월간 자동차생활 1999년 11월호-카 라이프 상담실

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face="굴림" size="2" color="#363C38">◆ “ size="2">Q & A, 카 라이프 상담실” 기사 내용에 관하여... face="굴림" size="2" color="#363C38">” size="2" color="#363C38"> < face="굴림" size="2" color="blue">월간 자동차 생활(Car Life) 99년 11월호 > face="굴림" size="2" color="#393C3C">카라이프 상담실의 기사 내용 중에 “노크 센서란”이 있다. 노크 센서를 교환하여 차량의 상태가 좋아진 독자의 질문에 답하는 기사인데, 답변 내용 중에 오류가 많아, 이 글을 읽는 일반 독자들에게 잘못된 정보가 사실인 것처럼 전파되는 것을 막기 위해, 그 오류를 수정하고자 한다. face="굴림" size="2" color="red">오류(1) : size="2" color="blue">‘노킹(Knocking)이란 정확한 점화타이밍에 앞서 점화가 이루어져 엔진에서 까르르르 하는 금속이 부딪히는 소리가 나는 것을 말한다.’ face="굴림" size="2" color="#393C3C">이 서술내용에는 많은 오류가 담겨져 있다. 노킹은 일반적으로 가솔린엔진에서 발생하는 비정상적인 연소현상의 일종으로 점화타이밍에 앞서 일어나는 것을 말하지 않는다. 점화타이밍 이전에 발생하는 비정상적인 연소는 프리이그니션(Pre-ignition)이라고 별도로 구분하여 부르며, 이 프리이그니션은 노킹과는 다르다. 노킹현상을 설명하는 전문적인 이론은 여러 가지가 있지만 face="굴림" size="2" color="fuchsia">대체적으로 학계에서 합의가 이루어진 설명은 다음과 같다. 연소실을 채우고 있는 혼합기에, 점화플러그를 통해 에너지를 가함으로써 점화를 시키면, 여기에서 발화된 화염은 연소실 전체로 퍼져 나가게 된다. 화염이 연소실 중앙부의 혼합기를 연소시키고 연소실 외곽으로 전파해 나갈 때, 아직 연소되지 않은 채로 연소실 외곽에 남아있는 혼합기(전문적인 용어로 end-gas라고 한다.)는 전파되어 오는 화염에 의해 압축되게 된다. 압축을 받게 되면 미연 혼합기 내부의 온도가 상승하게 되고, 상승한 온도가 연료의 자발적인 점화가 가능한 온도보다 높게 되면, 중앙부에서 전파되어 오는 화염이 도달하기 전에 자발적으로 폭발이 일어난다. 이 폭발은 국부적인 현상으로 높은 압력상승과 그에 따른 진동을 수반한다. 이 현상을 노킹이라고 한다. 그러므로 연소실로 유입되는 공기의 온도나 압력이 높으면 노킹이 발생하기 쉬운 조건이 된다. 여름철에 노킹이 많이 발생하는 이유가 여기에 있다. 따라서 노킹이 일어날 때 나는 소리는 금속성의 소리이지 금속이 부딪히는 소리라고는 할 수 없다. 물론 노킹이 심하게 발생하면 연소실이나 피스톤이 망가져서 엔진을 교환해야 하는 사고가 생긴다. face="굴림" size="2" color="red">오류(2) : size="2" color="#393C3C"> ‘노킹은 점화플러그의 불꽃이 빨리 튀거나....’ face="굴림" size="2" color="#393C3C">이 표현은 약간 오해의 소지가 있다. 점화플러그의 불꽃이 저절로 빨리 튀지는 않는다. 각 기통의 점화플러그에 불꽃이 튀게 하기 위해 전류를 통하게 하는 것은 배전기(Distributor)를 사용하거나 엔진제어장치(ECU)에서 순서에 맞게 배분하는 방법(무배전기 방식:Distributorless)을 사용하고 있다. 