자동차전자제어 자동차 전자제어 이론교육자료 2006. 2 학기 chapter 2. 가솔린 연료 분사장치.

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2 자동차전자제어 자동차 전자제어 이론교육자료 2006. 2 학기 chapter 2. 가솔린 연료 분사장치

3 자동차전자제어 카브레터 대신에 연소에 필요한 연료를 엔진에 공급해 주는 장치로서 엔진의 상태를 검출하는 다양한 센서와 콘트롤 유니트로 구성되어 있고, 센서로 부터의 신호를 기본으로 하여 제어 유닛은 엔진의 작동 상태에 맞는 공연비가 되도록 연료량을 조절한다 2.1 EGI (Electronic Gasoline Injection) 시스템

4 자동차전자제어 (1) 공기량 바이패스 시스템 (By-Pass System) 의 구성도 A.A.S(Air Adjust Screw) 엔진 측정된 공기의 량 바이패스된 공기 량

5 자동차전자제어 150:X=14.7:1 X=10.2 150 0 10.2 150:10.2=14.7:1 (2) 바이패스 공기량 조절 원리이해

6 자동차전자제어 150 30 120 120:X=14.7:1 X=8.2 8.2 150:8.2=18.3:1 (3) 바이패스 공기량 조절 원리이해

7 자동차전자제어 (4) ECU 의 입력과 출력관계 MELCO ECU MELCO ECU 공기량 측정 센서 산소 센서 CPS( 홀 센서 ) NO.1 TDC 센서 WTS ATS 노킹 센서 차속 센서 각종 S/W 신호 연료 제어 점화시기 제어 노킹 제어 공회전속도 제어 퍼지 제어 냉각팬 제어 에어컨 콤프레셔 제어 콘트롤 릴레이 제어 발전전류 제어

8 자동차전자제어 (5) 흡입 공기량 센서 1. 용도 엔진의 연소실에 유입되는 공기량을 측정하는 센서 직접측정방식 ( 센서를 이용하여 공기흐름량을 직접측정 ) 간접측정방식 ( 서지탱크의 압력을 측정하여 흡입공기량 계산 ) 2. 센서의 종류 직접측정방식 : MAF (Mass Air Flow) sensor - Vane Type - Hot wire Sensor Type - Hot Film Sensor Type - Karmann Vortex Air Flow Sensor 간접측정방식 : MAP (Manifold Air Pressure) sensor

9 자동차전자제어 (6) 흡입공기량 센서 – 직접측정방식의 Vane Type 포텐셔 미터 흡기온 센서 바이패스 어져스 트 스크루우 미저링 플레이트 연료펌프 스위치 1. 작동원리 공기가 흐르는 통로에 베인을 장착하여 공기의 흐름에 따라 열림. 열림의 크기를 포텐서미터가 측정하여 전압값으로 변환 변환된 데이터 값을 ECU 에 정보로 제공한다.

10 자동차전자제어 포텐셔 미터 연료펌프스위치 F E E2E2 V VC VSVS THA 미져링 플레이트 흡입 공기량 많 다많 다 적 다적 다 미져링 플레이트 각도 크 다 적 다 Vs 높 다 낮 다 포텐셔 미터 출력포트 엔진 정지시 슬라이더 저항 엔진 회전시 2. 포텐서미터 (Potentio Meter) 작동 원리 각 변위 값의 움직임인 흡입 공기량을 전압 값으로 바꾸어 ECU( 제어유닛 ) 에 보내주는 센서임. 에어 플루 미터의 일종으로 미저링 플레이트의 각도에 따라 흡입 공기량이 변화한다.

11 자동차전자제어 3. 댐핑 챔버 (Damping Chamber) 의 원리 댐핑 챔버 콤펜세이션 플레이트 댐핑 챔핑 시간시간 댐핑 챔버가 없을 때 댐핑 챔버가 있는 경우 미저링 플레이트 흡입 공기량을 제어하는 미저링 프레이트와 일체형으로 콤펜세이션 플레이트를 설치한다. 콤펜세이션 프레이트 뒤쪽의 댐핑 챔버에 공기가 있어서 공기의 맥동을 안정화 시킴.

