현대 A 엔진

 

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사진은 쏠라티에 적용된 A2 엔진. 요소수를 사용한다.
1. 개요
2. 상세
3. 종류
4. 운전시 주의점, 단점
4.1. 주기적인 엔진오일 관리, 교환
4.2. 주기적인 연료필터 교환
4.3. 오일스트레이너 관리 철저
4.4. 터보차저의 열 스트레스 관리
5. 적용차량
6. 둘러보기


1. 개요


현대자동차에서 개발 및 생산되는 배기량 2,497cc의 직렬 4기통 디젤 엔진. '''2002년'''부터 현재까지 현대자동차에서 생산하고 있는 후륜구동 기반 소형 상용차용 디젤 엔진이다. 2002년 2월 쏘렌토에서 시작해 2달 뒤에는 스타렉스에 적용되고, 2004년 1월에는 포터와 리베로에 탑재되었다.
주로 포터, 봉고, 스타렉스 등 대한민국 소상공인이 사용하는 생계형 자동차부터 탑재 차량들 중 가장 고급형인 유럽식 LCV 모델 쏠라티, 마이티(내로우캡 한정)까지 폭넓게 이용되고 있다. 전신인 미쓰비시 아스트론 엔진까지 합하면 우리나라에서 가장 많이 팔린 소형 디젤 엔진이다. 형식 명칭은 D4CB.

