행복남의 일상

자동차 엔진 부조 현상이란?

엔진이 떨리거나, 차가 울컥거리거나, RPM이 요동치면 열에 아홉은 ‘엔진 부조’라는 표현을 쓰면서 왜 그런지 문의를 합니다. 차를 가지고 있는 사람이라면 누구나 아는 말이지만 정확히 무슨 뜻인지는 모르는 이 단어, 이번 시간엔 ‘엔진 부조 현상’에 대하여 알아보겠습니다.

엔진 부조 현상은 실린더 내에서 연료 폭발이 원활하지 못한 현상을 말합니다. 엔진은 동력을 얻기 위해 연료를 압축, 폭발시키는 일련의 행정이 일어나는 곳으로 최대의 효율로 동력을 만들기 위해서는 정해진 시점에 연료를 폭발시키는 것이 중요하다. 이를 위해서는 맵 센서, 산소 센서 등을 통해 수집한 정보를 토대로 ECU가 인젝터의 연료 분사 시점, 점화플러그의 발화 시점을 정확하게 지시해야 하는데, 이 과정에 문제가 생기면 엔진 부조 현상이 나타나게 된다.

엔진은 자동차의 심장이라고 할 수 있을 만큼 중요한 부분이다. 따라서 이상이 생겼을 때는 운행 중 돌발 상황이 발생하거나 사고로 이어질 수 있기 때문에 이러한 돌발 사고를 방지하기 위해서는 ‘엔진 부조 현상’이 나나 났을 때 신속하게 올바른 대처가 필요하다.

엔진 부조가 있을 때 느껴지는 가장 대표적인 증상들로는 아이들링 중 차체의 떨림 현상, 주행 시 차가 울컥거리며 튀어나갈 듯한 불안감, 엑셀을 밟는 타이밍과 가속 타이밍이 맞지 않는 느낌, 정차 시 엔진 회전수(RPM)가 불안정한 현상 등이 있다.

엔진 부조의 원인은 크게 ECU에 정보를 전달하는 센서로 인한 것과 실제로 에너지를 발생시키는 내연기관 부품에 의한 것으로 구분할 수 있다. 우선 센서와 관련된 내용부터 살펴보자.

[용어설명] 아이들링(Idling) : 공회전

1. 잘못된 측정값으로 인한 엔진 부조

ECU(전자 제어 유닛)는 자동차 전반의 움직임을 조율하는 두뇌이다. 주행습관에 따라 자동차를 적절히 운행할 수 있도록 학습까지 할 정도로 스마트한 장치이지만, 한계는 있다. 차량의 각 부위에 흩어져있는 센서에서 잘못된 정보를 전달하면 이를 분석하여 잘못된 결과를 도출한다는 것이다.

엔진 부조 현상에 영향을 주는 주요 센서는 두 가지입니다.

① 맵 센서(MAP Sensor : Manifold Absolute Pressure Sensor)

맵 센서는 공기와 연료의 혼합 가스 압력을 측정하는 센서다. 발화를 위한 혼합 가스는 흡기 매니폴드라는 관을 통해 실린더 내부에 공급되는데, 혼합 가스가 흡기 매니폴드 내에 차 있을 때의 압력을 맵 센서가 측정, 이를 전압으로 변환시켜 ECU로 보내는 역할을 한다. 이 값은 실린더 내에 연료를 얼마나 분사할지를 결정하는 주요 변수로 작용한다.

맵 센서는 그 자체로도 고장이 생길 수 있지만 흡기 ‘매니폴드 내에 쌓인 카본 슬러지’로 인해 압력을 잘못 측정하기도 한다. 때문에 엔진 부조 현상 중 출력이 떨어지고 엑셀 반응이 더딘 증상이 주로 나타난다면 흡기 클리닝을 먼저 해보는 것이 좋다. 일반적으로 흡기 클리닝은 3만~4만 km 정도에 한 번씩 해주면 좋은데, 꾸준히 관리를 하는 차량이라면 셀프 클리닝만으로도 충분히 효과를 볼 수 있다. 만일 주행거리가 10만 km 이상이고, 흡기 클리닝을 하지 않은 상태에서 엔진 부조가 일어난다면 카본 슬러지가 지나치게 많이 끼어있을 수 있으므로 점검이 필요하다.

