[자동차] 가솔린 엔진은 어떻게 제어되는가? - 개요

안녕하세요! 오늘부터 조금씩 자동차 엔진에 대한 얘기를 써보고자 합니다.

제 팔로워분들께서는 엔진에 대해 어느정도 이해를 하고 계실까요?
아예 관심이 없어서 엔진이 도대체 뭘 하는건지 모르시는 분들부터, 어느정도 중요 파트의 이해와 자가정비가 가능하신 분들... 혹은 업계 종사자로써 전문적인 지식을 가지신 분들까지 다양하시겠죠?

듣기로는 우리나라 근로자 중 10% 가량이 자동차 관련업에 종사하신다고 하니, 제 생각보다 자동차 고수들이 많으실 수도 있구요 ㅋㅋ

무튼 저도 스팀에 뭔가 글을 써보고자 하는 의도 + 조금이라도 도움이 되어 보고자 하는 의도 (+ 스팀 벌어보고자 하는 의도) 에서 작성하는 포스팅이라 내용에 체계가 없고 전문성이 부족할 수 있으니 그러려니 하고 봐주세요ㅋㅋ

엔진은 어떻게 생겼을까요?

현대 람다 엔진, 출처 네이버 이미지 검색

너무 복잡하죠! 도대체 저게 어떻게 움직이는 걸까요?
저 안에 수백가지 부품이 있을텐데 저도 다 모릅니다. 제가 아는 부분만 알아요 ㅋㅋ

세세한 구조 설명은 안할겁니다.
저도 재미없고 보는 분들도 재미없잖아요.

엔진이 제대로 작동하려면 뭐가 필요한지, 어떻게 제어가 되어야 하는지, 제어가 제대로 되지 않으면 어떤 문제가 발생하는지 위주로 글을 써볼게요.
그리고, 궁금한 점 질문해주시면 거기에 대해서도 답글 혹은 별도 포스팅을 진행할 거구요 ㅋㅋ 저도 공부해가면서 서로 소통하자구요!

엔진이 뭘까요?

연료(가솔린,디젤,LPG,FFV등)를 소모하며 힘을 발생시켜 그 힘으로 차가 굴러가도록 하는 장치겠죠!
(쉽지 않나요? 앞으로도 이런 식으로 설명할 수 있어야 할텐데요...)

그래도 엔진이 어떻게 힘을 내는지는 아셔야 합니다...

흡입-압축-폭발-배기
많이 들어보셨죠?? 고등학교 기술시간에서 처음 배웠던 것 같네요 ㅋㅋ

자자 다시 정리해볼게요.

엔진은 그럼 어떻게 힘을 내는가?(MPI기준)

1. 피스톤이 하강하며 동시에 흡기밸브가 열린다.(엄밀히는 피스톤이 하강하기 전에 흡기밸브가 열림)
   1-1. 흡기밸브를 통하여 실린더 내부에 혼합기(공기+연료)가 들어온다 (흡기행정)
2. 피스톤이 상승하며 실린더 내 혼합기가 압축된다 (압축행정)
3. 압축 말기(TDC 이전) 점화를 빵! 혼합기가 폭발한다. 폭발하는 힘으로 피스톤이 하강한다. (폭발행정)
4. 회전관성에 의해 피스톤이 상승한다. 피스톤이 상승할 때 배기밸브를 열어준다.
   4-1. 배기밸브를 통하여 실린더 내부 연소가스가 배출된다. (배기행정)

엔진이 힘을 어떻게 내는지 아셨죠?
힘을 내기 위해서 어떠한 요소가 필요했나요?

공기
연료
밸브의 움직임
점화

이 정도가 필요했던 것 같네요.

그럼 여기서 아래와 같은 질문이 도출될 수 있겠군요.

1. 공기는 어떤 경로로 얼마나 들어와야 하는지?
2. 연료는 어떤 경로로 얼마나 들어와야 하는지?
3. 흡기밸브, 배기밸브는 어떻게 어떤 타이밍에 얼마나 열리고 닫히는지?
4. 점화는 어떻게 어떤 타이밍에 이루어지는지?

엔진의 구동원리에 대해 설명하는 글들을 보면 대부분 위 굵은 글씨에 대해서는 구체적인 설명이 부족할 것 같습니다.
왜냐하면 얼마나?언제?는 다양한 엔진 구동 조건에 따라 달라지며 또 경험적인 부분에도 많이 의존하기 때문이죠.

궁극적으로 저걸 매핑하면 자동차가 정상적으로 움직일 수 있겠네요.
그런데 저 항목을 매핑하기 위해서는 또 엔진에 장착된 여러 센서로부터의 정보를 입력받아야 합니다.
예) 공기량 계측 센서(MAP, MAF) / 쓰로틀포지션센서(TPS) / 냉각수온센서 / 낙(Knock)센서 / 엑셀페달센서(APS) / 산소센서 / 크랭크포지션센서 / 캠포지션센서 / 탱크압력센서(FTPS) 등등....

방금 열거한 센서들이 어디에 위치해 있을까요?

이러한 센서가 왜 필요하다구요?
엔진을 정상적으로 정밀하게 제어하기 위해서! 입니다.

그렇다면 센서의 입력값이 어디로 갈까요???
컴퓨터로 갑니다.

엥? 엔진에도 컴퓨터가 있어요? 네 있습니다!(다 아시나요?;;)

ECU라고 합니다.(Engine Control Unit)

변속기에도 컴퓨터가 있습니다(TCU, Transmission Control Unit)
MT는 없구요(수동으로 전부 조작되므로)
AT,DCT,CVT,AMT 등...에 있습니다. ECU랑 같이 합쳐져 있는 경우가 많고 이를 PCU라고 하지만 일반적으로 ECU라고 부릅니다.

자! 이제 대충 개요는 말씀드린 것 같은데... 다음편부터 어떤 순서로 글을 써볼까요?

음.........

위에 열거한 센서 및 액추에이터(언급 안함)를 이용해서
공기량 제어
연료량 제어
점화시기 제어
밸브 타이밍 제어

이렇게 크게 네 가지의 제어가 어떤 방식으로 이루어지는지 알아보는게 맞겠네요.

글이 많이 부족한만큼, 이해가 안되는 부분이나 이러이러한 설명이 부족해요! 라고 댓글 남겨주시면 많은 도움이 될 것 같습니다^^;;
자동차 고수님들의 디스도 환영합니다.

그럼 다음에 봐요!