기관 24 > 전자제어기관 센서 및 액튜에이터 구조 종류

1. 공기유량센서(air flow sensor)

  엔진에 흡입되는 공기량은 스로틀 밸브의 열림량(開度)과, 흡기관 내의 압력과 엔진 회전수에 따라 대략 결정되므로 각각의 값을 검출하기 위한 센서를 총칭해서 흡기 공기량 센서라고 한다. 또한 ECU에서는 공기유량센서에 의해 기본 연료 분사량(14.7:1)을 연산한다.   종류는 칼만 와류식, 플랩식 에어플로미터, 열선식, 열막식. 진공압식(MAP)등이 있다.

 

1) 칼만 와류식 에어 플로우 센서 (Karman Vortex Type air flow sensor) 구조

  카르만 와류식은 공기 흐름 속에 발생되는 소용돌이를 이용하여 흡입 공기량을 검출하는 방식이다.

발신기로부터 발신되는 초음파가 카르만 와류에 의해 잘려질 때 카르만 와류수 만큼 밀집되거나 분산되는 수만큼 수신기에 전달되면 변조기에 의해 전기적 신호로 컴퓨터에 전달되어 연료 분사량을 증감하고 흡기온도 및 대기압 센서가 설치되어 공기밀도의 변화를 수정한다.

 

2) 플랩식 에어플로미터 (Flap Type Air Flow Meter)

  베인식(가동 플레이트식 혹은 메저링 플레이트식)은 흡입되는 공기가 통과 할 때 메저링 플레이트를 눌러 저항을 변화시켜 작동 하며. 원리는 공기가 베인을 열려는 힘과 리턴 스프링의 반력에 의해 정지 되는 위치를  전위차계로 검출(US)하여 ECU 로 입력하여 공기유량을 측정한다.

 

3) 열선식 에어 플로우 미터

  가솔린 분사장치에서 사용하는 에어 플로미터의 일종으로서 핫 와이어식이라고도 한다. 엔진에 흡입되는 공기 중에 전류로 가열하는 백금선을 설치하고 공기 흐름량에 따라 냉각되는 백금선의 온도를 일정하게 유지하는데 필요한 전류에 의해 공기의 유량을 측정하는 것. 공기 저항이 거의 없고 반응도 좋아서 많은 엔진에 이것을 사용하고 있다

 

4) 열막식 에어 플로우 미터

  열선식 공기유량계는 열선에 오염 불질이 부착되면 측정오차가 발생할 수 있는 단점을 보완 한것이 열막식 공기 유량계이다.열막식 공기 유량계는 열선식 유량계에 백금열선, 온도센서, 정밀저항기 등을 세라믹 기판에 층 저항으로 직접 시킨 것으로  계측 원리는 열막식과 같다.  열막식은  열선식에 비해 열손실이 적기 때문에 작게해도 되고 오염정도가 낮다. 

 

5. 진공압식( MAP 센서 : Mmanifold Absolute Pressure Sensor)

  MAP 센서는 흡기다기관의 진공 변동에 따른 흡입 공기량을 간접적으로 검출하여 컴퓨터에 입력하면  엔진의 부하에 따른 연료의분사량 및 점화시기를 조절한다. 3개의 단자와 하우징, 실리콘 칩으로 구성되었으며, 진공실과 흡기다기관 사이의 압력차이가 코팅에 걸리는 힘에 의하여 피에조 엘리먼트의 저항으로 변화되어 생긴 펄스 신호를 컴퓨터에 입력한다. 스로틀 밸브가 적게 열리면 흡기다기관의 진공이 높아지므로 MAP 센서의 출력 전압이 낮게 발생되어 연료 분사량을 감소시키고, 스로틀 밸브가 많이 열리면 진공이 낮아져 MAP 센서의 출력 전압이 높게 발생되어 연료의 분사량을 증대시킨다

 

2. 대기압 센서 (BPS:barometric pressure sensor)

   대기 압력 센서(고도 보상 센서 )는 칼만와류식 AFS에 같이 부착되어 있으며,  스트레인 게이지의 저항치가 압력에 비례하여 변화하는것을 이용하여 전압으로 변화시키는 반도체 피에조(piezo)저항형 센서이며, 스트레인 게이지에 압력이 작용하면 저항이 감소하여 대기압 센서의 출력전압이 높아지는것을 ECU에 공급한다. ECU에서는 자동차의 고도를 계산한 후 연료의 분사 량과 점화시기를 조절한다. 자동차가 고지에 도달한 것으로 판정되면 혼합기가 희박해지므로 컴퓨터는 연료의 분사량을 조절하여 적절한공연비가 되도록 하고 동시에 점화시기도 조절하여 준다.


