시동 꺼짐 과 잘 안 걸림

연료형자동차가 전자제어방식으로 바뀌면서 예상치도 않았던 증상들이 생기는데 그 중에 시동이 잘 안걸림, 운행중 시동꺼짐, RPM 흔들림 등입니다.

그리고 이러한 현상은 특히 기온(온도, 습도)과 엔진 열의 변화에 따라 그 증상이 달라지지만 하이스켄이라는 계측기로는 확인이 불가능 하며, 이러한 현상을 메이커가 모른다면 참으로 믿기 어려운 일이지요.

새로운 이론인“제어분야”를 중심으로 설명을 드리겠으며, 차를 가진 모든 소비지들께서 꼭히 익혀 두셔야(이해가 어려워도) 유지비도 절약하고 손해를 보지 않습니다.

1. 자동차 구성요소

  연료형자동차는 2~3만여 가지 부품의 기계분야, 5V/12V 또는 5V/24V 전기 분야, 그리고 아날로그신호와 디지털신호의 제어분야 등의 기술로 구성되어 있습니다.

또한 연료형자동차도 초기에는 기계식제어방식(일종의 카브레타 방식)으로 만들다가 현재는 전자제어방식으로 개량(발전)하게 되었고 전 세계 자동차가 이 원리를 응용하고 있습니다.

시동을 걸고 꺼지게 하며 RPM을 변화시키고 출력 및 속도를 조절하는 등의 모든 기능은 전자제어방식에 의해 통제되고 있습니다.

연료형자동차가 전자제어방식으로 바뀌면서 예상치도 않았던 증상들이 생기는데 그 중에 운행 중 시동꺼짐, 시동 잘 안 걸림, RPM 흔들림 등인데, 이러한 현상은 특히 차가 노후화 되면 기온(온도, 습도)과 엔진 열의 변화에 따라 그 증상이 나타나지만(하이스켄 계측기로는 규명 불가능) 설계 당시에는 예상치 못한 일로 전 세계적으로 공통적인 과제입니다.

따라서 새로운 제어분야를 중심으로 설명을 드리겠으며, 차를 가진 모든 소비자들은 꼭 숙지하셔야(이해가 어려워도) 고장을 줄이고 연비가 개선되며 차 수명도 연장 시킬 수 있습니다.

※ 참고로 자동차성능이란 시동꺼짐과 잘 안 걸림, RPM흔들림, 연비, 출력, 소음, 배출가스, 진동, 노킹, 순발력, 등판능력, 공회전, 오디오음질, 배터리수명, 기타 승차감 등의 항목을 총칭함

2. 문제점

 가. 기계 분야

   1) 부품 특성

   자동차 부품은 고유특성을 가지고 있는데 이를 부품특성이라고 하며 흔히 말하는 부품의 질이라고 합니다.

이 부품들은 특성은 시간이 지나면서 변하는데 얼마나 변하는 속도에 따라 사용 기간이 정해지는 것으로 이를 내구성이라고 합니다.

따라서 얼마나 좋은 부품을 사용 하느냐에 따라 성능과 수명이 달라집니다.

   2) 조립특성

   자동차가 조립될 때는 보통 2~3만여 가지의 부품으로 구성된다고 하며 여기에는 기계뿐 아니라 전기 제어분야 등의 부품도 포함됩니다.

이들 부품들이 조립되면 조립에 의한 새로운 특성이 생기는데 이것을 조립특성이라고 하며이를  가지고 자동차의 종합성능이라고 보시면 됩니다.

이를 전자 통신공학에서는 정합(matching: 일종의 궁합)이라고 하며 정합이 잘 되어야 효율이 극대화(손실 최소화)됩니다.

나. 전기 분야

  1) 전기 문제

    연료형자동차는 기계와 전기장치를 구동시키기 위한 1차전기(배터리, 알터네이터)가 있고 ECU자체와 수십 가지의 센서에 공급하는 2차전기(5V)가 있습니다. 그러나 1차전기회로와 2차전기회로 간에는 전기가 흐를 수 없습니다.

그러다 보니 차 전체는 하나의 전도체가  분포용량이라고 하는 코일성분(XL) 콘덴샤 성분 (XC) 저항성분(Ro)등의 분포정수에 의해 전기신호가 왜곡 또는 지연되고 전압변동이 생기는 것입니다.

그래서 차가 오래되면 접지(접지저항을 줄임)를 하면 좋다는 것도 이 때문입니다.

 2) 제어문제

  연료형자동차도 초기에는 제어를 기계식제어방식(일종의 카브레타 방식)으로 만들다가 현재는 전자제어방식으로 개량(발전)하게 되었고 전 세계 자동차가 이 원리를 응용하고 있습니다.

그러나 전자제어방식을 도입하면서 예상치 않는 부작용이 서서히(전 세계적으로)나타나고 있는데 운행 중에 시동이 꺼지거나 RPM흔들림 등 입니다.

이러한 현상은 주로 차가 오래되면 서서히 그리고 그 도가 심하게 나타나는 질병인데 요사이는 신차에서도 흔히 나타나고 있습니다.

