Input Sensors(3) - 냉각수온 센서

엔진 내부를 순환하며 엔진의 온도를 일정한 범위 안에 있게 하는 역할을 하는 냉각수의 온도를 아는 것은 엔진의 전자제어에 있어 매우 중요한 일입니다. 임의의 냉각수온에 해당하는 전기적 신호를 만들어내는 것이 냉각수온센서이며, 이 센서의 출력값을 해석함으로써 냉각수온의 값을 알 수 있습니다. 냉각수온의 값은 ECU가 연료분사량,점화진각 등을 결정하는데에 사용되고, 연료량제어에 있어서 feed-back제어의 시작점을 결정하는데에도 사용되며,또한 엔진냉각을 냉각팬의 작동제어에도 사용됩니다.
     냉각수온은 엔진제어의 영역을 결정하는 중요한 인자이므로, 엔진 내부에서 위치에 따라 약간의 차이를 보이는 냉각수온을 하나의 값으로 대표할 수 있는 냉각수온을 측정하는 것도 중요합니다. 대체적으로 냉각수온센서는 아래의 시스템도에서 확인할 수 있듯이 실린더블럭(Cylinder Block)에 설치되거나 엔진 내부에서 냉각수의 흐름을 제어하는 서모스탯(Thermostat)의 입구 쪽에 설치되기도 합니다. 아래 그림에서 Temp. Sensor라고 표현되어 있는 것이 냉각수온센서입니다.

Edited Figure from www.bosch.com

실제로 엔진에 장착되어 있는 냉각수온센서의 전체 모양을 확인할 수는 없습니다. 아래 그림의 나사부분 왼쪽은 냉각수의 흐름통로 내에 삽입되기 때문에 외부에서는 보이지 않는 부분이며, 우리가 외부에서 눈으로 확인할 수 있는 부분은 육각너트 오른쪽에 해당하는 커넥터 부분 만입니다. 아래 그림은 실제 온도측정부분의 생김새가 약간 차이가 있는 2가지 센서를 보이고 있는 것인데, 국내의 자동차에서 적용되고 있는 냉각수온센서의 생김새는 왼편 그림과 유사합니다.     냉각수온센서는 온도에 따라 내부 저항값이 달라지는 써미스터(Thermistor)로 구성되어 있습니다. 냉각수온센서에 사용되는 써미스터는 온도가 올라가면 써미스터의 전기적 저항값이 줄어드는 NTC(Negative Temperature Coefficient)특성을 가지고 있습니다. 현재 사용되고 있는 보통의 냉각수온센서의 경우, 써미스터의 저항값은 -40℃에서는 100,000Ω 이나 130℃에서는 70,000Ω정도를 보입니다.     냉각수온센서의 출력값은         V = [ 써미스터저항 * 구동전압]/[고정저항 + 써미스터저항] 의 식으로 계산됩니다.     따라서, 냉각수온센서의 출력값은 냉각수온에 대해 반비례하는 경향을 보이게 되어, 냉각수온이 낮을 때는 출력전압이 높다가 냉각수온이 올라갈수록 출력전압은 낮아지는 특성을 보입니다.