엔진성능과 점화플러그 및 점화장치 성능의 알고리즘

ㆍ작성자	권영호
ㆍ작성일	2017-12-28 (목) 19:59

엔진성능과 점화플러그 및 점화장치 성능의 알고리즘

아래 이미지에서 볼 수 있는 모습은 6cyl 더 V형 엔진이 장착된 어느 자동차에서 점화플러그를 탈거하여 테스트한 모습이다. 위에서 부터 1~6번까지 점화불꽃이 발생되는 순간을 사진으로 담은 것이다. 물론 사진은 플러그 점화상태 확인용 장비를 이용하여 촬영한 것으로 여러분들의 단골 정비샵에서는 쉽게 접하지 못하는 장비라는 점을 먼저 밝힌다. 오래전부터 필자가 가지고 있던 장비를 이용하여 방문한 차량에서 탈거한 점화플러그를 테스트하면서 기록으로 남긴 것을 여러분께 공개하는 이유는 모든 고장은 꼭 원인이 있다는 것을 밝히기 위함이다.

6 CYL PLUG FIRE
No 4-6 CYL

6 CYL PLUG FIRE
No 1-3 CYL

좌우 사진속 점화플러그 불꽃 방전 모습은 교환한지 2,000여 km를 주행한 차량이라는 점이다. 방문목적은 안정되지 않는 엔진성능과 운전석 시트로 올라오는 진동소리가 있었기 때문이다.

먼저 차량을 들고 차체 어느 부위의 진동이 있는가 살펴보았다.
진동에 의한 소음은 아니었다.
이는 엔진 성능에 의한 차체의 진동으로 보고 진단하여야 했다.
여차 여차하여 진단한 결과는 파워바란스 불량이었다. 여러분들이 본 홈페이지에서 읽었을 1. 흡입에 의한 바란스, 2. 압축에 의한 바란스, 또 3. 연료분사나 4. 점화성능에 의한 바란스가 있다고 한 내용을 기억한다면 어떤 바란스 불량에 의하는지 쉽게 이해할 수 있겠는데 본 차량은 압축에 의한 바란스 불량 차량이었다.

다시말해 압축이 고르지 못한 이유 때문에 점화성능에서 영향을 받아 고르지 못한 점화불꽃 상태를 보이고 있었던 것이다.

물론 정비사로써 순서대로 나열한 불꽃 발생 중의 사진을 보면 어느 실린더의 불량에 의한 영향을 받아 문제가 되고 있는지 알 수 있을 것인데, 막연히 교환위주로 정비하는 정비사는 싹 갈면 되지라는 생각을 할 수 있겠으나 갈아치운다고, 그 증상이 사라지는 것은 일시적이고 또다시 사진과 같은 불량에 의한 진동과 부밍음을 만들어 낸다는 것이고, 오늘 정비한 곳을 나와서 운행중 또 다시 오늘같은 증상이 발생하여 오늘의 정비업체가 아닌 다른 정비업체를 방문할 경우 또 그들은 점화플러그를 교환하자고 제안하게 된다는 것을 알려주기 위한 글이다.

결론은 뭔가?
압축불량을 일으킬 원인을 제거하는 것 또는 위에서 나열한 흡입불량을 제거하는 것 또하나 인젝션에 문제가 있는 경우 역시 최종 고장부위는 점화장치로 연결된다는 점을 알고 접근해야 한다는 것을 여러분이 기억해 주기 바라는 안내의 글이다.

정비차량이 동일한 증상을 보이는 이유는 간단하다.
우선 우측 아래에서 보게되는 사진(이 글을 쓰기 위하여 방금 촬영)을 이용하여 EMS적으로 설명하고자 한다.

필자의 손바닦 사진(최근 필자를 찾은 님들께 손가락 길이를 이용하여 출력제어 방식을 설명하였기에 필자를 만난 분들은 무슨말을 하고 있는지 이해하고 있을 내용)이다.

그런데 붉은 색상의 선과 숫자를 이입하였다. 무슨 내용을 전하기 위함일까? 지금부터 여러분이 이해할 수 있게 도움글을 쓸 예정이다. 숫자는 실린더에서 발생하는 힘의 세기를 말하는 것으로 보고 설명하려 한다.

'1' 이라고 쓰인 숫자의 손가락 길이가 가장길다. 곧 엔진에서 발생하는 파워가 가장 좋다는 의미로 해석하자는 것이다. 그럼 '4'는 가장 힘이 작은 실린더라고 가정하자는 것이다. 그래야 이해가 될 글이다.

이제 여러분이 자동차를 제어하는 두뇌가 되는 ECU라고 가정하고 생각해 보아야 한다.