② 산소 센서(Oxygen Sensor)

산소 센서는 실린더에서 연소가 끝난 후 배출되는 배기가스의 산소 함량을 측정하는 센서다. 여기서 나온 값을 기반으로 ECU가 하는 일은 혼합 가스의 연료와 산소 비율을 조절하는 것인데요. 산소량이 많다면 혼합 가스 내의 연료량을 늘려주고 반대로 산소량이 적다면 연료량을 줄여주게 된다.

산소 센서가 망가진 경우 엔진 고장 경고등이 뜨고, 가속과 감속이 불량하면서 연비가 나빠진다. 이 경우 증상만으로는 확실한 진단이 어렵고, 정비소에서 스캐너 점검을 통해 센서의 출력 전압과 파형을 확인하면 고장 유무를 금방 판단할 수 있다.

2. 내연기관 부품 노후로 인한 엔진 부조

엔진 부조에 영향을 주는 내연기관 부품은 하나하나 꼽을 수 없을 만큼 다양하다. 그중 가장 엔진 부조에 많은 영향을 주는 3가지 원인에 대해 알아본다.

① 점화플러그 & 점화코일

사실 엔진 부조가 일어나면 가장 먼저 의심을 받는 부품이 점화플러그와 점화코일이다. 점화플러그는 가솔린 차량에만 장착되어 실린더 내에서 압축된 혼합 가스에 스파크를 일으켜 발화를 시켜주는 부품이다. 그리고 점화코일은 점화플러그에 전력을 공급해주는 부품으로 이 두 가지가 내연기관을 작동시켜주는 핵심 부품이라고 할 수 있다.

점화플러그와 점화코일에 문제가 생기면 적절한 시점에 점화가 되지 않아 차량이 떨리는 현상이 발생할 수 있다. 해당 부품들은 연료의 폭발과 연관이 있으므로 공회전을 하고 있을 때보다는 고속 주행 시에 느껴지는 엔진 부조 현상의 원인이 됩니다. 점화플러그의 권장 교체 시점은 일반 점화 플러그의 표준 교체 주기는 주행 거리 약 30,000~40,000km, 백금 점화 플러그의 교체 주기는 약 80,000km, 이리듐 점화 플러그의 교체 주기는 약 160,000km이다.

② 퍼지 솔레노이드 밸브(PSV : Purge Solenoid Valve)

연료 탱크 속의 연료는 상온에서 조금씩 증발한다. 증발한 유증기는 연료 탱크 상부의 관을 따라 캐니스터라는 장치에 포집된다. 캐니스터에 모여 있던 유증기는 엔진이 작동하면서 공기를 유입하는 흡기 매니폴드 부압에 의해 흡기 라인으로 이동하는데, 흡기 매니 폴더와 실린더 사이에 장착되어 유입을 컨트롤하는 밸브가 바로 퍼지 솔레노이드 밸브다.

퍼지 솔레노이드 밸브가 열린 상태로 고착되면 캐니스터에 저장된 유증기보다 외부 공기가 더 많이 빨려 들어가면서 실린더로 유입되는 혼합 가스의 농도가 옅어지게 된다. 이 경우 배기가스의 산소 함량이 높아지고, 산소 센서가 이를 감지하여 더 많은 연료를 뿌리는 악순환이 일어난다. 결과적으로는 퍼지 솔레노이드 밸브에 의한 엔진 부조가 발생하면서 공회전 시 RPM 불안정, 연비 저하, 가스레인지 점화기가 튀는 듯한 타타타타 하는 소음과 진동 등의 증상이 발생하게 된다.

