올해 7월 20일까지가 내 바이크 희동이의 환경 검사 테스트 였고, 작년에 희동이의 상태로 보았을 때 도저히 환검을 통과할 수 없을 것 같아서 헤드 오버홀 및 캬브 오버홀을 시작한 것이었다.
장장 7개월을 넘어 선 도전 끝에 엔진 헤드와 캬브를 오버홀 완료하고, 그 작업 동안 나타난 엔진 과열 문제도 해결하여 드디어 오늘(7월 15일) 환검을 받으러 갔다.
아슬 아슬하게 마무리했다. ㅋ
30여분을 달려 검사소에 도착.
선임자들의 경험을 기억하여 엔진을 끄지 않고 켜 놓은 채 서류를 접수하였다.
이륜차등록증과 보험가입증명서가 필요했다.
보험가입증명서를 가져가지 않아서 보험사에 전화하여 검사소의 팩스로 받아서 서류를 접수했다.
곧 검사장으로 들어가서 앞 서 대기한 사람이 끝나고 내 차례.
검사관이 클랙슨을 한 번 눌러서 음량 관능 검사를 한다.
이상이 있으면 계측기를 대는 것 같다.
내 것은 소리가 작았으므로 통과.
머플러 출구 구경을 재고 이륜차등록증에 기록된 머플러 구조 변경 사항과 장착되어 있는 머플러를 대조해 본다.
머플러 후측부 약 50cm 지점에 마이크를 설치한다.
RPM을 5,000까지 올리고 데시벨을 측정한다.
허용 한계는 105db, 내 머플러는 98db 였으므로 통과.
이제 연소 가스 체크를 한다.
좋은 연소 조건을 유지하기 위해서 엔진을 켜 놓았지만, 엔진을 끄란다.
엔진을 끄고 엔진 rpm 측정 센서 장착 및 배기 가스 측정 용 센서를 머플러에 넣는다.
다시 엔진 시동.
rpm 센서는 마그네틱 타입으로, 엔진 외부의 스틸 부분에 붙이니 rpm이 측정되었다.
원리는 모르겠다.
그런데, 바이크의 rpm은 1300 정도에서 왔다 갔다 하고 있었지만, 측정기에서 계측한 값은 750rpm 이었다.
그러나, 그것은 무시하고 진행하였다.
측정기기 화면에 rpm이 안정되면 측정을 시작한다는 문구가 뜨면서 HC, CO 값이 올라가기 시작했다.
조마 조마~~~
다행히 통과! ^^
이렇게 모든 테스트를 통과하고 집으로 복귀하였다.
그런데 기준을 통과는 했지만, HC 값도, CO 값도 모두 좋지 않았다.
기준을 간신히 턱걸이로 통과하였다. 특히 HC.
이번에 오버홀을 모두 했지만 캬브의 공연비 조절은 하지 않고 매뉴얼 셋팅대로 했기때문에 약간 찜찜했지만, 역시 그렇게 하면 배기 가스 검사를 통과하기 힘든 조건인 것 같다.
자, 그러면 왜 HC 값이 과하게 나왔을까?
캬브를 싹 세척하고 엔진 헤드 오버홀을 했음에도 불구하고?
역시 캬브 셋팅 문제이다.
배기 가스 체크할 때는 rpm을 올리지 않고 기본 rpm에서 한다.
즉, 배기 가스 검사를 통과하기 위해서는 주행 중의 상태보다는 파일럿 스크류의 셋팅이 중요한 것이다.
HC는 수소와 카본을 의미한다. CO는 카본과 산소이다.
이 요소는 가솔린에 모두 있는 요소이다.
이 때 발생하는 열을 이용하여 출력을 얻는 것이 열기관이다.
그러나, 이는 이론적인 경우이다.
만약 공기와 연료의 혼합비가 이론적인 공연비인 14.7:1(공기 14.7kg : 가솔린 1kg)의 조건에 맞지 않으면 위 가솔린은 공기에 비해 모자라거나(lean) 농후(rich)하게 된다.
실제로는 이론 공연비에서는 점화를 시키기 매우 힘들기때문에 이론 공연비보다는 가솔린을 더 넣는다.(이론 공연비에 가까운 희박 상태에서 연소가 가능하게 하는 엔진이 예전에 한참 유행하던 Lean Burn 엔진이다.)
이와 같이 과잉 공급된 가솔린은 배기가스 측정에서 HC 값을 높이게된다.
그러나 연소를 위하여 이론공연비보다 약간 더 투입된 가솔린에 의한 HC 값은 크게 문제되지 않는다.
문제는 그 범위를 넘어서서 비 정상적으로 발생한 HC와 CO 값인데, 과연 이것들은 캬브의 파일럿 스크류를 너무 많이 풀어서 발생한 rich 연소 조건 때문일까?
일반적으로는 그렇다.
하지만, lean 조건에서도 HC는 발생한다.
왜 그럴까?
