41강. 희박연소 엔진의 구성
| ▶ 인터페이스 경계면이란 의미이며, 전자 제어에서 사용하는 단어이다. 제어기에서 액추에이터를 작동시킬 때 컴퓨터의 전기신호가 액추에이터를 작동시키는 신호를 변화시키거나 센서에서의 신호를 처 리하여 컴퓨터에 전달함과 동시에 미약한 신호를 증폭시키는 등 서로 다른 것을 조화·작동시 키는 장치이다. |
가. 매니폴드 스로틀밸브(MTV : manifold throttle valve : 와류 제어밸브)
희박연소 기관에서는 매니폴드 스로틀밸브를 설치하여 희박연소 영역에서 이 밸브를
닫아 빠른 흐름속도에 의해 와류(swirl)가 발생하도록 한다. 희박연소 제어영역에서 연
료의 분사시기는 흡입행정 ATDC 60~90°에서 완료되며 분사된 연료는 와류 유동에 의
해 연소실 안에서 성층화(연료와 공기가 잘 혼합되지 않은 상태)가 형성되어 점화할 때
점화플러그 주위에는 13~14 : 1의 농후한 혼합가스가 밀집되도록 하고 있다.
나. 전 영역 산소센서(wide band oxygen sensor)
희박연소 기관에서 연료 소비율을 최대한으
로 향상시키기 위해서는 희박 혼합비 영역을
최대한 확대시켜야 한다. 또 희박한 혼합비로
작동을 하다가 높은 부하가 되어 이론 혼합비
(14.7 : 1)로 갈 때 혼합비를 서서히 변화시키
면 중간상태의 혼합비에서는 질소산화물의 배
출량이 증가하게 되므로 순간적으로 혼합비를
전환시켜야 한다. 이때 혼합비의 차이가 지나
치게 커지므로 운전자는 충격을 느끼게 된다.
이런 문제점 없애려면 세밀한 응답성과 혼합
비의 제어가 필요하다. 희박연소에서는 정확도
가 높은 혼합비 제어가 필수적이므로 이론 혼
합비뿐만 아니라 광범위한 조건에서 피드백 제
어를 할 수 있는 전 영역 산소센서를 사용한다.
산소센서의 측정원리는 지르코니아(ZrO2) 고체 전해질이 산소를 선택적으로 투과하
는 성질을 응용한 것으로 산소 기준 실과 비교하여 확산실 내의 혼합비가 항상 이론 혼
합비가 되도록 제어하는 전류에 의하여 혼합비를 알 수 있도록 되어 있다. 즉 희박연
소 상태일 경우에는 (+)의 전류를 흐르게 하여 확산실 내의 산소를 펌핑 셀(pumping
shell)내로 받아들이고 이때 산소는 외부 전극에서 일산화탄소 및 이산화탄소를 환원하
여 얻는다. 이 산소센서는 혼합비 약 11 : 1에서 30 : 1까지 측정이 가능하다.
산소센서의 입·출력 관계는 산소센서 확산실 내부의 산소량 변화에 따라 펌핑 전류
가 변화하고 이 변화된 펌핑 전류는 인터페이스(interface) 내부에서 오프셋(Off-set)기
능을 통하여 제어되며 제어된 출력전압을 컴퓨터로 입력한다. 컴퓨터는 산소센서의 출
력전압을 판단하여 혼합비의 피드 백 제어(feed-back control)를 하도록 한다.
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