V형 엔진의 자동차에서 공전성능, 가속성, 연비, 출력이 이상하면

ㆍ작성자	권영호
ㆍ작성일	2014-05-17 (토) 04:39

V형 엔진의 자동차에서 공전성능, 가속성, 연비, 출력이 이상하면

본 글을 읽는 여러분들의 자동차는 어떨까?
몇몇 국산 차량에서는 이미 발견하였던 내용이 2013년 출시한 "??숫자"모델의 외국 차량에서도 발견되어 여러분과 함께 하는 것이 좋겠다 싶었다. 지금부터 나오는 내용을 참조하면 여러분께 득이 있으면 있었지 손해는 없을 것이라는 판단을 하였기 때문이다.
몇일전 유료상담실에서 관리자의 특진을 요청했던 닥터분의 차량이었으며, 그 닥터분께서 특진 요청의 이유는 떨림과 엔진의 성능을 보다 업그래이드 하고 싶다는 취지의 차량을 진단하면서 이상하다는 생각을 하였던 것을 발견하였기에 그것이 무엇인가 밝히면서 차량을 구입할 때, 구입하고자 하는 이 자동차는 어떤 모습일까 생각해 보는 것이 좋겠다.

차량의 제조상에 문제는 없겠지 싶은 가운데 문제점을 찾아 해결하고 있는 중에 발견한 것을 여러분들의 자동차에서도 발생한다면 한번쯤 방법을 생각해 보길 권하고 싶다.

문제의 차량은 우측의 사진과 같은 엔진이었으며, 진단 과정에서 각부의 온도차가 너무 컷다는 것이다.
이와같이 엔진에서 온도차의 원인은 ①냉각수에 의한 경우와 ②공연비의 차이에 의한 경우 그리고 ③실린더별 파워바란스의 영향에 의하는 것으로 판단하였는데, 우선 떨림의 원인은 ②항과 ③항의 원인을 가지고 있었다.

문제점을 수정하는 것 쯤은 필자에게 또 카프로들에게는 전혀 문제가 되지 않는 관계로 정비전 엔진의 진공도는 20.1inHg의 진공도를 보였다.

우선 첫째 엔진오일의 점도를 확인하여 문제의 점도를 다르게 하는 오일을 사용하기 전 오일 시스템의 크리닝을 해야 했고, 다음은 스파크 발란스를 수정해야 했고, 또 냉각 성능을 업그래이드 하는 작업을 해야 했다.
이와같이 하나 하나의 문제점을 수정해 나가는 가운데 마침내 약간의 트러블 현상과 진동 현상은 모두 잡힌 것이나 다름없는 가운데서 또하나 이를 어쩌나 하는 항목을 발견하였는데 외국이나 한국이나 납품되는 부품에 대한 중요성을 무시하는 경향이 있구나 하는 생각을 하게 하는 부품을 발견하였다. 그것이 무엇일까?

위 사진의 하단부에서 등장하는 부분을 확대한 좌측 사진이 무엇인지 조금이라도 관심을 가진 여러분이면 쉽게 알 수 있을 것인데, 부품은 엔진 마운틴이라고 하며 정비계에서는 엔진 미미(일본식 표기법)라고 잘 알려진 부품이다.

부품이 어떻다는 말인가? 하겠지만 자동차 엔진의 진동을 잡아 주려면 사진속 부품의 내부 진동감쇄 고무 부분의 방향이 잘못되었다는 것을 지적한다.

진동을 흡수하게 하는 기능을 충분히 소화할 방법이 되려면 사진속 부품의 고무 부분의 각도가 90도가 돌아야 한다. 현재는 앞뒤 진동을 잡아주는 역할을 할 뿐이다. 즉 드라이브 모드로 또 리버스 모드로 바꿀 때의 진동을 잡아주는 것인데 실제 차량에서는 4개가 설치되는게 보편화 되어 있으며 3개로 진동을 잡아주는 엔진도 있다.