퍼지 솔레노이드 밸브는 파손보다는 고착에 의한 고장이 많으므로 10만 km 이상 주행한 차량에 부조가 생겼을 때 한 번쯤 점검해보는 것이 좋다.

③ ISC 모터(Idle Speed Control Motor)

ISC 모터는 공회전을 할 때 RPM을 적정 수준으로 유지시켜주는 역할을 하는 부품이다. 공회전 시에 각종 전기 장치(에어컨, 라이트, 열선 등)를 사용하면 엔진에 걸리는 부하가 달라지게 된다. 주행 중이라면 가속 페달을 밟아 RPM을 높여주면 되지만 정차 간에는 그럴 수가 없다. 이때 ISC 모터가 엔진 출력을 높여주면 RPM이 떨어지거나 시동이 꺼지는 등의 문제없이 공회전을 지속할 수 있게 되는 것이다.

ISC 모터에 문제가 생기면 정차 간 RPM이 요동치면서 웅~ 웅~ 하는 소음이 발생하는 부조 현상이 발생하거나 심하게는 엔진이 꺼지는 증상이 나타날 수 있다. ISC 모터에 카본이 퇴적되면 제 역할을 제대로 하지 못하므로 주기적으로 청소만 해주어도 어느 정도 아이들링 시의 엔진 부조 현상을 예방할 수 있다.

최근 출시된 차량들은 맵 센서와 ISC 모터가 스로틀 보디에 붙어있다. 따라서 최신 차량들은 스로틀 보디 클리닝만으로도 맵 센서와 ISC 모터에 따른 엔진 부조 현상을 없앨 수 있다. 엔진 부조 현상은 원인을 얼마나 빨리 파악하는가에 따라 비용과 시간의 손실량이 달라진다. 정확한 원인을 찾기가 어렵다면 흡기 클리닝을 가장 먼저 시도해보고, 의심 가는 부품의 교체 주기가 도래하지는 않았는지 확인한 후 점검 및 정비를 받아보시기 바랍니다.

이상으로 ‘엔진 부조 현상’에 대하여 간략하게 알아봤습니다. 자동차를 운전하다 보면 차량의 특성상 평소에도 어느 정도의 떨림은 있지만 평소와 다르게 덜림의 정도가 큰 엔진의 부조 현상이 일어난다면 당황하지 말고, 엔진 출력 저하 등 여러 가지 증상이 발생하며 시동커짐으로 까지 진행될 수 있으므로 돌발적인 사고 방지를 위하여 신속히 정비소를 방문하여 점검 및 원인을 찾아야 합니다. ‘엔진 부조 현상’도 ‘중요한 소모품’이의 교체를 하지 않아 일어난다는 것을 잊어서는 안 된다. 교체주기에 도달하지 않더라도 오늘의 포스팅이 도움 되어 문제가 생기기 전, 이상 증상이 보일 경우 점검하고 교체하여 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

배전기 [distributor]

점화플러그에 점화용 고전압을 분배하는 장치로 불꽃 점화기관 내부에서 각 실린더의 점화플러그에 점화용의 고전압 펄스를 순차적으로 전달한다.

자동차의 엔진 같은 불꽃 점화기관에서 실린더가 여러 개 있을 경우, 각각의 실린더에 점화용 고전압 펄스를 순차적으로 전달하는 역할을 하는 장치이다. 점화코일의 단속기(斷續器)에서 발생한 고전압 펄스는 배전기 중앙에 있는 배전자(配電子)의 회전에 의해서 그 주위에 배치된 점화플러그의 단자에 질서 있게 차례로 전달된다.

전달법에는 접촉형과 비접촉형이 있다. 접촉형은 배전자의 회전판 끝에 있는 탄소조각이 직접 단자 위를 미끄러지는 것이다. 비접촉형은 배전자의 끝과 단자의 사이에 약 0.5mm의 간극을 유지하는 것으로 많이 사용하는 방식이다.