3. 홉기온도 센서 (ATS : inlet air temperation sensor)

  홉기온도 센서는 엔진의 흡입 공기의 온도를 검출하는 센서이며,  NTC(Negative Temperature Cofficient : 부특성 저항)서미스터를 내장하고 있고,  흡입 공기의 온도가 높아지면 저항이 감소하여 출력전압이 낮아지고, ECU 에서는 낮아지는 전압을 검출하여 흡입 공기에 대응하는 연료 분사량을 보정한다. 장착위치는 AFS.  공기유입호스. 서지탱크에 장착된 유형 3가지 타잎이 있다.

 

4. 스로틀 위치 센서 (TPS : throttle position sensor)

   스로틀 위치 센서는 스로틀 밸브 축에 연결되어, 스로틀 밸브와 같이 회전하는 볼륨 방식의 가변저항기로 스로틀 밸브의 열림에 따라 0.5V - 5V 출력 전압이 변화되어 컴퓨터에 입력하게 된다. ECU는 이 출력전압과 엔진 회전수를 기초로 하여 엔진 작동모드를 판정하여 연료 분사량을 제어하는데 사용된다.


5. 공회전 조절장치(Idle Speed Control servo)

1) DC 모터(DC Motor)식

  아이들 스위치 ON : 아이들 스위치는 접점식으로 ISC 서보의 플런저 하단에 설치되어  운전자가  액셀레이터  놓으면 링크에 의해 푸쉬핀이 눌려저 접접이 붙으며, ECU에는 접지신호가 입력되고. ECU에서는 공회전 모터를 구동(슬로틀 밸브 개도조절)하여 공회전 조절한다

  MPS(Motor Pisition Sensor)는 가변정항식으로 ISC 서보 상단부 섭동핀에 접촉되어 플런저가 작동할 때 내부저항의 변화를 출력전압으로 변환하여 ECU에 입력하며, ECU에서는 기관 부하에 따른 공회전 모터를 조절한다. 

 

2) 튜티(Duty)방식

  ISC 액츄에이터터 듀티방식 종류는 직선개폐 솔레노이드 방식. 로터리 개폐 솔레노이드 방식(아래 그림)이 있으며, ISC 액츄에이터는 솔레노이드에 흐르는 전류 크기 값에 따라 전자 흡입력에 의한 힘과 스프링 장력에 서로 평행을 이루는 위치까지 밸브를 이동시켜 공기 통로의 단면적을 변화시켜 공기량을 엔진 부하에 따라 듀티 제어함으로서 공회전 조절한다. 

3) 스템핑 모터(stepping motor)식

  스템핑 모터(stepping motor)는 펄스 신호에 의하여 회전하는 모터로서 1펄스마다 수도에서 수십 도의 각도만 회전한다. 펄스 모터 또는 스텝 모터라고도 한다. 회전자는 영구 자석으로서 원 둘레상의 4상 코일에 1상 또는 2상씩 순차적으로 전압을  인가함에 따라 일정 각도씩 회전한다. 전자 제어식 연료 분사 장치의 아이들 회전 제어나 쇽 업소버의 감쇠력 전환시 흡기의 바이패스 통로나 유로의 면적을 전환하는 데 이용되고 있다.


6. 아이들 스위치(Idle Switch)

  운전자가 액셀레이더 놓으면 아이들 스위치 ON 되며, ON 상태를 ECU에 입력하면 ECU에서는 ISC 서보(DC 모터식, 스탭식, 튜티식등)을 구동하여 기관에 흡입되는 공기량을 조절하여 기관 부하에 따른 공회전수를 조절 한다.


7. 크랭크 각 센서(crank angle sensor)

  가솔린 분사장치에서 주로 점화시기 제어에 필요한 크랭크축의 회전 각도를 점검하여 피스톤 위치를 알기 위한 센서이며 ECU에서는 분사량 보정, 점화시기 등을 제어하는데 사용한다.

