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ㆍ작성자
천광호
ㆍ작성일
2004-07-20 (화) 12:25
ㆍ분 류
튜닝
ㆍ조회: 5222
ㆍIP: 210.xxx.253
EGR스위치를 끄고 EGR에 연결된 호스를 뺏습니다. 괜찮은가요?
EGR과 호스를 연결하면 매연이 장난 아니게 나오고 출력도 많이 떨어지거든요..
그래서 EGR 스위치 끄고 거기와 연결된 연결된 호스를 빼니 매연이 없어서...
차에 문제가 되지 않을까요??
전대오
2004-07-20 17:41
EGR 밸브란 무엇인가? 일단 차에는 문제가 될게 없네요!
EGR 밸브는 연소 시의 연소온도를 낮춤으로써 산화질소(일명 넉스:NOX라고 함)를 줄이기 위한 것이 가장 큰 목적이다. 그렇다면 EGR 밸브에 의해 발생되는 문제가 과연 어떠한 것이 있을까? 여기에는 몇 가지 근본적인 문제가 있지만 의외로 이것에 대해 아는 분이 적다. 이러한 내용은 원리를 알면 바로 찾을 수 있는 문제들이다. 이번 호에서는 EGR 밸브의 원리를 설명하고 그와 관련된 문제들을 추적해 보기로 한다.
EGR 밸브는 배기가스 재순환장치(Exhaust Gas Re-circulation valve)라고도 하며 배기가스를 추출하여 연소실에 공급하여 연소실에 들어가는 연료와 공기의 혼합가스 양을 줄이고, 연소 시의 연소 온도를 낮춤으로서 산화질소(일명 넉스:NOX라고 함)를 줄이기 위한 것이 가장 큰 목적이다. 부가적으로 연비를 개선하는 효과가 있으나 이론적으로는 충분한 근거가 있지만 실질적으로 정속주행을 하지 않는 한 연비 효과는 매우 미미하며, 가속력이 많이 요구되는(특히, 가속과 감속이 심한) 주행에서는 오히려 연비가 나빠지기도 한다.
■ EGR 밸브의 종류
▶ 기계식(Mechanical EGR 밸브) - EGR 밸브는 배기가스가 서지탱크로 들어가도록 하는 출입구와 같은 역할을 하며 기계적인 EGR 밸브는 전기적인 신호를 받아 솔레노이드 밸브가 열리면서 서지 탱크내의 부압이 EGR 밸브 상단에 전달되고 이 부압에 의해 EGR 밸브 내의 다이어프램이 위로 올라감으로써 밸브가 열리고 배기가스가 EGR 밸브를 통해 서지탱크로 들어가게 되는 것이다. 이때, EGR 밸브를 열어 주기 위해 밸브 상단부에 서지 탱크내의 부압을 전달하는 솔레노이드 밸브는 ON/OFF 타입과 열림량이 조정되는 듀티 타입이 있다.
▶ 전기식(Electrical EGR 밸브) - 전기적인 EGR 밸브를 EEGR(Electric EGR)밸브라고도 한다. EEGR 밸브는 DC구동 방식의 ISC밸브처럼 EGR 밸브를 직접 여닫아 주는데, 열 때는 마그네틱의 힘에 의하여 열리고 닫힐 때는 스프링의 힘에 의하여 닫히게 되어 있다. 그리고 밸브가 얼마만큼 열려 있는가를 알 수 있도록 밸브 포지션 센서가 있다. 이 EEGR 밸브는 정확하게 배기가스 양을 연소실에 보내기 위한 것이나 과연 정확하게 EGR양을 조절해야 할 필요가 있는지 의문스럽지만 이미 국내 차량(세피아2 1.5D)에 적용되어 있다.
■ EGR밸브의 이해
EGR밸브에 의해 발생되는 문제가 과연 어떠한 것이 있을까? 실제 EGR밸브에 의해서 발생하는 문제는 웬만한 정비사라면 바로 원인을 찾아 수리를 하지만, 의외로 몇 가지 근본적인 문제에 대해 아는 정비사는 적다. 이러한 내용은 원리를 알면 바로 찾을 수 있는 문제들이다. 자, 그럼 그 원리를 설명하고 그와 관련된 문제들을 알아보기로 하자.
1. EGR가스가 연소실에 들어가면 화염전파가 매우 느려지므로 별도의 점화시기를 입력한다. - EGR가스는 결국 연소할 수 없는 배기가스이므로 연소실에서 연소된 연료분자의 화염전파를 방해하는 역할을 해 결국 폭발 시의 급격한 연소를 지연시킴으로서 폭발 압력을 낮출 뿐만 아니라 폭발 시의 온도도 낮추게 된다.(그림4 참조)
<참고> 린번 엔진이란? 린번 엔진이라는 것은 이론 공연비보다 연료를 희박하게 공급하는 방식으로 실화가 발생하지 않는 범위에서 연료를 희박하게 공급하는 것으로 산화질소를 줄이기 위해서는 최소한 10% 이상의 희박을 해야 하는데, 실제 린번엔진 개발에 있어서는 산화질소 발생량은 참고로 볼뿐 주로 실화영역을 찾아 연료량을 입력하는데 중점을 둔다.