이미지 출처: 네이버

배전기는 고압의 전기를 점화 코일로부터 받아 점화 순서대로 각 실린더의 점화 플러그에 전달하는 기능(배전부)과 엔진의 회전수와 부하에 따라 점화시기를 조절하여 주는 역할을 하며(진각부), 1차 전류를 차단하여(단속부) 점화 코일에서 2차 전압을 발생시키도록 하는 기능을 하고 있다.

배전기는 캠축의 헬리컬 기어에 의해 구동된다.

인젝터 등을 사용하는 배전기는 크랭크각 센서(NO.1 실린더 TDC 센서)에서 배전부까지로 되어 있다.

이번 시간에는 ‘자동차의 배전기’에 대하여 간단히 알아봤습니다. 자동차의 전기장치에 있어 점화플러그, 점화코일에 이어 배전기의 오늘의 포스팅이 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.

점화 코일 [ignition coil]

축전지식 점화 장치에서 점화 플러그의 불꽃을 발생시키는 유도 코일로, 이그니션 코일이라고도 한다. 중앙에 두께 0.3mm의 규소 강판을 겹친 철심(鐵心)을 놓고, 위에 지름 0.5∼0.8mm의 에나멜선을 200∼500회 감아서 1차 코일로 하고, 다시 그 위에 0.06∼0.08mm의 에나멜선을 1,700∼3,000회 감아서 2차 코일로 한다. 이것을 케이스에 넣은 뒤 피치 또는 기름을 충전하여 절연(絶緣)하며, 그 절연 저항은 80℃에서 10MΩ 이상이 요구된다.

자동차의 점화코일 <이미지 출처: 네이버>

1. 엔진의 부조현상

운행 중 불현듯 RPM이 오르락 내리 락을 반복하면서 굉음이 난다든지, 주행 중 울컥거린다거나 또는 차체가 덜덜덜 떨리는 증상이 나타나고 심지어 시동이 꺼져버리는 경험들이 한 번쯤은 있으실 겁니다. 대부분의 운전자들이 차량 관리나 구조에 대해서는 지식이 부족하기 때문에 일반적으로 말하는 엔진 부조 현상이나 시동이 꺼지면 난감해질 수밖에 없습니다. 오늘은 전번 시간 점화플러그에 이어 전기 장치의 점화코일에 대한 엔진 부조 현상에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

엔진이 떨리거나, 차가 울컥거리거나, RPM이 요동치는 현상을 ‘엔진 부조’라 합니다. 엔진 부조 현상은 실린더 내에서 연료 폭발이 원활하지 못한 현상을 말합니다. 엔진은 동력을 얻기 위해 연료를 압축, 폭발시키는 일련의 행정이 일어나는 곳으로 최대의 효율로 동력을 만들기 위해서는 정해진 시점에 연료를 폭발시키는 것이 중요합니다. 이를 위해서는 맵 센서, 산소 센서 등을 통해 수집한 정보를 토대로 ECU가 인젝터의 연료 분사 시점, 점화플러그의 발화 시점을 정확하게 지시해야 하는데, 이 과정에 문제가 생기면 엔진 부조 현상이 나타나게 되는 것입니다.

엔진 부조가 있을 때 느껴지는 가장 대표적인 증상들로는 아이들링 중 차체의 떨림 현상, 주행 시 차가 울컥거리며 튀어나갈 듯한 불안감, 엑셀을 밟는 타이밍과 가속 타이밍이 맞지 않는 느낌, 정차 시 엔진 회전수(RPM)가 불안정한 현상 등이 있습니다.

엔진 부조란? 차량 떨림의 가장 큰 원인이 되는 것으로 자동차가 구동을 하기 위해 연료 압축, 폭발을 일으켜 동력을 발생시키는 과정에서 실린더 내에서 연료 폭발이 원활하게 이루어지지 않아 발생하는 이상 현상을 말합니다.

