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바름정비

자동차 RPM에 대한 이해와 주요 원인 3가지

일반 운전자를 위한 자동차 정비 팁

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자동차 이상 증상과 관련된  질문 중, 가장 빈번한  문의사항이기도 하며  정비소 방문 시 많은 운전자분들이 말하는 차량 이상 증상 중의 하나가  바로 RPM 문제입니다.  정확하게 RPM이 어떤 뜻인지, 무엇을 의미하는지는 모르지만, 갑자기 계기판의 지시계가 높게 올라가거나 동시에 웅웅 하는 굉음과 함께 자동차가 울컥거리면 일단 운전자는 겁을 먹을 수 밖에 없습니다.  오늘은 내 차의  RPM이  무엇을 의미하는지  대해 간단하게 정리해 보도록 하겠습니다.

RPM(revolution per minute) 이란?

일반적으로  RPM이란 회전하는 모든 물체의 1분당 회전수를 나타내는 단위를 말하며 우리 생활과 밀착된 컴퓨터의 경우 하드디스크 속도, 스포츠 경우 공의 회전속도와 회전수도 rpm이라고 부르고 있습니다. 이와 같이 자동차에서의 RPM은 ' 1분 동안에 크랭크 샤프트가 회전한 회전수'를 말합니다. 

 

즉,  엔진 크랭크 축이 1분 동안 몇번의 회전을 하는지 나타내는 수치 단위라고 할 수 있습니다.  RPM이 높아지는 것은 곧 엔진의 회전수가 많아진다는 뜻이고, 회전수가 많아진다는 것은 그만큼 자동차의 출력과 속도에도 영향을 준다는 뜻입니다. 


일반적으로 계기판의 차량 회전속도계를 보면  숫자 '1~8' 과 ' × 1000 rpm(r/m)' 이라고 표기되어 있습니다.  예를 들어 지시계(바늘)가  '2'라는 숫자를 가리키면 1분에 엔진의 주축인 크랭크축이 2,000바퀴를 회전한다는 의미입니다.

rpm

RPM이 높아질수록 속도가 높아진다?

RPM이 높아지면 엔진출력에 영향을 미치게 됨으로 RPM이 높아 질수록 속도가 높아진다라고 알고 계시는 운전자 분들이 많이 있습니다. 하지만, RPM과 자동차의 속도가 반드시 정비례하는 것은 아닙니다.

속도와 관계된 엔진출력은 단순 RPM이 아닌 엔진의 회전력인 토크와 함께 영향을 미치게 됩니다.


  " 엔진출력 = RPM × 토크 의 값 "


따라서 엔진 출력이 높아 지려면 RPM 또는 토크 값이 높아져야 합니다. 또한 토크가 일정하다고 가정했을 때, RPM이 높아 질수록 속도가 높아 진다고 생각 할 수 있지만 반드시 그렇지 않습니다.

엔진 출력을 높이기 위하여 RPM을 높일 경우 여러 요인으로 인해 엔진 동력의 손실이 발생되기 때문입니다.

※ Tip, 토크 [torque]의 뜻


토크란 일반적으로 물체를 한 점의 주위로 회전시키는 힘의 양을 말하는 것으로 kgf·m 또는 N·m로 나타냅니다.  

예를들어 엔진의 최대토크값이 10 kgf·m/5,000 rpm이라는 것은 엔진이 분당 5,000회 회전할 때 크랭크축에서 1m 길이의 막대 끝에 10kg의 힘이 가해진다는 뜻입니다. 

다시 말하면  토크는 엔진을 돌리는 힘을 나타내며, 가속력과 관계가 있습니다. 따라서  자동차의 엔진 토크가 높으면 그만큼 가속력이 좋아지게 된다는 것을 의미합니다. 

RPM과 연비와의 관계에 대한 오해

일반적으로  RPM이 높아지고 자동차의 속도가 빨라지면  연비는 낮아질 것이라고 생각하기 쉽습니다.

하지만,  똑같은  RPM 상태 이더라도 주행 상태, 주행 환경에 따라 연비가 달라질 수 있기 때문에 반드시 맞다고 할 수는 없습니다. 


예를 들어  일반적으로 가솔린 차량의 경우를 연비는 엔진에 들어가는 공기 흡입량에 따라 결정된다고 볼 수 있습니다.  공기 흡입량은  엔진에 장착된 스로틀 밸브를 통해 조절되게 되는데,  운전자가 가속페달을 깊게 밟으면  엔진에 공기가 많이 유입되어 연료가 많이 소비되고,  그렇지 않을 경우  연료 분사량이 적어지게 됩니다.  또한  주행 중 운전자가 가속 페달을 밟은 후 다시  발을 떼게 되면  스로틀밸브가 서서히 닫히게 되어 엔진에 공기가 거의 유입되지 않는 '무부하 상태'로 됩니다.  이때 크랭크축은 계속 회전상태를 유지하고 있어  높은 RPM이 유지되고 있지만  연료는 전혀 분사가 되지 않는 상태입니다.  따라서  RPM이 똑같더라도 연비가 달라지는 현상이 나타날 수 있습니다. 

