출력요소 & 각종 제어
대우자동차 제어장치①
지난 호까지는 현대자동차 제어장치에 대해 살펴보았다. 이번 호에는 대우자동차 제어장치 중 ECM 제어논리, 에어컨 차단 제어, 공연비 제어, 산소센서, 피드백 솔레노이드 밸브, TPS, 냉각수 온도센서 등에 대해 알아본다
박병일 【본지 기술자문위원·카123텍 대표】
●ECM(Electronic Control Module) 제어논리(Control Logic)
ECM은 서머스탯 하우징에 설치된 냉각수 온도 센서의 시그널 신호에 따라 제어 영역을 4가지 영역(M1, M2, M3, M4)으로 구분한다.(그림 1 참조)
① M1과 M2 영역
냉각수 온도 스위치가 17℃ 이하인 영역으로 겨울철의 냉각시동 후 워밍업 되는 기간에 적용되며, 주행성 향상을 위해 혼합기를 농후하게 제어하는 영역이다. 이 영역은 엔진 rpm에 관계없이 스로틀 밸브 개도가 25℃ 이하일 때만 적용되며, 이 때는 개회로 상태이다.(그림 2 참조)
② M3 영역
냉각수 온도 스위치가 17℃ 이상, 40℃ 이하를 감지할 때의 영역을 말한다. 이때는 냉각수 온도센서에 감지되는 냉각수 온도에 따라 듀티(%)를 설정해 주는 영역으로 멀티미터로 제어, 듀티(%)를 확인할 수 있다.(그림 3 참조)
③ M4 영역
냉각수 온도 센서가 40℃ 이상을 감지할 때의 영역을 말한다. 이때는 피드백 제어되는 영역으로 아이들 영역, P1 영역, P2 영역, WOT 듀티(%) 제어 영역이 있다.(그림 4 참조)
④ WOT 듀티 제어 영역
WOT 영역에서는 파워(POWER)가 요구되므로 혼합비는 이론공연비보다 농후한 상태로 조절되어야 하는데, 이때는 엔진 rpm에 따라 듀티(%)가 설정된다.(그림 5 참조)
⑤ 가속 제어
M4 영역에서만 적용되는 모드로 가속 때 주행성을 좋게 하기 위해 가속 때 0.5초 동안 듀티 70%로 유지시켜 혼합비를 농후하게 한다.(그림 6 참조)
⑥ 감속 제어
엔진 rpm이 감속되는 시기에 가장 많이 발생되는 배기가스(HC) 수준을 낮추고 연비 향상을 위해 연료차단 또는 듀티(%)를 희박한 쪽으로 고정시키는 기능이 있다.
이것은 공회전 스위치 ON 상태(스로틀 밸브가 닫힌 상태이고 밸브 열림 각도가 3° 이하인 상태)이고 엔진 rpm이 1천750rpm 이하인 경우 연료를 차단하거나 듀티(%)를 희박한 쪽으로 고정시켰다가 엔진 rpm이 1천540rpm 이하인 경우 또는 1천960rpm 이상으로 상승될 때 듀티(%)를 정상적인 상태로 작동시킨다.(그림 7 참조)
⑦ EGR 제어
M4 영역에서만 EGR 솔레노이드 밸브를 OFF시켜 EGR 밸브가 작동되도록 흡입 매니폴드의 진공을 EGR 밸브에 걸리도록 한다. 다만 M4 영역이라 할지라도 산소센서가 작동하지 않을 때에는 EGR 솔레노이드 밸브를 ON시켜 진공회로를 차단한다.(그림 8 참조)
●에어컨 차단 제어
ECM은 에어컨 ON 상태에서 엔진을 시동하거나 가속 때 스로틀 개도가 55° 이상 될 때 아래와 같이 프로그램 된 시간만큼 에어컨 작동을 중지(Cut-off)시킨다.
에어컨 스위치 ON 상태에서 엔진을 시동하면 엔진이 500rpm 이상 되는 시점부터 0.25초 동안 에어컨 릴레이가 OFF된다. 가속 때 8초 미만의 시간동안 스로틀 밸브 개도가 55° 이상 될 때는 ‘8초미만 시간+2초’ 동안 에어컨 릴레이가 OFF된다. 8초 이상의 시간동안 스로틀 밸브 개도가 55° 이상 될 때는 항상 10초 동안 에어컨 릴레이가 OFF된다.
●공연비 제어
ECM(Electronic Control Module)은 엔진 회전수, 스로틀 포지션 센서, 냉각수 온도 센서, 산소센서, 흡입 매니폴드 압력센서 등의 입력신호에 따라 엔진의 운전 상태를 판단해 엔진의 운전영역에서 최적의 공연비가 되도록 믹서에 설치되어 있는 피드백 솔레노이드 밸브를 듀티 제어한다.
엔진 난기 후의 정상적인 주행 영역에서는 산소센서의 신호에 따라 공연비의 피드백 제어를 행하게 해 공연비를 삼원촉매의 정화율이 가장 좋은 이론 공연비 부근으로 제어한다.
① 개회로(OPEN LOOP) 제어
엔진 냉각 상태에서 시동 후 엔진의 정상 온도에 도달하지 못한 상태에서는 LPG 시스템을 ECM 제어에 의해 개회로 모드로 제어한다. 이때 산소 센서의 출력 시그널은 고려되지 않는다. 따라서 개회로 모드에서의 연료제어는 듀티(%) 고정에 의한 제어로 이루어지며 시스템은 피드백 제어되지 않는다.
② 폐회로(CLOSE LOOP) 제어
폐회로 제어는 엔진이 충분히 워밍업 된 후 정상 주행 영역에서는 산소센서 시그널에 따라 공연비(AF=15.7:1)로 피드백 제어되는 영역을 의미한다.
즉, 산소센서는 출력전압이 이론 공연비 부근에서 급변하는 특성을 가지고 있으며 ECM은 산소센서 시그널을 받아 듀티(%) 값을 변화시켜 공연비를 이론 공연비(AF=15.5∼15.7:1) 부근에서 정확하게 제어한다. 산소센서의 출력전압이 희박·농후(Lea
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