2. 상세


과거 현대자동차의 주력 디젤 엔진이었던 미쓰비시 아스트론 엔진(혹은 현대 T 엔진)을 바탕으로 현대자동차에서 자체적으로 마개조에 가까운 개량에 개량을 거듭해 커먼레일 디젤 엔진으로 재탄생했다. 1980년에 등장한 미쓰비시 아스트론 엔진을 A엔진의 뼈대로 본다면, 1992년에 등장한 기아 J 엔진보다도 오래 된 엔진이다. J엔진은 1992년 당시에 와이드 봉고 모델에 JS 2,700cc급 엔진이 쓰였다.
기계식 디젤 엔진인 미쓰비시 아스트론 엔진을 주력으로 사용하는 소형 상용 모델인 스타렉스, 포터, 리베로가 적용 대상이었으며, 날이 갈수록 강화되는 배기가스 요구조건과 시장에서 요구하는 더 큰 엔진출력을 만족시키기 위해 개발되었다.
베이스가 된 T 엔진쌍용자동차가 썼던 메르세데스-벤츠의 OM 60x 계열 엔진을 제외하면 당시로써는 국내에 판매되는 소형 디젤 엔진 중에서 신뢰성과 내구성이 가장 높은 엔진이기도 했다. T엔진의 구조적 특징으로 인해 개조의 난이도가 낮았던 점과 승용 모델용으로 이미 D엔진J엔진으로 라인업이 확보되어 있었기 때문에 상용차에만 사용되고 승용모델에 적용을 고려하지 않아도 된다는 이점이 있었다. 그리고 실린더 블럭의 기초 사양이 기존과 거의 동등함으로 인한 생산원가의 절감 내지는 차량탑재개발의 용이함 등 많은 사항이 고려되어 완전 신개발보다는 종래 엔진의 개량에 가닥을 잡고 개발을 시작하게 된다.
종래의 T엔진이 실린더 내경 91.1mm, 행정길이가 95mm였는데, A엔진으로 개량되면서 실린더 내경은 0.1mm을 줄여 91mm, 행정은 반대로 1mm늘린 96mm로 배기량은 2,497cc 가 되었다.타이밍 벨트방식의 SOHC 헤드를 타이밍체인방식의 DOHC 헤드로 개조하고, 연료분사방식은 전자식 플런저에서 보쉬의 커먼레일 직분사 시스템을 장착하여 145마력의 파워를 확보하며 유로3 환경규제를 충족하게 된다.
아울러 미쓰비시 시절 4D56 TCI부터 장착되던 밸런스샤프트를 더욱 개량해서 이전 모델인 D4BH엔진에 비해 소음과 진동이 획기적으로 개선되었다. 공회전에선 잘 들리지 않는데 1500 ~ 3000rpm 영역 운전시 미쓰비시 시리우스 엔진계열 특유의 밸런스 샤프트 소리를 확인할 수 있다.
개발을 다 해 놓고 나니 엔진의 성능이 기대 이상을 넘어 폭발적인 수준이었다.[1] 그런데 당시 데뷔 시기를 저울질하던 쏘렌토테라칸의 시장 간섭을 우려해야하는 상황에 직면했다. 원래 쏘렌토에 기아의 J엔진, 테라칸에 현대의 A엔진을 올려서 선보여야 했지만, 테라칸이 쏘렌토보다 고급차라는 점을 강조하기 위해 테라칸에 배기량이 더 큰 J엔진이 장착됐다. A엔진은 쏘렌토에 장착되었고, 이로 인해 쏘렌토는 승용 모델로는 처음이자 마지막으로 A엔진이 장착된 차량이 되었다.
쏘렌토가 데뷔하고 약 2달 후인 스타렉스와 리베로에 커먼레일 모델이 추가되면서 비로소 소형 상용차에 얹혀지는 본래의 목적 달성을 이루게 된다. 그 이후로 VGT나 DPF, 요소수 사용 등 지속적인 개량이 지금까지도 꾸준하게 이어져 현재는 다시금 전성기의 T엔진처럼 현대자동차그룹 내 소형 상용 모델의 주력 디젤 엔진이다.
디젤 엔진 환경규제에 대응하기 위해 2002년 출시 이후 유로3부터 2012년 유로5까지 연료분사압을 높이고 VGT 적용, DPF, EGR을 장착했다. 그리고 2016년 SCR을 장착한 A2엔진으로 거듭 개량해 유로6 환경규제를 충족하고 있다. 현재 A2 엔진은 그랜드 스타렉스, 쏠라티, 마이티의 2.5톤 내로우캡에 장착되고 있으며 기아의 봉고3도 이전 J3 엔진이 유로5 규제를 충족하지 못해 단종되면서 A엔진을 장착하게 되었다. 게다가 이제는 유로6를 넘어 악명 높은 실제 도로에서 배기 가스를 측정하는 실주행 테스트를 적용하는 강화 유로6 기준까지도 충족한다.
여담으로 쏘렌토에 장착된 A엔진의 소음은 우렁차다는 표현이 적절할 정도로 큰 편이다. 그렇지만 현재 나오는 포터, 그랜드 스타렉스, 봉고는 개선 및 개량을 통해 쏘렌토보다 소음이 조용해졌다.

3. 종류


미션 허용 용량과 사용환경, 플랫폼에 따라 세팅을 달리하여 다양한 차종에 장착되고 있다. 운전실이 엔진보다 앞에 있는 포터, 봉고 등 전방 조종차량은 큰 냉각팬과 큰 미션을 달기 불리해 내구성 확보가 우선이라 적절히 디튠되어 장착된다. 참고로 포터는 변속기 문제로 출력이 제한되어 있는데도 액셀을 밟는 족족 튀어나가며 그런 제한이 없는 쏘렌토 1세대, 스타렉스, 리베로는 그야말로 날아다닌다.
  • A 엔진
    • 유로3, 4 : 보쉬 인젝터(02~11년)
  • A2 엔진
    • 유로5 : 델파이 인젝터(12~16년)
    • 유로6 : 덴소 인젝터(15년이후)

4. 운전시 주의점, 단점


모든 왕복엔진 운전시 주의점이기도 하지만, 특히 이 엔진이 탑재된 차량을 운전하면 항상 엔진오일과 연료필터를 철저하게 관리해야 한다.

