. 혼합기조절은 “FULL RICH” 위치에 있고 완속 밸브는 완전 히 열린 상태로 순항출력 또는 그 이상의 출력을 나타내 고 있다. 오른쪽 하단의 단면도는 두 개의 회전식 밸브를 보여 주고 있으며, 두 개의 밸브가 O-Ring에 의해서 기밀 되어 있고, 스프링에 의해서 서로 등을 마주 대하고 있다.

22 연료/공기 비를 계산할 때에 연료와 공기의 측정 단위는 lb/h이고, 연료 분사량의 단위 역시 공 기 체적에 대한 lb/h이다
연료/공기 비를 계산할 때에 연료와 공기의 측정 단위는 lb/h이고, 연료 분사량의 단위 역시 공 기 체적에 대한 lb/h이다. 엔진이 4행정을 완료할 때의 배기량이 540 in3 인 IO-540 엔진이 2500 rpm으로 회전할 때 공기의 소모비는 540×2500/2= in3/min 675,000/1,728=390 ft3/min 390×0.0765=30 lb/min 30 lb/min×60 min=1800 lb/h [816kg/h] 즉, 시간당 1800 파운드의 공기가 소모된다는 결론이 되고, 이 엔진이 해면고도에서 연료/ 공 기비가 0,08 이라면 연료흐름의 비율은 18000×0.08=144 lb/h [65 kg/h]이다. 항공기가 상승하여 고도 피트에 도달하였다. 이때 공기의 무게가 lb/ft3 에서 lb/ft3[0.692 ㎏/m3]으로 감소되었으며, 엔진이 2500 rpm으로 회전할 때 공기소모는 분 당 390 ft3/min 이였다. 이때의 공기흐름 비율은 390×0.0432×60 = 1011 lb/h[459 ㎏/h] 이다. 이 공기의 비율은 해면고도에서의 1800 lb/h의 량이 벤츄리를 통과하는 량과 같다. 이 엔진의 연료흐름의 비가 전 식에서 144 lb/h 이었으으로 고도 15000피트에서의 연료/공기 비는 144/1,011=0.142 가 된다. 위의 예에서 자동 혼합기 조절기능이 없다면 조종사는 연료/공기비 0.08을 계속 유지하기 위해서 수동으로 혼합기를 희박하게 만들어야 한다. 이러한 절차를 없애기 위해서 AMC가 하는 일은 독립된 두 개의 공기압력 사이에 가변오리피스를 마련하여 공기미터링 힘을 개조 하게 된 것이다. AMC 모두개에는 벨로우와 벨로우에 의해서 움직이는 리들이 임팩트 압력과 벤츄리 흡인압력 사이에 위치하고 있으며, 벨로우는 공기압력과 온도의 변화에 따라 작동한다. 압력 고도가 증가 하면 벨로우는 늘어나 벨로우에 연결된 리들을 작동시킨다. AMC 오리피스는 공기 다이어프램 의 충동 압력쪽 챔버에 압력이 최대가 될 때까지 닫쳐있다. 항공기가 비행중에 고도가 상승하면 공기밀도의 감소로 충동 압 력이 감소하고 벨로우는 늘어나게 되고, 이때 오리피스는 안쪽으로 움직여 오리피스의 간격 이 커지면서 충동 압력이 벤츄리 흡인 압력 쪽으로 흘러 들어가 공기 다이어프램의 미터링 힘은 감소하게 된다. 이렇게 니들이 공기 미터링 힘을 조절하여 연료/공기 의 비를 일정하게 유지시키는 작용을 한다. 통상적으로 제작된 연료 분사기에는 우측의 [그림 7-22]과 같은 Bullet-Type AMC를 사용한다. 이 자동혼합기조절기는 스로틀 모체의 구멍에 장 착되어 있 으며, 이 유닛의 외부직경은 벤츄리 기능을 가지고 있다. 그 기능은 전자에 설명한 것 과 유 사하게 작동한다.

