* 요즘 자동차 게시판 마다 직분사 엔진 카본 축적 얘기가 나와서 예전부터 써볼까 말까한 내용인데 지금 써봅니다. =_= *
다른 게시판에 올린글과 다른 사람이 올린 글 내용을 적당히 짜집기 한 내용이 많으니
잘못 서술된부분은 지적해주시면 감솨하겠습니다. *
엔진때가 낀다... 특히 카본 축적 관련 얘기가 요즘 자동차 관련 포탈마다 가끔 회자됩니다.
근데 구체적으로 잘 언급은 안하는 것 같아서 이렇게 또 글을 주저리 주저리 적어보네요..=_=
(그게 아니라 불황으로 직장에 일거리가 없어 놀고 있음...시간때울려고.. ^^;)
일단 문제를 정확히 알려면 일단 엔진 흡기 밸브및 인테이크에 카본이 축적되는 원인이 무엇인지 짚고 넘어가야 합니다..
여러 이론이 있지만 최대한 대충대충 간단하게 뭉뚱그려 설명하면
1.흡입-압축-폭발-배기로 이어지는 내연기관의 cycle 중 폭발시 발생한 배기가스 압력이 일정 압력이상 높을경우
배기가스(exhaust) 일부가 피스톤 링을 통과해서 크랭크 케이스 내부 오일통으로 필연적으로 유출되게 됩니다.
심지어 압축시에는 연료와 혼합된 공기도 유출되기도 하죠.
==> 좀더 정리를 해보면 이런 유출 배기가스 버블을
blow by gas
라고 합니다.
모든 내연기관엔진은 cycle행정시 실린더벽과 피스톤사이의 틈새로 미량의 혼합기(가스)가
새나오게 되는데 이 현상을 블로바이현상이라고 하며, 그 혼합기를 블로바이가스라고 합니다.
실린더벽과 피스톤 사이의 틈을 없앨수는 없기 때문에 블로바이현상은 모든 차에게 나타납니다.
다만 이러한 틈새를 최소화하기 위하여 피스톤링과 엔진오일이 그 밀봉기능을 담당하지요.
2. 이 엔진오일내 유출된 배기가스 버블은 엔진오일의 성능을 떨어뜨리고 이른바 엔진오일 슬러지의 원인이되기에
모든 내연기관 엔진은 이른바
PCV(positive crankcase ventilation)
밸브 모듈을 설치해서 다시 흡기관으로 이
누출된 배기가스를 보내주는 시스템이 장착되어 있습니다.
==>그리고 다시 흡기관으로 흘러 들어간 최종 누출된 배기가스및 기타 엔진오일 오염물질 버블(blow by gas)
은 흡기모듈 전체를 통과한후 다시 실린더내로 들어가 연소되는 과정을 거쳐 제거되는데
이 blow by gas + 엔진오일 오염물질이 흡기 모듈을 지나갈때 일부분이 카본 형태로 침착하게 됩니다.
이것을 바로
카본 침착 혹은 엔진때
라고 합니다.
이 침착된 카본을 해결하는 방법은 단순하게 흡기관으로 들어오는 혼합기(이른바 mpi엔진)연료로 흡기관을 씻어주
면
됩니다.
(*주: 아래에서 또 언급하겠지만 직분사 엔진은 이 과정이 없어서 문제가 커짐*)
3.하지만 이런 PCV 시스템이 아주 잘되어 있는 차량도 흡기관이나 흡기밸브쪽에 미세하게 점진적으로
배기가스 탄화찌꺼기(엔진오일포함)가 축적되는것을 100% 막는것은 불가능할수 밖에 없습니다.
특히 실린더내로 직접 연료를 쏴서 흡기관을 혼합 연료로 씻어주는 마지막 과정이 불가능 이른바
직분사(direct injection)방식은 그냥 그대로 엔진때가 차는것이나 다름없죠..
자 여기까지 선행 지식을 머리 속에 입력해놓고 생각해보면 사실 일반 mpi엔진은 큰 문제는 안됩니다..
고속에서 고 rpm으로 가속할때 (흡기연료량을 최대한 분사시킨) 왠만하면 씻겨나가죠.. 이른바 장거리뛰니까
엔진이 좋아졌네~ 가 다 이쪽 계열 얘기입니다.
문제는 가솔린 직분사 혹은 일반적인 요즘 디젤엔진(이른바 CRDI엔진)입니다.
이 넘들은
연료를 흡기관에 통과 안시키고 실린더내로 직접 분사하므로 흡기관에 축적되는 찌꺼기를 씻어낼 방법이 없습니다.
결론은 정기적으로 엔진을 오버홀 해야한다는 뜻입니다.
주기적으로 안해주면 특히 폭스바겐의 가솔린 직분사 엔진의 경우 출력이 수십마력 떨어집니다. 흡기가 막히는데 별수 없죠.
아우디 RS라던가 페라리 직분사엔진의 경우 2만킬로에 한번씩 분해 청소를 추천하더군요.. =_=
가솔릭 직분사 엔진의 경우 고마력 스포츠카 엔진이 많은데 고출력 뿜어내는 구간에선 더 찌꺼기가 차는
슬픈문제가 생겨버리거든요.. -0-
(디젤보다 정도는 약하지만 문제점은 더 부각되고 있습니다.고성능 비싼 차들이 많으니까요.. )
디젤 엔진의 경우는 축적 농도가 심한것이 카본 찌꺼기를 숟가락으로 퍼낼정도로 많이 나온다고 합니다.
