일단 먼저 짤방 국산차 사진 먼저 올리구요.
오늘도 새로운 떡밥에 목말라하시는분들을 위해 CVT 미션 관련 떡밥하나 던져드립니다. 글이 기니까 귀찮으신분들은 맨밑에 결론부분만 읽으시면 됩니다.
현재 르노삼성의 Xtronic CVT채용모델 뉴SM3 / QM5 가솔린, 닛산의 알티마, 로그, 닛산무라노에 해당되는 사항입니다.
저는 닛산제 Xtronic CVT를 사용하는 09년식 알티마 3.5 오너이고, 80Km가 넘는 고속영역에서는 넘치는 파워의 여유를 만끽하며 만족하면서 운행하고 있지만, 아이러니하게도 시내주행중 3500cc,270마력의 출력이 매우 부족하여 더딘가속감과 핸들과 엑셀페달에 느껴지는 잔진동으로 약간의 스트레스를 받고 있었습니다. 국내 동호회 등을 아무리 뒤적여봐도 같은 증상을 호소하는 사람도 없고, 해결방법도 알수가없는통에, 이리저리 해외닛산포럼 검색과 닛산알티마의 팩토리서비스메뉴얼을 뒤적뒤적 탐독한 결과 이제 어느정도 원인 파악이 되었기때문에, 이 문제를 여러분들과 토론해보고자 합니다.
Xtronic CVT채용한 뉴슴3동호회도 몇군데 가입해서 눈팅하고 있는데 다른 걸출한 결함들이 많아서인지 저와같은 문제제기를 하는분은 안계신거 같더라구요.
▒▒▒▒ 일반적인 CVT의 작동원리 ▒▒▒▒
CVT미션의 작동원리에 꼬깔콘 두개에 고무줄 하나에 대해서는 다들 대충 아실거구요. 하지만 실제 적용에서는 아래그림처럼 벨트를 돌리는 벨트구동 풀리의 사이즈가 변경되는 방식입니다.
▒▒▒▒ 닛산 Xtronic CVT의 특징 - 자동변속기처럼 토크컨버터를 내장 ▒▒▒▒
CVT 미션의 구동원리는 패스하고, 문제는 제아무리 CVT 미션이라고 하더라도 후진도 해야하고 파킹 및 중립도 해야하므로 수동변속기처럼 엔진의 동력을 전달 및 차단하는 클러치 장치가 있어야 합니다. 소형차에 사용되는 CVT의 경우 전자식 클러치를 사용하고 있구요. 닛산의 Xtronic CVT의 경우 자동변속기처럼 아예 토크컨버터를 내장하고 있습니다. 아우디 a6, a8 등의 전륜구동방식에 사용되는 멀티트로닉의 경우 다판클러치(듀얼클러치)를 사용하고 있습니다.
전자식클러치와 다판클러치의 경우 일단 직결되면 엔진의 구동력이 직접 전달되므로 출력손실이 무단변속을 수행하는 벨트-풀리부에서만 일어납니다. 이론적으로 벨트-풀리부에서 슬립이 일어나지 않는다고 가정하면 자동변속기보다는 구동력손실이 적다고 봐야겠죠. 하지만, 전자식클러치방식의 CVT와 멀티트로닉은 동력전달이 클러치 직결방식이기 때문에, 수동변속기처럼 잔진동과 소음이 그대로 차량내부로 유입되게 된다는 구조적인 단점을 안고 있습니다.
반대로, 자동변속기처럼 토크컨버터를 사용하는 닛산의 Xtronic CVT는 엔진의 동력이 바퀴에 전달되는 과정에서 유체로 동력을 전달하는 토크컨버터와 무단변속을 수행하는 벨트-풀리 양쪽에서 동력손실이 일어나기 때문에 출력 손실이 자동변속기보다 커질수 밖에 없습니다. 반면에 엔진의 동력이 바퀴에 전달되는 과정이 클러치방식처럼 직결되어 있지 않기 때문에, 진동,소음에 좀 더 유리한 장점이 있습니다.
하지만 토크컨버터 + 벨트풀리의 동력손실은 곧 연비저하로 이어집니다. 무단변속기의 가장 큰 장점이 뛰어난 연비인데 다른 CVT미션 차량들보다 진동조금없고 조금 조용하다고 연비가 자동변속기보다 나쁘면 이 미션은 완전 쓰레기 취급 받겠죠? 그래서 닛산에서 이를 보완하기 위해 사용하는 방법은 두가지 입니다.
1. 벨트의 단면과 풀리에 곡면을 적용해 벨트-풀리부의 슬립현상 최소화 : 아래사진 참조
2. 토크컨버터의 락업 체결 영역의 확장
락업이 뭔지 잘 모르시는 분들은 아래링크 참조하세요. 링크가 아예 안되네요. 주소로 남깁니다.
