메가트럭 언덕길만 만나면 출력부족 터보차져 소착

언덕길만 만나면 출력이 떨어져 운행이 어려운 메가트럭 차량이 있습니다. 터보차져 임펠라 소착으로 인한 흡기압력의 저하가 원인입니다. 터보차져가 작동불가 상태일 때 어떤 증상이 나타나는지 알아보도록 하겠습니다.

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고장현상

출력부족.

시동도 잘 걸리고 평지에서는 만족스러울 정도는 아니지만 그래도 운행이 가능한데 언덕길만 만나면 전혀 힘을 쓰지 못합니다. 계속 저단으로 변속을 하다 보니 기어가는 수준으로 등판을 합니다.

 

간헐적 발생도 아니고 언덕만 만나면 상시로 현상을 확인할 수 있는데 엔진 경고등 점등 및 고장코드 발생은 없습니다. 가속을 해도 엔진 RPM 자체가 잘 올라가지 않습니다.

연료필터를 모두 교환해 봤지만 고장현상은 동일합니다.

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차량제원

입고차량은 현대자동차에서 생산한 2009년식 4.5톤 메가트럭 차량입니다. D6GA 엔진형식을 가지고 있는 메가트럭의 초창기 모델입니다. 적재함은 일반적인 카고 차량이며 주행거리는 145만 km정도 운행하였습니다.

제조사	모델명	제작년도	엔진형식
현대	메가트럭	2009	D6GA

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점검내용

진단기 점검.

경고등은 점등되지 않았지만 혹시 과거 고장코드라도 있을까 해서 진단기 점검을 해봅니다. 역시나 고장코드는 하나도 검색이 되지 않습니다. 

 

출력과 관련이 있는 몇 가지 센서데이터를 띄워놓고 제자리에서 가속을 해봅니다.

공회전시 센서 데이터

액셀을 하나도 밟고 있지 않은 공회전 상태로 600 rpm 정도에 세팅되어 있습니다. 제자리에서 점검했기에 차속은 당연히 0km/h입니다. 

 

출력과 관련이 깊은 엔진 흡기압과 연료 레일 압력값을 고정시켜 놓고 센서 데이터를 분석해 봅니다. 공회전 상태에서 흡기압은 100 kPa이 출력되고 있으며 목표 레일 압력과 실제 레일 압력은 27 MPa 정도로 동일하게 출력됩니다.

 

공회전 상태에서 출력되는 센서값에는 큰 문제가 없으며 정상적인 차량들과 동일한 수치입니다. 다음으로 가속 시 센서 데이터를 확인해 보도록 하겠습니다.

가속시 센서 데이터

여전히 차량은 제자리에 서 있으며 액셀페달만 밟아 RPM을 올려 봅니다. 페달 개도량은 19%가 들어갔고 엔진 회전수는 1964 rpm으로 올라갔습니다.

 

연료계통과 관련이 있는 레일 압력의 경우 목표 압력값과 실제 압력값이 105 MPa로 동일하게 상승하여 출력되고 있는 것을 볼 수 있습니다. 연료의 공급과 압력생성에는 큰 문제가 없는 것으로 보입니다.

 

타 업체에서 연료펌프 교환 진단을 받았다고 했는데 무슨 근거로 이런 진단이 나왔는지 모르겠습니다. 

 

엔진 흡기압을 보니 뭔가 이상한 점이 보입니다. 공회전시에 100 kPa이 출력되던 센서값이 가속을 해서 RPM을 상승시켰더니 오히려 90 kPa로 줄어들었습니다.

 

정상적인 차량 같으면 가속 시 엔진 흡기압과 연료 레일압력이 우상향을 그리며 동일하게 상승해야 하나 흡기압력이 반대로 떨어지고 있습니다. 흡기 계통에 이상이 있습니다.

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흡기라인 점검.

엔진 출력을 점검할 때 제일 중요하게 점검해야 하는 것이 흡기라인입니다. 엔진은 기본적으로 들어오는 공기량에 맞춰서 연료를 분사하기 때문입니다.

 

엔진에는 흡입 공기량을 체크하는 센서와 흡입 공기압을 체크하는 센서가 달려 있습니다. 이 중에서 출력과 관련이 깊은 센서는 흡기압력 센서입니다.

 

센서 단품의 고장이 아니라면 가속 시 흡기압력이 떨어지는 것은 흡기라인의 막힘 또는 터보차져의 소착이라고 볼 수 있습니다. 

 

에어클리너를 통해 흡입된 공기는 터보차져를 거쳐 압축되어 인터쿨러로 보내집니다. 인터쿨러는 압축된 공기를 냉각시켜 더욱 밀도가 높은 압축 압력을 만들어 냅니다.