2. 엔진 부조현상의 주요 원인 3가지

① 점화플러그나 점화코일

실린더 내에 압축된 혼합 가스에 스파크를 일으켜 발화시켜주는 점화플러그/점화코일의 문제가 생기면 점화 시기가 일정하지 않아 차량 떨림이 발생할 수 있습니다.

② 에어플로 센서

흡기 매니 폴더와 실린더 사이에 장착되어 공기량을 측정하는 에어플로 센서가 불량 상태일 경우 매니 홀더와 실린더 사이의 공기 유입으로 인하여 공회전 시 RPM이 불안정해지고 시동 시 따다다 하는 소음과 떨림 증상이 나타납니다.

③ ISC 모터

공회전시 적정한 RPM을 유지시켜주는 ISC 모터 (Idle Speed Control Motor)의 문제가 생기면 RPM이 불안정하며 우~웅 하는 소음이 함께 발생하게 됩니다.

3. RPM의 변동 유무에 따른 엔진 부조현상

엔진 떨림 현상의 원인을 계기판 RPM의 변동 유무에 따라서 이상 증상의 원인을 가늠할 수 있습니다. 몇 가지 RPM과 관련된 증상 원인에 대해 살펴보겠습니다.

① 스로틀 보디의 불량

차량의 시동을 걸었을 때 엔진 떨림과 함께 RPM이 불안정하게 움직인다면 스로틀 보디의 불량을 의심할 수 있습니다. 스로틀 보디에 카본 찌꺼기가 쌓일 경우 연료와 공기 혼합 조절 기능이 떨어져 연비 저하나 RPM이 불안정해질 수 있습니다.

② 점화코일이나 점화배선 불량

만일, RPM 변동이 심할 경우 점화코일이나 배선 불량을 점검해야 합니다. 점화코일의 문제가 발생하면 시동이 원활하지 않거나 엔진이 푸드득 거리는 현상이 나타나게 됩니다.

③ 인젝터 불량

디젤 차량일 경우 연료 분사 기능을 담당하는 인젝터의 손상이나 연료 필터의 수분 유입으로 인하여 엔진 부조 현상이 발생할 수 있습니다.

4. 전기문제로 인한 엔진 부조현상

이렇듯 여러 가지 엔진의 부조현상 중에 가장 빈도가 높은 것은 전기장치의 점화코일과 점화배선 점화플러그입니다.

① 시동을 걸었을 때 RPM 변동이 심하다면 점화코일 및 배선에 문제가 있음을 의심할 수 있습니다.

② 점화코일 및 배선에 문제가 생기면 시동이 원활하지 않고 엔진이 '털털' 거리는 느낌(찐빠라는 표현 많이 씁니다)이 들게 됩니다. 이 경우 차량 스캐너로 고장 부위를 발견할 수 있고, 메인 커넥터를 하나씩 분리해가면서 부조 여부를 확인하는 방법이 있습니다.

③ 엔진 떨림은 있으나 RPM 변동이 없다면 앞 시간에 다루었던 점화플러그의 이상이 있을 경우입니다.

④ 엔진의 점화플러그 미스 파이어(miss fire)로 차가 흔들리고 떨림이 느껴질 수 있습니다.

점화플러그(Spark fire)가 1~4번까지 4EA 있는데, 그 중 성능이 저하되어 점화시기를 제때 맞추지 못하는 것이 있다면 그 순간 엔진이 좀 떨리고 부조현상이 발생합니다.

이외에도 다양한 원인에 의해 엔진 부조 현상은 일어날 수 있습니다. 엔진의 부조 현상을 자가 진단 하기보다는 가까운 정비소에서 전문 정비사와 스캔을 통하여 고장 코드 스캔 결과 엔진 실화, 실화 불량 코드가 뜨는지 점검을 받으시기 바랍니다.

자동차는 소모품만 제때 갈아줘도 고장의 80%는 줄일 수 있다 했습니다. 오늘 알아본 전기 장치의 '점화코일'이 여러분들의 자동차 관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.