Common Reasons for Failure | EnviroTest - Vehicle Emissions Testing
( http://www.tnvip.org/vehicle-failures/common-reasons-for-failure/ )
What Causes High Hydrocarbon (HC)?
( https://www.smogtips.com/failed-high-hydrocarbons-HC.cfm )
가솔린 rich 조건에서는 연소 후 남은 여분의 가솔린이 HC 값을 올린다.
그러나 lean 조건에서는 연소에 실패하여 가솔린이 H2O와 CO2로 변환되지 못하고 가솔린 그대로 배출되면서 다량의 HC를 생성하게 된다.
그러면 이번에 내 바이크 검사 결과 다량 나온 HC는 캬브의 rich 셋팅 때문일까? lean 셋팅 때문일까?
아마 rich 셋팅 때문인 것으로 판단된다.
왜냐하면,
rich 조건에서는 산소가 가솔린에 비해 모자라게 공급되었으므로, 가솔린이 남아서 배기가스 내의 HC 값을 올리는 것과 동시에 산소가 모자라게 공급되었으므로 불완전 연소에 의하여 CO2보다 CO가 더 많이 생성되는데,
오늘 내 희동이의 배기가스 결과에서는 CO 역시 다량(기준보다는 낮았지만) 측정되었기 대문이다.
그러나 lean 조건에서 미 연소 상황이 발생한다면, 공기 중의 산소는 그대로 빠져 나오고 역시 가솔린도 미 연소 상태로 그대로 빠져 나오기 때문에 배기 가스 내의 HC 값만 올리고, CO는 적게 생성된다.
따라서 오늘 내 희동이의 HC 값과 CO 값이 다량으로 나온 것은 특정 캬브의 rich 셋팅때문인 것으로 보인다.
하지만, 이 역시 다시 한 번 생각해 보아야 한다.
4기통 모터사이클 엔진의 경우는 4기통 차량 엔진과는 다르다.
차량 엔진의 캬브는 1개이다.
이 한 개에서 공기와 연료를 혼합한 다음 분배기로 모든 기통에 분배를 한다.
드로틀 밸브도 한 개이다.
즉, 모든 실린더가 같은 공연비의 혼합 가스를 공급받는다.
그러나 일반적인 4기통 모터 사이클은 기통 별 캬브를 가지고 있기때문에, 기통 별로 공연비 조절을 해주어야 하며 기통 별로 드로틀 밸브 각도를 다른 기통의 캬브와 동일한 특성을 내도록 조절해 주어야 한다.
이번에 나는, 공연비를 캬브 별로 맞출 자신이 없어서 매뉴얼대로 4개 캬브 똑같이 설정했다.
이 값이 특정 캬브에서는 lean 조건이었을 것이고, 특정 캬브에서는 rich 조건이었을 것이다.
왜냐하면, 캬브와 실린더의 상태가 실제로는 서로 미세하게 다르기 때문이다.
캬브는 매우 민감한 부품으로써, 미세한 공연비 조절 스크류의 값으로도 큰 변화를 보이는 것을 이번에 알게되었다.
즉, 매뉴얼 기본 값으로는 실 제작 단계에서, 또는 사용 단계에서 미세하게 틀려진 실린더의 조건을 모두 만족시킬 수 없으므로 4개 캬브의 공연비 및 밸브 각도 조절을 해주어야 한다.
이번에 밸브 각도 조절은 해주었으나, 공연비 조절은 해주지 않은 셈이므로 이 배기가스 검사 결과가 어쩌면 당연한 것일 수 있다.
내 생각에, 어떤 캬브는 rich 상태였고, 어떤 캬브 상태는 정상, 그리도 어떤 캬브는 lean 상태여서 때로는(매 점화할 때가 아니고) 점화 실패되는 상태였을 것이다.
아이들이 일정하지 못하고 흔들리면서 가끔 rpm이 크게 떨어지는 현상도 있었기 때문이다.
그러나,
하여간 검사는 통과했다.
앞으로 2년 후에 다시 검사를 받는다.
그 2년 이내에 내 바이크의 엔진을 인젝션으로 개조할 것이다.
인젝션으로 만들어져 있는 엔진을 가져다 현재의 엔진 대신 장착하는 것이 아니라, 현재의 엔진은 그대로 사용하고, 드로틀 바디와 인젝터를 얹은 다음, 산소 센서, 공기량 센서, 대기압 센서, 대기 온도 센서를 장착하여 최적의 연소를 만들어 낼 것이다.
물론, 못할 수도 있다.
시간이 말도 못하게 필요한 일이기때문이다.
산소 센서 장착하는 브라켓을 가공하여 머플러와 엔진 사이에 장착하여야 하고, 마이크로 컨트롤러를 선택하여 회로를 설계한 다음 PCB 를 설계하여 부품을 실장하고, 여기에 기본 프로그램을 작성하여 넣은 다음 엔진을 돌려가며 실험하여 분사량을 찾아야 하는 고된 작업을 하여야 하기 때문이다.
그러나 시작하게 되면 또 뭔가 색다른 재미 있는 일이 될 것이다.
Leonard.
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