이유는 차를 고급화하기 위하여 다양한 전자제어 기능을 부가하다 보니 불필요한 전기신호(3차전기)의 활동이 활발하다보니 생겨나는 증상입니다.

마치 사람이 음식만 먹지만 몸에는 기생충이 생겨 있어도 건강할 때는 모르다 건강이 악화되면 그 기생충들이 질병을 일으키는 병의 근원이 되듯이 말입니다.

또한 TV나 휴대폰 등을 개발할 당시에는 전자파가 인체에 영향을 미치리라고는 예상하지 못한 것처럼 말입니다.

그러므로 시동이 걸리지 않거나 시동이 꺼짐은 같은 원인으로 물리적인 원인과 전기적인(제어) 원인 두 가지가 있지만 제어적인 문제가  거의 70%이상이 차지한다는 것입니다.

 다. 온도 분야

    1) 기온(온 습도)

       자동차에 사용되는 제어신호는 미약한 전기신호인데 기온이나 엔진열에 민감한 반응을  일으킵니다.

예를 들어 온도센서는 온도에 따라 신호가 변하도록 제작되어 있지만 TPS신호는 온도와 무관해야 합니다.

그런데 TPS 외 각종센서들이 만드는 전기 신호가 기온과 엔진열의 변화에 따라 변하기 때문에 공기와 연료의 비율이 틀어지므로 결국 차 성능에 치명타를 준다는 것입니다. 전기신호가 기온에 따라 변하게 됩니다.

   2) 온도와 측정방식

     기온과 엔진열이 연비와 차 성능에 얼마나 영향을 미치는가를 다음 사례로 증명하겠습니다.

우리나라 자동차부품연구원에서는 연비를 측정할 때는 밀폐된 공간에서 온습도를 일정(25도/40%)하게 유지하고 측정합니다.

     ① 측정 조건 : 그것은 차를 만들 때 어디까지 연비가 나오는 가를 측정할 때 필요한 시험이지 일상적으로 운전하는데 기온이 25℃/ 습도40%가 되는 날이 언제이며 과연 그 조건이 몇 번이나 생기겠느냐는 것입니다.

     ② 최악 조건의 측정 :  차 성능을 알기 위해서는 왜 최악의 조건이 더 중요한데 그 측정은 왜 없는가. 현실은 최악 때의 결과가 더 중요합니다.

     ③ 온도와 전자제품 관계 : 전기 전자의 가장 큰 단점은 온습도이다 부품연구소의 시험은 전기 전자의 단점을 완전히 제거하여 가장 적합한 온도(방해 전기시호를 사전에 제거)를 만들어 연비측정을 합니다.

그래서 자동차등록증에 기록되는 연비수치가 과연 현실적이냐 하는 것입니다.

또 한 가지 더 추가하면 연구원의 측정방식은 미국의" LA SVC75모드"에 측정을 하는데 미국에서는 2009년도에 새로운 연비 측정모드를 개발하여 사용한다고 신문에 난 적이 있는데 이유는 지금의 모드방식은  수십 년 전의 "LA시의 도로 조건 과 그 당시의 자동차기술에 맞도록 만들어진 모드"이므로 현재의 도로 사정과 기술에 맞지 않다는 것입니다.

 라. 기타

   보통 액셀러레이터와 트로틀 바디 사이에는 쇠줄로 연결되어 있지만 쇠줄과 스프링의 유연성, 복구 속도 등에 따라 TPS신호가 바뀌게 됩니다.

그래서 일본에서는 트로틀 바디를 기어방식으로 바꾸어 생산하는 자동차도 나오고 우리나라도 일부 차에서는 이런 방식을 채택하고 있습니다.

하지만 결과는 별 차이가 없습니다.

3. 해결 방법

   이처럼 시동이 꺼지거나 잘 안 걸리는 것은 기계적인 문제보다는 전기적인 문제가 더 많이 발생하는 것으로 현재의 전자제어방식 자동차의 가장 큰 결점입니다.

따라서

  가. 3차 폐회로 구성: 1,2차전기회로 간에 “3차전기적인 폐회로를 구성”하여 분포정수에 의해 발생하는 3차전기신호를 제거하여 전기신호의 왜곡, 지연, 손실 등을 방지하고

  나. 제어신호 보정 : 기계특성과 온도 등으로 흔들리는 “제어신호를 보정”하여 제어기능이 안정적으로 제어 할 수 있도록 제어기능을 강화시켜 주어야 합니다.

그러면 앞에서 열거한 성능 즉 시동꺼짐과 잘 안 걸림, RPM흔들림, 연비, 출력, 소음, 배출가스, 진동, 노킹, 순발력, 등판능력, 공회전, 오디오음질, 배터리수명, 기타 승차감 등의 항목들이 골고루 개선이 됩니다.

그러므로 자동차는 “전기와 제어상태가 불안하면 아무리 엔진과 연료가 좋아도 성능이 살아나지 않는다”는 것을 숙지(전기전자 문화)하여야 좋은 차를 보유할 수 있습니다.

< 제공= WWW.배출가스.KR >