종류는 광학식(옵티컬 : optical)타잎.  마그네틱(magnetic)타잎 . 홀 센서(Hall Ssensor)타잎 등이 있다


1) 광학식(옵티컬 : optical)타잎

  옵틱컬 센서는 구멍이 원주방향으로 여러 개 뚫린 원판(타겟트 휠이라고 함)이 캠 축과 같이 회전하면서 타겟트 휠에 빛을 쏜다. 그 빛이 타겟트 휠의 구멍을  통과하면  전압이 나오는데 그 전압을 이용한 것으로 빛을 보내주기 위해 전원 공급이 필요하다. 통상 디스트리뷰터에 내장을 시키고 있으며  캠 축과  일체가 되어 회전하도록 되어 있다. 빛을 받아 전압을 발생시키는 광 센서가 열 및 습기에 약하여 자주 문제를 일으킨다.  타겟트 휠의 구멍 한 개가 한 개(사이클)의 투스 신호를 만들어 내는데, 이 투스로 엔진의 크랭크 회전하는 각도를 나타낸다. 숏 투스(Short tooth :구멍간 간격이 작은 것 )가  N개라고 할 때 (구멍간 간격이  넓은 것 : 롱 투스는 숏 투스 3개로 계산한다 ),  한 투스 간의 크랭크 각도는 엔진이 한 회전 하는데 캠은 2회전 4기통의 경우 투스 한 개당 크랭크 각도는 =  720 / N [도] 가 된다. 설치 위치는 배전기 내부에 설치되어있다.

2) 마그네틱 (magnetic) 타잎

  마그네틱 센서로 센서에서 자력선을 방출하며 플라이 휠이 이 자력선을 자르고 지나면 시그널 전압이 발생하는 원리를 이용한 것으로 전원 공급이 필요 없이 시그널이 발생되게 되어 있다. 간극은 1.0±0.5mm 이내의 간극으로 조정하도록 되어 있다.   두 개의 선으로 시그널 전압이 한 개는 플러스(+) 전압이 나오고 나머지 한 개는 마이너스(-) 전압이 나오도록 되어 있다. 이 원리를 이용하여 엔진의

크랭크 샤프트와  직렬 연결되어  회전하는  플라이 휠 의  외곽에  사각형의  톱니 모양(투스)을 한 휠(이를 타깃 휠 이라함)을 끼우고 엔진이 회전할 때마다   이 사각형의  투스가 센서 감지부를  지나치면서 사인파의 전압 시그널이 나온다. 이 한 개의 사각파가 엔진의 크랭크 회전하는 각도를 나타내는데 통상 투스(Tooth) 시그널이라고 하며 엔진이 한 회전 하는데 나오는 총 숏 투스의 합( = 투스의 간극이 좁은 것의 개수 + 3 * 롱 투스 : 투스의 간극이 넓은 것의 개수 )이 N개 일 때 숏 투스 한 개당 크랭크 각도 계산은 숏 투스 한 개당 크랭크 각도 = 360 / N [도]이 된다.

설치위치는 실린더 블록.  크랭크축 (플라이 휠)등에 설치 된다.

3) 홀 센서(Hall Ssensor) 타잎

  홀 센서의 동작은 반도체(홀 소자)의 전극에 전류를 흐르게 한 후 수직방향으로 자기장을 인가하면 전류의 방향과 자기장 방향에 수직하게 전위차(electric potential)가 발생한다. 이를 홀 전압이라하며,   자동차 홀 타입 센서는  센서 안에 회로가 있어, 여기에 12볼트가 공급되게 되어 있다.  1.0±0.5mm 이내의 간극으로 어떤 금속 체가 센서 감지부를 지나치면  센서내부(트랜지스터)에서 회로에 의해 5볼트가 나오게 끔 되어 있다.  이 원리를 이용하여 엔진의 크랭크 샤프트와 직렬연결되어 회전하는  플라이휠의  외곽에 사각형의 톱니 모양(투스)을 한 휠(이를 타깃 휠 이라 함)을 끼우고  엔진이 회전할 때마다   이 사각형의  투스가  센서 감지부를 지나치면서 사각 파의 파형이 반복되어 나온다. 이 한 개의 사각 파가 엔진의 크랭크 회전하는 각도를 나타내는데 통상 투스(Tooth) 시그널이라고 하며 엔진이 한 회전 하는

데 나오는   총 숏 투스의 합( = 투스의 간극이 좁은것의 개수 + 3 * 롱 투스 : 투스의 간극이 넓은 것의 개수 )이 N개 일 때 숏 투스 한 개당크랭크 각도 계산은  숏 투스 한 개당 크랭크 각도 = 360 / N [도]이 된다. 설치위치는 실린더 블록,  크랭크축(플라이 휠)에 설치된다. 