2번과 3번은 1에 비하여 또 4에 비하여 약간 나쁘거나 약간 좋은 실린더가 되는 것이니 복잡하게 생각하지 말고 일단 2와 3은 배제하고 생각해 주면 좋겠다. 즉 최고 좋은 실린더와 최고 나쁜 실린더가 있다고 보면 되겠다.
이와같이 힘이 좋은 '1'과같은 실린더가 있고, 힘이 작은 4가 있다고 할 때, 여러분의 생각으로 가장 좋은 힘의 실린더를 중심으로 부족한 실린더 4의 힘을 키우기 위한 제어를 하여야 할까? 아니면 가장 작은 힘의 4번을 기준으로 1, 2,3 실린더의 출력을 억제하는 제어를 하여여야 할까 를 생각해 보자는 것이다.

만일 힘이 부족한 4를 중심으로 제어할 경우 공연비 희박 엔진이 된다. 이와같이 공연비 희박시 배출되는 가스는 무엇이고 1을 중심으로 제어할 경우 농후 제어 공연비가 되어 배출되는 가스는 무엇일까 라고 질문하면 뚜렷이 답하는이 거의 없는 이유가 뭘까 생각하면서, 우리는 그들에게 정비를 의뢰하고 그들이 해 주는대로 자동차를 운행하면서 살아가고 있다는 것이다.

아뭏든 1을 중심으로? 4를 중심으로? 양갈래 길에서 과제를 부여한 것은 상당히 고민하지 않을 수없는 고민을 여러분께 제시하였다고 보겠는데, 사실은 정직한 ECU에서는 아주 쉽게 단순히 제어한다. 제어 방식은 간단하다. 연료분사를 더 하느냐 연료분사를 줄이느냐 이와같은 방식으로 피드백 제어를 한다.

4번을 기준으로 제어할 경우 연료분사를 줄이면 되겠고, 1을 중심으로 제어할 경우는 2,3,4번 모두 연료분사를 늘리면 된다. 그런데 힘이 작다는 것은 문제가 있어서라는 이유가 있으므로 힘이 작은 실린더에 연료분사를 많이 할 경우 그 엔진은 폭발 내지는 파손의 위험을 갖는다. 그래서 옥시겐센서의 피드백에 의한 정해진 룰에 의한 이평선을 기준으로 연료분사와 점화타이밍 제어를 한다.

이와같이 요즘 가솔린이나 엘피지 차량들은 FEED BACK 제어를 하고, 일부 차량에서는 MDP 제어를 한다. 그렇다면 피드백 제어를 하게 되는 자동차는 어떤 방식으로 제어 되는가? 1은 힘을 줄여야 하므로 연료분사를 줄이고 점화타이밍을 지각제어를 하고, 4의 실린더는 약간의 연료를 더 분사하게 하고 점화타이밍을 진각제어하게 된다. (혹시 여기서 정비사로써 글 읽는 중 진각과 지각 타이밍 제어가 무슨 말인지 모르겠다고 하면 본 카프로클럽원이 되어 공부해야 할 대상이라고 생각해 주어야 한다 )

이와같은 방식으로 피드백 제어를 하여서 표준치의 엔진성능을 만들어 나가는 것이다.

위에서 제시하는 설명을 읽으면서 운전만 하는 여러분들은 모를 수 있겠으니 정비업체 방문하였을 기회에 정비사님들이 사용하는 스캐너라고 하는 진단장비를 통해 타이밍과 인젝션을 관찰하면 수시로 변하고 있음을 알 수 있다. 또 이 글의 독자가 바로 정비사라면 분사와 타이밍의 진지각 이유를 아직 모르고 있다면 바로 당신은 부품 교환사이지 정비사가 아니라고 스스로 돌아볼 반성의 시간을 가질 필요가 있다 . 물론 몰라도 돈 잘 번다고 하면 여러분의 고객은 슬픈 고객이 되고 있다는 것도 생각해야 한다.

간곡히 여러분께 부탁컨데 꼭 여러분의 자동차를 정비하는 정비사님과 만났을 때 정비사님이 사용하는 스캐너의 화면을 볼 수 있을 기회를 만들어서 타이밍 변화를 함께 관찰한다면 지금 필자가 말하는 내용에 대하여 이해할 수 있다.

