급발진 해소에 대한 연구
김세영 010 5245 8825
한국제품연구
경기도 안양시 안양2동 861-9 백운빌딩1층 뒤
www.cyclone5.com E-mail: cyclone10@naver.com
The reason & the cure of car unexpected fast acceleration with tremendous high rpm.
Sei-young Kim
KIDC- Baikun Bd.1/6F 861-9 Anyang2dong Anyangcity Kyungi Korea
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Abstract : Lately we know many car accident, unexpected fast acceleration with tremendous high rpm. Regarding those reasons people say drivers wrong control, electro-magnetic wave, ECU problem, mal-function of brake system, but those reason is engine inside carbon deposit, many hot spot ignites simultaneously mixed gas, so high power comes out. Also it can be cure by swirling device Cyclone, complete burning, carbon clean effect, also by car maker's exact injection of fuel, and driver's good maintenance.
1. 서론
근래 빈발 사회불안및 불행을 초래하는 급발진문제의 원인에 대하여 운전조작실수라는 기계완전주의, 전자파 또는 정전기로 인한 오동작 즉 ECU의 결함의 주장이있으나, 급발진은 실재하고 재현도 가능하며, 원인은 연소실내 불안전 연소에 의한 퇴적 카본이 엔진 가동중 적열되어 동시다발적 연소를 일으키는 현상으로, 이는 완전연소및 카본청소효과가있는 싸이크론장착 및 메이커의 과다연료분사억제, 소비자의 차량정비로 방지할 수 있다.
2. 2장 급발진현상의 정의와 원인
자동차 역사 100년, 국내외로 휘발유, LPG, 디젤엔진에 있어서 운행중 엔진이 갑자기 고출력 엔진회전 급상승에의한 급발진사고의 원인은 다음과 같다.
2.2.1 급발진의 현상의 정의
시동후 기어를 D나 R에 넣고 출발 순간, 또는 D나 R에서 대기중, 또는 평지나 언덕 주행중 평소처럼 운행또는 가속했을뿐이데, 2-3초안에 4-5000RPM으로 엔진회전이 급상승 괭음과 고출력상태로 급가속을 동반하며 제동력상실내지 제동불가의 상태로 사고를 유발하는 현상.
2.2.2 차량 급발진, 엔진의 비정상 고회전의 원인
급발진은 주행시뿐 아니라 시동초기 윔업단계의 증량분사시기에도 일어나며, 시동초기 웜업단계에서 외기온도에 따라 동절기에 2000rpm 정도 초기상승하는 상황과는 다른 문제이다.
급발진현상은 기화 및 폭발력이 큰 휘발유엔진에서 주로 발생하며 LPG택시 및 14:1의 고압축 자연발화 디젤엔진에서도 발생한다. 이는 근본적으로 엔진의 문제이므로 수동기어, 오토 모두 해당된다. 급발진의 원인은 불완전연소로 인한 연소실내의 광범위하게 형성되있는 퇴적카본이 적열되어 동시다발적 연소 폭발을 일으키는 현상이다.
2.2.3 엔진 비정상 고회전 현상 급발진의 진행과정
연소실내 중심부온도는 휘발유엔진 경우 섭시 3000도, 디젤은 2000도로 엔진작동시 퇴적된카본은 적열되있어 정상적 착화인 점화장치(스파크플러그)에 의함이 아닌, 다중폭팔을 일으켜 순간 고속팽창된 피스턴의 급강하로 비정상 고회전을 일으키며, 정상적 ECU는 이에맞춰 연료를 분사하며 이 고회전현상은 한동안 지속된다. 필요 공기는 트로틀밸브가 열린 틈새로 빠른 유속으로 공급되며, 실제 급발진상황에서 가속페달이 저절로 깊이 눌려진 경우도 있다함처럼 더러는 밸브를 더열수도 있다고 가정한다.
수많은 카본열점은 자체가 다공질로 연료기체 및 오일을 빨아들이고 가열되면 이 가연성기체를 내뿜는 동시 연소실내 고온고압하에서의 동시다발성의 폭팔은 엔진을 비정상고출력 고회전을 일으킨다. 카본에의한 다른 비정상연소는 녹킹외에, 흡기초 조기점화에 의한 역화현상(back fire)으로 엔진화재의 원인이기도 하며 압축행정에서 폭팔을 일으켜 엔진회전이 반대로 돌려는 경우도 있으며, 실제로 프러그가 실린더당 2개로 실화방지 및 화염전파속도를 빨리하여 완전연소로 출력등 성능향상을 도모하는 엔진기술도 있고, 무선조정 소형차 모형비행기 경우 스파크프러그아닌 열점에의해 고회전도 가능하다.
3. 3장 급발진 현상의 억제와 해소
급발진 현상 해소를 위하여는 연소실내 퇴적 카본이 없어야한다. 이를 위하여는 몇가지의 방안이 필요하다.
