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엔진 윤활 시스템에서 발생되는 소음-(((계속 이어서 글을 올립니다.)))
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VALCAN (10-04-19 12:45)
조회 : 6,746
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많은 분들이 엔진 윤활계통에서 발생되는 소음 문제를 상담 의뢰하여 이번 기회에 체계적으로 정리하여 올리겠습니다. (전체 내용을 정리하는데 약 15일 정도 소요 예정)
엔진 윤활 시스템에서 발생되는 소음은 전문가 수준의 경험을 가지고 있어야 정확한 원인과 대책을 세울 수 있습니다. 먼저 어디서 소음이 발생되는지 원인을 분석하고 이를 해결하기 위한 방안을 제시코자 합니다.
1. 발생처(발생부위, 부품등)
유압타펫
오일펌프
캠샤프트 및 로커아암
엔진오일
체인
크랭크축
커넥팅로드
크랭크축 베어링
커넥팅로드 베어링
피스톤 핀
피스톤 링
피스톤과 실린더 내벽
2. 발생원인
발생원인은 매우 다양합니다. 한가지 원인으로 발생되는 것도 있고 여러 부품이 결합되어 복합적으로
발생되는 경우도 많습니다. 따라서 각 부품별 발생원인 및 대책이 다르기 때문에 순차적으로 하나씩
정리하겠습니다. 정비에서 해결 할 수 없는 부분에 대해서는 원론적인 설명으로 간략히 하겠습니다.
2.1 유압타펫
유압타펫은 통상 4가지 조건에서 소음이 발생되며 그 원인은 매우 많습니다.
1) 냉간시 발생(주로 오일 점도 및 공급량에 의해 결정됨, 기타 이물질,슬러지의 영향도 있음)
주로 오일 공급에 달려 있습니다. 오일이 펌프에서 실린더 블럭과 헤드를 거쳐 유압 타펫에 들어가
기 까지 일정한 시간이 소요됩니다. 비정상적인 조건이 형성되면 좀더 시간이 걸리며 이 과정에서
타펫 속에 오일공급이 지연되면 공기가 차서 타펫 소리가 발생됩니다. 일반적으로 시동 후 약 3분에
서 5분 정도 지나면 사라지는 현상. 겨울철에는 좀더 시간이 길어져 발생됨. 엔진이 충분히 열을 받
아 오일 점도가 낮아져 오일이 원활히 공급되어도 소음이 발생되면 이는 열간시 발생된 것임.
2) 열간시 발생(주로 오일 압력과 유량의 문제)
오일이 충분히 열을 받아 점도가 낮아진 상태에서 오일 펌프가 밀어주는 압력이 낮거나 크랭크축
및 커넥팅로드 축에서 빠져나가는 오일량이 많이질 경우 헤드쪽으로 가는 오일 유량이 줄고 아울
러 압력도 저하되어 타펫에 필요한 최소한의 유압 및 유량이 모자랄 때 주로 발생됨.
3) 냉간,열간 상관없이 발생
규정된 압력과 유량이 타펫에 공급되어도 소음이 발생되면 이는 타펫이 정상적으로 오일이 들어갔
다 빠져나오는 유체 스프링과 같은 역활을 하지 못한 경우입니다. 이미 타펫을 빼내어 유압이 작동
되는지 눌러보면 완전히 딱딱해져 있는 경우가 많습니다. 더러는 유압타펫 내부의 유압 및 유량을
조절하는 일종의 피스톤과 실러더 역활을 하는 부분에 스프링힘으로 막아주는 부위에서 씰링이 잘
되지않아 유압이 새는 경우도 있습니다. 이때는 타펫을 손으로 가겹게 눌러도 쉽게 눌러짐.
4) 타펫 부품 자체 결함
실린더 헤드의 캠샤프트에해 밸브를 구동되며 열리고 나면 스프링 반발력에 의해 밸브가 닫힌다. 이
과정에서 유압 타펫은 심한 충격을 받게 된다. 이 충격은 유압 조절부에서 흡수하지만 밸브 간격을
고려하여 더이상 압축이 되지 않도록 설계되어 있다. 타펫에 계속된 충격과 유압 및 유량의 불균
형이 초래되면 타펫이 고스란히 그 충격을 받으며 이과정에서 고장이 발생될 수 있습니다. 아울러
타펫 속으로 마모입자, 이물질, 슬러지등이 쌓이면 타펫의 고유 기능이 상실되어 불량이 발생됨.
2.2 오일펌프
오일펌프는 엔진의 윤활시스템에 오일을 공급하는 심장과도 같습니다. 오일펌프는 차종별로 크랭크
축에 직접연결되어 구동되는 방식, 체인으로 펌프축을 돌려 구동하는 방식, 기어의 맞물림에 의해 구
동하는 방식등 다양한 형태로 되어있습니다. 따라서 엔진이 노화되면 펌프 내부의 내접 및 외접 치형
등이 부팃치며 소음이 발생되는 경우가 많습니다. 아울러 펌프를 구동하는 체인이나, 기어등에서도
소음이 발생됩니다. 그러나 더 중요한 것은 펌프가 노화되면서 규정된 유량 및 유압에 문제가 생기면
윤활시스템 전반에 걸쳐 소음, 마모, 진동을 동반한 문제로 번지게 됩니다. 그 대표적인 것이 크랭축
베어링, 컨넥팅로드 베어링, 캠샤프트, 유압 타펫등에 심각한 문제를 초래합니다.
