자동차정비산업기사 전자제어장치 이해 — ECU 센서·분사 제어

ECU는 센서로부터 얻는 입력 신호를 분석하여 연료분사 신호와 점화 명령 같은 출력 신호를 생성하는 중앙 제어장치이다. 센서 입력은 대기압, 흡입공기 온도, 냉각수 온도, 엔진회전수 등으로 구성되며, 이들을 통해 엔진의 상태를 파악한다.

연료 분사량 결정은 기본 분사량과 보정 분사량의 계층으로 이루어진다. 기본 분사량은 흡입공기량과 엔진회전수라는 두 가지 기본 입력으로 산출되는 기준값이며, 시동 분사량 등은 온도나 운전상태에 따른 추가 보정으로 더해진다.

점화시기와 연료분사 시기는 회전 위치와 회전수 정보에 의해 결정되며, 이를 제공하는 핵심 센서는 크랭크각 센서(CAS)이다. CAS는 피스톤 위치와 엔진회전속도를 실시간으로 ECU에 전달하여 시점 제어의 기준 신호를 제공한다.

이론 공연비(이론적 완전연소 비율)를 유지하기 위해 ECU는 배기 중 산소 농도를 감지하는 지르코니아 산소센서(O2 센서)의 출력을 피드백으로 사용한다. 산소센서 신호를 이용한 피드백 제어는 클로즈드 루프 제어라고 부르며, 실제 연소 상태에 따라 연료 분사량을 보정한다.

센서들 간 상호보정도 필요하다. 예를 들어 칼만 와류식 흡입공기량 센서가 체적 유량만 측정할 때는 공기 밀도 보정을 위해 대기압 센서 값을 함께 사용한다. 고지에서의 기압 저하로 인한 산소량 변화를 대기압 센서로 보정하여 적정 공기-연료 비를 유지한다.

연료계통 고장 진단에서는 산소센서 출력 수준과 변화 유무를 통해 혼합기가 희박한지 농후한지를 추정한다. 낮은 전압(예: 0.12V 근처)은 희박을, 높은 전압은 농후를 의미하므로 원인(인젝터 막힘, 흡입 유입 등)을 추론하는 단서로 사용한다.