12 자동차전자제어 4. 베인 타입의 전압비와 전압의 검출 구 분 전압비 검출전압 검출 원리회로 도 검출방법 V B 에 배터리 전압 (+12V) 이 가해지기 때문에 중간단자 Vc 를 설치하여 V B - E 2 사이와 Vc-Vs 사이의 전압비를 검출하여 전압 변동에 따른 오차를 없애고 있다. Vc 에 일정 전압 (+5V) 이 가해지기 때문에 흡입 공기량의 변동에 따른 Vs 전압의 변화가 흡입 공기량의 값으로 된다. 이 Vs 전압이 컴퓨터에 입력되면 A/D 컨버터에서 디지털 신호로 변환된다. 구조 베인에 의해 직접 흡입 공기량을 측정한다. 또한 흡기 온도 센서와 연료 펌프 스위치를 포함하고 있다. 특성

13 자동차전자제어 (7) 흡입 공기량 센서 – 직접측정방식 열선식 에어플로센서 1. 작동원리 핫와이어 (Hot-Wire) : 직경 0.07 mm 이 가는 백금선 콜드 와이어 (Cold-Wire) : 서미스터 구조 제어기 회로 : 휘스톤 브리지 회로로 구성되어 신호를 전류 값으로 변환하는 회로 자기청정회로 (Burn-Off Circuit) : 엔진 작동 중에 핫 - 와이어에 부착된 이 물질을 고온 으로 태워 제어하는 회로 샘플링관 핫 - 와이어 콜드와이어 공기류 콘트롤 회로 커넥터

14 자동차전자제어 2. 열선식 에어 플로센서 (Hot-Wire Air Flow Sensor) - 측정방법

15 자동차전자제어 (8) 흡입 공기량센서 - 직접측정방식 (8) 흡입 공기량센서 - 직접측정방식 열막식 에어플루센서 제어회로 공기 엔진 상류온도센서 금선 열막 1. 작동원리 열막이 센서로서 핫 와이어와 처럼 콜드와이어와 정밀저항기가 없어 가격이 저렴하다. 열막이므로 이물질이 발생하지 않아서 측정정도가 좋고 공기의 밀도보정이 불필요하다.

16 자동차전자제어 2. 2. 열막식 에어 플루 센서 (Hot-Film Air Flow Sensor) 의 측정방법 A : 스로틀 밸브가 완전히 열린상태 ( 최대가속 ) B : 흡기 다기관으로 들어오는 공기량 증가 C : 공회전시에 공전 보상 흡입공기의 흐름 D : 공기 플랩의 움직임에 의한 감쇠작용

17 자동차전자제어 (9) 칼만 와류 에어 플로 센서 (Karmann Vortex Air Flow Sensor) 칼만 와류 : 균일하게 흐르는 유동 부분에 와류 (Vortex) 를 발생시키면 와류 열 발생함. 칼만 와류의 발생 주파수와 흐름 속도와의 관계로부터 유량을 측정한다. 흐름 속도와 공기 통로의 유효 단면적의 곱 = 제적유량 발생 주파수 검출방식에 따라서 거울검출방식, 초음파 검출방식, 압력 검출방식으로 나눔. 1. 작동원리 초음파 검출 방식 압력 검출 방식 공기 초음파 발신 발신기 와류발생기 와류안정판 칼만 와류 기관으로 정류기 바이패스통로 수신기 와류수에 대응한 소밀음파 회로 펄스신호로 변환 ECU 로

18 자동차전자제어 2. 칼만 와류 에어 플로 센서의 측정방법 A : 기준전압을 나타내는 수평선 B : 피크투피크 ( 기준 전압의 크기 ) C : 접지상태를 나타내는 수평선

19 자동차전자제어 (10) 맵 센서 (Manifold Absolute Pressure Sensor) C B A 1 1 2 5 4 3 1. 압전 저항 2. 다이어프램 3 실리콘 칩 (250um) 4. 진공실 5. 파이렉스 글라스판 MAP 센스에 내장된 압전소자 ( 실리콘 칩 ) 의 구조 1. 작동원리 흡기다기관 내의 절대압력을 측정하여 실린더로 흡입되는 공기량을 간접적으로 검출. 절대압력에 비례하는 아날로그 출력 신호를 컴퓨터로 전달함. 컴퓨터 내에 미리 저장된 데이터에 따라 실린더로 흡입되는 공기량 환산 흡입 공기량에 대응하는 인젝터 구동시간의 제어에 이용

20 자동차전자제어 2. 맵센서의 측정방법 ① 공기흡입 시작 : 1V 이하 ② 흡입 맥동파형 : 흡입되는 공기의 맥동이 나타난다.( 밸브 서어징현상등에 의해 파형증가 ) ③ 스로틀밸브 닫힘 : 감속 속도에 따라 파형 변화 ④ 공회전상태 : 0.5V 이하 ① 공기흡입 시작 : 1V 이하 ② 흡입 맥동파형 : 흡입되는 공기의 맥동이 나타난다.( 밸브 서어징현상등에 의해 파형증가 ) ③ 스로틀밸브 닫힘 : 감속 속도에 따라 파형 변화 ④ 공회전상태 : 0.5V 이하

21 자동차전자제어 2. 맵 센서의 측정방법 A: 흡기다기관 내의 절대압력이 높은 부분 B: 흡기다기관의 열림에 의해 절대압력 상승 구간 C: 낮은 출력전압 :