※ Tip  무부하 상태 = Fuel cut


스로틀 밸브가 닫힘과 동시에 메인 라인의 가솔린 공급을 멈추고, 자연 공급이 중지될 때까지 필요 없이  소비되는 연료를 절약하기 위한 차단하는 장치 또는 상태를 말합니다.

 

연비를 향상시키기 위해서는 차종마다 정해진  해당 RPM에 맞춰 정속주행을 하면 최대의 연비 효과를 볼 수 있습니다.  또한 최대의 연비를 위해서는 주행환경, 주행 습관 등의 복합적인 요인들에 대해 주의를 기울여야 합니다.  


스로틀밸브

RPM 의 이상증상은 매우 다양한 원인에 의해 나타나고, 차종의 특성에 따라서 원인과 점검 내용이 달라지게 됩니다.  대부분의 운전자분들은 계기판의 RPM이 오르락내리락 거리거나 웅웅하는 소음이 심하게 발생하면 상당히 불안해 질 수 밖에 없습니다. 오늘은 RPM 불안정 이상증상 을 일으키는 기본적인 주요 원인 3가지에 대해서 먼저  정리해 드리겠습니다. 

에어크리너 오염비교사진

① 에어크리너로 인한 RPM 이상증상 


에어크리너는  엔진에 있는 연소실에 흡입되는 공기를 필터로 걸러내어 불순물이나 이물질들을 제거하여 깨끗한 공기로 바꿔 엔진 연소실에 공급해주는 역활을하는 부품입니다.  에어크리너가  불순물을 걸러서 공기를 보내주는 과정에서  불순물이  많이 쌓이게 되면 공기가 연소실로 들어가는 양이 상대적으로 줄어들면서 출력저하에 영향을 미치게되고 그 결과  RPM 이 오르락 내리락 하는 증상으로 이어질 수 있습니다.  엔진오일 교환시 반드시 에어크리너 교환 정비를 통해 사전 예방관리를 해 주는 것이 좋습니다.

스로틀밸브 슬러지 현상

② 스로틀보디/밸브 불량으로 인한 RPM 이상증상 


차량 시동시 RPM 불안정하게 나타나고 시동꺼짐 증상까지 발생한다면  스로틀바디 또는  카본 찌꺼기로 인한 흡기 불량이 의심되는 증상으로 스로틀 보디청소가 필요합니다.


스로틀보디는 자동차 엔진으로 유입되는 공기량을 조절해주는 장치로서, 이 스로틀바디에 이물질이 끼거나 쌓이게 되면  적정의 공기량을  흡입시키는데 문제가 발생하게 됩니다. 


일반적으로 스로틀보디에 쌓이는  불순물을 카본, 카본찌꺼기 라고도 많이 부르는데, 흡배기 과정에서 역화 현상이 발생하면서 완전하게 연소되지 않았던 연료들이 흡기 매니폴드(통로)에 달라붙고 에어크리너에서 걸러지지 않은 먼지들이 같이 섞여서 이물질 층을 발생시킵니다.


또한 스로틀 위치 센서의 출력 전압은 스로틀 밸브의 개도량과 비례하게 됩니다.  따라서 스로틀 위치 센서의 출력전압의 변화 상태에 따라 ECU가 엔진의 가속상태를 조절하게 됩니다.  이 스로틀 위치 센서가 오류 또는 불량이 생기게 되면 엔진 공회전이 불규칙해지고 가속 응답속도가 느려지게 됩니다. 


스로틀보디 청소는  흡기계통 세정제 및 스로틀바디 세정제로 청소를 해주게 되는데 가끔씩 스프레이용 세정제만 뿌리고 청소를 마무리하시는 분들이 있습니다. 이럴경우에는 이물질이 제거되지않아 위와같은현상을 발생 시킬 수 있으니 뿌리시고 나서 마른헝겊 이나 수건 걸레등으로 마무리를 해주셔야합니다. 가급적 차량 안전을 위하여 해당 정비는 전문 정비소에서 전체 점검과 함께 정비하시기를 권유드립니다.

에어플로우센서

출처사진출처 : 자동차부품 온라인 쇼핑몰 요요카

③ 에어플로우센서 불량에 의한 RPM 이상증상 


에어플로우 센서(Air Flow Sensor)란 엔진으로 보내는 흡기 공기량을 파악하여 체크하는 센서로 ECU에 공기 흡입량에 대한 정보를 신호로 전달해주는 역활을 합니다.    

자동차에 사용되는 에어플로우 센서는 감지된 공기 흐름률을 ECU에 공기 흡입량 신호로 보내 주게 되는데  ECU에서는 이 흡입 공기량 신호와 엔진 회전수 신호를 기초로 하여 기본적인 연료 분사 작동 시간을 결정하게 됩니다.  따라서 에어플로우센서가 불량일 때에는 RPM 불안정 증상이 발생하면서  시동이 꺼지기도 합니다.   에어플로우 센서의 문제가 있다면 1차적으로 에어플로우 클리닝 정비를 하여야 합니다.  에어플로우 클리닝을 할 경우  차량의 가속성능이나 출력 향상 효과를 가져올 수 있습니다.

차량 이상증상에 대한 진단이나 차량 정비 견적을 확인하시려면 바름정비 앱/웹으로 편리하게 이용하실 수 있습니다.  아래의 바름정비 사전견적확인하기 링크를 누르시면 바로 연결됩니다.

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