> http://cafe.naver.com/altimauser/300
수동변속기,자동변속기,CVT미션의 구동방식에 대한 비교
> http://cafe.naver.com/altimauser/296
▒▒▒▒ 닛산 Xtronic CVT의 락업 작동 속도 ▒▒▒▒
일반적으로 자동변속기의 락업은 고속주행영역 즉 고단 4-5단인 60Km 정도에서 부터 작동합니다. 반면에 닛산 Xtronic CVT의 경우 19-90Km에서부터 락업이 체결됩니다. 이론적으로 18Km의 속도를 넘어서는 모든 속도에서 토크컨버터와 엔진의 구동이 락업체결로 직결된 상태로 운행이 가능합니다.
(2.5,3.5 공통) 아래는 알티마 2.5/3.5에 사용된 CVT미션의 spec data sheet 에서 발췌한 내용입니다. 자세한 원리는 모르겠고, 제 추측으로는 토크컨버터부와 벨트풀리부 양쪽에서 변속이 가능하니 락업이 사용 가능한 영역이 넓은거 같습니다. 일반자동변속기와 비교하면, 한번 락업이 걸리면 락업이 풀릴때까지 기어비를 바꿀수 없는 자동변속기와 다르게 닛산 Xtronic CVT의 락업은 무단변속부에서 변속을 할수 있는 여지가 있습니다.
[알티마 3.5]
CVT 미션: RE0F9B
락업이 체결되는 속도구간 : 18Km - 90Km
[알티마 2.5]
CVT 미션: RE0F10A
락업이 체결되는 속도구간 : 18Km - 90Km
토크컨버터의 락업이 체결되면 엔진과 구동바퀴의 동력전달이 직결하게 되기 때문에, 엔진의 출력이 구동바퀴에 전달되는 과정에 발생하는 출력손실이 줄어들고, 이는 곧 연비의 향상으로 이어집니다. 일반적인 자동변속기의 경우 락업이 체결되면, 토크컨버터의 유체동력전달과정에서 발생하는 출력손실이 적어지고, 락업시 사용하는 기어비는 수동미션의 고단기어보다 더 높은 기어비를 사용하기때문에 락업이 체결되는 순간에 rpm이 뚝 떨어지고 운전자는 가속력이 답답해지는것을 느끼게됩니다.
반면에 토크컨버터가 유체동력전달을 하지 않고 직결동력전달을 하므로 엔진의 잔진동/소음 역시 그대로 직결된 경로를 타고 실내로 유입되게 됩니다. 뭐 좋은말로 포장하자면 "직결감의 향상" 이라고 표현하는 분도 있겠지만, 닛산 Xtronic CVT의 작동영역 1000-1500rpm / 19-90Km 구간에서 직결감을 느끼기란 하늘의 별따기입니다. 그냥 락업걸려서 직결되면 잔진동과 엔진소음이 증가하는거죠. 전자식클러치나 다판식클러치 CVT는 기어가 D에 일단 물려있으면 진동이 유입되기 때문에, 진동의 변화를 느끼기 힘들지만, Xtronic CVT 의 경우 상대적으로 0-19Km까지는 토크컨버터가 진동을 걸러주다가 갑자기 진동이 유입되니 상대적으로 진동이 크게 느껴질 수 밖에 없습니다. 물론 고속주행에서 시내 저속주행으로 돌아오는 경우도 마찬가지이구요.
또 다른 문제는 락업영역이 넓기 때문에 비교적 가파른 경사를 저속으로 올라가다가 중간에 락업이 걸려버리는 경우가 자주발생합니다. 고속에서야 관성때문에 탄력이라도 받으면 덜한데 20-30Km로 조금 경사가 심한 언덕길 올라가다가 락업이 걸린상태에서 가속을 하게되면 엔진의 불완전연소가 일어나고 심할경우 노킹이 발생할수도 있습니다.
쉽게 설명하자면 수동변속기인 차로 평지에서 3단/30Km속도로 가고있다가 언덕길에서 변속안하고 3단으로 계속가면 어떻게 되겠습니까? 주행에 필요한 관성동력이 엔진에서 바퀴에 전달하는 동력보다 더 커지기 때문에, 토크부족으로 엔진이 드드드드~ 떨리겠죠? Xtronic CVT가 언덕길에서 락업이 걸린다고 수동변속기 변속 잘못한거처럼 드드드~ 떨리지는 않습니다만 이런상황에서는 핸들과 악셀페달에서 진동이 느껴지고 운전석 시트의 허리쪽으로 진동이 올라옵니다.
락업이 작동할때 무리한 가속은 엔진내부의 불완전 연소를 유도해 연소실 내부의 오염과 흡기계통의 카본축척이라는 안좋은 결과를 초래할수 있습니다.
