환경검사로 인해 최근 많은 센타에서 테스터기를 구입하여 배기가스를 무료로 측정해 주고 있습니다.
무료라고는 하나 기준치 초과시 정비 및 촉매를 설치하는 추가 작업으로 이어지니 남는 장사라고 봐야겠지요.
암튼 친분이 있는 몇몇 센타 사장님들과 통화를 한 결과 관리가 잘된 할리는 촉매가 없는 불하차 조차도 기준치 이내에 들어왔으나 외관은 멀쩡하지만 상당시간 말발굽소리가 나오도록 저 아이들일 RPM으로 세팅이 된 경우 기준치를 초과하는 경우가 대부분이라고 합니다.
왜그럴까요?
우선 말발굽소리가 나게 하려면 제팅은 진하게 점화시기는 느리게 조정하여 의도적으로 불완전 연소 상태를 만들어 주기 때문입니다. 심한 경우 적정 RPM과 부하에 따라 점화시기를 자동 조정해 주는 VOES를 제거하기도 하구요.
문제는 상당기간동안 이런 불완전 연소상태를 유지한 경우 순정상태로 복원을 해도 불합격이라는 겁니다.
이미 엔진의 주요 구성품들의 마모와 노화가 많이 진행되었기 때문이지요.
제가 과거에 올린 글을 편집해서 다시 올려 드리니 참고하시기 바랍니다.
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과거 셔블헤드까지 저RPM에서 울려나오는 POTATO SOUND(일명 말발굽소리)는 할리의 존재감을 나타내는 특유의 소리였습니다.
하지만 에보와 트윈캠의 경우 이렇게 RPM을 낮춰 놓으면 엔진의 내구성에 치명적인 악영향을 미치게 됩니다.
1. 압축압력(Cold Compression Pressure. CCP)의 차이
셔블 : 압축비 8:1, 순정L캠 사용시 CCP : 138 PSI, 연소실 : 반구형(Hemi), 피스턴 크라운 : 돔형
에보 : 압축비 8.5:1, 순정N캠(92~98) 사용시 CCP : 145 PSI, 연소실 : D형, 피스턴 크라운 : 평면형
트윈캠88 : 압축비 9:1, 인젝션용B캠 사용시 CCP : 167 PSI, 연소실 : 욕조형, 피스턴 크라운 : 평면형
에보와 트윈캠의 경우 연소실의 형상을 D 또는 욕조 모양으로 만들었고 스퀴시 밴드의 면적이 넓어져서 흡입기가 잘섞이게 만들었기 때문에 압축 압력이 올라가도 노킹이 잘 일어나지 않습니다. 이로 인해 굳이 제팅을 진하게 설정을 하지 않아도 출력도 향상되면서 배기가스는 저감되는 고성능(할리에 고성능이라는 표현은...쩝)엔진으로 진화하게 되었습니다.
문제는 압축비가 올라가면 크랭크핀에 걸리는 압력도 올라가게 되는데 에보와 트윈캠의 경우 아이들링시 RPM을 올려(1,000 전후) 오일 압력을 높은 상태로 유지시켜 줘서 크랭크 핀과 베어링의 오일 유막을 두껍게 만들어줘야 이부분이 마모가 되는 걸 방지할 수 있습니다.
참고 : http://cafe.daum.net/harleydavidson/1tir/2663
http://cafe.daum.net/harleydavidson/1tir/2680
2. 제팅과 사용 연료
셔블 : 흡입기 비율 약 13:1, 유연휘발유
에보, 트윈캠 : 흡입기 비욜 약 14:1, 무연휘발유
셔블의 경우 연소실과 피스턴의 형상이 반구형인 관계로 제팅을 진하게 설정을 해줘야 노킹이 일어나지 않았습니다. 하지만 이로인해 엔진의 열도 많이 발생하지 않았지요. 하물며 당시에는 옥탄가를 휘발유에 함유된 납 성분을 이용해서 올려주는 유연휘발유를 사용했습니다.
