자동차 엔진 센서의 종류와 기능

자동차에는 수많은 센서들이 사용된다. 이 센서들은 ECU나 TCU에 정보를 제공하고 다시 제어된다. 이번 글에서는 수많은 센서들 중에서 엔진에 사용되는 센서들을 알아보자. 먼저 AFS라는 공기 유량 센서는 에어클리너 내부에 설치되어 칼만 와류 방식에 의해 흡입하는 공기의 양을 펄스 신호로 바꾸어 ECU에 보낸다. 이후 인제터의 기본 연료 분사 시간을 결정하는데 중요한 역할을 하는 센서이다. 대기압 센서(BPS)는 자동차의 고도에 따른 대기의 압력을 검출하여 연료 분사량과 점화 플러그의 점화시기를 보정하는 센서이다. 흡기 온도 센서(ATS)는 흡입되는 공기의 온도를 검출하는 일종의 가변저항기로서 출력 전압이 낮아지고 이 출력 전압을 ECU에 보내면 ECU는 흡기 온도를 감지하여 흡입 공기에 대응하는 연료 분사량을 조정한다. 아이들 스위치는 엔진이 공회전 상태를 검출하여 ECU에 신호를 보내주는 센서로 운전자가 액셀레이터 페달을 밟으면 OFF 가 되고 페달을 놓으면 스위치 접점에 의해 ON 된다. 스로틀 포지션 센서(TPS)는 스로틀 바디의 스로틀 밸브 축과 같이 회전하는 가변 저항기로 스로틀 밸브의 개도량을 검출한다. 스로틀 밸브의 열림 정도에 따라 출력 전압이 변화함으로써 ECU는 스로틀 밸브의 개도량을 감지하여 ECU에 보내주면 ECU는 이 출력 전압과 다른 센서들의 입력 신호를 계산하여 연료 분사량을 제어한다. 1번 실린더 TDC 센서 및 크랭크 각 센서는 배전기 내부에 설치되어 있으며 1번 실린더 TDC 센서는 원판 디스크 안쪽에 길게 구멍이 나있다. 실린더 내의 1번 피스톤이 압축될 때 상사점 위치를 검출하여 ECU에 신호를 보내 초기 분사 시기를 결정한다. 크랭크각 센서는 디스크의 90도마다 구멍이 나있으며 기통수와 구멍의 수가 일치한다. 디스크는 배전기 축에 고정되어 회전하며 디스크 슬릿이 발광 다이오드를 지나면 방출된 빛이 포토 다이오드에 닿고 포토다이오드가 통전이 되어 이 신호를 ECU에 전달한다. 이 신호를 기초하여 기본 연료 점화시기 결정과 분사 속도 및 엔진이 회전 속도에 따라서 계산한다. 크랭크각 센서의 불량 시 기관의 부조화 현상이 발생하거나 시동이 켜지지 않는 상태가 된다. 스로틀 바디는 흡입 공기량을 제어하는 스로틀 밸브 , 회전 시 회전수를 제어하는 ISC-servo 및 모터 위치 센서, 스로틀 밸브 개도량을 검출하는 TPS가 조립되어 있다. 스로틀 밸브 하부에는 물 통로가 설치되어 냉가수가 순환하므로 한냉 시 스로틀 밸브의 작동 상태 지연을 방지한다. isc-servo는 모터, 윔기어, 모터 위치 센서, 아이들 스위치 등으로 구성되어 있으며 ECU의 제어 신호에 따라 모터가 회전하여 웜기어가 회전하면서 플런저를 이동시키며 스로틀 밸브의 개동량을 조정하여 공회전 rpm을 조절하는 장치이다. 모터 포지션 센서(MPS)는 ISC-SERVO 내에서 직선 왕복운동을 하는 플런저의 위치를 검출하는 센서이다. 냉각 수온 센서는 실린더 헤드부의 물 재킷 부분에 설치되며 냉각수의 온도를 검출하여 ECU에 보내주면 ECU는 인젝터의 연료분사량을 보정한다. 산소센서는 배기 다기관에 설치되며 배기가스 중의 산소농도와 대기 중의 산소농도를 비교 및 검출하여 ECU에 보내주면 ECU는 정보를 입력받아 EGR 밸브를 작동시켜 배기가스 일부를 다시 피드백시키고 이론 공연비가 되도록 연료 분사량을 보정한다. 노킹 센서는 실린더 블록에 설치되어 연소실 내의 노킹을 검출하는 센서로서 측정값을 ECU에 보내주면 ECU는 점화시기와 인젝터의 분사량을 보정하여 노킹을 억제한다. 차속 센서는 계기판 뒤에 있는 스피드 미터에 내장되어 변속기 출력축의 회전 속도를 스피드 미터 기어의 회전으로 바꾸어 전기적인 신호를 ECU에 보내준다. ECU는 각종 센서들의 디지털 출력 값을 받아 연산하여 각종 제어장치를 제어하며 최적의 엔진상태가 되도록 연료분사, 공전속도, 점화시기, 피드백, 증발가스 등을 제어해주는 장치다.