제차인 09년식 닛산알티마3.5의 권장 휘발유는 고급유입니다. (AKI 91이상) 메뉴얼 보면 일반유(AKI87 이상)도 넣을수 있으나 출력손실이 발생한다고 써있습니다. 저는 출력저하는 별로 상관없기때문에 이사실을 대수롭지 않게 생각해서 그냥 일반유 주유하고 다녔습니다. 일반유를 넣는다고 노킹이 감지된다거나 그러지는 않았습니다.
그런데 어느날부터인가 정차시 D모드에서 진동이 심해지더군요. 해외포럼검색해보니 쓰로틀바디청소하면 좀 나아진다그래서 센터가서 흡기청소를 요구했습니다. 센터에서는 흡기청소해주고 다른쪽은 문제가 없고, 흡기쪽에 카본이쌓여 쓰로틀밸브가 다 안닫혀서 발생한 것이며 가급적 고급유만을 주유할것을 권장하더군요. 아니 무슨 패밀리세단에 고급유라니..ㅜ.ㅜ 하여간 그날이후로 정차시 D모드 진동은 거의 사라졌습니다. 그래서 열심히 고급유만 넣고 있습니다.
일반유 주유시 실질적으로 최대출력만 저하되는게 아니,라 모든 rpm 영역대에서 출력이 저하되는거니 일반유를 주유하면 18-90Km의 속도에서 락업이 걸리고 무리하게 락업이 해제되지 않을정도에서 무리하게 가속하는게 쌓이고 쌓여 엔진 토크부족과 불완전연소로 인해 흡기쪽으로 카본이 쌓인거 같습니다.
고급유를 주유하니 시내주행에서의 락업구간에서 핸들/악셀페달 떨리는 현상은 많이 완화가 되었습니다만, 여전히 18-90Km에서 락업이 작동하는 시내주행감이 다른 차들에 비해 좋다고 느껴지지만은 않습니다. 참고로 말씀드리자면 2010년형 알티마 3.5는 권장휘발유가 일반유입니다.
▒▒▒▒ Xtronic CVT에서 락업 작동을 해제시키려면 ▒▒▒▒
모든 자동변속기의 메이커가 락업 해제 스위치를 제공하고 있지 않습니다. 일반적으로 알려진 자동변속기의 락업 해제방법은 다음과 같습니다. Xtronic CVT역시 마찬가지입니다.
1. 악셀을 끝까지 밟아 킥다운 시킨다.
자동변속기와 달리 상대적으로 저속인 18-90km 시내주행의 영역에서 락업이 작동하기 때문에, 킥오프로 락업을 해제하고 이 상태를 계속 유지하기가 쉽지 않습니다. 킥다운시켜도 앞에 차가 있어 다시 브레이크를 밟고 다시 천천히 가속하면 락업이 여지없이 작동합니다.
2. 악셀페달에서 발을 뗀다.
그럼 가속은?
3. 수동모드로 변경한다.
수동모드는 기본적으로 스포츠주행을 위한 기능이기때문에, 대부분의 자동변속기가 수동모드에서는 락업이 작동하지 않습니다. Xtronic CVT의 수동모드에서 변속감이나 변속속도가 매우 좋은 편입니다. 하지만 시내주행에서 100% 수동모드만 사용해보니 연비가 눈에 띄게 떨어집니다.
4.엔진의 토크부족이 발생하지 않을정도로 매우 악셀페달을 살살 밟아서 가속한다.
아직 실험중이며 해결해야할 숙제입니다. 과연 어느정도가 적당한것인지?
▒▒▒▒ 닛산 Xtronic CVT의 연비 ▒▒▒▒
궁금해서 만들어본 알티마와 동급차량들의 공인 연비 비교표입니다. 비교해보시면 CVT의 공인연비가 6단을 채용한 자동변속기보다는 확실히 연비가 좋은거를 확인하실수 있습니다. 국산 공인연비보다 City/Highway 로 나눠서 테스트 하는 미쿡 공인연비가 좀더 정확한거 같습니다.
Xtronic CVT의 락업 작동 특성에 맞춰 속도구간을 나누어보면 0-18Km구간 / 18-90Km구간 / 90Km 이상 구간으로 나눌수 있겠습니다. 알티마에 고급유 주유시 이전에 운행했던 TG3.3이나 어코드 보다는 좋은 연비를 뽑기 쉽습니다. 가다서다반복하는 구간이 나오면 트립을 리셋해서 계속 테스트해보는데 0-19Km구간은 기름소모가 다른차들보다 많은것 같네요.
