7.4.1 기화기 (carburetor) 기화기의 원리 [1] 기화기의 구비 조건 [2] 기화기의 구조

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1 7.4.1 기화기 (carburetor) 7.4.2 기화기의 원리 [1] 기화기의 구비 조건 [2] 기화기의 구조
7.4.1 기화기 (carburetor) 기화기(carburetor) : 가솔린과 공기를 적당히 혼합하여 연소하기 쉬운 상태의 혼합 가스를 만들어 주는 역할을 한다. 일부 농업용 및 특수 기관과 일부 자동차에는 기화기식이 사용되므로 그 원리에 대하여 간단히 다루기로 한다. 가솔린이 폭발 연소하기 위해서는 액체의 가솔린이 기화하여 가스 상태로 무화된 가솔린과 공기와의 혼합물을 혼합기라 한다. 7.4.2 기화기의 원리 [1] 기화기의 구비 조건 기화기는 기관의 회전 속도 및 출력에 따라 알맞는 혼합기를 만들어 주어야 하기 때문에 다음과 같은 조건을 갖추어야 한다. (a) 연료-공기 혼합기의 혼합 상태가 균일하고, 기화가 용이할 것 (b)기관 출력 및 운전 조건에 알맞고, 경제적인 혼합기를 공급할 수 있을 것 (c) 기관 시동이 용이하며, 특히 겨울철에 동결이 없을 것 (d) 시동된 후 곧 전부하 운전이 가능할 것 (e) 기화기의 작동이 원활하고, 조절이 용이할 것 [2] 기화기의 구조 기화기의 구조는 그림과 같이 플로트실, 벤투리, 스로틀 밸브, 초크 밸브 등으로 구성된다. 연료 펌프로부터 보내진 연료를 기화기 내에 일시 저장하는 체임버로서, 플로트와 연동하는 니들 밸브에 의하여 연료량을 항상 일정한 레벨로 유지하는 역할을 한다.

2 기화기의 구성 ① 플로트실(float chamber) 연료 펌프로부터 보내진 연료를 기화기 내에 일시 저장하는 체임버로서, 플로트와 연동하는 니들 밸브에 의하여 연료량을 항상 일정한 레벨로 유지하는 역할을 한다. ② 벤투리(venturi) 기화기의 유로 단면이 작은 부분으로서, 실린더 안으로 흡입되는 공기가 이 부분을 통과하는 사이에 유속은 증가하고, 압력이 저하한다. 이 때, 플로트실의 액면에는 대기압이 작용하고 있으므로 노즐 목부와의 압력차에 의하여 벤투리부에서 연료가 분출된다. 분출되는 연료는 흡입되는 공기와 혼합되면서 분무 상태로 되어 실린더 안으로 공급된다. ③ 스로틀 밸브(throttle valve) 스로틀 밸브는 기관으로 공급되는 혼합기의 흡입량을 조절하는 밸브로서 이 밸브를 열고 닫음에 따라 기관의 출력이나 회전 속도를 제어할 수 있다. ④ 초크밸브(choke valve) 벤투리부 앞에 위치하여 실린더로 흡입되는 공기의 양을 조절하는 밸브로서, 기관의 온도 상태에 따라 열리고 닫힌다. 겨울철과 같이 한랭한 기후에서 기관 자체가 지나치게 차가워진 상태에서 시동을 걸 때에는 무화된 가솔린이 흡기 매니폴드와 실린더 벽면에서 응축되어 실린더 안의 혼합기가 희박해지게 된다. 이와 같은 경우에는 기화기에서 일시적으로 농후한 혼합기를 만들어 공급해야 하는데, 이 때 초크 밸브를 닫으면 농후한 혼합기를 얻을 수 있다.