그래서 이 폭발시의 온도를 낮추기 위해서 배기가스를 연소실에 공급을 하게 되는데, MAF(Mass Air Flow)센서 방식은 순전히 공기가 흐르는 양을 측정하므로 큰 문제가 없는데 반해 MAP센서 방식은 순수하게 공기가 들어갈 때와 EGR 가스가 들어갈 때 매니폴드의 압력을 구별할 수가 없다. 따라서 EGR에서는 EGR이 작동될 때를 인식하여 그 때의 점화시기를 따로 적용되게 한다. EGR를 적용하면 점화시기는 어느정도 진각해야 하는가? 이것은 어느 회전수에서 어느 정도 흡입 공기량이 들어왔고 또 얼마만큼 EGR양을 공급하였는가에 따라 매우 다르다. 통상, 간단히 말하면 6∼10도 정도 된다
<정비 참고사항 1>
만약 ECU에서는 EGR이 작동되었다고 인식하였는데 즉, EGR을 작동시키고 EGR 적용시의 점화를 하였는데 만약 EGR밸브가 닫힌 채로 고정되는 현상(Stick)이 발생하였다면 어떻게 되겠는가?
첫째, 연료량이 희박하여 산소센서 보정량이 많아진다. 이유는 「2. 배기가스가 들어가는 경우 별도의 연료량 값을 입력한다」에서 설명하였듯이 같은 압력에서 EGR 가스량 만큼 연료량을 적게 공급하므로 산소센서가 피이드백을 하는 경우 그 부족분 만큼 더 공급하게 되는 것이고, 만약 산소센서가 피이드백을 하지 않는다면 그만큼 희박해지게 된다.
둘째, 점화시기가 6∼10도 진각이 되어 노킹 발생 확률이 높아진다는 것이다. 이 현상은 실제 자주 발생하는 것으로 EGR밸브가 장착된 차량에서 노킹이 갑자기 발생하기 시작하면 일단 EGR밸브가 스틱(Stick)되어 있는가를 확인해야 한다. 간단히 EGR밸브를 두들기면 다시 작동을 하는데 P사의 제품은 정상적인 작동보다 스틱현상이 더 많은 것 같다. 마찬가지로 기계식(Mechanical type)에서 솔레노이드 밸브를 ECU에서 구동(접지)해 주는 선이 단락(끊어짐)이 된 경우도 이와 같은 현상이 된다.
2. EGR가스가 들어가는 경우 별도의 연료량 값을 입력한다. - EGR밸브가 열리면 연소할 수 없는 배기가스가 서지 탱크 내로 유입되면서 공기 속에 섞이게 되는데, ECU에서는 이를 구별할 수가 없다. 그래서 ECU에서는 EGR 작동 시에 연료량을 별도로 계산하여 적용하게 한다. 즉 EGR밸브 작동 시에 연료량 계산식이 별도로 있어 없을 때와 똑같이 따로 계산을 하게 된다.
3. EGR밸브의 열리는 양을 정한다(듀티 방식 또는 EEGR 밸브 적용 시) - EGR 밸브가 열리면서 배기가스가 들어올 때, 이 배기가스는 연소실에서 화염전파를 방해하는 작용을 하게 되는데, 만약 이 방해되는 정도가 심하면 실화가 발생하게 된다. 그래서 실화가 되지 않는 범위 내에서 밸브 열림량을 결정하게 되는데 일반 기계식(Mechanical type) EGR 밸브에서는 서지 탱크내의 부압을 전달하는 솔레노이드 밸브 열림량을 조절하여 EGR 밸브에 작용하는 부압을 조절하여 밸브 열림량을 조절하며, 전기식(Electrical type)에서는 직접 EGR밸브의 열림량을 조절한다.
<정비 참고사항 2>
만약 EGR밸브가 열린 채로 고정되었다면 어떻게 되겠는가? EGR가스가 바로 연소실에 유입이 되면서 아주 심한 회전수의 불안정을 보이며, 특히 공회전에서는 시동이 꺼지기도 한다. 이런 경우 정비사가 바로 알 수 있기에 금새 조치를 할 수 있다. 그러나 열린 양이 적은 경우에는 어떻게 될 것인가?
위의 정비 참고사항1과 반대의 현상이 나온다. 첫째로 연료공급이 배기가스 없을 때로 계산되었기 때문에 유입된 배기가스 양만큼 농후하게 되며 산소센서 피이드백을 하게 되면 그 만큼 적게(희박하게) 보정을 하게 된다. 두 번째로 점화시기가 배기가스에 의해 화염전파가 지연되는 만큼 진각되어야 하는데 그렇지 못하기 때문에 지각된 것 같은 효과를 갖기 때문에 출력의 손실이 오게 된다. 마찬가지로 기계식(Mechanical type)에서 솔레노이드 밸브를 ECU에서 구동(접지)해 주는 선이 접지(그라운드:배터리 마이너스)부와 쇼트가 난 경우도 이와 같은 현상이 된다.
