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김현우의 자동차 이야기

가솔린 엔진의 핵, ECU를 알자

  • 김현우 자동차 전문가 www.carznme.com

가솔린 엔진의 핵, ECU를 알자

가솔린 엔진의 핵, ECU를 알자
현재 승용차에 탑재된 가솔린 엔진은 대개 ECU(Electronic Control Unit)라고 하는 전자제어장치에 의해 작동된다. 가솔린 엔진을 작동하는 과정에서 ECU가 수행하는 가장 기본적인 임무는 연료의 양과 점화시기를 결정하는 것이다. 엔진이 작동하는 시점에서 엔진의 출력, 연료 소비량, 배출가스의 발생 정도를 고려해 가장 적절한 연료의 양과 점화시기를 판단하는 것이다.

매 순간 적절한 연료의 양과 점화시기를 판단하려면 현 상황에 관한 정보들이 필요하다. 그중에서도 엔진에 흡입되는 공기량, 엔진 냉각수의 온도 그리고 운전자의 의도를 가늠하게 하는 가속페달이 밟힌 정도에 관한 정보가 중요하다.

가솔린 엔진의 ECU는 기본적으로 엔진에 흡입되는 공기량과 엔진회전수를 기준으로 엔진으로 분사할 연료량을 결정한다. 여기에 그밖의 정보를 바탕으로 연료량 보상을 수행하여 최종적인 분사연료량을 결정한다. 연료량 보상에 영향을 주는 정보 중에서 중요한 것이 엔진의 냉각수 온도다.

엔진 냉각수 온도는 그 자체로도 엔진의 성능에 영향을 끼칠 뿐 아니라 연료가 분사된 후 혼합기의 형성에도 지대한 영향을 끼친다. 연료가 분사될 때 엔진의 온도가 충분히 높지 않으면 연료의 기화가 늦어져 공기와 균일하게 혼합될 수 없다. 그 결과 엔진의 회전이 원활하지 못하거나 연료가 완전히 연소되지 못하고 배출되는 일이 발생하기 쉽다. 그래서 엔진의 냉각수 온도가 낮을 때는 기화가 더딘 것을 보상하기 위해 분사연료량이 많아진다.

또한 엔진 냉각수 온도가 낮으면 엔진 내부의 마찰 저항이 큰데, 이것을 이겨내려면 출력이 더욱 커져야 하며 그 때문에도 분사연료량은 많아진다. 날씨가 추워지면 엔진을 워밍업한다고 공회전 상태로 오랫동안 방치하는데, 엔진 공회전 상태로 방치하면 엔진 냉각수 온도가 천천히 상승하므로 당연히 연료 낭비의 요인이 된다. 시동을 건 후 1분쯤 있다가 서서히 출발하는 것이 바람직하다.

엔진 전자제어장치는 가속페달의 움직임을 전기적인 신호로 받아들여 그 상황에 맞게 조치를 취하기도 한다. 가속페달을 깊게 밟으면 가속페달에 연결된 스로틀밸브가 공기 통로를 더 많이 열어서 엔진으로 흡입되는 공기량이 많아진다. 엔진으로 흡입된 공기량이 많아진다는 것은 더 많은 연료를 연소시켜서 더 큰 엔진출력을 얻을 수 있음을 의미하므로 엔진 전자제어장치는 더 많은 연료를 엔진에 분사하고 점화시기도 적절하게 변화시킨다.

가속페달이 밟히는 정도가 일정 범위를 넘어서면 운전자가 엔진의 최대 출력을 원한다고 ECU가판단해 분사연료량을 10~20% 증가시킨다. 과속을 하면 연료소모량이 많아지는 것은 이 때문이다. 또 가속페달을 급하게 밟을 때는 순간적으로 10% 정도의 연료를 추가로 분사해준다. 따라서 연료를 절약하려면 급가속을 피해야 한다.

신동아 2005년 12월 호

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