요즘 많이 사용되고 있는 face="굴림" size="2" color="blue">Distributorless방식에서는,통상 자동차회사에서 차량을 개발할 때, 엔진의 각각의 회전수나 부하조건에 알맞는 점화시기를 결정하여 엔진 제어장치 내에 저장하는데, color="fuchsia">점화시기를 빠르게 하면, 성능이 좋아지는 반면 노킹이 일어나기 쉽고,늦게 하면 반대가 되기 때문에 성능과 노킹 모두를 고려한 점화시기를 선택한다. 따라서 노킹이 많이 발생하는 것은, 배전기 방식에서 배전기가 잘못 조정 face="굴림" size="2" color="#393C3C">되어 있거나, size="2" color="blue">냉각계통의 문제발생 size="2" color="#393C3C"> 또는 color="blue">연소실 오염에 의해 연소실에 국부적인 고온지역이 만들어졌거나,시중연료의 face="굴림" size="2" color="blue">옥탄가 size="2" color="#393C3C">(노킹이 일어나기 어려운 정도를 표현한 수치로 수치가 높을수록 노킹이 잘 일어나지 않는다.)가 차량을 개발할 때와 다르거나 할 때이다. face="굴림" size="2" color="red">오류(3) : size="2" color="#393C3C"> ‘엔진 내부의 부품들이 살짝 부딪히는 소리이므로...’ face="굴림" size="2" color="#393C3C">앞에서도 설명하였듯이 노킹이 발생하면 국부적으로 고열이 발생하고 또한 진동이 수반된다. 물론 고압의 폭발이 국부적으로 일어나 엔진내부에서 기계적인 밸런스가 순간적으로 흐트러질 수도 있겠으나, 노킹발생시의 소리는 고주파의 폭발음이라고 할 수 있다. 노킹이 발생하면 연소실을 이루고 있는 실린더헤드나 피스톤의 표면에 마마자국과 같은 홈을 만들며, 심하면 피스톤을 관통하는 구멍을 내기도 한다. face="굴림" size="2" color="#393C3C">이 외에도 노킹에 대한 이해부족으로 몇 군데 오류가 더 있지만, 바른 정보가 무엇인지는 위의 설명으로 충분하리라 믿고 노킹센서의 역할과 기능에 대해서 설명한다. bordercolor="teal"> width="431" height="325" border="0"> color="lime">위 그림 파란색 face="굴림" size="2"> - color="#E7EFEB">정상 연소시의 연소실 내의 압력 size="2" color="red">빨간색 size="2"> - 노킹이 발생한 경우의 연소실 압력파형 size="2" color="lime">아래 그림 color="yellow">노킹센서로 압력파형을 측정한 신호로서 압력신호 대신 연소에 의한 실린더 블록의 진동을 측정하여 적절한 필터링을 거친 신호임 face="굴림" size="2" color="blue">노킹센서 size="2" color="#393C3C">는 엔진 몸통(실린더 블럭이라고 불리운다.)의 적절한 위치에 장착되어, 실린더 블럭의 진동을 감지하는 센서이다. 노킹이 일어나면 정상연소의 경우에 비해서 주파수도 크고 진폭도 큰 진동신호가 감지된다. 노킹센서를 통하여 특정값 이상의 진동신호가 포착되면 엔진제어장치에서는 노킹이 발생한 것으로 간주하여 점화시기를 통상의 경우보다 늦게 한다. 점화시기가 빠르면, 앞에서 설명한 End-gas가 고온,고압에 노출되는 시간이 길어지므로 노킹에 불리하기 때문에 점화시기를 늦게 하는 것이다. 점화시기를 늦게 하여 노킹이 더 이상 발생하지 않으면, 엔진 제어장치에서는 점화시기를 원래의 값으로 복귀시킨다. 이처럼 다소 복잡한 운용방식을 사용하는 노킹센서를 장착하는 이유는, 기온이나 연료의 특성에 관계없이 최상의 성능을 확보하기 위해서이다. 즉 최대한 성능위주로 차량을 개발하고, 환경조건이나 연료조건에 따라 발생하는 노킹은, 노킹센서를 통한 점화시기제어로, 최소한으로 방지하려는 목적에서 노킹센서를 사용한다.