자동차공학)가솔린 엔진의 전자제어 (엔진의 ECU)

가솔린 엔진의 전자제어 중 엔진의 ECU에 다하여 알아보자. 엔진 전자 유니트(ECU, electronic control unit)는 엔진 제어장치의 심장부라 할 수 있다. 이것은 일반 컴퓨터와 동일하다. 즉 엔진 ECU에는 마이크로프로세스가 모든 것을 제어하고, 컴퓨터가 기능을 수행하기 위한 프로그램은 ROM(read only memory)에 저장되어 있으며 ROM에는 프로그램뿐만 아니라 각 운전조건에 대한 엔진의 각 부의 기준데이터도 저장되어 있다. 따라서 ECU는 가종 센서에서 보내온 신호들을 연산(계산·판단·기억)을 수행하고 기준 데이터와 비교하여 출력(제어·표시 등)을 자동적으로 고속으로 행하는 장치이다. ECU(electronic control unit)는 센서에서 들어오는 입력신호 를 변환하는 입력 인터페이스, 결정된 순서에 따라 입력데이터의 산술연산 또는 논리연산을 행하는 컴퓨터부(마이크로 컴퓨터부), 그 결과를 액츄에이터 작동신호로 변환하는 출력 인터페이스로 구성되어 있다.

1. 엔진의 ECU의구성

2. 엔진제어 프로차트

 

1. 엔진의 ECU의 구성

 

A/D 컨버터 : 컴퓨터는 디지털 값만 취급할 수 있으므로 센서의 신호가 아날로그이면 이것을 A/D 커버터에 의해 디지털 값으로 변환시킬 필요가 있다. 예를 들면 에어플로미터에서 공기유량신호는 아날로그 신호이고, 공기유량은 고분해능·고정밀도가 요구되므로 에어플로미터의 아날로그 출력 최고 전압이 2의 11승까지 양자화하여 4ms마다 샘플링하여 2진 코드로 출력하고 있다.

 

디지털 입력 버퍼 : 컴퓨터가 디지털 값만을 취급하여도 센서의 디지털 신호를 그대로 ECU에 입력시킬 수는 없다. 자동차용 컴퓨터는 +5V 전원으로 작동시키므로 여러 가지 입력 신호를 조정할 필요가 있다.

 

출력 인터페이스 : 컴퓨터의 신호는 미소 전류이므로 큰 일을 하는 액츄에이터를 직접 구동시킬 수 없다. 출력 인터페이스는 컴퓨터의 미소신호를 파워 트랜지스터로 증폭하여 액추에이터에 전력을 공급하는 회로이다. 액추에이터로서는 솔레노이드, 모터, 릴레이, 표시장치(램프, 형광표시관, LCD 등) 등이 있다.

 

2. 엔진제어 프로차트

엔진이 시동부터하면서 ECU는 스위치와 여러 센서의 신호를 입력장치에 의해 컴퓨터가 처리할 수 있는 형태로 변환시켜 받아들인다. 마이크로프로세서는 입력신호를 계산하여 ROM에 저장된 기준 데이터와 비교하여 엔진 시동 시의 처리, 아이들시의 처리, 연료분사량, 점화시기의 연산 등을 행한다. 결과는 엔진 시동 시, 엔진 웜업시, 공회전 운전, 부분부하 운전, 전부하 운전, 급가속 및 감속 시에 연료 분사량과 점화시기 등을 연산하여 적절한 시기에 각각의 액추에이터에 출력신호를 보낸다.