3.3.1. 과다분사 억제 및 차량정비철저
엔진이 카본퇴적 없이 정상적으로 운행되기 위하여는 이론 뿐 아닌 실제의 완전연소가 되어야하는 바 이는 차량의 공기 및 연료분사량 제어상태 및 노후부품의 정비상태, 운전인의 운전습관에도 영향이 있습니다. 특히 한국의 도로상황은 언덕주행이 많아 다량연료 분사조건의 저단기어, 고회전운행이 많은 상황이어서 연소실내의 카본퇴적으로 인한 급발진 문제는 다른 나라보다 높은 빈도이다.
최근 생산되는 90% 휘발유계 차량은 컴퓨터엔진으로 이는 각종쎈서 즉 흡기공기온도쎈서, 냉각수온쎈서. 트로틀포지션쎈서, 산소쎈서에 의한 연료분사량을 제어하는바 쎈서의 고장시 과다연료분사로 인해 고회전현상이 일어날 수 있다.
예를 들어 냉각수온센서의 노후 경우 컴퓨터가 항상 찬엔진으로 인식 다량연료분사로 연소실은 물론 배기파이프도 카본으로 뒤덮히면 그런 현상이 실제 있을 수 있고, 신차라 해도 혹 메이커가 시동성, 공회전안정성, 가속성을 좋게 하기위해 연료를 과다분사 한다면 연료의 불완전연소로 카본을 형성 급발진이나 엔진화재의 위험이 있고, 또는 카메이커의 잘못된 설계 즉 흡기저항설계 또는 과다분사를 일으키는 경우도 실재하는바 이는 고성능, 저공해, 에너지절약형 차량의 전세계적 공정 경쟁개발 시대에 역행한다.
또한 소비자 경우에도 필요한 기본적 차량정비 소홀인 경우 즉 스파크프러그 및 프러그배선을 매 2-3만 키로 마다 교환치 않아 불완전연소를 초래 연소실내 카본퇴적으로 인해 급발진및, 역화로인한 엔진 및 차량화재, 연비 및 성능악화등을 겪을 수 있다.
3.3.2. 급발진예방차원에서 연소실내 카본의 효과적인 청소방법
근본적인 카본퇴적방지방법은 전술한 적절한 정비, 기타 무리한 급가속을 피하여 연료 과다분사를 막는 것이나 달리 신속한 청소방법으로 다음과 같다.
1) 엔진을 분해하여 카본을 제거할수도 있겠지만 시간, 비용측면에서 또 다시 카본이 퇴적되는 측면에서 이는 전혀 비효율적인 방법이고
2) 와류방식인 싸이크론에 의한 즉 회오리바람에 의해 신속히 제거되며 또한 공기연료의 혼합을 도우는 동시 선회연소효과로 완전연소를 기하여 출력, 연비, 소음진동, 제동력, 공해개선등 20가지의 효과와 창착 후 카본의 생성을 극도로 억제하여 급발진의 가능성을 크게 억제, 방지할 수 있다. 싸이크론이 장착된 상태에서 만일 급발진상황경우나 배기파이프가 검은 카본이 발견되는 상황에서는 신속히 기어를 중립으로 하고 제동을 하고 중립기어에서 가속페달을 3-5초간 깊이 밟아 고회전(공회전 무부하급가속) 해주면 카본이 튀어나가면서 엔진을 정상화 하던가, 무리없이 고속도로 등을 주행하여 카본을 자연스럽게 청소해주는 방법이 있다. 위에 방법으로 청소된 카본이 재발생 없으면 다행이나 다시 발생하는 경우 센서이상 확인 정비가 필요하다.
3.3.3 연소실내 퇴적카본에 의한 기타 악영향
일반적으로 연소실내의 카본은 퇴적된 만큼 고압축비가 되고, 열점을 형성하여 녹킹이 잦게 되고 심한 녹킹은 연소실내의 부품을 충격파로 금속을 손상시키며, 일반적으로 출력저하, 연비악화, 공해를 발생시키고 엔진오일을 빨리 오염시키고 엔진내 부품의 마모를 촉진하고, 압축링 홈에 카본이 끼게 되면 압축링이 쩔어 붙어 압축기능을 잃어버릴 수 있다. 또 점화전 즉 스파크프러그에 카본이 끼면 누전으로 인해 실화를 유발하고 가속성을 저하시킬수있으며, 다중점화 폭팔로 인한 문제의 비정상 고출력을 동반하는 경우가 있습니다. 또한 시동키를 꺼도 푸드득거리며 시동이 좀처럼 꺼지지 않는 디젤링현상의 원인도 연소실 내부의 열점이 형성되어 착화 폭팔 출력으로의 변환이 되는 것이며 이때 시동키를 다시ON에 위치하면 엔진이 2000RPM이상의 고회전을 합니다.
4. 4장 급발진상황시 대처요령
차량운행시 어떠한 돌발상황에서도 현명하게 대처함은 차는 달리는 흉기로 생명과 재산손실의 위험이 있기 때문이다.
