이혜규 【(주)GIT 클럽운영팀 연구원】
● 제원 : 93년식 엘란트라 1.5 DOHC AT, 주행거리 : 9만 9천km
● 고장 증상 : 공전 때 미세한 부조 현상이 발생하고, 초기 가속이 힘들다
● 측정 장비 : 오토마스타
증상
시동은 아주 잘 걸렸다. 그러나 공전 때 미세한 부조 현상이 나타나고, 초기 가속이 힘들었다.
공전 rpm에서 1천500rpm까지의 가속이 힘들고, 1천500rpm이 되면 그 이후의 가속은 원활해진다. 특히 에어컨 등 부하를 주게 되면 가속은 더욱 더 힘들어져 가속 페달을 끝까지 밟고 있어도 1천rpm을 넘지 못한다.
점검 및 원인
엔진오일, 냉각수 및 파워 스티어링 오일 등 기본적인 항목을 점검했고, 엔진오일 오염이 심해 오일과 에어클리너를 교환한 상태이다.
초기 시동은 원활했기 때문에 배터리 점검은 무시했다. 발전기의 충전전압은 13.7V로 엔진 회전수에 무관하게 꿋꿋한 충전전압을 내보내고 있었다. 시동이 걸리고 워밍업이 완전히 이루어질 동안에는 부조 현상을 별로 못 느꼈으며, 워밍업이 이루어진 후 공전 상태가 유지되면 부조 현상을 느낄 수 있었다.
가속을 하면 1천500rpm까지는 상당히 버겁게 올라갔고, 1천500rpm 이후에서의 가속은 원활했으며, 에어컨을 켜고 WOT까지 급가속 시키면 1천rpm을 넘지 못했다. 스톨 테스트(Stall Test) 결과 정확한 엔진 스톨 회전수는 기억이 나지 않지만, 엔진 회전수가 현저하게 낮아 자동변속기가 아닌 엔진출력의 문제임을 알 수 있었다.
●스캔툴 데이터
고장으로 인한 차의 입고 때 스캔툴 데이터를 보는 것은 쉽게 원인을 파악할 수 있는 가장 빠른 확인 절차가 될 수 있다.
<그림 1>은 에어컨을 켜지 않은 상태에서 공전 때 가속을 했을 경우 변화되는 센서 데이터들이다. 측정결과 고장코드는 없었다. 중요한 것은 750rpm을 전후로 엔진은 부조를 일으키고 있고, <그림 1>에서 알 수 있듯이 가속 응답성이 아주 늦다. 공기의 유량은 공전 때에 일반적인 27∼35Hz범위를 넘어버린 50Hz를 나타내고 있으며, 인젝터 분사시간도 3.8ms로 상당히 길었다.
공기량이 많이 검출된다는 것은 연소실에서 많은 공기량을 빨아 드리고 있다는 것이고, 분사시간이 긴 것은 공기유량이 많이 검출됨에 기인한 것으로 생각된다.(데이터를 <그림 1>에서 잡지는 못했지만 스텝모터의 스텝 수는 공전 때 30스텝이었다) 또한 급가속 때에 TPS와 공기유량센서의 주파수, 인젝터 분사시간이 상승하는 것으로 보아 급가속 상태를 ECU는 알고 있는 듯 하다.
☞ 참고 순간적으로 급가속을 하면, 기존에 돌아가던 피스톤 평균속도가 갑자기 들어온 대기의 공기로 인해 급상승하지 못한다. 또한 점화시기를 지각 쪽으로 돌리지 않는다면 노킹이나 불완전 연소를 유발시킬 수 있는 소지가 있기 때문에 점화시기를 ATDC 12°로 지각 후 진각시키게 된다.(일반적인 EMS의 제원은 최대 ATDC 12° 정도이다)
<그림 1>에서 TPS값이 급변하는 급가속 구간에 점화시기는 ATDC 5°로 지각되었고, 지각 양이 미비하다.(커서를 이동해 검색)
중요한 것은 점화시기가 엔진 rpm과 같이 늦게 반응하는 것으로 보아, 점화에 문제가 예상되기도 했다. 그렇지만 스캔툴 데이터는 ECU의 시리얼(Serial) 통신으로 인해 느리기 때문에 정확하게 믿을 수는 없고, 경향만을 알 수 있다. 또한 가속을 시작해 rpm이 상승하지 않는 구간에서 ‘그륵 그르륵∼’하는 이상한 소음이 발생했고, 일단 가속이 되기 시작하면 이상한 소음은 사라졌다.
[실전데이터정비] 여러 번 급가속 실험을 해본 결과 촉매가 막혔다는 의심이 지배적이었기 때문에 초기 점화시기를 확인하는 것보다 서지탱크의 진공도를 먼저 측정해보자는 생각으로 굳히게 되었다. 엔진 부조와 가속의 불량은 어느 정도 상관관계가 있을 수 있으므로 부조 실린더를 판별하는 것이 가장 급선무다.
① 캐니스터는 최소한 공전 및 급가속 때에는 열리지 않으며, 고장으로 인해 항상 열려있다면 HC가스가 아닌 공기가 서지탱크로 유입되어 혼합기를 희박하게 만들고 서지탱크의 진공은 높게 된다.
따라서 PCSV 진공포트를 서지탱크 쪽에서 막고 부조 확인 및 급가속을 해보았으나
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