DPF 막힘과 터보차저고장과의 관계<명준 Turbo ATD>

DPF막힘과 터보차저고장과는 밀접한 관련이 있습니다.

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중국산, 모조터보,중고터보는 취급하지 않습니다.

터보차저의 고장은 엄격해지는 배기가스배출을 맞추기 위해 추가로 장착되는 배기시스템에 의해 고장확률이 점차로 증가하고 있습니다. 그리고 최근에는 과도한 EGR사용과 GO & STOP기능(메이커별로 지칭하는 단어는 다양)의 사용한 개인적으로 터보차저에 무리를 주는 것이 아닐까 생각됩니다.

DPF의 막힘은 정상적으로 DPF의 재생연소가 이루어지지 않아 발생을 하게 됩니다.

DPF의 막힘이 주요한 터보고장의 원인(역압발생)으로 지목이 됩니다.  

반대로 터보차저의 고장은 DPF의 막힘을 초래합니다.

 

짧은 주행을 하는 차량이나 불량연료를 사용하는 경우에 반복적으로 DPF에 ASH나 SOOT등이 과도하게 축적이 되고 이는 DPF의 고장을 일으키게 됩니다.

 

 

 

 

 

이해를 돕기 위한 동영상입니다.

배기시스템작동원리입니다. 

 

아래사진을 봅니다. 배기쪽날개가 파손이 된 원인이 무엇일까요?

사실 배기하우징을 분리하지 않고는 보이지 않는 부분입니다.

 하우징을 분리하지 않은 상태에서 바라보면 위쪽에서 보기 때문에 아무런 이상이 없는 것처럼 생각하기 쉽습니다.

배기하우징의 극단적인 열에 의한 변형이라고 볼 수 있습니다.

터보차저가 겉보기에는 멀쩡한데 소리가 나는 이유가 여기에 있습니다. 맵핑한 차에서 많이 발생합니다.

DPF의 수명은 필터의 재질, 사용온도, 재생방식, 재생횟수등에 따라 다르기 때문에 일률적으로 정하기는 어려움이 있습니다.

터보챠저로 들어간 배기가스는 터보챠저의 배기쪽 터빈을 돌리고 터빈과 연결된 흡기임펠러가 동일한 속도로(최대 초당 5000회전) 터빈과 함께 공기를 빨아들이게 됩니다. 배기쪽 터빈을 돌린 배기가스는 DPF로 이동하고 미립자 필터를 통과하면서 여과되어 매연은 미립자 필터에 쌓여서 걸러지고 쌓인 매연은 고열로 태워서 깨끗한 배기가스만 배기라인을 통해 배출되게 됩니다.

 

DPF에는 미립자필터 전후에 압력센서가 있어서 DPF로 들어온 처음의 배기가스 압력과 미립자 필터를 통과해서 빠져나가는 배기가스 압력을 계속해서 측정합니다.

 

미립자 필터가에 매연이 쌓이면 압력센서1과 압력센서2는 상당한 압력차이가 발생합니다. 정해진 한계 압력차이가 되면 차량의 ECU는 미립자필터에 매연이 많이 쌓인 것으로 인식하여 DPF에 연료를 보내서 미립자필터에 쌓인 매연을 태워서 없애는 DPF 재생과정을 거치게 됩니다.

 

참고그림

 

 

A Diesel Oxidation Catalyst (DOC) 

B Exhaust Particulate Filter (DPF)

 

 

A Pressure sensor 

B Exhaust differential pressure sensor

C Temperature sensor

D Particulate filter

 

 

 

1. DPF효율

 

연료 및 엔진오일이 연소실에서 연소후 배출가스 형태로 DPF를 지나면서 ash성분들이 축적되어 재생과정을 거치면서 재생과정중 완전히 제거되지 않은 ash성분들이 쌓여 DPF의 효율 및 수명을 좌우하게 됩니다.

 

 

 

2. DPF의 재생

 

DPF에 일정 이상의 압력차가 발생하면 엔진 ECU에서 판단하여 DPF를 재생하게 되며, 아래그림과 같이 일정시간 DPF에 연료를 분사하여 고온에서 태우더라도 완전히 100% 제거되지는 않습니다.

 

 

 

 

3. DPF의 손상

 

DPF는 물리적, 화학적인 영향으로 일정시간이 지나면 손상이 되어 그 수명을 다하게 됩니다.