3 기화기의 주요계통 [4] 기화기의 주요 계통 ① 플로트 계통
그림 7·12와 같이 플로트와 니들 밸브로 구성되며, 플로트실에 있는 플로트의 상하 작용으로 플로트 밸브를 개폐하여 연료 액면을 일정한 높이로 유지시키는 계통이다. ② 저속 계통 기관이 저속으로 회전할 때에는 1단 쪽의 스로틀 밸브가 작게 열리고, 바이패스 포트나 아이들 포트 근처의 부압은 커진다. 이 때 연료는 저속 제트에서 제어되고, 저속 에어 블리더(air bleeder)를 통하여 공기와 혼합된 후 아이들 포트로부터 분출된다. ③ 주계통 기관이 중속 또는 고속으로 회전하고 있을 때 작동하는 계통이다. 1단 쪽의 스로틀 밸브가 열리게 되면 아이들 포트 부근의 부압이 작아지고, 벤투리부의 부압은 커진다. 이 때 연료는 메인 제트에 의하여 제어되고, 메인 에어 블리더를 통하여 공기와 혼합되어 메인 노즐로부터 분출된다. 벤투리 부압이 더욱 증가하면 다이어프램이 작동하여 2단 쪽의 스로틀 밸브가 열리면서 중속과 고속에서 알맞은 양의 연료를 분출한다. ④ 고출력 계통 기관이 고출력일 때에는 더 많은 연료의 공급이 필요하며, 이 때 부족한 연료를 추가로 공급하는 계통이다. 그림 7·11에서 스로틀 밸브의 개도가 커지면 진공포트의 부압에 의하여 진공 피스톤이 내려가서 파워 밸브가 열리고 연료는 파워 제트로부터 메인 노즐로 추가 공급되어 출력을 증대시키게 된다.

4 2연식 기화기의 구조

5 연료-공기의 혼합비(fuel air mixture)
공연비(air –fuel ratio) Errata p.180, Line 4: (pool mixture)( poor mixture ) 연공비(fuel-air ratio) 여기서 공연비 15를 기준으로 하여 이것보다 공기량이 적은 것, 예로서 공기량 13은 농후한 혼합기(rich mixture)라 하고, 공기량이 많은 것, 즉 16인 경우의 혼합기는 희박한 혼합기(poor mixture ; lean mixture)라고 한다. 반응을 완료하기 위해서는 완전 연소를 위하여 필요한 이론적인 산소량보다 많은 산소를 필요로 하는 경우가 많다. 이 과잉의 공기를 공기 과잉률(excess air ratio)이라 하고, 그 역수를 당량비(, equivalence ratio)라고 한다. 공기과잉률 당량비 첨자 stoi 및 act :각각 이론 연공비, 실제 연공비

6 엔진 작동 요구혼합비 기화기에서 실제 분출되는 혼합기는 다음과 같이 운전 상태에 알맞은 혼합비가 요구된다. (1) 기관의 시동
기관을 시동할 때는 기관의 온도는 낮고 특히 흡입 매니폴드의 온도가 낮기 때문에 혼합기 중의 가솔린이 응축 분리되어 흡기관의 안쪽 벽에 흡착되어 실린더 내의 혼합기는 희박해진다. 기관의 시동시는 흡입 매니폴드 벽이 건조하므로 잠시 동안 연료 입자가 흡착, 응축이 발생된다. 따라서, 기화기는 특히 농후한 혼합기를 필요로 한다. 이 때는 1 : 6~7의 혼합기가 필요하다. (2) 공회전(idling) 기관이 공회전할 때는 피스톤의 운동 속도가 느리므로 실린더 내에 잔류하는 배기가스의 양이 많아지므로, 잔류 가스 중의 공기량을 고려하여 1 : 8~12의 농후한 혼합기를 만든다. (3) 저속 운전 연소잔류량이 많으므로 다소 농후한 혼합기요구되며 1:12~14의 혼합비이다. (4) 경부하 중속 운전 이론혼합비보다 약간 희박한 1:16~17의 혼합비이다. (5) 중부하(重負荷) 운전 최대출력과 최고 폭발 압력이 요구되므로 약간 농후한 1: 11~13의 혼합기가 요구된다. (6) 가속 운전 순간 가속시는 약 1:8의 일시적 농후한 혼합비를 만들어 준다.