이론적으로 0-18Km처럼 락업이 사용되지 않아 토크컨버터와 무단변속부 양쪽에서 출력손실이 일어나는 90Km 이상의 고속연비는 밟아도 많이 떨어지는편은 아닙니다. 고속도로만 일단 탔다하면 연비는 굉장히 좋습니다. 고속시내병행해도 트립상으로 12Km정도는 무조건 찍습니다. 80-90Km정도로 정속주행시 연비가 가장 좋은거 같습니다. 그 이상 가속해도 나쁘지 않구요. 시골사는 저같은경우에 연비는 정말 최고입니다. 76리터 기름통에 10L 남으면 불들어오는데 고급유주유하면 600Km이상 무난하게 탑니다.
Xtronic CVT의 연비절감능력은 꽤 괜찮은거 같습니다.
▒▒▒▒ 닛산 Xtronic CVT의 출력손실 ▒▒▒▒
위에서도 설명했듯이 Xtronic CVT의 경우 무단변속부와 토크컨버터 양쪽에서 출력손실이 발생합니다. 구조적으로 전자식클러치를 사용하는 경,소형차의 CVT와 체인벨트+다판클러치를 사용한 아우디의 멀티트로닉보다 더 많은 출력손실이 발생할수 밖에 없습니다. 실차에 적용해서 얼마나 진동,소음을 잘 콘트롤했느냐가 문제이겠지만, 아우디의 멀티트로닉이 Xtronic 보다는 조금 더 진보된 기술인거 같습니다. 닛산은 위에 설명한 몇가지 방법으로 이 출력손실 부분을 보완하고 있는데요. 정확한 출력손실에 대한 수치를 메이커에서 제공하고 있지 않기 때문에, 잘은 모르겠고,
실제로 운행하면서 느껴보면, 차에 성인 4명이상 탑승하고 주행하면 초기가속시부터 차가 굉장히 무겁고 안나가는거 처럼 느껴집니다. 아무래도 출력손실이 있다는 얘기이겠지요.
▒▒▒▒ 결론 ▒▒▒▒
시내주행감은 떨어지지만, 연비가 좋기 때문에 전반적인 만족도는 좋은편입니다. 하지만 이런 CVT 특성에 대한 정보를 미리 알고 이해한 다음에 차를 운행했다면 계속 무언가 찝찝한 기분으로 차를 타지는 않았을거 같네요. 떨어지는 시내주행감과 함께 자동변속기에 비해 운전습관에 따라 엔진연소실 오염 등의 문제발생 소지가 높다는 점은 큰 단점이 되겠습니다. 제조사에서는 이런문제에대해 소비자에게 친절하게 알려주지 않습니다. 알티마의 메뉴얼에는 토크컨버터가 있다는 내용이나, 자동변속기처럼 락업이 작동한다는 내용은 눈을 씻고봐도 찾을수가 없습니다. 다만 점진적으로 가속시에 더 낮은 rpm에서 변속이 이루어질수 있다 라고만 명시해 놓았네요.
이런 단점을 가지고 있어도 Xtronic CVT 의 완성도는 나쁘지 않다고 생각합니다. 다만 차세대 CVT를 선도할 기술인거 같지는 않구요. 개발한지 오래되서 많은 보완이 이루어졌다 정도로만 느껴집니다.
알티마만을 놓고 본다면 2010년식 알티마가 F/L과정을 거치면서 3.5모델의경우 고급유세팅이었던것이 일반유세팅으로 변경되었고 한국 미국 모두 공인연비가 증가했습니다. 아마 이에 맞춰 CVT의 TCU쪽의 프로그래밍도 변화가 있었거나 락업시 기어비의 변화등 추가적인 보완이 있었을 것으로 예상됩니다.
▒▒▒▒ 내용 요약 ▒▒▒▒ 1. Xtronic CVT는 자동변속기처럼 토크컨버터를 사용한다. 엔진의 출력이 구동바퀴에 전달하는 과정에서 발생하는 출력의 손실이 토크컨버터와 무단변속부 양쪽에서 일어난다. 2. 위 단점을 극복하기 위해 자동변속기처럼 락업기능을 사용하는데, 18-90Km 구간에서 락업이 체결된다. 일반적인 자동변속기는 4-5단의 60Km정도의 속도에서 체결된다. 3. 락업체결 속도영역이 넓기때문에 시내주행감이 떨어진다. 4. 락업체결시 핸들과 엑셀페달에 잔진동이 느껴진다. 5. 운전습관에 따라 연소실오염, 흡기쪽 카본축척 등의 문제발생에 취약하다. 6. 공인연비는 6단 자동을 채용한 동급차들보다 좋으며, 실제 운행하면서 좋은 연비를 뽑아내기도 쉽다. 결론: 시원하게 추천한방 부탁합니다!
제가 자동차에 관련해서 전문가도 아니고 전문지식을 보유한 사람도 아닙니다. 틀린부분은 사정없이 지적 부탁합니다.
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