문제는 납이 옥탄가만 올려주는게 아니라 흡배기 밸브 계통의 마찰과 충격을 저감해주는 쿠션 역할도 같이 수행했다는 겁니다. 에보와 트윈캠은 무연 휘발유를 사용해서 금속의 윤활을 전적으로 엔진 오일에 의존하게 되는데 저RPM으로 인해 오일 압력이 낮아져서 오일의 공급량이 떨어지면 밸브 계통의 마모가 심해지게 되겠지요.
신형 트윈캠엔진의 경우 엔진이 과열되면 아이들링시 RPM이 떨어지며 심한 경우 뒷실린더가 정지되기도 합니다. 하지만 이 경우에도 ECM이 약 800RPM 이하로 내려가지는 못하게 제어를 하며 동시에 제팅을 진하게 설정해 줘서 엔진의 온도를 낮춰주기 때문에 오일 압력 저하로 인한 부작용을 최소화 합니다.
3. 오일의 점도
셔블 : 단급점도 50W 또는 60W
에보, 트윈캠 : 다급점도 20W50
에보와 트윈캠의 경우 연비 향상과 겨울철 시동 성능 향상을 위해 셔블보다 상대적으로 점도가 낮은 다급점도 오일을 사용합니다. 문제는 같은 50이라고 해도 다급점도오일은 함유된 점도지수 향상제가 지속적으로 산화가 되기 때문에 단급점도 오일보다 고온시의 점도가 서서히 떨어지게 됩니다. 점도가 떨어지면 오일의 유막도 얇아지게 되는데 다급점도 오일을 사용하는 에보와 트윈캠의 경우 낮아진 RPM으로 인해 오일 압력마져 떨어지게 되어 각 구동부분의 마모량도 급격히 올라가게 됩니다.
4. 오일펌프
셔블, 에보 : 일반 기어 방식
트윈캠 : 트로코이드 기어 방식
트윈캠의 경우 셔블과 에보보다 오일펌프의 성능이 향상되어 단위 시간당 처리 용량이 크게 늘어났습니다. 그래서 오일의 압력도 높게 유지를 시켜줄 수 있습니다. 하지만 오일펌프의 효율성을 높이기 위해 기어의 형상이 트로코이드 방식으로 개선되면서 기어가 커지게 되었고 이로 인해 부하와 마찰도 늘어나게 되었습니다. 저RPM으로 인해 오일 펌프쪽으로 오일의 공급량이 줄어들게 되면 트로코이드 기어의 마모가 심해지면서 노후화도 급격히 일어나게 됩니다. 참 아이러니컬 하지요.
오일펌프는 오일만 공급하는게 하니라 크랭크와 캠하우징에 고여 있는 오일을 빨리 빼주는 역할도 하는데(리턴) 에보와 트윈캠은 상대적으로 낮은 점도의 다급점도오일을 사용함으로 저RPM시 리턴의 효율도 낮아지게되어 크랭크와 캠하우진에 불필요한 오일을 그냥 놔두게 됩니다. 이게 필요없는 부하를 발생시키고 브로우바이가스(일명 나마가스)의 발생을 촉진시키기도 합니다.
5. 실린더의 재질과 오일자켓
셔블 : 스틸, 오일자켓 없어서 오일이 외부의 관을 통해 내려감.(공랭식)
에보, 트윈캠 : 알루미늄. 오일자켓이 실린더 외벽 내부을 통과함.(공유냉식)
에보와 트윈캠은 고성능을 위해 실린더 블럭을 알루미늄 재질을 채용하게 됩니다.
하지만 알루미늄의 경우 스틸보다 열에 대한 팽창력이 크기 때문에 실린더 내벽에 별도의 오일 통로를 만들어 실린더의 냉각 성능을 올려주게 됩니다. 즉 엄밀히 말해 더 이상 공랭식이 아닌 공유냉식이 된 셈이지요.
저RPM상에서는 엔진 헤드에 오일공급량이 줄어 들게 되어 상대적으로 오일자켓에 오일이 충분히 공급이 되질 않아 실린더 내벽의 온도가 급격히 상승하게 됩니다.