                

 

8. 캠각센서(CamAS : Cam Angle Sensor)

  가솔린 분사장치에서 주로 점화시기 제어에 필요한 캠축의 회전 각도를 점검하여 피스톤 위치를 알기 위한 센서이며 ECU에서는 분사량 보정, 점화시기 등을 제어하는데 사용한다. (크랭크각 센서와 비슷함)

종류는 광학식(옵티컬 : optical) 타잎, 홀 센서(Hall Ssensor)타잎 등이 있다

1) 광학식(옵티컬 : optical) 타잎

  옵틱컬 센서는 구멍이 원주방향으로 여러 개 뚫린 원판(타겟트 휠이라고 함)이 캠 축과 같이 회전하면서 타겟트 휠에 빛을 쏜다. 그 빛이 타겟트 휠의 구멍을  통과하면  전압이 나오는데 그 전압을 이용한 것으로 빛을 보내주기 위해  전원  공급이 필요하다. 통상 디스트리뷰터에 내장을 시키고 있으며  캠 축과  일체가 되어 회전하도록 되어 있다. 빛을 받아 전압을 발생시키는 광 센서가 열 및 습기에 약하여 자주 문제를 일으킨다.  타겟트 휠의 구멍 한 개가 한 개(사이클)의 투스 신호를 만들어 내는데, 이 투스

로 엔진의 캠축의 회전하는 각도를 나타낸다.  숏 투스(Short tooth :구멍간 간격이 작은 것 )가  N개라고 할 때 (구멍간 간격이  넓은 것 : 롱 투스는 숏 투스 3개로 계산한다 )한 투스 간의 크랭크 각도는 엔진이 한 회전 하는데 캠은 2회전 4기통의 경우 투스 한 개당 크랭크 각도는= 720/N [도]가 된다.

설치위치는  배전기 내부에 설치된다

2) 홀 센서(Hall Ssensor)타잎

  홀 센서의 동작은 반도체(홀 소자)의 전극에 전류를 흐르게 한 후 수직방향으로 자기장을 인가하면 전류의 방향과 자기장 방향에 수직하게전위차(electric potential)가 발생한다. 이를 홀 전압이라하며,   자동차 홀 타입 센서는 센 서 안에 회로가 있어, 여기에 12볼트가 공급되게 되어있다. 1.8mm 이내의 간극으로 어떤 자성체가 센서 감지부를 지나치면 센서내부에서 회로에 의해 5볼트가 나오게 끔 되어 있다.

이 원리를 이용하여  엔진의 캠 샤프트와  직렬 연결되어 회전하는 휠의 외곽에 사각형의 톱니 또는 반달 모양(투스)을  한 휠(이를 타깃 휠 이라 함)을 끼우고 캠 샤프트가  회전할 때마다 이 사각형의 톱니가 센서 감지부를 지나치면서 시그널이 ON/OFF가 반복되는 사각파 시그널이 나온다.  이 시그널이 나오고 나서 다음에 상사점은 1번 시린더의 상사점을 알리는 것으로, 1번 상사점 센서라고도 한다.

설치위치는 로커암 커버와 캠축에 설치된다.

                     

 

9. 냉각수온 센서 (WTS : Water Temperatur Sensor)

  냉각수온 센서는 NTC( Negative Temperature Coefficient) 소자이며, 서미스터(Thermister) 저항체로 온도가 높을 수록 저항이줄어드는 특성이 있음) 소자를 이용하여 냉각수 온도를 검출하여 연료 분사량을 보정하고 공전속도를 온도에 따라 적정하게 유지시킨다. 엔진의 냉각수 통로에 설치되어 냉각수 온도를  검출하여 엔진의 냉각수 온도를 아날로그 전압으로 변환시켜 컴퓨터에  입력한다 .설치위치는 실린더 블록( 물재킷 통로)에 설치된다.