23 3-3. 연료흐름 분배기 (Flow Dividers)
계량된 연료는 연료 분사 서보 유니트로 이송되며, 이 유니트는 흐름 분배기와 분사노즐로 구성되어 있다. 연료흐름 분배기는 [그림 7-24]에 도해되어 있으며, 그 구성은 밸브, 스리브, 다이어프램과 스프링으로 되어 있다. 밸브는 스프링 힘에 의하여 스리브 안쪽으 로 닫침 위치에 있다. FCU로부터 계량된 연료가 분배기로 들어오면 분배기의 밸브는 열림과 동시에 각각의 실린 더의 분사 노즐로 일정하게 분배하고 엔진이 정지되면 밸브가 닫쳐 연료의 누설을 방지한다. 분사 제트의 면 적은 서보 조절기의 용량을 초과하지 않 는 범위에서 최대의 연료 흐름을 연료 노즐로 이송할 수 있도록 설 계되어 있다. 노즐 안에 있는 제트의 면적은 완속일 때 와 그 이 상에서 연료의 흐름이 낮아도 요구하는 계량된 연료의 량을 수용할 수 있다. 분사 서보로부터 연료는 분배기 안에 있는 분배기 서 보의 다이어프램 밑에 있는 챔버로 들어온다. 완속일 때 연료압력은 흐름 분배밸브를 열고 V-slot의 밑 부분에 나열된 각각의 노즐 로 분배 한다. [그림7-24]에서 계량된 연료의 량이 증가 하면, 그 증가한 량에 따라 다이어프램이 작용하 여 밸브의 열림을 증가시 켜 요구되는 연료를 노즐로 분배한다.

24 3-4. 연료노즐(Fuel Nozzles) 벤딕스 노즐은 [그림7-24]에 도해되어 있는 것과 같이 여러 가지 부품 번호를 가지고 있으며 엔진에 따라 해당 부품이 사 용되고 있으며, 과급기가 장착된 엔진에는 [그림7-25]와 같은 공 기 브리드형을 사용하고 있다. 연료노즐 몸체에 있는 챔버에는 대기압 또는 과급기 공기압력이 들어가 벤트시켜 연료와 혼합할 수 있도록 설계되어 있다. 노즐은 실린더 헤드부분의 공기흡입밸브가 있는 곳에 장착 되어 있다. 피스톤이 흡입 행정에 들어가면 실린더 내의 압력이 대기압보다 떨어지고 이때 노즐로부터 흡입 공기와 함께 연료가 분출된다.

25 3-5. 분사계통의 장착(Installation of the Injection System)
이 절에서는 벤딕스사(Bendix Corporation)의 Energy Controls Division에서 제공하는 RSA 연료분사계통의 장착에 관한 아래와 같은 정보를 항공기 운영자와 정비사에게 공급하 는 절차를 취급하기로 하겠다. 1. 연료분사기(Injector)는 엔진 흡입구 메니폴드의 흡입구 프렌지에 장착될 수 있으며, 그 위 치는 엔진과 기체에 혼용하여 장착되 는 것이 일반적인 사항으로 스로틀 링케이지, 수동 혼합기 조절과 합께 장착되는 하나의 단위 장치로 구성되어 있다. 2. 연료분사기는 엔진 낫셀 내에서 높은 고열에서도 충분히 배기 될 수 있도록 제작되어 있 다. 3. 흐름분배기(Flow Divider)는 적당한 위치에 기존에 설치된 브락켓(Bracket)에 장착이 가 능하며, 필수적으로 연료 노즐 선에 수 평이 되게 장착되어야 한다. 4. 엔진에서 연료노즐은 수평으로 장착되어야 하고, 노즐의 몸체의 육각 면의 한쪽에 특정한 표식이 찍혀있다. 이 표식은 공기 통기 구멍의 180°되는 부분에 있으며, 이 표식은 필히 밑으로 가도록 장착되어야 한다. 즉, 공기통기 구멍이 위쪽으로 올라오도록 하 여 엔진 정 지 후에 열린 구멍으로부터 연료가 브리드 되는 것을 감소시키도록 한기 위한 것이다. 5. 