입력센서(1) - 크랭크 샤프트 앵글 센서

이번 회부터는 입력센서들에 대해서 알아봅니다. 그 첫 번째로 크랭크샤프트앵글센서부터 시작합니다.
   엔진의 회전수를 알 수 있게 하는 센서인 크랭크샤프트앵글센서는 여러 가지 이름으로 불려지고 있습니다. 크랭크샤프트포지션센서(Crankshaft Position Sensor),크랭크앵글센서(Crank Angle Sensor),엔진회전수센서(RPM Sensor),회전속도센서(Rotational Speed Sensor) 등이 모두 크랭크샤프트앵글센서를 말합니다.

Edited Figure from www.bosch.com

현재 가솔린자동차에 적용되어 있는 엔진제어장치는 각 기통별로 연료량과 점화시기를 제어하고 있습니다. 각 기통별로 연료량과 점화시기를 제어하기 위해서는, 매 순간 각 기통이 어떤 행정을 행하고 있는지를 알아야 합니다. 이것을 목적으로 엔진에 장착되어 있는 센서들이, 왼쪽 그림에서 볼 수 있는, Rotational Speed Sensor(크랭크샤프트앵글센서)와 Cam Sensor라고도 하는 Phase Sensor입니다. 크랭크샤프트앵글센서에는 Magnetic type과 Hall Effect type이 있는데 모두 금속과의 거리변화에 의해 유도되는 기전력을 신호로 출력합니다. 따라서, 기전력을 유도하기 위해서 요철모양의 표면(Tooth)을 가진 metal이 크랭크샤프트에 연결되어 있습니다.크랭크샤프트앵글센서는 보통 이 센서와 짝을 이루는

Tooth가 어디에 설치되느냐에 따라,엔진블럭이나 변속기하우징에 장착됩니다. 예전에는 배전기에 설치된 경우도 있었으며,이 경우에는 광학센서(Optical Sensor)를 사용하였습니다. 그러나 배전기에 설치할 경우,배전기의 노후와 더불어 신호의 특성이 나빠지는 문제가 있어 현재는 거의 사용하고 있지 않습니다.    센서에서 출력되는 신호는 정현파(Sine Wave)이나, ECU에서 신호를 변형하여 low level과 high level을 가지는 구형파(Square Wave)로 만듭니다. ECU에서는 이 구형파를 분석함으로써 엔진회전수뿐만 아니라  각 기통별 피스톤의 위치를 산출해냅니다. 그래서 그 결과에 따라 각 기통에 필요한 연료를 분사하고, 정확한 시점에 점화가 일어나도록 점화시기를 조정합니다.    현재 많이 사용되고 있는 magnetic Pick-up type 센서의 경우, 주의해야 할 점은 센서와 Tooth의 간극을 잘 맞추어야 한다는 점입니다. 센서와 Tooth의 간극이 맞지 않으면, 원하는 수준의 신호가 출력되지 않습니다. 이 센서의 출력신호가 불안할 경우에는 엔진회전수가 불안정하거나 엔진시동이 꺼질 수 있습니다. 이 신호가 출력되지 않으면, 엔진이 작동되지 않으며,당연히 시동도 걸리지 않습니다.