4.1. 주기적인 엔진오일 관리, 교환


일부 운전자들이 푼돈을 아끼기 위해 엔진오일 교환주기를 길게 가져가는데, '''이 엔진은 메뉴얼대로 교환하는 것이 좋다.''' 엔진오일 관리가 안되면 타이밍 체인에 금속피로가 누적되어 제 수명보다 빨리 늘어나게 된다. 또한 터보는 엔진오일로 냉각되는데, 저널베어링과 회전축이 조기마모되어 결국 터빈이 손상된다. 특히 흡기터빈이 부숴지면 파편이 흡기라인을 따라 돌아다니다 인터쿨러, 스로틀 밸브, 헤드까지 말아먹게 된다.
A엔진은 체인의 내구성이 좋지 않다. 중고차딜러나 신차영업사원은 타이밍 체인이 적용되었으니 반영구적이라 선전하지만 주행거리가 늘어나고 디젤터보의 강한 토크가 계속 걸리면 금속피로로 인해 계속 늘어난다. 결국 텐셔너의 한계를 넘으면 체인이 랜덤하게 끊어지는 이벤트가 발생한다. 3개의 금속체인중 상부 캠체인이 끊어지만 헤드밸브가 파손되어 헤드를 교체해야 한다. 중간체인이 끊어지면 워터펌프가 정지하고 아래체인이 끊어지면 발란스샤프트가 마모되거나 오일펌프가 정지한다. 마지막으로 엔진은 오버히트하거나 늘러붙게 된다.
전조증상으로 냉간시 체인커버를 탁탁탁 치는 소리가 나거나, 크윽크윽하는 이상마찰음이 들리면 재빨리 진단을 받고, 다소 공임이 비싸지만 체인세트를 교환하는 것이 좋다. 경제적으로 부담이 된다면 상부체인만 교환하는 것이 차선책이다.
그리고 유로5 이후의 엔진은 DPF가 달려 있는데, '''이 형식의 엔진은 반드시 규격에 맞는 엔진오일을 선택하여 교체해야 한다.''' 권장되는 엔진오일은 ACEA C3급 이상이다. 블루핸즈에서 정품 오일 세트 교환시 70.000원 언저리 정도 한다. 이 규격은 DPF에 치명적인 황성분을 제거한 오일이며, 일반 저렴한 오일로 교환시 한두번은 괜찮겠지만, DPF에 황 성분이 쌓이면 자가청정 기능을 잃어 자체연소가 불가능해져 결국엔 DPF 교환에 이르게된다. 부품가격만 200만원이 넘으니 반드시 확인해야 한다.

4.2. 주기적인 연료필터 교환


모든 CRDi 디젤 엔진은 연료필터를 철저하게 관리해야 한다. 경유에는 수분이 포함될 수 있는데 이 연료필터가 수분이나 불순물을 거르는 역할을 한다. 3만km 마다 카드리지를 갈아야 하지만 대부분 운전자들은 엔진오일은 갈아도 연료필터에 대해서는 무신경하다.
연료필터에 불순물이 쌓이면, 저압펌프나 고압펌프에 저항이 걸리고 출력 손실이 커진다. 저항이 커짐에 따라 공회전이 불규칙해지고, 가속시 더 많은 힘을 내야 하니 매연이 발생하게 된다. 결국 고압펌프 축이 마모되어 금속가루가 발생, 펌프가 고장나거나 금속가루가 인젝터를 막게되어 연료라인의 모든부품을 교체해야 하는 상황이 발생한다. 즉, 엄청난 수리비를 물거나 폐차하게 된다.
특히 A엔진의 베리에이션상 델파이 인젝터사양의 차량은 연료필터관리가 상당히 중요하다. 보쉬인젝터에 비해 상당히 연료품질에 민감하기 때문.

