자동차 메이커들이 잘못 적용한 제어분야에 대하여 분석한 자료입니다. 
1. 잘못 적용한 사례
  가. 트로틀바디 문제 
     1) 종류
        트로틀바디는 TPS와 APS의 두 가지 방식이 있으며, 차이점은 다음과 같습니다.
       * TPS(Throttle position sensor)방식: 악셀러레이터 패달에서 트로틀바디까지  철선으로 구성되어 있으며 철선을 당겨 공기밸브를 움직이고 공기밸브 축에 연동되어 있는 TPS센서 신호도 변하게 됩니다.
       * APS( accelerate position sensor)방식 : 악셀러레이터 패달에 철선대신 TPS와 같은 센서가 있으며 이 센서에서 만들어지는 신호가 ECU로 들어가서 다시 조립되어 나온 신호가 트로틀바디의 공기밸브를 조절하는 방식입니다.

정리를 하면“트로틀바디를 철선으로 동작시키느냐 데이터로 동작시키느냐만 다를 뿐 엔진으로 공기와 연료를 공급하는 원리는 동일하다”는 것입니다.
그러므로 생산단가로만 본다면 APS방식이 TPS방식 보다 훨씬 비싸고, 기술적으로 본다면  APS방식이 TPS방식 보다 동작오차로 인하여 차 성능 및 고장 등에 더 많은 결함에 내제 된다고 봅니다.

만일에 생산성과 기술측면에서 APS방식이 TPS방식보다 좋다면 현대. 기아자동차가 만든 차들 중 지금까지 생산되는 TPS방식은 모두 단종 되어야 한다고 봅니다.

   2) 잘못 적용된 연비 공학
     가) 트로틀바디의 용도 
         모든 내연기관자동차는 공기가 절대적으로 필요하므로 “공기와 연료 비율을 얼마나 잘 조절하느냐에 따라 연비”가 확연히 달라집니다.트로틀바디는 액셀러레이터 페달 밟기에 따라 공기밸브 각도가 0°~ 90°까지 변하면서 공기를 조절하고, TPS센서는 공기밸브 각도와 연동하면서 0.3V ~ 4.8V범위의 신호를 만들에 ECU로 보내어 연료를 조절합니다.
그래서 공기와 연료의 혼합비는 8~20 : 1 범위로 보고 있으며, 완전연소혼합비, 최대출력혼합비, 경제혼합비, 무부하혼합비, 기동성혼합비, 가속성혼합비 등 운전요건에 따라 혼합비율은 다르게 설정됩니다.     

   나) 문제점
         트로틀바디의 동작제원은 다음과 같으며  도표에서 보듯이 동작요소와 연비요소는 다르기 때문에 이를 가상공학(꼼수공학)이라 붙이고 설명을 하고자 합니다. 

위 도표에서 보듯이 공기는 공기밸브의 각도(0°~90°)를 가지고 공기량을 환산하며, 연료는 가변저항(TPS)이 발생하는 전기신호를 가지고 연료량을 조절하고 있다는 것입니다.

이를 다르게 설명하면 공기밸브와 TPS센서는 기계적으로 움직이기 때문에 “공기밸브각도가 바로 공기량이라고 볼 수가 없으며 또한 TPS센서 수치를 바로 연비량으로 보기는 어렵다”는 것입니다.

결론적으로 말하면 트로틀바디에 의해 엔진으로 들어가는 공기량과 연료량은 설계비율과 실제비율은 다르게 되므로 이론연비와 실연비가 다르게 되고,  또한 차년식이 늘어날수록 연비가 점점 더 나빠지는 현상이 생기는 것입니다.

또한 밸브에서 출발한 공기가 피스톤에 도달하는 시간과 TPS신호가 인젝터를 구동시켜 연료가 피스톤에 도달하는 시간은 일치할 수가 없다는 것입니다.