4.4.1. 실제 노상에서의 급발진예방 실예등
1) 콩코드 92년 분사식 2.0 오토 7만키로 주행때, 냉각수온도센서의 고장으로 배기파이프가 검게 오염되더니 주행시 가속페달을 떼어도 엔진회전수 강하없이 브레이크를 더세게 밟아야하는 상황이 발생하여 순간 기어를 중립으로 변환과 함께 제동하고 중립에서 가속페달을 힘껏 밟아 3-5초간 고회전으로 카본청소후 바로 정상이 한동안 유지되었고 다시 지방도로에서 그런일이 있었고 같은 방법으로 해소하고, 장수플러그의 시험시 완전한 상태로 시험하기 위해 문제의 냉각수온센서 교환후 바로 배기파이프도 깨끗이 되고 그런 상황은 전무함.
2) 약 1995년경 고객중 르망TBI 오토엔진에서 싸이크론 장착직후 바로 고회전현상 발견된 바 당시 배기파이프가 이미 검게 카본으로 오염되어 있었고 중립에서 엔진 고회전하여 카본 청소후 바로 정상적 낮은 RPM된 적도 있음.
3) 1994,5년경 아는 분의 르망TBI 수동이 갑자기 5000, 6000RPM으로 상승한바 놀라 길옆에 대고 시동을 끄고 잠시후 다시 시동거니 괜찮았다고, 당시 3-4만키로 때였고 스파크프러그 및 프러그배선은 교환안된 상태로, 원인은 마찬가지로 연소실내의 카본이라 보는바, 이후 싸이크론 장착후 주행성능의 향상과 함께 그런일은 없었다함.
4) 1999년경 안양광역신문사 편집인 차량(캐피탈 캬브레타식 수동변속기)에서 싸이크론 장착후 1개월 정도 지나 카본퇴적 원인인 쵸크밸브 수리차 방문시 본인이 운전할 때 고회전현상이 발견되었고 액셀을 밟을 필요없이 크러치만 떼면 차가 저돌적으로 진행하는 바, 문제의 카본퇴적의 근본원인은 시동초기에 쵸크밸브가 너무 닫쳐있음이 원인으로 쵸크밸브에 구멍을 뚫어 재 설치하고 싸이크론 장착후 기어중립 무부하급가속으로 전술한 카본청소후 바로 엔진이 정상화 됨
5) 2002년 구입했던 92년 기아캐피탈 DOHC는 언덕주행중 잦은 급발진 고회전현상이 있던바, 싸이크론의 추가장착위해 써지탱크를 분해해보니 써지탱크내 가변밸브 위의 공기흡입을 막는 철재가스켓을 발견한바 이는 분명 메이커에서 출고시 장착된것으로단정되며 이는 흡기저항으로 성능저하, 연비악화, 공해발생과 연소실내 카본형성의 원인을 준바, 탈거 및 가변밸브를 싸이크론으로 대체 추가장착 후 급발진현상 해소 및 800cc티코보다 늦던 가속성이 향상이 되었음.
6) 대략 2000년 생산 출고시부터 대우 마티스는 에어필터통 출구에 공기흡입에 큰 저항을 주는 프라스틱을 장착 출력저하와 연비악화를 주도하였고 더러는 급발진현상도 있었으며,
그 프라스틱 관의 탈거만으로도 출력등 성능향상이 가능하며,
누비라2, 레간자, 매그너스는 트로틀밸브가 45도 열리도록 흡기저항을 주는 설계의 트로틀바디를 출고해온바 이또한 성능및 연비악화와 연소실내 카본퇴적 효과를 가져왔다고 판단함.
4.4.2. 급발진상황시 대처방법
수동이건 오토이건 가속페달을 밟지 않았는데 엔진이 고회전한다면.
1) 신속히 크러치를 밟거나 기어 N중립으로 동력을 끊고,
2) 풋브레이크및 핸드브레이크로 제동 급발진 사고를 피한다..
*싸이크론이 장착된 상태에서도 만일의 그런상황이있다면
3)신속히 기어중립 전환 마찬가지 제동을 가하여 안정할것이며
가속페달을 힘껏 3-5초간 밟아 급속히 카본청소로 정상 엔진회전으로 복원시키고
4) 카본퇴적의 원인 즉 부품의 결함요소를 찾아 정비한다.
5. 결론
1) 차량 급발진 현상은 실재하며 휘발유, 캬브레타식, 분사식 (MPI, TBI), LPG, 디젤, 터보, 인터쿨러, 수동, 오토 전차종에 걸쳐 발생할수 있다.
2) 급발진의 원인은 엔진의 비정상 고출력현상이며, 이는 불완전 연소로인한 연소실내 퇴적카본이 적열 동시다발적 연소폭발에 의한다.
3) 급발진 등 이상발생시 신속히 기어를 중립으로 하는 동시 제동을 가하거나, 시동키를 꺼 위험한 상황을 피하고, 과다분사 또는 불완전연소가 없도록 정비해야한다.
4) 퇴적된 카본은 와류장치 싸이크론으로 신속하고 효과적인 청소가 가능한바, 기어 중립에서 3000-4000 rpm으로 2-3초 악셀링하여 신속히 청소하는 방법과 장착하여 고속도로등 주행하는 방법이있다.
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