     


10. 산소 센서(O2 Sensor : oxygen sensor)(이론 공연비 센서)

  배기가스 중 산소를 검출하는 센서로서 공연비가 이론 공연비보다 농후한 상태를 조사하는 것. 엔진에 공급되는 혼합기의 공연비가 이론 공연비와 다를 경우 삼원 촉매의 배기가스 정화 능력이 격감된다. 따라서 산소 센서가 배기가스 중 산소 농도를 점검하고 공연비가 이론 공연비인가 아닌가를 연속적으로 점검하여 공연비를 조정한다.

종류는 지르코니아 산소 센서, 티타니아 산소 센서가 있다.

1) 삼원촉매 장치와 산소센서 : 촉매라라는 뜻은 자신은 변하지 않고 적당한 조건(온도,산소공급)하에서 반응물질(Pt, Rh,   Pd)이 산화 및 환원 반응을 일으키도록 돕는 일종의 반응 촉진제로서 배기가스중에 포함 되어 어있는 유해물질 즉, 일산화탄소 (CO), 탄화수소(HC), 및 질소산화물(NOx)을 산화및 환원 작용에 의해 해가 없는 이산화 탄소((CO2), 물(H2O), 및 질소(N2), 산소(O2)로 전환시키는 장치이다 형태는 격자형 삼원 촉매이며,  귀금속 량은 Pd/Rh 1/5 각 0.9kg/ℓ이다.

① 작용

    ◆ CO + 1/2  O2  → CO2

    ◆ nHC + 5/4 O2   → H2O + mCO2

    ◆ NO + 2C  → CO2 + 1/2 N2  또는 N2 + H2   → H2O + 1/2 N2

    ◆ CO + H2O  → CO2 + H2

    ◆ HC + H20  → CO + CO2 + H2

    ◆ H2 + 1/2 O2  → H2O

② 촉매의 작용 :   촉매의 정화율은 촉매 변환기 입구의 배기가스 온도에 관계되나 이론 혼합비 부근에서 가장 정화율이 높고 320℃ 이상에서 높은 정화율을 나타낸다. 따라서 혼합비를 이론 공연 비(14.7:1) 부근으로 제어할 수 있는 CLOSED LOOP 가 가장 바람직하며 이의 실현을 위하여 배기 매니홀드에 산소 센서가 설치되어 있어야 한다. 산소센서는 배기가스중에 포함된 산소의 산소의 양을 측정하여 그 출력전압을 컴퓨터에 전달하면 ECU 에서는 이론 공연비가 되도록 인젝터의 개변 시간을 제어하여 촉매변환기의 정화율     을 높여준다.

                                                     

③ 촉매변환기 설치 차량 주의사항

◆ 가솔린은 반드시 무연가솔린을 사용할 것

◆ 엔진을 최상의 상태로 유지한다.

◆ 엔진의 파워 밸런스(power balance)를 최대로 단축한다.

◆ 차량을 밀어서 시동을 걸지 않는다.

◆ 주행중 절대로 점화 스위치를 끄지 않는다.

◆ 잔디, 낙엽, 카페트 등 가연성 물질위에 주차시키지 않는다.

◆ 엔진 작동중 촉매나 배출가스 정화장치에 손대지 않는다.

◆ 기타 촉매의 열화에 영향을 주는 작업, 사용요소는 배제한다.

 

2) 산소센서의 종류

① 지르코니아(zirconia) 타잎

  지르코니아  산소 센서는 산화 지르코니아에 적은양의  이트륨(Y2O2)을 혼합하여  시험관 형 형상으로 소성한 소자의 양면에 백그을 도금하여 만든것이며,  센서안쪽의 대기 바같쪽은 배기가스가 첩촉하도록 되어 있다.  저온에서는 매우 저항이 크고 전류가 통하지 않지만 고온에서는 안쪽 바같쪽 산소 농도

의 차이가 크면 산소이온만 통과하여 기전력을 발생시킨다.  산소가 많으면(Lean : 연료가 적게 공급될 경우) 0.5V 이하로 전압이 나오고,산소가 적으면(Rich : 연료가 많게 공급되는 경우 0.5V  이상이 나온다.