가요성(Flexible) 호스는 엔진구동 펌프로부터 연료분사기 연료 입구까지 에 사용되며, 이 호스의 크기는 장착방법에 따라 여러 가지가 있다. 6. 연료 스트레이너의 사양은 장착되는 요구에 따라 여러 가지가 있으나 일반적으로 74- micrometer(㎛)의 스크린을 사용한다. 7. 일반적으로 No.4 가요서 호스는 연료분사가 출구로부터 흐름분배기 사이에 장착되며, 교체용 연료 출구를 가지고 있는 이 후 모 델의 분사기에서는 표준 출구의 180°되는 위치 에 장착되어진다. 8. 외경이 1/8-in(3.175㎜)인 스테인리스 강 튜브는 제한기 피팅으로부터 방화벽에 있는 흐름 분배기 사이에 장착되고, No.3 저압 용 호스는 방화벽으로부터 게이지 사이에 사용된다. 이때 모든 경우에 호스들의 용량은 최소압력을 유지해야 한다. 9. 연료 압력 게이지 입구에 장착되는 No.4 가요성 호스는 연료계량계통에서 연료압력을 취하는 피팅에 연결되어 있다. 10. 노즐의 관의 길이는 엔진에 장착과 흐름분배기의 장착 위치에 따라 다르며, 노즐 관의 크 기는 내경이 in에서 in (2.159 ~2.286 mm)인 호스이거나, 내경이 ⅛-in(3.175㎜) 인 스테인리스 관을 노즐과 흐름분배기의 꼭대기에 연결시킨다. 이러한 관이나 호스는 진 동을 막아주기 위하여 클램프로 고정시켜진다.

26 3-6. 작동(Operation) RSA 연료분사계통이 장착된 엔진을 지상에서 작동하는 데 중요하게 고려할 사항은 엔진 낫셀 내의 온도를 꼽을 수 있다. 비행 중의 작동은 프로펠러에 의하여 움직이는 공기의 량에 의하여 충분한 냉각이 되지만 지상에서의 작동, 특히 뜨거운 날씨의 외기 온도에서의 완속 속도 (Idle speed)에서 프로펠러로부터의 흐르는 공기는 충분한 냉각을 할 수 없기 때문이다. 엔진 낫셀에서의 높은 온도는 연료의 증발의 원인이 되고, 엔진의 시동, 완속과 정지에 영 향을 준다. 또한 높은 온도에서의 엔진 작동 에 효율에 영향을 주기 때문에 작동절차에 따라 조절이 필요하게 된다. 뜨거운 날씨는 엔진정지 후에 엔진 낫셀에 높은 온도는 노즐의 공급 라인을 통하여 흡입 구 메니폴드에 있는 노즐로 증발된 연료가 빠 져나가는 원인이 된다. 이러한 원인에 의하여 엔 진 프라임은 필요하지 않게 되고, 만약에 엔진을 재시동하기 위해서는 엔진을 정한 후에 는 약 20 분에서 30분 경과한 후에 가능하게된다. 엔진을 시동하려면 혼합기 조절을 “Idle Cutoff”위 치에 놓고 있다가 엔진이 점화되자마 자 혼합기 조절을 “FULL RICH”위치로 전개시킨다. 연 료 공급 라인은 빠르게 연료로 채워지고 엔진이 정지하기 직전에 노즐로 연료가 공 급된다. 만약 엔진이 정지된 후 30분 이상 경과했다면 연료는 증발하여 메니폴드를 통하여 빠져나갔으 므로 엔진을 재 시동하기 위해서는 엔진 연료 프라임 요구된다. 지상에서 작동 중에 뜨거운 날씨에 특정한 엔진의 효율을 유지하기 위해서는 엔진 낫셀의 온도를 가능한 한 낮게 만들어주는 것이다. 즉, 지상에서의 최소 작동을 유지하고 엔진 rpm 을 보다 높게 유지하기 위해서 엔진 카울플랩을 열어 놓는 것이다. 뜨거운 엔진을 재시동 하면 엔진 작동은 수 분 후에 1200 rpm에서 1500 rpm으로 엔진 작동이 되고, 잔여 열을 분산시키 게 된다. 