트라고 파워텍 엔진 부조 연소실 압축압력 불량

초창기 파워텍 엔진이 장착된 탱크로리가 엔진부조 및 매연발생으로 견인 입고하게 되었습니다. 엔진 내부에서 어떤 문제가 발생하면 해당 현상이 나타나는지 유추해 보고 어떤 식으로 수리가 진행되는지도 설명드리도록 하겠습니다.

[목차여기]

---

고장현상

엔진부조 및 흰 연기 발생.

시동은 정상적으로 걸리나 공회전시 엔진이 부조를 합니다. 액셀을 밟아 조그만 RPM을 올려보면 흰 연기가 나오는 것을 바로 확인할 수 있습니다. 

 

엔지니어는 엔진이 떨리는 현상을 "부조"라고 표현하지만 운전자 분들은 주로 "찐빠"한다라고 표현하십니다. 엔진에서 올라오는 진동이 실내까지 전해지며 주기적으로 픽~ 픽~ 픽~ 소음이 발생합니다.

 

정상적인 차량 같으면 머플러 출구 쪽에 손을 대봐도 자연스럽게 배기가스가 배출되는 형태를 띠지만 입고 차량의 경우 압축된 가스가 한 번씩 터져 나오듯이 펑펑거립니다.

 

엔진부조와 흰 연기 발생 그리고 출력부족까지 겹치게 되면서 운행이 불가하게 되어 결국 견인입고 되었습니다.

---

차량제원

입고차량은 2000년식 파워텍 차량으로 엔진형식은 D6CA엔진입니다. 현대 파워텍 엔진의 가장 초창기 모델이며 부란자타입이 아닌 전자 제어식 인젝터(EUI)가 적용된 첫 번째 모델입니다. 

 

D6CA 엔진은 꾸준히 성능 개량을 거쳐 트라고와 엑시언트 차량의 엔진에도 사용되며 가장 최신형태는 엑시언트에 적용된 D6CP 엔진입니다.

 

입고차량의 경우 국내 유명 대기업의 정유 운반 차량으로 개조되어 있어 적재함에는 탱크로리 특장이 올라가 있습니다.

제조사	모델명	제작년도	엔진형식
현대	파워텍	2000년	D6CA

 

---

점검내용

진단기 점검.

차량이 심하게 떨리며 흰 연기가 실시간으로 배출되고 있지만 계기판에 경고등은 점등되지는 않았습니다. 파워텍 엔진의 초창기 모델이다 보니 엔진에 장착되어 있는 센서 수가 적고 민감하게 잡아내지도 못합니다.

경고등 점등은 없지만 엔진 시스템의 경우 과거 고장코드까지 확인할 수 있기에 고장코드를 검색해 봅니다.

검색된 고장코드

진단기 점검 시 여러 개의 고장코드가 점등되었지만 이 중에서 엔진 부조를 일으킬만한 고장코드는 "2111 실린더 상사점 검출 센서 불량" 밖에 없습니다. 

 

엔진은 인젝터의 분사시기를 결정하기 위해 피스톤의 상사점 위치를 실시간으로 모니터링합니다. 이때 사용되는 센서는 캠 샤프트 포지션 센서와 크랭크 샤프트 포지션 센서입니다.

 

연소실에 직접적으로 센서가 있는 것이 아니라 두 샤프트의 위치를 비교하여 1번 실린더의 상사점을 간접적으로 검출하게 됩니다. 피스톤의 압축시점에 정확한 분사를 통해 출력을 높이고 매연을 감소시킵니다.

 

분사시기가 정확하지 못하면 아무래도 매연이 발생하며 엔진이 떨리게 됩니다. 

 

하지만 실제적으로 여러 가지 점검 및 테스트를 한 결과 해당 고장코드는 현재의 엔진 부조 및 흰 연기 발생에는 아무런 연관이 없었습니다.

---

연소실 점검.

그동안 쌓아온 여러 경험을 통해 해당 현상의 경우 연소실 내부에서 착화되지 못하고 배기 쪽으로 그냥 배출되는 연료가 인다고 생각되었습니다.

 

가솔린이나 LPG엔진의 경우 연료가 연소실에 들어가면 점화 플러그를 통해 착화시키고 폭발이 이루어지게 됩니다. 하지만 고마력을 요구하는 대형 트럭과 버스의 경우 대부분 디젤엔진을 사용합니다.

 

디젤엔진에는 점화 플러그나 코일이 적용되어 있지 않으며 피스톤의 압축압력만으로 착화가 이루어집니다. 어떤 밀폐된 공간에 분무된 경유와 공기가 들어가 있고 이를 압축하게 되면 자연적으로 폭발이 발생하게 됩니다.

 

이를 압축착화방식이라고 하며 모든 디젤엔진에는 같은 방식이 적용되어 있습니다.

 

압축을 하기 위해 밀폐되어야 할 연소실에 구멍이나 틈이 생기게 되면 주사기처럼 그 구멍을 통해 폭발하지 못한 연료와 공기가 나가게 됩니다.

 

미 연소된 연료는 주로 흰색의 매연으로 배출되며 눈이 따가울 정도로 매콤한 느낌이 있습니다. 

 

연소실의 기밀불량을 확인하기 위해서는 최소한 실린더 헤드를 탈거해야 합니다. 엔진의 절반을 분해해야 하기에 시간도 많이 걸리고 진단이 정확하지 못했다면 되돌리기도 어려운 큰 작업입니다.

 

하지만 진단기의 부가기능 중 압축압력 테스트를 통해 간접적으로 연소실의 기밀을 확인해 볼 수 있습니다.

