33. 전자제어 가솔린 분사장치의 구성 1
전자제어 연료 분사장치는 일정한 압력으로 형성된 연료를 흡기다기관 내에 분사하
는 방식이며, 연료 분사량의 조절은 인젝터를 기관의 흡입 공기량에 맞추어 일정시간
동안 열어주는 방법을 사용한다. 즉, 연료 분사량은 인젝터의 니들밸브(needle valve)
가 열려 있는 시간으로 결정되므로 정밀하게 조절할 수 있다. 기관의 운전조건은 각종
센서에서 보내온 신호를 받은 후 운전상태에 따라 분사량과 기관 회전속도를 컴퓨터로
조절한다. 전자제어 연료 분사장치는 흡입계통, 연료계통, 제어계통의 3주요부분으로
구성되어 있다.
① 흡입계통 : 공기청정기, 공기흐름 센서, 스로틀보디, 서지탱크, 흡기다기관 등으
로 구성되어 있다.
② 연료계통 : 연료탱크, 연료펌프, 연료여과기, 분배파이프, 연료압력 조절기, 인젝
터 등으로 구성되어 있다.
③ 제어계통 : 컴퓨터, 컨트롤 릴레이, 수온센서, 흡기온도 센서, 스로틀 위치 센서,
공전조절기(ISC-servo), 제1번 실린더 상사점 센서, 크랭크 각 센서 등으로 구성되어 있다.
가.흡입계통
(1) 흡입공기량센서
공기흐름 센서는 실린더로 들어가는 공기량을 검출하여 컴퓨터로 전달하는 일을 한
다. 컴퓨터(ECU)는 이 센서에서 보내준 신호를 연산하여 연료 분사량을 결정하고, 분
사신호를 인젝터에 보내어 연료를 분사시킨다. 공기흐름 센서의 종류에는 흡입 공기량
계측방식인 에어플로미터방식(베인방식), 칼만 와류방식, 열선방식(또는 열막방식) 등
이 주로 사용되고 있다.
표 3-1. 흡입공기량 센서의 형식
| 종 류 | 계측방식 | 출력형식 | 특 성 | ||
| 출력신호 | 형 식 | ||||
| 핫필름식 (hot film) |
전자식 | 직접계측 | 아날로그 | 흡기질량에 비례하는 전압 |
- 질량유량 검출로 신뢰성 좋음 - 오염에 의한 측정오차 큼 - 설치 시 제약이 따름 |
| 핫와이어식 (hot wire) |
전자식 | 직접계측 | 아날로그 | ||
| 칼만와류식 (karman vortex) |
전자식 | 직접계측 | 디지털 | 흡기 체적에 비례하는 주파수 | - 정밀성이 우수하고 신호 처리가 쉬움 - 대기압 보정이 필요함 |
| 맵센서식 (MAP sensor) |
전자식 | 간접계측 | 아날로그 | 흡기관 압력에 비례하는 전압 | - 소형, 저가이며 장착성 양호 - 엔진특성 변화에 대응곤란 |
| 베인식 (vane) |
기계식 | 직접계측 | 아날로그 | 흡기 체적에 비례하는 전압 | - 사용이 많으나 고장율 높음 - 대기압 보정 필요 |
(가) 핫 와이어 방식(hot wire type)
이 방식은 흡입공기 유동부분 중앙에 열선 발열체(주로 백금(Pt)선을 사용한다.)를
설치하고 전기적으로 가열하면 공기의 유입량에 따라 전류 소비가 변화하는 점을 이
용하여 흡입 공기량을 계측한다. 즉, 열선을 흐르는 공기량에 의하여 열선이 냉각되
면 컴퓨터는 다시 열선을 가열하기 위하여 전류를 증가시키게 된다.
컴퓨터는 일정 온도를 유지시키기 위해 증가되는 전류에 의해 흡입 공기량을 계측
한다. 이 방식은 공기밀도의 변화에 대하여 직접 대응하여 출력을 얻는 질량유량 계
측방식이므로 압력 및 온도변화에 대한 보상장치를 두지 않아도 된다.
| 열선(hot wire)의 표면이 오염되면 출력의 신호가 변화하므로 기관의 작동이 정지할 때마다 2.5초 후에 1.6초 동안 다시 전류를 공급하여 열선주위에 붙어 있는 카본을 제거하는데 이를 크 린 버닝(cleaning burning)이라고 한다. 크린 버닝의 조건은 기관이 1,000 rpm 이상이어야 하 며 냉각수 온도가 30℃ 이상에서 기관의 작동이 정지 된 경우이다. |
(나) 핫 필림방식(hot film type)
이 방식은 센서 저항 필름과 온도센서 브리지 트리밍 저항 및 히팅 저항을 0.25mm
의 세라믹 기판(基板)에 층 저항으로 집적시켜서 열막센서를 형성하며, 공기 청정기
와 스로틀 보디 사이에 두고 있다. 이 방식의 특징은 다음과 같다.
① 고도 보상이 필요 없고, 응답성이 좋다.
② 가동부분이 없으며, 오염도가 적다.
③ 가볍고, 값이 싸다.
(다) MAP센서(manifold pressure sensor : 흡기다기관 절대 압력센서)
흡기다기관에서 스로틀밸브를 기준으로 하여 스로틀밸브의 앞쪽에는 대기압력이
작용하고, 스로틀밸브를 지나 실린더 쪽으로 가면 압력이 낮아져 부압상태로 되며 스
로틀 밸브의 뒤쪽은 밸브의 열림 정도에 따라 변화한다. 이때 대기압력과 흡기다기관
절대압력과의 차이가 기관이 흡입한 공기량을 계측하는 척도로 사용된다. MAP센서
에는 아네로이드(기압계)방식과 피에조 저항형 센서방식이 있으며, 여기서는 현재 사
용하고 있는 피에조 저항형 센서방식에 대해서만 설명하도록 한다.
피에조 저항형의 MAP센서는 기관의 부하 및 회전속도 변화에 따라 형성되는 흡
기다기관 압력변화(흡기부압)를 피에조 저항형 센서(압전소자)로 측정하여 전압출력
으로 변화시켜 컴퓨터로 입력시키는 것이다. 기관이 공전할 때 즉, 스로틀밸브가 닫
혀 있을 때는 MAP센서 값이 비교적 낮게 지시되고 스로틀밸브가 열렸을 때는 비교
적 높게 지시된다.
(2) 대기압센서
기압에 따라 변화하는 공기의 밀도를 보정하기 위하여 대기압의 측정이 요구되고 이
를 측정하여 연료를 증량 보정하기 위한 것이다.
대기압은 공기의 밀도를 나타내는 하나의 지표로서 고도가 높아짐에 따라 기압이 낮
아져 공기의 밀도는 낮아지고 동일한 체적의 공기량은 적어지고 고도가 높아지면 기압
이 높아지면서 공기량은 증가한다.대기압센서의 장착위치는 제조사마다 상이하나 흡입
다기관이나 공기량센서에 같이 장착되거나 엔진ECU내부에 설치되기도 한다.
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