참고적으로 배기가스의 저감에 대해서 살펴보자.
연료가 공기에 비해 많으면 연소실에서 연소 시에 공기의 소모는 많아지고 그러면서 연료성분과 불완전 연소된 연료가 잔류한다. 따라서 탄화수소(TIC : Total Hydro-carbon)와 일산화 탄소(CO)가 많이 발생하고, 상대적으로 산화질소가 적게 나온다. 이 때 삼원 촉매 내의 귀금속(Pt :백금, Pd : 파라듐-백금 대신에 사용하는 대체 물질로 가격이 저렴하며 특히 활성화 온도가 낮아 최근 많이 활용 - Rd :로듐)이 탄화수소와 일산화탄소에서 수소(H)와 탄소(C)를 분리해 산화질소에서 분리한 산소와 산화시켜 물(H2O)과 이산화탄소(CO2)를 만들고, 질소는 안정된 질소(N2)를 만들어 낸다. 그러면 연료성분과 일산화탄소만이 잔류하게 되는데,
* 농후 시 : [ CnHm + CO ] + NOX (NO, N2O2, N02) ⇒ CO2 + H2O + N2 + 잔류 가스(TIC + CO) 다음에는 연료를 희박하게 공급한다. 그러면 연료가 농후한 경우와는 반대로 산화 질소가 많이 나오고 연료 성분과 일산화탄소는 적게 발생한다. 이 역시 촉매의 귀금속에 의해 반응을 하여 물(H2O)과 이상화 탄소(CO2)를 만들고, 질소는 안정된 질소(N2)를 만들어 낸다. 이 때는 산화 질소가 남게 되는데,
* 희박 시 : [ CnHm + CO ] + NOX (NO, N2O2, N02 ) ⇒ CO2 + H2O + N2 + 잔류 가스(NOX) 이 남은 산화질소는 전에 남아 있던 연료 성분과 반응을 하여 결국 모두 무해가스로 되게 한다.
* 잔류 가스(TIC + CO) + 잔류 가스(NOX) ⇒ H20 + CO2. 그런데 농후할 때 반응하고 남은 연료성분과 일산화탄소가 희박할 때 반응하고 남은 산화질소(NOX)보다 많으면 어떻게 되는가? 이 때는 실험을 통해서 평형이 될 때까지 희박할 때 나오는 산화질소가 더 나올 수 있도록 연료를 더 희박하게 한다.
반대로 농후할 때 반응하고 남은 연료성분과 일산화탄소가 희박할 때 반응하고 남은 산화질소(NOX)보다 적으면 어떻게 되는가? 역시 실험을 통해서 평형이 되도록 농후할 때 연료성분(탄화수소)과 일산화탄소가 더 나오도록 연료를 더 농후하게 한다.
결국 이렇게 해서 유해 배기가스(탄화수소, 일산화탄소, 산화질소)를 무해한 가스로 바꿔 주게 되는데, 현재 미국 수출용 차량은 새차를 기준(10,000Km 이하)으로 볼 때 중소도시의 대기보다 더 적게 나온다
■ 배기 가스 재순환 장치
터빈, 압축기, HFM5, 공기필터로부터, 조절된 진공압력, 공기출입신호(EGR피드백 콘트롤), 피드백 EGR(공기부피), ECU, EGR 겨냥(공기부피). 페달신호, RPM신호, PWM(듀티), EGR 솔레노이드 밸브, 진공펌프, 인터쿨러, 뒤 엔진, 흡입구, 앞, EGR밸브, 파이프, In-Mani 공기출입, 진공압력, ECU Output Signal, 연소된(EGR)가스
1) EGR(Exhaust Gas Recirculation) 밸브
EGR 밸브는 엔진에서 배출되는 GAS 중 NOx(질소산화물) 배출을 억제하기 위한 밸브이다.
2) EGR 솔레노이드 밸브
EGR 솔레노이드 밸브는 ECU에서 계산된 값을 PWM 방식으로 제어한다. 제어 값에 따라 EGR 밸브 작동량이 결정이 되는데 각종 입력 값과 흡입 공기량을 계산하여 실제 제어 값을 출력하도록 되어 있다. EGR을 제어하는 동안 기타 서브 시스템(연료량 제어 등)의 경우 공기량의 실제 값이 추가로 계산되도록 되어있다. 또한 EGR 작동 시간은 부하를 줄이기 위해 RPM을 제한한다.
3) EGR 중지 명령
▷ 아이들시(1000RPM 이하 52초 이상)
▷ 연료압력 조정밸브 고장시
▷ AFS 고장시
▷ EGR 밸브 고장시
▷ 냉각 수온이 37℃이하 또는 100℃이상
▷ 배터리 전압이 8.99V 이하
▷ 연료량이 42cc 이상 분사시
▷ 시동시
박동훈
2004-07-21 00:16
와..길다..^^;; EGR밸브가 특정RPM에서만 열려야되는데 항상 열려있으면
매연과 출력감소가 일어날수 있다고 합니다 정비소가셔서 점검하세요...
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