6. 제네레이터와 알터네이터의 차이
초기 셔블까지 충전시스템은 직류를 이용한 제네레이터 방식이었습니다.
후기 셔블부터 현재까지는 교류를 별도의 레귤레이터를 통해 직류로 변환해 줘야하는 알터네이터 방식이구요.
물론 전반적인 충전 용량 및 효율은 신형인 알터네이터가 뛰어납니다.
하지만 알터네이터의 가장 큰 단점이 있는데 레귤레이터가 항상 일정한 전기를 소모함에 따라 저 RPM시의 충전 효율은 같은 크기의 제네레이터에 비해 떨어진다는 것이지요.
즉, 제네레이터을 사용하는 초기 셔블의 경우 800RPM이하에서의 충전 효율은 현재의 3상 알터네이터를 채용한 트윈캠보다 더 뛰어나다는 사실입니다.
7. 연소후 남는 연료
제팅을 필요이상으로 진하게 해주면 연소후에도 연소실에 연료가 남아있게 됩니다.
이게 실린더 내벽과 피스턴 링, 스커트의 유막을 씻어내게 되어 마찰로 인한 마모가 발생하게 됩니다.
또한 연료로 희석된 엔진오일은 점도가 급격하게 떨어지게 되어 악순환이 계속 반복되게 됩니다.
셔블의 경우 본래 사용 오일의 점도가 진하고 피스턴과 실린더 사이의 간극이 넓어서 어느정도의 유막 손실과 점도 하락은 크게 영향을 미치지 않지만 에보와 트윈캠은 워낙 간극이 좁아서 유막손실로 인한 마모가 빠르게 진행되게 됩니다.
8. 점화시기의 지각
점화시기를 늦춰주게 되면 출력이 떨어지면서 연소실의 온도가 급격하게 올라가게 되어 엔진이 필요이상으로 과열됩니다.
과열은 연소기관의 가장 큰 적입니다.
셔블은 압축비가 낮아서 점화시기가 왠만큼 느려져서는 심각한 과열이 발생하지 않습니다만 에보 특히 고압축의 트윈캠은 엔진의
온도가 순식간에 적정치 이상으로 상승하게 됩니다.
말발굽소리를 내주는 작업을 서슴치 않는 일부 업자들과 중고로 내놓은 차주들은 얘기합니다. 아직까지 말발굽소리로 인해 엔진 망가지는거 본 적 없다고...
사실일까요?
제가 말발굽 소리 때문에 에보 엔진을 말아 먹어 본 당사자입니다.
94년식 다이나 와이드글라이드이구요. 환상적인 말발굽소리를 자랑하다가 어느날 갑자기 엔진이 확 맛이 갔습니다. 당시 마일리지는 40,000Km 좀 안된 상태였습니다. 엔진을 열어보니 커넥팅로드의 롤러 베어링이 파손이 되었더군요. 피스턴핀의 메탈 베어링도 타원형으로 심하게 마모가 된 상태였구요. 에보 엔진은 크랭크핀 오일 구멍이 1개였기 때문에 낮아진 RPM으로 인해 커넥링로드에 오일이 충분하게 공급이 되질 못한 상태에서 불규칙적인 말발굽소리로 인해 진동마져 심해져서 생긴 결과였습니다. 어떻게 알았냐구요? 파손 원인을 파악하고 리빌딩을 위해 할코를 통해 할리 본사로 엔진을 통째로 보냈었고 정밀 진단 후 상기와 같은 진단을 받았습니다. (당시에는 할리 본사에서 1년간 보증을 해주는 엔진 리빌딩 프로그램이 있었습니다.)
참고 :http://cafe.daum.net/harleydavidson/1tiq/27719
http://cafe.daum.net/harleydavidson/1tiq/27721
엔진의 노후화가 심해져서, 아니 하다못해 과열과 재채기가 주원인인 간단한 실린더 헤드 가스켓 교체 수리라 할지라도 자주하면 할수록 누가 돈을 더 쓰게 되고 누가 더 벌게 될까요?