단 모듈뜯어내는것이 쉽고 수요도 많기에 국내에서도 정비업체에서 공임받고 많이들 하는 작업입니다.
개인적인 생각엔 국산 디젤차도 5만킬로에 한 번정도는 필요하지 않나 싶습니다. ~_~
자 그렇다면 이런
직분사 엔진(가솔린에 국한해서)의 카본 축적 단점을 어떻게 극복할것인가?
하는 것은 전세계 자동차
업체의 화두중에 하나일거라는 느낌이 이 쯤해서 오실겁니다.
대충 3가지의 방향이 있는데
1.흡기관의 구조를 일종의 회오리 싸이클론 구조물로 바꿔 찌꺼기 접촉면을 줄여 침착을 줄이는 방법 혹은..
아예
흡기관에 특수코팅
을 개발하여 침착을 없애는 방법
==> 벤츠, 폭스바겐, 포르쉐등이 연구중입니다. 문제는 아직 완성 단계는 아니며 시제품 비슷한것을 양산차에 달기시작했습니다.
벤츠의 경우 직분사의 개척자로써 초기부터 이 문제를 알고 있었죠. 어쩄든 독일 외계기술로도 아직 한계가 있다고
판단되고 있으나 최신 정보는 저도 아직 잘 몰라요.. +_+
혹시 아시는분 리플좀...
2.흡기 모듈을
직분사 포트와 mpi 포트 2개를 운용
하는 방법..
==> 가장 단순 무식하지만 깨끗한 방법입니다.
대표적인것이 도요다 D-4S 시스템으로 2003년부터 장착되었습니다.
딱봐도 흡기쪽 들어가는것이 2개인것이 보이시죠? 하나는 직분사 하나는 MPI 입니다.
렉서스등에 달리는 3500cc 이상 가솔린 직분사 엔진은 전부 이 시스템입니다.
정말 이상적이면서 문제가 없는 방식이나 일단 엔진제어가 복잡하고
무엇보다 가격이 뛰는 매우 허걱 소리 나는 단점이 있음.엔진 무게도 무거워지고...
(블럭 주물도 달라집니다.)
특히 n/a 직분사 엔진에선 제일 적합한 방법이라고 합니다만.. but 시간과 예산을 좀 더 주신다면.. ;ㅅ;
==> 폭스바겐과 아우디가 FSI 직분사 엔진을 쓰다가 결국 이 방식으로 TFSI 엔진으로 전환했습니다.
어쩄뜬 제일 확실하거든요.
==> 최근 벤츠쪽도 이런 방식을 일부 씁니다. 어쩄든 단순하고 편하니까용? '~'
* 사진은 벤츠 CGI..역시 여기서도 듀얼 포트가 보이실겁니다. *
3.아 다귀찮아 FUCK YOU! 아예 기존의 구조물 싹 버리고
흡기 포트와 밸브를 새롭게 설계
해버리는 방법..
==> 벤츠 다음으로 직분사 가솔린을 만져봤으며 아예 카본 축적이라는 개념을 없앨려고 휘발유가 아닌 항공유를 생각한 기업..
(무려 1971년도 이야기임.. =,.=) 스바루의 아이디어 입니다..
이른바 <
DIT
시스템>을 장착한 신형 수평대항 터보엔진은 흡기 밸브 구조가 다릅니다.
스바루가 직분사를 그동안 도입 안한 이유가 바로 이 시스템의 완성을 기다렸다는 카더라 얘기도 있는데
일단 아래 짤방부터 보시면
이 DIT 방식의 마지막 짤을 보시면
blow by gas가 한바퀴 회전하면서 뭔가 알수 없는 원리로 걸러집니다..오일 캐치 캔 비슷하기도 하고...
분사 되기전 연료에 씻는 원리는 기존의 일반 혼합 포트 엔진(MPI)가 유사해 보이긴 합니다만.
(죄송합니다. 사실 저도 저도면을 이해 못했습니다. 사진은 외국 포럼에서 퍼왔어요.. =_=)
중요한것은 업체측 주장 대로라면 기존의 밸브 시스템 대비 가격 상승이 그렇게 크지 않다는 점에 있습니다.
미국시장에선 이걸 대대적으로 홍보중이고 일단 회사측 발표로는 15만 킬로 까지 기존의 MPI 엔진정도의
축적만 보였다고 하니.. 장기 결과를 봐야 알겠지만 이 시스템이 제대로 입증되면
앞으로 직분사의 대세가 이게 아닐까 싶기도 합니다. ~_~
단 출력 높은 고성능 터보차량의 배기압이 필요하므로 N/A엔진은 적용하기 어려운듯 합니다.
덧: 현대 자동차의 gdi는 이미 전국민 베타테스터가 진행중이므로
곧 많은 결실을 보게 되리라 생각됩니다.. ~_~ 더구나 일반유 직분사라 쩝..
그런데 엔진 분해해서 청소만 해주면 되니 그다지 큰 결함이라 말하기도 그렇고요.
CRDI 디젤엔진은 차종 불문 해야 하는것이기도 하고요..
그냥 그려려니 하셔도 될듯합니다.
덧2: 사실 이러한 카본침착은 직분사 엔진만 생기는것은 아닙니다. 원리상 일반 분사도 약간씩은 발생하죠.
오래된 차의 엔진을 오버홀 한다는 개념엔 이런것도 포함됩니다.
(기타)
김흥국 근황..jpg
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