이러한 문제를 보완하기 위해 흡기장치에 공기유량센서(AFS)가 공기속도를 측정하기도 하지만 트로틀바디의 잘못 적용된 연비함수를 근본적으로 개선하지는 못합니다.
그래서 트로틀바디 공학은  "가상공학 또는 꼼수공학“ 이라 할 수 있습니다. 

  나. 접지 전위차 발생
     내연기관자동차는 동력전기(12V)와 제어전기(5V)가 있으며, 이들 전기회로는 전자적으로 볼 때 분리되어 있으므로 “동작시에는 동일접지가 안 된다”는 것입니다.
그래서 두 회로 간의 접지전위차는 신차인 경우에는 0V에 가깝지만 년식이 점점 늘어나면 ECU 및 배선열화 등으로 인하여 심할 경우는 100mV까지 증가하기도 합니다.

따라서 두 전기회로 간에 “접지전위차가 생기면 그만큼 데이터가 오류(오차)”가 발생하므로  엔진동작이 안정되지 못하여 차 성능을  나빠지게 하는 또 다른 요인이 된다는 것입니다.

  다. 급발진 요인
    1) 제어불능 현상
        ECU는 수많은 IC들로 구성되어 있으며, 입력신호크기에 따라 출력펄스 수를 결정하는데 만일에 수많은 IC중에 특정IC에서 전자적으로 Lock이 걸리면 입력변화와 무관하게“출력IC는 전원전압(5V)을 입력으로 인식하여 최대의 펄스”를 만들어 냅니다.

이때는 입력조건을 아무리 바꾸어도 출력에 영향을 주지 못하므로 엔진동작 제어불능 현상이 생기지만 사고가 난후 5V전원이 차단되면 Lock현상은 자동적으로 소멸되므로 원인 발견이 불가능 해버립니다.
    2) 원인
       또한 Lock을 거는 요소도IC의 내부적인 문제 보다는 외부적인 요인(전자파, 접지전위, 노이즈, 서지전압 등)이 더 크게 작용하지만 현재의 기술로는 명확한 발견도 해결도 불가능하다는 것입니다.

이런 현상을 다른 분야로 예를 들면 휴대폰을 귀에 너무 가까이 하여 전화를 걸면 전자파가 뇌에 손상을 준다, TV를 너무 많이 시청하면 전자파로 몸에 안 좋다, 비행기 이•착륙시 휴대폰을 사용하면 전자파가 비행에 영향을 준다 등은 이미 전 세계가 입증한 내용입니다.
또한 연예인 손지창씨의 전기차(테슬라)가 급발진이 났는데 한국에서 해결을 못하니 미국에서 소송을 걸어 현재 진행 중이라고 하며, 제주도에서도 또 다른 전기차에서 급발진이 났다는 기사를 본적이 있습니다.

2. 해결방안
  이처럼 잘못 적용된 트로틀바디의 연비함수, 데이터에러에 의한 엔진동작 불안정, 선로와 부품들의 열화 등으로 인하여  동작특성(부품특성, 조립특성)이 나빠지면서 성능이 점진적으로 떨어지기 때문에 연비와 배출가스가 동시에 나빠지게 됩니다.

이러한 문제를 “회로망이론을 응용”하여 
   - 트로틀바디의 연비함수 오차를 전자적으로 개선시켰으며,
   - 접지전위차를 없애거나 줄였고,
   - 데이터외란(Data disturbance)을 제거하여 데이터에러를 없애주는 것이 “VAD이론이요 상품명”입니다.
그래서 신차의 경우 성능과 연비가 지속적으로 유지 될 수 있으며, 중고차의 경우는 성능이 향상되면서 “연비와 배출가스가 동시에 개선” 됩니다.
    * 참고로 여기서 말하는 성능이란 시동성, 출력(순발력, 등판능력), 진동, 소음, 변속충격, 노킹, 전압변동, 기타 등을 총칭한 것임  
< 제공 = VAD/ www.motorpower.co.kr >