rpm 레드존을 넘기면 엔진은?
계기판의 타코미터에는 엔진 회전을 높이 올리면 위험하다는 뜻으로 가솔린 엔진을 가진 일반 승용차의 경우 보통 6,000rpm을 넘는 구역에 레드존이 있다. 레드존 범위는 엔진의 특성에 따라 다른데 일반적으로 디젤 엔진의 레드존은 낮아서 4,500rpm 정도부터 시작한다. 엔진 회전수가 레드존을 넘기면 엔진에 어떤 문제가 발생될까?
엔진은 회전에 따른 원심력을 받는다. 원심력뿐 아니라 피스톤의 왕복운동에 따른 관성력도 받는다. 원심력과 관성력은 회전수의 제곱에 비례해서 증가하므로 6,000rpm에서 부품이 받는 힘은 3,000rpm에 비해 4배가 된다. rpm이 8,500까지 올라가면 원심력과 관성력은 6,000rpm일 때의 2배가 된다. 어느 정도까지 힘에 부품이 견디도록 설계하느냐에 따라 엔진이 온전하게 버틸 수 있는 최고 회전수가 결정된다. 원가 절감의 압박 때문에 고가의 재료를 사용할 수 없는 승용차용 엔진은 최고 회전 수가 낮다.
엔진의 최고 회전수가 올라갈수록 같은 토크에서도 발생할 수 있는 마력수가 증가하므로 높은 회전수를 사용할 수 있다는 것은 큰 장점이다. 경기용 모터사이클 엔진은 16,000rpm까지 올라간다.
rpm이 레드 존 이상으로 올라가는 경우는 황급히 변속하면서 기어가 제대로 들어가지 않은 상태에서 클러치를 떼고 액셀러레이터 페달을 꽉 밟았을 때다. 변속기가 연결되지 않은 상태에서 액셀러레이터 페달을 꽉 밟으면 rpm은 사정없이 치솟는다. 또 다른 경우는 감속 중 아랫단으로 변속하다가 실수로 기어를 잘 못 넣는 경우다. 5단에서 3단으로 변속한다는 것이 실수로 1단으로 밀어넣으면 클러치를 떼는 순간 엔진 rpm은 레드존을 한참 위로 올라간다. 모두 급하게 변속 할 때 저지르기 쉬운 실수다.
일시적으로 rpm이 레드존 이상으로 올라갔다고 엔진이 부서지거나 하지는 않는다. 하지만 장시간 레드존을 넘겨 사용할 경우 커넥팅 로드가 파손되기 쉽다. 그리고 피스톤과 실린더 사이의 마찰열이 과도해져 실린더 벽이 손상되기도 한다.
가속 중 레드존을 넘기는 것에 대해서는 ECU에 방지대책이 마련되어있다. ECU의 회전제한(rev limiter) 프로그램은 엔진 회전수가 정해진 rpm 이상 올라가면 연료 분사를 줄여서 액셀러레이터를 아무리 밟아도 회전수가 올라가지 않도록 하고 있다. 레이스용으로 개조된 ECU 중에는 회전 제한 프로그램을 조작해서 rpm이 자유롭게 올라가도록 한 것이 많다. 이 경우 엔진 부품도 보강된 것으로 바꿔 넣기 때문에 높은 rpm에서도 무리 없이 쓸 수 있다.