4.3. 오일스트레이너 관리 철저


스트레이너란 엔진 바닥의 오일팬에서 오일을 흡입하는 부분으로 철망으로 이물질을 거르고 있다. 여기서 발생할 수 있는 문제는 다음과 같다.
첫째, 연료라인 관리가 부실하면 인젝터가 오염된다. 그로 인해 불완전 연소가 일어나며 카본 찌꺼기가 생긴다. 이 찌꺼기가 스트레이너의 철망에 쌓이면 오일순환이 안된다.
둘째, 엔진오일 관리가 부실하면 타이밍체인, 헤드캠 기어, 발란스샤프트가 마모되어 금속찌꺼기가 발생한다. 이 찌꺼기가 스트레이너의 철망에 쌓이면 오일순환이 안된다.
첫번째 또는 두번째, 또는 이 두개가 복합적으로 발생할 수도 있다. 이러나 저러나 스트레이너가 막히면 엔진오일 순환이 안되어 발생할 수 있는 모든 고장이 발생한다. 결국 터보차저가 고장나거나, 크랭크 메탈베어링이 소손되거나 체인텐셔너가 망가지거나 피스톤이 고착되거나 등등...
안타깝지만 '''이 고장은 예방할 수 없다.''' 엔진오일은 오일팬에 고여 있으므로 오일딥스틱은 항상 정상량이 찍히기 때문이다.

4.4. 터보차저의 열 스트레스 관리


상기한 내용대로 터보차저의 윤활 및 냉각을 엔진오일이 담당하고 있다. 만약 엔진오일 관리가 소홀하면 터보차저 베어링과 임펠러 샤프트에 심각한 데미지를 주게 된다.
이와 별도로 주행 후의 열관리도 중요하다. 고속주행 후 쿨다운 없이 바로 엔진의 운전을 종료하게 되면 아직 엔진은 뜨거운 상태다. 엔진오일은 엔진이 돌아가지 않으니 순환하지 않는다. 그런데 냉각을 담당하는 오일의 순환정지는 고온의 배기가스 열에 노출된 터보차저의 금속피로를 일으키게 된다.
초창기 터보 디젤 엔진의 경우 운전석에 터보차저 관리요령을 별도로 명시할 정도였으나, 기술의 발전으로 내구성이 증가하여 최근에는 후열 관리를 소홀하는 경향이 있다. 일상적인 시내주행에선 크게 쿨다운을 할 필요가 없으나, 장시간 운전 및 고속주행 후 5분정도는 공회전을 통해 엔진오일을 순환시켜 엔진오일 온도를 낮춰주는 것이 터보차저 관리에 상당한 도움이 된다.
일반적으로 관리를 하지 않는 차량의 경우, 누적 주행거리가 10만km도 되지 않은 상태에서 터보차저 임펠러가 갈리는 현상을 종종 목격할 수 있다. 임펠러가 갈리면 쇳가루가 흡기라인을 따라 돌고, 쇳가루는 인터쿨러를 지나 엔진헤드에 데미지를 주게 되며, 이럴 경우 최소 헤드 교환이다. 헤드파손으로 끝나면 다행인데 파손된 크랙으로 엔진오일이 실린더 내로 들어가기 시작하면 오일이 연료 역할을 하여 미친듯이 rpm이 올라가게 되고...
따라서 생계형 차량 엔진이 파손되어 운행을 못하게 되면 금전적 손해가 막심하므로 사전예방이 중요하다. 고장을 예방하기 위해 엔진오일, 필터를 규격품으로 제때 교환해야 하고 연료필터도 주기적으로 교환해야 한다. 관리를 잘한 차량은 가끔 보배드림에 30만, 50만km 무보링 인증게시물이 올라오기도 한다.
장점이라면 워낙 많이 팔렸고 지금도 많이 팔리고 있으므로 고장나면 대한민국 어디에서나 쉽게 수리받을 수 있고 부품수급도 잘된다. 엔진이 파손되어 오전에 맡기면 오후에 리빌드엔진을 장착하고 찾아 운행할 수 있을 정도.

5. 적용차량



6. 둘러보기




[1] 이 엔진을 단 차량들의 문서에 쓰여있듯 '''밟는 대로 튀어나가는'''수준이다.