22 자동차전자제어 (11) 공기흡입장치 (Intake Air System) 의 특성비교

23 자동차전자제어 (12) 공기흡입장치 (Intake Air System) 의 특성곡선 비교

24 자동차전자제어 (13) 스로틀 바디 (Throttle Body) 의 내부구조 설명 리턴 스프링 악셀레타 와이어 악셀레타 패달 스로틀 레버 공기 서지탱크 샤프트 스로틀 밸브 바이패스 나사 바이패스통로 흡기 다기관에 설치되어 운전자의 엑셀 레이터 조작에 연동하여 흡기통로의 면적변화. 흡기통로의 면적변화는 흡입 공기량의 조절하는 기능으로 작용 스로틀 밸브의 열림 각을 입력하는 스로틀 포지션 센서와 대시포트, 바이패스 통로로 구성. 스로틀 포지션 센서 대쉬포트 AAS 스로틀 밸브 스로틀 포지션센서

25 자동차전자제어 (14) 바이패스 씨스템 (By-Pass System) 의 원리 에어플로 메타 에서 서지탱크로 AAS 스로틀 밸브 엔지의 아이들링 상태에서 스로틀 밸브는 거의 닫혀 있음. 이때 흡입공기는 바이패스 통로를 통해 서지탱크로 들어감. 엔진의 회전속도는 AAS 를 사용하여 바이패스로 통과하는 공기의 양을 조절함.

26 자동차전자제어 (15) 위치 및 회전각도 검출용 센서 - 스로틀 포지션 센서 (Throttle Position Sensor) 1. 작동원리 스로클 바디에 설치되어 스로틀 밸브의 열림 정도 검출. 스로틀 밸브의 열림 정도에 따라 가변 저항 방식 전위차계의 출력전압 변화를 이용. 스로틀 밸브의 완전담힘 ( 공회전 ) 과 완전열림 (WOT) 상태를 검출할 수 있는 접점 설치 구조에 따라 선형 방식과 스위치 방식으로 구분 FcFc ThaVsVs E2E2 VrE2E2 E1E1 연료펌프 스위치 연료펌프 스위치 접지 센서 접지 전원 공급 (ECU) 공기량 신호 출력 Fc : E1 : E2 : Vr : Vs : Tha : 흡기온 센서 신호 출력

27 자동차전자제어 2. 포텐쇼미터 의 측정방식 A : 출력 신호가 순간적인 단선 및 단락유무 측정 B : 스로틀 밸브의 완전 열림 (WOT) 상태 C : 스로틀 밸브가 열리고 있는 상태 D : 스로틀 밸브가 닫히고 있는 상태 E : 스로틀 밸브가 완전 닫힘 상태 F : DC Off-set 전압 ( 점화 스위치 ON 일 때 )

28 자동차전자제어 (16) 대시 포트 (Dash Port)  이 장치는 감속 시에 스로틀 밸브가 급격히 닫히는 것을 방지하여 연소에 필 요한 최소의 공기와 연료를 확보하기 위해 사용 된다. 대시포트 조정나사

29 자동차전자제어 (17) 아이들 스피드 제어 시스템 (Idle Speed Control System) - 1

30 자동차전자제어 (17) 아이들 스피드 콘트롤 시스템 (Idle Speed Control System) - 2  개요 ISC 밸브의 제어는  일반적으로 ISC 란 ECU 가 액츄에이터인 ISC 밸브 제어하여 아이들 회전수의 제어를 ISC 밸브의 제어라 한다. ISC 밸브의 제어는 회전수 피드백 제어와 스텝 모터 피스톤 제어의 두 종류가 있다.  필요성  1) 냉간시 흡입 공기 보정으로 시동 용이 하다.  2) 설정된 아이들 RPM 을 유지한다.  3) 부하의 종류에 따라 흡입 공기량을 조절한다.  개요 ISC 밸브의 제어는  일반적으로 ISC 란 ECU 가 액츄에이터인 ISC 밸브 제어하여 아이들 회전수의 제어를 ISC 밸브의 제어라 한다. ISC 밸브의 제어는 회전수 피드백 제어와 스텝 모터 피스톤 제어의 두 종류가 있다.  필요성  1) 냉간시 흡입 공기 보정으로 시동 용이 하다.  2) 설정된 아이들 RPM 을 유지한다.  3) 부하의 종류에 따라 흡입 공기량을 조절한다.

31 자동차전자제어 (18) (18) ISC 밸브 (Idle Speed Control Valve) 1. 작동원리 엔진의 각종 정보를 받아 최적의 공회전 ( 아이들 회전수 ) 을 조절 공회전 속도가 너무 낮으면 ; 엔진 회전수가 불안정하여 차량 자체의 진동이 발생 : 배출 가스 성분이 일산화탄소가 증가 스로틀 보디에 별도의 바이 패스 (by pass) 통로 설치하고 이 바이 패스 통로를 개폐하는 통로를 제어 방식 스로틀 밸브를 직접 개폐하는 직접 제어 방식