곧 사진의 부품을 그대로 사용할 경우 운전자가 느끼는 진동은 일정량 감수해야 하는 자동차가 되는 것이다. 다행히 차량의 시트에서 승차감을 상쇄할 정도로 만족스럽지은 않아도 실제 엔진에서의 진동이 많이 사라진 승차감을 보였다. 필자가 진단하지 않았으면 일정부분 진동을 감수하면서 차량의 특징 정도라고 여기면서 운행하여야 했을 것이거나 서비스맨들은 못 고친다고 여기고 말았을 것이다.

어쩌면 둔감할 운전자라면 모를 수 있을 진동의 남은 양이 있었지만, 아직 남은 부분의 문제점 때문에 차량을 올려봐야 했다. 그리고 발견한 것은 또 있었다는 것이다.

아래 사진을 보면 무엇인지 잘 알 수 있는데, 사진속 부품에서 구리색으로 변한 부분이 문제가 된다.
무엇이 문제인가 여러분은 모를 것이다. 아니 일부는 알 수 있을 배기관이라는 것을 알 수도 있겠다.

수년전 어느 학교에서 차량에서 발생하는 문제점을 논하던중 문제의 차량을 잭업하고 밑 부분에서 사진과 같은 부분을 보여 주니 차량의 주인 교수분께서는 차량의 배기관을 설계한 사람들을 미친 사람들이라고 일격의 말을 하였던 교수분이 있었다. 즉 배기관에서 사진과 같이 할 경우 배기저항이 앞쪽 블록의 배기 속도와 뒷쪽 블록의 배기속도가 다르다는 것을 아는 분이었기에 그 자동차 설계자가 미친 사람이 되어 버렸던 것이다.

이 말은 무차원 손실계수 공식에 의해 풀었을 때 얼마나 많은 배기 속도손실에 의해 흡입효율에 차이가 있다는 것을 아는 분이었기에 미친사람이었다고 하였다고 판단한다.

즉 배기관의 길이가 달라도 문제가 되는데 하물며 배기관에서 커브가 많은 쪽과 커브가 없는 쪽으로 구분할 때 뒷쪽 블록에 있는 실린더에서의 흡입효율과 압축효율은 점화성능의 차이로 발전하는 것이며, 이는 앞쪽뱅크와 뒷쪽 뱅크의 폭발력의 차이로 나타나는 것이기 때문에 제대로된 성능을 내는 엔진이 못 된다는 것을 알아야 하지만 베르누이 원리가 적용되었다는 것에서 국산 차량보다 낫다는 것이 다행이라 하겠다.

차량의 구조상 어쩔 수 없다는 항변을 한다면 자동차 사용자가 겪을 불편과 제 성능을 내지 못하는 그것으로 손해보는 연비와 출력의 손실은 누가 보상해 준다는 것인가? 곧 이런 설계의 자동차는 정상적인 차량이라고 판매해서는 않되는 것이다. 그러므로 대책을 세워 설계변경을 해야 하는 것이 자동차 제조자들의 책임이다.

사진과 같은 모습의 배기관을 가진 자동차를 운행하고 있다면 분명히 알아야 할것은 좌우뱅크(앞뒷쪽 뱅크)의 배기관의 길이과 커브가 균일해야 한다는 것이다.

자동차 사용자 여러분께서는 모를 내용으로써 밸브

개폐시기 선도라는 것이 있다. ▼의 그림이며, 그래프를 밸브 개폐시기 선도라 하며, 그림에서 "흡기밸브 열리다' 와 '배기밸브 닫히다'의 구간을 밸브오버랩이라 하며, 앞쪽뱅크가 우측 그림과 같다면 뒷쪽 뱅크는 흡기밸브 열리다와 배기밸브 닫히다의 사잇각 20도보다 작은 그림이 성립된다.

그런데 이 차량은 VVT라는 기구를 사용한다.

