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Ignition Control (6) --- 노킹 마진과 노킹 제어(Knock Control)
노킹의 발생과 연관이 있는 인자로는 흡입공기 온도, 냉각수 온도, 연료의 옥탄가, 연소실 내부의 카본 축적 정도 등을 들 수 있다고 했습니다. 흡입공기의 온도는 계절에 따라 달라집니다. 그러므로, 대기온이 높은 여름철이 기온이 낮은 겨울철 보다 노킹 발생의 염려가 많은 계절입니다. 또한, 여름철에는 냉각수의 온도도 높아지기 쉽습니다. 물론, 냉각수의 온도는 라디에이터를 포함하는 냉각시스템의 작동으로 일정 온도 범위 내에서 변화하는 것이므로, 냉각시스템의 작동이 정상이라면 특별하게 문제될 것은 없습니다만, 냉각수 유량이 부족한 경우 등 냉각시스템의 사소한 결함만으로도 여름철에는 쉽게 냉각수 온도가 상승할 수 있습니다. 이렇게 냉각수 온도가 상승되면 노킹이 발생하기 쉽습니다. 이 때문에 엔진 과열이 일어나기 전에는 노킹 발생이 심하게 발생하는 것입니다.
이런 변동 가능 요인들 때문에 노킹마진이 필요하다고 했습니다. 이 노킹마진은 엔진의 내구성 측면을 고려하여 설정되었으나, 엔진 출력 측면에서는 엔진 출력 감소를 용인하는 것이 됩니다. 노킹마진만큼 점화시기를 지연시키지 않았다면, 그만큼 엔진출력의 상승을 확보할 수 있기 때문입니다. 그래서, 엔진의 내구성을 위하여 노킹 발생을 최소한으로 억제하면서, 노킹마진도 최소한으로 줄여서 상대적으로 엔진 출력을 극대화할 수 있는 방법을 찾게 되었습니다. 그 방법이 바로 노킹 제어(Knock Control)입니다.
노킹 제어는 매순간마다 엔진에서 노킹이 발생하는지 여부를 판별하여, 노킹이 발생하지 않은 상태에서는 점화시기를 유지하고, 노킹이 발생하면 점화시기를 순간적으로 지연시켜서 노킹을 해소한 다음에 다시 점화시기를 점차 진각시키는 제어방법을 말합니다. 이 노킹 제어에는 녹센서(Knock Sensor)가 사용됩니다. 녹센서는 엔진의 실린더블록 중앙부에 보통 장착됩니다. 엔진의 어느 기통에서 노킹이 발생하면, 노킹의 특성인 고주파 진동을 녹센서가 ECU로 전달하고, ECU가 그 레벨을 감지하여 노킹 발생 여부를 판별합니다. 만약 노킹으로 판별되면 순간적으로 점화시기를 현재 수준에서 10CA정도 지연시켜 노킹 발생을 방지합니다.
이 방법을 사용하면 설사 노킹이 발생한다고 하더라도 일회성에 그치게 함으로써 그 피해를 최소화시킬 수 있기 때문에 노킹마진을 줄여줄 수 있는 근거가 됩니다. 그래서 노킹 제어를 사용하는 차량에서는 노킹마진을 1~2CA 수준까지 줄입니다. 이런 차량들은 노킹 발생의 염려가 거의 없는 겨울철에는 노킹제어가 없는 차량과 비교할 때 확실한 엔진 성능의 차이를 느낄 수 있습니다.
녹센서 외에 노킹 제어에 사용되는 센서로는 흡입공기온도 센서가 있습니다. 흡입공기온도 센서는 연료량의 제어에도 사용될 수 있으나, 이 센서를 연료량 제어에 사용하는 경우는 거의 없고, 대부분 노킹제어에 사용합니다. 즉, 흡입공기 온도 센서가 장착된 차량이라면 노킹제어가 적용되고 있는 차량으로 봐도 좋다는 이야기입니다.
국내 자동차 제작사들은 이 노킹 제어를 대부분의 수출용 차량에 적용하고 있습니다. 그것은 수출용 차량에만 특별 대우를 하기 위해서가 아닙니다. 수출용 차량들은 세계 여러 나라들로 수출되는 차량들로, 이 차량이 운전되는 환경조건, 특히 기온과 연료 옥탄가 조건이 나라마다 달라집니다. 그런 조건들에 일일이 점화시기를 최적화하는 일은 너무 잡다한 일이 됩니다. 그래서, 나라마다 각기 다른 환경조건을 일일이 고려할 필요없이 노킹 제어로써 그런 환경조건의 차이에 의한 노킹 발생의 염려를 제거하고자 하는 것입니다.
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