산소센서에 있는 질코니아는 충분히 데워져야 (370도 이상) 산소 농도에 따라 전압을 최하 0.05볼트(연료가 적을 때)부터 최고 0.95볼트(연료가 많을 때)까지 나오며, 데워지지 않은 상태에서는 0.4볼트 범위에 머무른다. 그래서 산소센서의 팁 부분에 히터를 장착하여 강제로 팁 부분을 데우며 이 히터ㅡ가 없거나 고장인 경우 센서는 배기가스에 의해서만 데워지고 배기가스의 온도가 낮은 경우(공회전 중) 전압이

0.4볼트 부근에서 머무르게 된다.

     

 

② 티타늄 산소 센서)titanium oxygen sensor

  티타니아 산소센는 세락믹 절연체 끝에 산화티타 소자를 설치한것이며, 낮은 온도의 배기온도에서 센서의 성응을 향상시키기 위하여 백금과 로듐 촉애로 구성되어 있고. 전자 전도 체인 산회타탄이 주위의 산소분압에 대응하여 전기저항이 변화하는 원리를 이용한것이다. ECU에서 5볼트를 공급하고 산소농도에 따라 저항이 바뀌어 ECU에서 받아들이는 0.5 - 4.7볼트 사이로 전압이 달라지게 하는 것이다. 이 센서는 배기가스 속에 설치되며 가스 속에 산소가  많으면(Lean : 연료가 적게 공급될 경우)  2.5V 이상으로  전압이 나오고, 산소가 적으면(Rich : 연료가 많게 공급되는 경우 2.5V  이하가 나온다.

산소센서에 있는 티타니아는 충분히 데워져야 (370도 이상) 산소 농도에 따라 저항이 민감하게 변화하여 결국 ECU에 들어가는 시그널전압이 최하 0.05볼트(연료가 많을 때:반대도 있음)부터 최고 4.95볼트(연료가 적을 때:반대도 있음)까지 나오며 , 데워지지 않은 상태에서는 2.5볼트 범위에 머무른다. 그래서 산소센서의 팁부분에 히터를 장착하여 강제로 팁 부분을 데우며 이 히터가 없거나 고장인 경우 센서는 배기가스에 의해서만 데워지고 배기가스의 온도가 낮은 경우(공회전 중) 전압이 2.5볼트 부근에서 머무르게 된다.

   


11. 노크 센서 (Knock Sensor)

  노크 센서(knock sensor)의 역활은 노킹에 의하여 발생하는 4~7Hz의 진동을 감지하는 센서. 터보차저 엔진의 열효율을 향상시키기위해 압축비가 높은 상태에서 점화하는 것이  바람직하지만,  압축비를 높이면 노킹이 발생한다.  따라서 노킹에 의한 진동을 가속도계나압전 소자에 의하여 그 발생을 감지하여 점화시기를 늦춘다.

   

1) 압전식 노크 센서는 압전 소자(Piezo - ceramic)을 이용한 센서로 진동(가속도)에 의해서 전압이 발생하는 원리를 이용한 것으로, 엔진의 내부에서 이상 연소 (노킹:조기 점화, Detonation)가 발생시 전압이 심하게 변한는것을 이용한 것이다.


2) 전자유동방식 노크센서는 코일속에 자석의 철심을 넣고 철심의 끝부분에 진동자를 설치하여, 철심과의 사이에 작은 틈새를 두어 실린더 블록의  진동에의해  진동자 진동읗  하면  진동자와 철심 사이의 간극이 변화하여 코일속의 자속이 변화하고 코일속의 자속이 변화하면, 전자유도 원리에 의해 코일속의 기전력이 변화하는 원리를 이용한 것이다.


12. 차속 센서 (Vehicle Speed Sensor)

 주로 자동차에서는 리드형 속도계가 많이 사용되고 속도계 케이블 1회전당 4개의  디지털 펄스가 컴퓨터에 입력되면  이 신호를 기초로 하여 공전 속도 및 연료분사량을 조절한다. 리드식 스위치식은 운전석 계기 패널에 설치되어 있는 속도계(스피드 미터)에 내장되어 있고. 기본적으로 바퀴를 구동하는 회전체(통상 미션 내의 구동기어)에서 회전을 받아 자성된다.

 차속 센서(vehicle speed sensor) 종류 및 특성은 리드 스위치 타입(0-12V). 홀 타입 (0-5V). 마그네틱 타입( 0-20V)등이 있다.