이 기구가 설치되는 엔진의 경우 공회전에서의 밸브 오버랩의 위치와 중속에서 또 고속에서의 밸브 오버랩의 위치가 변하는 타입의 엔진이다.
즉 엔진의 알피엠에 따라 변하는 유압을 이용해 최적의 연소를 하게 하겠다는 취지인데 실제 사용자들은 기구의 특징을 모르는 관계로 많은 문제점을 낳고 있다는 것을 여러분이 알리 없겠지만 카프로에서 관리하고 정비한다면 이런 문제점은 말끔히 사라진다는 것을 밝힌다.

이런 엔진은 국산 차량에서도 적용되고 있으며 요즘은 VVL이라는 기구를 적용하고 있는 실정이다. 언제 기회가 되면 다시 VVT(좌측그림)와 VVL의 문제점을 적나라하게 밝히는 글을 쓸 예정이다.

우측 이미지에서 지각실과 진각실로 표현한 곳이 있는데 이들 두곳에 오일이 들어가 중심축(캡축의 회전을 변화시키는 행위)의 각도를 다르게 하여 밸브 개폐시기 선도에서 오버랩을 변화시키는 것이며, 또 흡기밸브 열림과 닫힘시기 및 배기밸브 열림시기와 닫힘시기를 변화시기는 구조로 생산하고 있다.

이런 구조에서도문제점이 도출되고 있는 마당에 배기관으로 인하여 방금 설명한 내용도 가지고 있는 차량에서 효율성에 영향을 주는 것을 소비자 여러분은 알리 없겠지만 공학을 한 필자로써는 도저히 이해하기 어려운 부분이 아닐 수 없지만 자동차 사용중 어떤 문제가 발생하였을 경우 위에서 제시한 구조의 문제라는 것을 쉽게 밝히지 못하는 것도 문제가 아닐 수 없는데 설상가상 배기관 구조까지 그 모양이면 문제의 고민을 그대로 소비자가 안는 것이 아니겠는가 생각해서 제조하여야 한다.

이처럼 사진속 배기관 구조를 가진 경우 발생하는 문제점은 밸브 오버랩를 가지고 말한다면 앞쪽 뱅크와 뒷쪽뱅크가 서로 다르게 작동하는 엔진이 된다는 것으로써 배기관의 구조 때문에 밸브 오버랩을 두고 안두고의 차이가 있다는 것을 지적하는 것이며, 밸브 오버랩의 변형에 따라 발생하는 문제점을 이미 본 자동차상식게시판에 등록된 글이있는데, 필자는 30여년전 밸브 오버랩이 없을 경우 어떤 차이가 있을까를 고민하던 가운데 캠샤프트를 가공하여 오버랩을 완전히 없애버린 경험의 글이 여러분께 알리기 위하여 이미 작성되어 올라가 있다는 것이다.
그렇다면 위 배기관의 구조를 가진 차량이라면 대책은 없는가? 아니다. 주기적 또는 정기적인 관리의 필요성이 있다는 것이며, 구조학의 문제를 다른 문제로 해결하는 일종의 편법적 방법으로 정비하여야 하지만 최적의 성능은 아니어도 99%에 가까운 성능을 내는 엔진이 된다는 것이다. 곧 위에서 언급하였던 엔진오일, 냉각수, 점화성능으로 사용자 여러분이 모를 정도의 성능을 내는 엔진이 되는데 L차량의 경우 운행하는 동안 더 달라지겠지만 그날 측정한 엔진의 진공도는 위에서 제시하였던 진공도는 20.1inHg 보다 상승한 21.4inHg의 진공값으로 상승하였다.

앞으로 1~2개월 후에 다시 미팅하여 점검하기로 하였으니 그날의 엔진 성능은 얼마나 변하였을까? 기대해 보면서 자동차 전문가라는 사람들이 만든 자동차라면 전문가로 보지 않는 사람의 눈에 보이는 문제점 지적에 대하여 어떻게 생각할까? 즉 이러한 구조적 문제점은 절대 없어야 함에도 아니 필자보다 더 잘 아는 자동차 연구원들이라고 믿는 소비자를 절대 실망시키는 구조의 문제점은 없어야 하지 않나? 생각해 보는 시간이 되었기 바라고 싶다.

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