또한 이렇게 높은 rpm은 연료 압력과 흐름의 증가로 연료 라인을 냉각시키는 효과 를 가져온다. 완속속도와 혼합기를 적당히 절충하여 조절하면 냉각과 뜨거운 날씨 양면에 대하여 요구 하는 엔진작동에 도움이 된다. 비교적 높은 완 속속도(700～750 rpm)는 뜨거운 날씨에 최상의 상태이다. 그러나 너무 높지는 않지만 지상에서의 항공기 작동을 곤란하게 한다. 뜨거운 날씨의 작동을 위한 완속 혼합기는 혼합기 조절을 “IDLE CUTOFF”위치에 놓았을 때 약 50-rpm 높게 세트되어 진다. 리치로 선 택하면 압력이 증가되고, 계통의 형태는 어떠한 증기를 분산시키는 데 도움이 된다. 엔진이 뜨거워지기 전에 정지한다. 즉, 열을 제거하기 위해서 몇 분 동안 rpm을 증가시켜 작동시킨 후에 혼합기 조절기를 서서히 “IDLE CUTOFF” 위치로 놓고 엔진이 정지되었을 때 점화 스위치를 “OFF”위치로 놓는다. 만약에 엔진이 정지되기 전에 급격히 뜨거워지고, 수 초 동안 완속과 같이 거친 상태가 되는 것은 연료 노즐로부터 증기화 된 연료 가 공급되기 때문 이다. 이와 같이 완속 정지(Idle Cutoff)을 통하여 완전히 정지되면 연료는 흐름 분배기로 흐 르게 된다. 운영자는 엔진을 정지하기 전에 필히 프로펠러의 움직임을 주의 깊게 주시해야 한다. 때로 는 연소실 챔버에 한 개 또는 그 이상의 열반 점(Hot spot)이 나타나게 되고, 연료 증기가 점화 되고, 엔진의 반동(kick over)이 일어나는 원인이 되므로 최상의 방법은 엔진이 냉각될 때 까 지 수 분동안 프로펠러의 움직임을 피하는 것이 좋다.

27 3-7. 조절 (Field Adjustment)
압력분사식 기화기에서의 연료분사계통의 조절은 일반적으로 완속속도와 완속 혼합기에 제한을 두고 있다. 다음의 절차는 조절에 대한 일반적인 개념으로 항공기 운영자에 부여하는 교 범으로 특정한 형태와 한 항공기 모델에 대한사항이다. 1. 지시서에 따라서 마그네토를 점검한다. 만약에 각각의 마그네토에 의하여 rpm이 떨어진다 면 만족할 때까지 완속 혼합기를 조절한다. 2. 스로틀을 “IDLE”위치로 감속시킨다. 만약에 완속속도가 요구하는 범위에 도달하지 않는다 면 [그림7-12]에서와 같이 스로틀 레버에 있는 완속조절 스크류를 조절하여 rpm을 조절한 다. 3. 엔진이 완속에 만족한다면 조종석에 있는 혼합기조절레버 서서히 “IDLE CUTOFF”위치로 놓는다. 이때 회전계기(Tachometer) 또는 MAP 계기를 참고한다. 만약에 엔진 rpm이 조 금 증가하거나 또는 MAP가 감소한다면 이 지시는 혼합기가 최상출력의 농후(rich)쪽에 있는 것이다. 또한 순간적으로 rpm이 감소하고 MAP가 증가한다면 이것은 최상출력의 희 박(lean)쪽으로 있는 것이다. rpm 증가가 25 에서 50 rpm 또는 MAP가 ¼ inHg(0.85 ㎪)감 소한다면 혼합기는 농후한 상태로 어떤 조건 하에서도 가속이 완전하게 부여될 수 있으며, 희박(lean)한 상태에서는 점화플러그의 결함이나 거친 작동을 방지시켜준다. 4. 만약에 완속 혼합기가 정확하지 않으면 완속 조절(그림7-12)을 1 또는 2 눈금(notch) 요구 되는 방향으로 조절하고 다시 점검한다. 