---> 오일펌프와 연관된 고장 및 소음들<-----
규정된 유압 및 유량이 모자랄 때
오일펌프 커버 편마모가 심할 때
오일펌프 치형(내접 및 외접치형)의 커버가 변형
오일펌프 내부의 릴리이프 밸브 스프링 및 프란자 작동불량
이러한 원인들은 오일펌프 내부에 숨어있는 증상들로 실제 펌프 보다는 윤활시스템 전반에 걸쳐 서서
히 문제를 발생시키므로 확인도 어렵고 잘못된 진단으로 이어질 수 있으니 특별히 주의 바랍니다.
2.3 캠샤프트,밸브, 로거아암, 유압타펫등
캠, 밸브, 밸브스프링, 로커아맘, 유압타펫, 오토래시, 캠팔로우어등 실린더 헤드의 밸브를 구동하
기 위해 상호연동하여 작동되는 부품들입니다.
이러한 부품들에서 소음은 단일 부품 한가지 원인보다는 상호 연관되어 발생되기 때문에 어느 부품이
문제인지 확인하기 매우 어렵습니다. 그래서 윤활시스템 전반에 대한 지식과 경험이 절대적으로 필요
합니다.
예를들면 유압타펫에서 "따다다" 치는 타펫소음이 발생되었다면 무엇이 문제일까요 ?
아마도 여러가지 추정원인이 있을 수 있겠지요. 무조건 이것저것 전부 교환할 수도 없고 난감하지요.
제가 경험한 원인중에는 이런것도 있었습니다. 실린더 헤드의 밸브가 맞닿는 밸브 시트링부위가 심하
게 편마모 되어 밸브가 헤드쪽으로 약 0.5mm 이상 치고 올라가 압축가스도 새고 밸브가 열리는 간극
도 변하게 되었습니다.이 과정에서 유압타펫에 오일이 들어갔다 빠져나오면서 밸브를 구동하는 기본
적인 행정(거리)이 변하여 타펫내부에서 적정 유압이 형성되지 않아 캠샤프트 로브(뾰쪽한 부분)가 타
펫의 상부를 치는 현상이 발생하여 타펫 이음이 자주 발생되었습니다. 따라서 단편적인 생각보다는
종합적으로 본 후에 어떻한 처방을 해야할지 고민하시기 바랍니다.
2.4 엔진오일
엔진오일과 소음은 매우 밀접한 관계에 있습니다. 엔진오일의 종류, 품질, 점도등에 따라 엔진에 미치
는 영향이 다르기 때문입니다. 아울러 엔진의 상태에 따라 오일의 종류 및 품질의 차이에 의해 다양한
형태의 소음, 진동, 마찰, 마모등이 결합되어 소음이 발생됩니다. 따라서 정확히 한가지 원인에 의한 것
이라기 보다는 다양한 조건들에 의해 발생되기 때문에 해결 방법도 여러가지 있을 수 있습니다.
--- 오일과 관련된 소음 원인분석 ---
1) 점도저하--->유압 저하---> 타펫소음
2) 점도저하--->오일소모 증가--->오일량 부족---->윤활계통 전체 소음 증가
3) 점도상승--->오일내부에 슬러지증가--->점도상승유발---->오일순환불량초래--->소음증가
4) 점도상승--->유체윤활조건인 크랭크케이스 및 오일펌프 유압상승, 유체관성증가--->소음증가
5) 오일성분 기능상실--->마찰증가--->진동발생---> 소음증가
6) 오일속 소포제 기능상실--->오일의 기포 과다발생---> 타펫 소음증가
7) 차종에 따른 적정 점도 선택이 맞지 않을 때(필요이상 저점도 사용시, 필요이상 고점도 사용시)
8) 오일 교환주기를 과다하게 넘긴 경우---슬러지 증가 및 오일 기능상실로 소음증가
9) 오일필터가 제기능을 하지 못할 때
10) 기타 수많은 원인들이 있습니다.
2.5 체인 타입의 타이밍 밸트
크랭크 축에서 동력을 캠샤프트 축으로 전달하기 위해서는 크랭크 축 기어와 캠축 기어 사이의 동력을
전달하기 위한 밸트가 필요합니다. 과거에는 엔진 front side(앞쪽)에 노출되어 고무 재질의 밸트가 사
용되었으나 요즘 일부 차종은 타이밍 밸트 커버 안쪽 윤활 시스템 안에서 밸트가 돌아가는 구조입니
다. 이로 인해 밸트에 공급되는 윤활상태에 따라 소음이 매우 민갑합니다. 특히 밸브카 커버 안쪽에 있
어 육안으로 확인이 안되기 때문에 소음상태에 따라 정비를 해야 하기 때문에 아주 주의를 요합니다.똑
한 유압텐셔너 및 기타 윤활시스템과 연계하되어 소음이 발생되므로 한가지 단품만 가지고 해결하려
고 하면 열심히 부품을 교환 했으나 시간이 지나면 또다시 소음이 커질 수 있으므로 정확한 진단 후 수
리 및 교환이 요구됩니다. 체인타입의 타이밍 밸트의 경우 엔진오일의 특성과도 매일 밀접한 관련이 있
으므로 오일선정도 매우 중요합니다. 가급적 내 마모성이 우수하고 마찰특성이 좋은 오일을 사용하는
것도 내구성을 향상 시킬 수 있습니다.
2.6 크랭크 축
크랭크 축은 커넥팅로드와 피스톤이 연결되어 회전운동과 왕복운동의 충격이 동시에 발생하는 부품이
다. 따라서 자동차 제작사에서 잘 만들어진 엔진이라 하더라도 어떻게 차를 관리하느냐에 의해 진동이
소음이 크게 달라지는 부품이다. 특히 메탈 베어링과 크랭크 축 회전 부위의 윤활상태에 따라 소음 및
진동특성이 다르게 나타납니다.
계속됩니다. ====
3. 해결방법
4. 결론
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