진단기 부가기능

시동이 걸리지 않도록 자동으로 세팅이 되며 크랭킹을 하는 순간 각 연소실의 회전속도를 감지하여 차이가 나는 연소실을 가려냅니다. 테스트 결과는 그래프로 표시되며 몇 번 연소실에 문제가 있는지 분해를 해보지 않아도 추적이 가능합니다.

 

정확도가 높아 번거롭게 압축 게이지를 설치한다거나 굳이 실린더 헤드를 분해하여 연소실을 직접 보지 않아도 문제점을 찾아낼 수 있습니다.

1번과 5번 연소실 압축압력 비교

실제로 압축압력 테스트를 해 본 결과 5번 연소실에 문제가 있는 것이 확인되었습니다. 다른 연소실은 압축압력이 발생하며 그래프 중간이 약간 올라온 형태를 띠지만 5번 연소실의 경우 압축이 생성되지 않아 평평한 형태를 취하고 있습니다.

 

그동안의 경험과 진단기를 통한 데이터가 모두 연소실에 문제가 발생했다고 말해주기에 이제는 과감하게 실린더 헤드를 탈거하여 육안으로 압축압력이 생성되는 않는 이유를 찾아봅니다.

실린더 헤드 탈거 후 배기밸브 파손 확인

실린더 헤드를 탈거해 보았더니 역시나 5번 배기밸브가 파손되었습니다. 떨어져 나간 파편의 크기가 너무 커서 피스톤의 상단과 연소실 벽면에도 큰 대미지를 주었습니다.

---

수리내용

실린더헤드 밸브 교체.

파워텍 초창기 엔진이라 이제는 부품 구하기가 너무 어렵습니다. 마음 같아서는 모든 흡기 / 배기 밸브를 교환하고 싶지만 더 이상 부품의 생산이 이루어지지 않아 수소문 끝에 겨우 배기밸브 6개만 구할 수 있었습니다.

 

5번 연소실의 경우 이탈된 파편으로 인해 실린더 헤드면과 피스톤 상부, 연소실 벽면이 모두 손상되었기에 닷지보링 형태로 작업이 진행되었습니다. 실린더헤드 같은 경우 면연마가 추가적으로 들어갔습니다.

배기밸브 교환 및 면 연마

손상된 부위의 깊이가 깊어 면 연마를 했음에도 완전히 평탄하게 하지는 못했습니다.

---

부품 리스트.

닷지보링 형태로 진행되었기 때문에 실린더 블록에서는 피스톤과 라이너가 교체되었습니다. 6개 연소실 중 실제로 파손이 발생한 5번 연소실과 다른 이유로 스커핑이 발생한 4번 연소실만 작업을 하였습니다.

 

여기서 스커핑이라 함은 상/하 왕복운동을 하는 피스톤에 어떤 이유로 윤활불량이 발생하여 연소실 벽면을 긁어 버리는 현상을 말합니다. 이렇게 스크래치가 나면 연소실에 오일이 유입되거나 압축압력이 피스톤 아래쪽으로 내려갈 수 있습니다.

 

차량이 출시한 지 20년이 넘다 보니 생각만큼 부품 수급이 원활하지 못해 제한적으로 수리를 진행할 수밖에 없었습니다. 

실린더 헤드 쪽에서는 구할 수 있었던 6개의 배기 밸브만 교체되었습니다. 원래 전체 수량은 흡기밸브 12개, 배기밸브 12개 해서 총 24개의 밸브가 들어갑니다. 

품명	품번	수량
흡기 밸브	22211-84000	12
배기밸브	22212-84000	12
피스톤	23411-84010	6
라이너	21131-84011	6
헤드 가스켓	22311-84001	1

 

부품 견적서에는 교환한 부품 외에 직접적으로 관련이 없는 부품이 일부 포함되어 있을 수 있으니 위 표를 참고하여 품명과 품번이 일치하는 부품의 개별적인 금액을 확인해 보기 바랍니다.

배기밸브 교환 부품 견적서

---

마무리.

해당 고장의 경우 고객의 과실이나 관리의 문제가 아닙니다. 2~3년 전쯤에 속 썩기 싫어서 실린더 헤드를 큰돈을 들여 어셈블리로 교체했지만 열처리가 불량한 밸브가 끼워져 있었던 것 같습니다. 

 

흡기나 배기밸브의 경우 연소실의 높은 압력과 온도를 버텨야 하기 때문에 일반적인 부품들보다 훨씬 강성이 좋고 열 변형이 없는 특수 처리된 금속이 사용됩니다.

 

다른 이물질이 유입이나 엔진 오버런을 하지 않았음에도 밸브 단품에 파손이 발생한 경우는 재질불량으로 볼 수밖에 없습니다. 2008~2010년식 메가트럭에서도 다발생 되었던 고장 내용입니다.

 

다만 아쉬운 것은 한 달 전부터 엔진소리가 달라지고 가속 시 흰색 매연이 조금씩 배출되는 전조 증상이 있었음에도 차가 오래돼서 그런가 보다 하고 지속적으로 운행을 하셨다고 합니다. 

 

초기에 발견했다면 피스톤이나 라이너 손상 없이 실린더 헤드 쪽 수리로만 마무리될 수도 있었습니다.

 

참고로 연소실에 파편이 발생한 경우에는 배기매니홀드와 터보차져를 분해하여 숨어있는 파편을 모두 찾아내야 합니다. 괜찮겠지 하고 출고했다가 터보차져가 추가로 파손되어 다시 견인입고 되는 경우도 있습니다.

---

정비사례 모음

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

엑시언트 에어크리너 막힘 더스트 경고등 점등

트라고 경고등 점등 연료압력 저하

유니버스 그랜버드 흰연기 발생 및 부동액 소모 실린더 블록 교환