필 요하다면 다시 조절하여 혼합기가 완벽할 때까지 계속한다 5. 조절하는 사이에 혼합기를 점검하기 전에 엔진을 작동시켜 rpm을 2000 rpm 이상으로 회전시킨다. 6. 혼합기는 스로틀 레버와 완속 밸브 사이의 링케이지의 길이를 조절하여 과농후(enrich)를 조절할 수가 있으며, 링케이지의 길이를 짧게 하면 혼합기는 희박으로 된다. 중앙에 있는 스크류 양쪽 끝에는 오른손 나사산을 가지고 있으며, 한쪽에는 나사산이고, 다른 쪽 은 나사산을 하고 있다. 즉, 쉽게 구분하기 위해서 한쪽은 거친 나사산으로 되어 있다. 연결된 한쪽 끝이 블록 (block)으로부터 빠져 나올 때 과농후가 되고 블록으로부터 안 쪽으로 들어 갈 때 희박 혼합기가 된다. 7. 만약에 중앙 스크류가 만족할 만한 혼합기에 도달하기 전에 블록의 한쪽 끝에 닿았다면 필 히 추가로 조절하기 전에 첫째 블록 사이의 길이를 측정하여 놓고, 연결핀(Link pin)을 장 탈하고 레버로부터 블록의 한쪽 끝을 분리한다. 그리고 블록과 조절 스크류를 회전시켜 조절 휠이 중앙에 오도록 조절하여 블록 사이가 먼저 측정한 길이가 되도록 조절한 후에 추 가로 조절 범위를 맞도록 조절하여 기준 점 을 맞춘다. 8. 스로틀을 닫은 후에 최종의 정확한 완속속도(Idle rpm)로 조절한다. 9. 만약에 이래도 완전하지 않다면 완속 링케이지가 풀려있는가 점검한다. 이러한 모든 경우 가 기상조건에 영향에 따라야 한다. 일반적으로 바람의 영향을 추가 또는 감소시켜 프로펠러의 하중을 감소시키기 위해서는 완속 혼합기와 rpm을 점검하기 위해서는 항공 기를 바 람에 가로질러 놓고 수행해야 한다.

28 3-8. 검사와 정비 (Inspection and Maintenance)
새로운 분사장치를 장착하였을 때에는 작동시간 25시간 후에 스트레이너를 장탈하여 세척 하고 50시간마다 검사하고 세척하여야 한다. 만약에 항공기 엔진에 연료 분사기에 AMC가 포 함되어 있다면 운영자(Operator's)는 장치에 문제점이 나타날 수도 있다. 니들에 오물이 쌓이 게 되면 농후한 혼합기가 될 우려가 있으며, 그리고 니들이 고정될 수 도 있고, 그 결과로 고 도 보정기의 기능을 잃을 수도 있다. 아 래의 절차는 분사장치를 세척하는 절차를 제시하고 있 다. 1. AMC 장치를 주의 깊게 장탈하라. 만약에 가스켓이 파손되었다면 Bedix 부품번호에 맞는 새로운 가스켓으로 교환하라. 2. 9/16-24 플러그를 장탈하여 세척용 나프타 또는 유사한 석유계 솔벤트에 담근 후에 장치를 거꾸로 하여 솔벤트가 채워지도록 한 후에 AMC 니들을 딱딱한 나무막대 또는 플라스틱 막대를 이용하여 세척을 촉진시킨 후에 솔벤트를 비우고, 이러한 과정을 반복하여 모든 오 물을 제거시킨다. 3. 장치로부터 솔벤트를 완전히 배유 시킨 후에 안전히 증발시킨다. 이때 건조한 압축공기를 사용해서는 안된다. 4. 플러그를 교환하여 분사기에 AMC 장치를 장착하고 50에서 60 lb-in(5.65에서 6.78 n-m)의 토크로 조인다. 분사기는 부품 장착용 윤활 차트에 의하여 윤활이 가능하며, 크레비스 핀을 사용하여 스로틀과 혼합기 조절을 연결하고 움직임에 걸림이 없는가 점검하고 필요하다면 윤활 시킨다. 윤활제는 엔진 오일을 사용하여 스로틀 축의 브싱에 몇 방울 떨어뜨려 윤활 시킨다.