그런데 위에서 지적한 바와같이 1을 중심으로 연료를 더 넣을 경우 반대로 4를 중심으로 제어할 경우 문제점이 발생한다. 혹시 한번이라도 또 주변에서 검사를 통과하지 못하였다고 불만을 드러내는 분을 만났었다면 그들이 왜 불만을 가질까? 혹시 검사원이 애 먹이려고? 하는 생각을 하지 않아야 한다. 즉 여러분 스스로 자동차 검사소를 가서 불합격 맞는 경우 역시 위와같은 출력 제어 과정에서 CO, HC개스 과다가 문제가 되거나, NO^X 가 문제가 되어 엉뚱한 곳을 건드리는 정비를 하고도 검사 통과를 못하여 필자를 찾아 질문하는 분들이 있는 이유가 이것이라는 것을 여러분들이 기억해 주면 좋겠다.
만일 지금까지 써 내려온 글을 기억한다면 참으로 불필요한 정비를 통해 낭비없는 자동차를 운행할 수 있다는 것이다. 이런 내용을 필자는 전통을 통해서 또는 미팅시 혈압으로 비교하여 설명하곤 하는데 몇일전에는 사람얘긴 하지 말고 설명해 달라고 하여서 그리 설명하면 이해할 수 있겠습니까? 하면서 한참을 설명하여도 알아듣지 못하여 다시 혈압으로 설명할 터이니 들어보세요 라고 하고서 설명하니 금방 알아듣던 분이 생각난다.

혈압이 높으면 어떻게 합니까? 라고 하니 약 먹습니다 라고 하더군요. 그럼 왜 혈압이 오릅니까? 라고 하니 어디가 막혀서요 라고 하더군요 그럼 그 막힌 곳을 찾아 뚫어주면 되지 않습니까? 그런데 왜 약으로 만병통치로 생각하느냐면서 심장을 바꾸지 않지 않는냐 라는 반문을 하였고 지금 선생님 차량에서 발생하는 현상의 원인은 이 센서의 데이터가 높아서 문제를 일으키는 것입니다.

정비시간이 필요한데 시간 내어 주시렵니까? 그는 망설였다. 그러더니 서비스 사업소로 가겠다는 취지를 밝혀서 그리 하라고 하였지만, 진단에 따른 진단비는 철저히 지불하고 가셨다.

누가 작업을 하여도 하루 이상의 시간을 요하는 정비범위를 가진 차량이었는데 그들에게 가서 해야 할 말은 이 센서값이 비정상이고 센서는 문제없다고 하여야 한다고 하였으니 그리 할 것이겠지만, 혹시 이 글을 읽는 순간의 님께서 정비사라면 그 센서를 바꾸면 된다는 생각에서 벗어나라는 말을 하고 싶다.
이유는 간단하지 않은가 곧 센서값이 문제있다고 알려준 것이지 센서가 이상있다고 하는 것은 아니라는 뜻 아니겠는가? 그러므로 고장코드가 보여도 그가 문제가 있는게 아니라 고장코드를 발생시킬 이유를 제거하라는 취지를 여러분께서 기억하고 정비하라는 것이다. 결론은 뭔가? 센서값이 높다고 센서를 바꾼다? 그 논리는 혈압이 높다고 심장 바꾸느냐? 는 말을 하는 이유와 같이 생각을 바꾸라는 것이다.

위에서 본 점화플러그 불꽃 사진을 통해 점화장치에 문제가 있는게 아니라 압축 바란스 불량의 원인으로 점화장치에서 이상이 있는 모습을 보여준 것이니 역시 점화장치를 바꾸더라도 또 다시 동일 현상이 발생하게 되니 시간을 내던 차를 맡기던 원인 제거를 하여야 올바른 정비를 한다는 취지를 여러분께 알리는 글이다. 때론 원인 제거를 하기 위한 정비를 하다보면 비용에서 문제가 될 수 있지만 원인, 원인 필자는 누누히 원인을 밝히는 정비를 강조하고 있다. 또한 원인이 왜 발생하였는가? 그것은 품질선택에서 오류가 있었고, 운행 방법의 오류에 의한 원인이 발생하는 경우가 있다.

간혹 저는 좋은 오일을 사용하느라고 리터당 몇만원짜리 오일을 넣어요 라고 자랑스레 말하는데 그 오일이든 저 오일이든 중요한건 점도이다. 즉 점도가 맞지 않으면 그 오일은 아무리 비싸도 또 아무리 저가의 오일이 되어도 여러분의 자동차 엔진을 손상시키는 원인으로 작용한다는 점을 기억해 주면 함부로 누가 좋다고 하니 사용해 보자는 그런 생각에서 헤어날 수 있을 것이다.

이제 원인 제거의 자동차로 안심하고 안전운행 할 수 있기 바라고 싶은 필자의 마음이 여러분과 함께 공감했으면 한다.

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