    


13. 인젝터 (Injector)

  가솔린 분사장치에서 인젝터는 컴퓨터에서 보내오는 분사신호에 의해 연료를 분사하는 솔레노이드가 내장되어 있는 분사 노즐이다. 니들 밸브는 플런저와 일체로 되어 있어 인젝터에 분사 신호가 전달되면 전자석에 의해 플런저와 함께 당겨져 분사구멍이 열리므로 연료가 분사된다. 연료의 분사량은 니들 밸브의 개방시간, 즉 솔레노이드 코일의 통전시간에 의해 결정 된다.

 1) 연료분사제어

 인젝터는 크랭크각 센서의 출력신호 및 공기유량센서(AFS)의 출력등을  계산한 컴퓨터 신호에 의해 구동된다. 연료의 분사량은 인젝터의 구동시간에 의해 제어되는데 이 시간은 A.F.S. 크랭크각 센서의 출력, 산소센서로부터 입력되는 배기가스의 정보, 각종 센서로부터의 신호를 근거로 ECU에서 계산된다.

 

2) 분사시기 제어 : 운전상태에 의해 결정

① 순차 분사 (SEQUENTIAL INJECTION) : 각 기통의 배기행정에서 인젝터를 구동시키며 크랭크각 센서의 신호에 동기하여 구동된다.  1번 실린더의 신호는 순차분사의 기준신호로 이 신호를 검출한 곳에서  크랭크각 센서의 신호와 동기하여 순차분사가 시작된다. 각 기통의 분사는 크랭크축 2회전에 1-3-4-2순으로 1회씩 분사된다.

② 동시분사(SIMULTANEOUS INJECTION)또는 비동기 분사(NON - SEQUENTIAL INJECTION) 시동시  또는 아이들 포지션 스위치(IPS)가 OFF된 상태에서 드로틀 밸브 개도 변화율이 규정값과 같거나 클 때 즉 급가속시 4개의 인젝터가 동시에 작동 연료를 분사한다.

 

 

 

 

 

3) 인젝터 구동시간

    인젝터는 각 주기마다 한번 씩 구동되며 흡입공기의 양에 따라 이론 공연비로 조절해주는 인젝터 구동시간(연료분사량)을 기본 구동시간이라고 한다. ECU는 공기유량센서(AFS) 의 신호와 크랭크각 센서의 신호에 따라 기본  구동시간을 계산 한다. 엔진시동(크랭킹)을 걸때는 냉각수온센서의 신호에 의해 정해진 맵 값(MAP VALUE)에서 기본 구동시간이 결정되고 감속 중에는 기본시간은 위에서 설명한 기본 구동시간에 다음의 보정을 하므로써 구해진다.

[참 고]  맵값(MAP VALUE) : ECU 내부에 있는 ROM 에 저장되어  있는 예정치


4) 산소센서 피드백 보정(폐회로 조절 보정) :  엔진이 워밍업된 후 정상작동(공회전 포함) 일 때 산소센서의 신호를 사용하여 공기 - 연료 혼합비가 이론적으로 보정되며 이상적인 혼합비일 때 배기가스는 삼원촉매에서 최대로 정화될 수 있다.


5) 공기- 연료 비율 맵 보정(개방회로 조절 보정) : 엔진속도와 흡기온도에 의해 정해져 있는 맵값에 의해 적당한 공기- 연료 혼합비로 보정 한다.


6) 냉각수온 보정 : 엔진 냉각시 구동력을 유지하기 위해서 냉각수 온도에 따라 분사연료의 양을 증감시켜 보정한다.


7) 흡입공기 온도 보정 : 흡입온도에 의해 결정되는 흡입공기의 밀도 차이 때문에 변하는 공기-연료 혼합비를 보정해준다.

8) 가속/감속 보정 : 흡입공기의 양에 따라 연료량을 보정하여 가속이나  감속시 구동력을 증진시킨다.


9) 지연시간 (DEAD TIME) 보정 : ECU로부터의 구동신호를 받아 열린 인젝터는 축전지 전압에 따라 변화하는 작동지연을 가지고 있어 실제적인 인젝터 밸브개방시간은 인젝터 구동신호 보다 짧게되므로 정확한 공기 - 연료 혼합비율을 공급하지 못하게 된다. 따라서 이렇게 지연 되는시간 분만큼 축전지 전압 보정을 해주지 않으면 안 된다.