 

 

 

 

 

 

주된 손상의 원인은 크게 2가지로 분류할수 있으며,

 

1. 정상적으로 재생주기에 맞춰 재생이 되지 않아 ash나 soot가 쌓여 DPF에 과도한 압력차이로 인하여

    DPF가 물리적으로 깨지는 현상

 

2. 과도하게 쌓인 ash나 soot가 재생주기가 길어져서 한꺼번에 재생하려고 하여 고온의 영향으로 DPF가

   녹는경우

 

자동차 회사에서는 이러한 재생주기를 어떻게 최적화 하는가에 대한 해답을 찾기 위해 고심하고 있습니다. 그리고 효율적인 매연감소를 위한 노력은 최근에 들어

더욱 활발하게 메이커마다 특허를 내 놓으면서까지 신기술을 적용하고 있습니다.

예로 요소수를 이용한 경우의 그림입니다. 

 

이론적으로 DPF는 유지관리가 필요하지 않습니다.

 

DPF막힘은 증상이지 근본 해결책이 아닙니다.

반복적으로 이런 일이 생긴다면 문제는 심각해 집니다.

일반적으로 DPF의 막힘이 발생을 하면 시속 80키로 이상으로 한시간정도를 달려주면 재생이 일어납니다.

 

주행으로 해결이 되지 않을 때 새로운 DPF의 교환이나 청소등을 합니다. 하지만 일정기간뒤에 막힘이 또 다시 발생합니다

따라서 계속해서 막힌다면 DPF의 문제가 아니라 원인을 찾아주어야 합니다.

 

 

원인 요소들

 

1. 터보차저라인의 미세한 누설

 

터보차저에서 나온 공기가 엔진의 흡기쪽으로 들어갈 동안 공기통로가 미세하게 샌다면 MAF센서가 계산한 공기의 질량만큼 들어가지 못하고 연료의 불완전 연소를 확대시키므로써 SOOT가 발생하게 되고 이는 DPF의 막힘을 발생시키게 됩니다.

맵핑으로 인한 과잉연료공급도 똑 같은 이치입니다.

 

2.적절하지 않은 엔진오일 사용

 

DPF는 특별히 low-ash oil을 사용하여야 합니다.

 

3.터보차저의 불량

 

터보차저의 오일실링부분의 마모등으로 인한 오일이 연소실로 유입이 되는 경우

 

4. EGR고장

 

5. glow-plugs고장

 

6. pressure sensor센서고장

 

 해결책

1. 먼저 DPF 본체에 대한 교환 입니다. DPF는 수명이 있으며, 미립자필터가 완전히 막힌 상태에서 재생을하게 되면 그 수명이 많이 단축되기 때문입니다.

2. DPF의 재생 여부를 ECU가 판단할 수 있도록 알려주는  차압센서1 과 차압센서2 의 교환입니다. 특히 차압센서1 의 경우는 배기가 빠지지 않는 상태(따라서 배기가스의 온도가 엄청나게 올라갈 수 밖에 없는 상황)에서 데미지를 입었을 가능성이 매우 높고, 이 경우 센서로서의 역할을 제대로 수행하지 못할 것이기 때문입니다. 진단기상으로 확인이 가능하나 어떤 경우에는 애매한 경우가 있습니다. 과감하게 교환합니다.

3. 주변 가스켓부분까지 변형이 왔거나 배기가스가 새는 상태라면 터보챠져도 교환을 해 줘야 합니다. 배기가스가 배출되지 않는 상황에서 계속해서 배기열이 누적이 되었을 것이고 배기매니폴드를 통해서 나오는 가득이나 뜨거운 배기가스의 힘에 의해 돌아가는 터빈은 열에 의한 스트레스를 많이 받게 되는데, 배기 방출이 안되어 그 열이 시동이 꺼질때 까지 계속 누적되었다면 터빈이나 베어링에 변형 또는 손상이 왔을 가능성이 매우 높기 때문입니다.

4. 디젤엔진의 배기가스재순환장치(EGR)나 엔진의 실린더 내부, 인젝터, 흡기부품등 역시 배기 방출이 되지 않는 상황에서 계속 매연을 다량 포함한 초고열의 배기가스에 노출되었다면 손상이 있었을 것으로 추정을 해 볼수는 있습니다.  이걸 다 교환하게 되면 엔진 자체를 교환하는 정도로 일이 커지니 테스트 후 큰 문제가 없다면 클리닝 정도를 해주는 것이 좋습니다.

  DPF에 축적되는 ash는 사용하는 엔진오일의 영향이 크므로, 이러한 엔진오일의 오사용으로 인하여 DPF의 수명을 단축시킬 가능성이 있습니다. 그리고, DPF의 막힘으로 인하여 ECU에서 재생의 횟수를 늘이게 되므로 연비가 나빠지고, 배출가스가 원활히 외부로 배출되지 않아 출력도 떨어지게 됩니다.

 

   

 DPF의 고장은  터보의 고장을 일으키는 주요한 요인이 될 수 있다.