 

엔진으로 들어간 압축공기는 연료와 혼합되어 연소실에서 폭발하게 됩니다. 연료의 분사량은 기본적으로 흡기압력센서값을 통해 계산되며 분사된 연료량이 농후하거나 희박할 경우 매연이 발생하거나 출력부족이 발생할 수 있습니다.

 

엔진 내부에서 피스톤은 상하운동을 하기 때문에 기본적으로 어느 정도의 공기를 연소실로 빨아들입니다.

연소실에서 빨아들이는 압력보다 터보차져에서 밀어주는 압력이 약하면 흡기라인에 진공이 형성되면서 순간적으로 흡기압이 반대로 떨어지는 현상이 발생합니다.

 

흡기라인은 대부분 기밀불량으로 인한 누기가 많이 발생하며 막힘이 발생할 수 있는 것은 에어클리너 밖에 없습니다. 에이클리너를 탈거하고 가속을 해봤더니 역시나 동일하게 흡기압이 떨어집니다. 에어클리너의 막힘은 아닌 듯합니다.

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터보차져 점검.

흡기라인에 막힘이 없다면 결국에는 터보차져의 소착으로 이런 현상이 발생합니다. 입고차량의 경우 메가트럭 초창기 모델이기 때문에 기계식 터보차져가 장착되어 있습니다. 

 

터보차져의 원리는 배기압력으로 배기터빈을 회전시키면 같은 축으로 연결된 흡기 쪽 임펠라가 회전하면서 압축공기를 엔진으로 밀어 넣어주는 방식입니다.

터보차져 작동원리

터보차져의 양쪽 임펠라는 하나의 축으로 연결되어 있으며 엔진오일을 통해 윤활을 하게 됩니다. 워낙 고속으로 회전하다 보니 윤활불량이나 축 유격이 과다하게 발생하면 금세 소착 및 파손이 발생할 수 있습니다.

 

입고차량의 터보차져를 점검해 봤더니 날개가 파손되지는 않았지만 양쪽 임펠라가 돌라가지 않았습니다. 양쪽 임펠라를 연결해 주는 중간 샤프트 쪽에 소착이 있는 듯합니다.

터보 임펠라 샤프트 소착

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수리내용

터보차져 교환.

터보차져는 전자식 제어기가 달려 있느냐에 따라 가격 차이가 크게 납니다. 같은 메가트럭이라도 연식에 따라 제어기가 포함되어 있는 2단 터보가 장착되어 있는 경우가 많습니다.

 

해당 차량의 경우 2009년식 모델이다 보니 일반적인 기계식 터보가 장착되어 있습니다. 터보차져 주변으로 배기열이 많이 발생하므로 방열판이 있으면 옮겨달아 주고 부식되어 이탈됐으면 신품으로 장착해 줍니다.

 

좁은 공간에 여러 부품들이 오밀조밀 모여있어 작업공간 확보가 쉽지 않고 부품들을 고정하고 있는 볼트와 너트가 배기열로 소착 되거나 손상된 경우가 많아 탈거가 쉽지 않습니다.

 

내부 샤프트 윤활을 위해 장착되는 오일 파이프 역시 부식으로 상태가 좋지 않을 수 있으니 함께 교환해 주도록 합니다.

 

교환이 끝난 이후에는 충분한 시간 동안 시동을 걸어 누유 여부를 꼭 확인해 줘야 하며 신품에 이물질 유입을 방지하기 위해 씌워져 있던 노란 캡들도 잘 제거 됐는지 체크해 봅니다.

터보차져 교환

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부품 리스트.

소요된 부품은 터보차져와 오일 파이프입니다. 엔진 우측의 많은 부품을 탈거해야 하기 때문에 개스킷이나 동와셔등도 추가로 들어갑니다. 부품들을 고정하고 있는 볼트와 너트도 상태가 좋지 않으면 함께 교환해 주도록 합니다.

품명	품번	가격
터보차져	28210-52004	554,400원

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마무리.

터보차져의 경우 흡기압력에 가장 큰 영향을 주는 부품입니다. 다시 말해 엔진의 출력과 직결되는 부품입니다.

 

지금처럼 제자리에서 어느 정도 고장유무를 판단할 수도 있는 경우도 있지만 보통의 경우는 시운전을 하면서 언덕길 등판 같은 가혹한 조건에서 최대 흡기압을 확인하는 것이 올바른 터보차져 점검방법입니다.

 

배기라인의 막힘이 있을 경우에도 터보차져의 성능이 저하될 수 있으니 최종적으로 터보차져를 교환하기 전에 배기셔터나 PMC, DPF 등의 점검도 필수로 해줘야 합니다.

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정비사례 모음

상용차량에 대한 다양한 정비사례가 주기적으로 업데이트되니 관련업무에 종사하거나 자가정비에 도전해 보실 분들은 참고해 보기 바랍니다.

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