크랭크앵글센서의 투스 시그널(Tooth Signal) 이해하기

[Корея]

엔진이 회전하는 동안 연료 분사와 점화 시기를 판정하기 위해서는 피스톤의 위치를 알아야 하기 때문에 그것을 알기 위해 크랭크 앵글 센서를 사용합니다.
즉 엔진의 회전에 따라 직접 크랭크 축과 연결되어 돌아가는 회전판에서 톱니 모양의 시그널을 발생시켜, 피스톤의 위치를 알게 되는데, 그 간극이 모두 같으면 어디가 시작이고 끝인지를 알 수 없으므로 엔진이 한 바퀴 돌 때 마다 톱니 모양의 시그널(Tooth Signal)의 폭이 약 3배 넓은 것이 한 개 나옵니다.
이것을 롱(Long)투스라고 하는데 이 롱 투스로부터 몇 개의 투스가 지나면 상사점이라고 판단을 하게끔 ECU에 기억시켜 놓습니다.
통상 4기통의 경우 롱 투스로터 19번째가 상사점입니다.

그리고 몇 번째 기통인지를 구별하기 위해 캠 샤프트에 직렬 연결된 회전판에 시그널을 발생시켜 이 시그널이 나온 다음에 나오는 상사점을 1번 상사점이라고 합니다.
즉 캠 시그널이 나오고 바로 뒤에 나오는 롱 투스로부터 몇개가 지난 다음이 상사점인가를 말하는 것인데 통상 19개가 지난 다음에 상사점이 되는 경우가 많으며 ECU내부에 기억이 되어 있습니다.
연료 분사 시기와 점화 시기는 각 기통의 상사점을 알아낸 후에 정하게 됩니다.
즉 ECU에서 연료의 양(시간)과 점화시기를 읽거나 계산하여 연료 분사와 점화하는 시기를 크랭크앵글센서 시그널을 보고 하게 됩니다.

예)

점화시기 : 점화(1차 또는 2차)피크 전압이 발생하는 지점(통전 시간이 끝나는 지점)이 상사점 전 숏투스 4개에서 발생한다면,
 ①옵티컬 타입(크랭크앵글센서용 휠이 캠샤프트에 장착된 경우)
    ＝ 상사점 전의 투스 개수(4개) × 720도 / 휠의 투스 개수(60개) ＝ 48도
 ②홀 타입, 마그네틱 타입(크랭크앵글센서의 휠이 크랭크샤프트에 장착된 경우)
    ＝ 상사전 전의 투스 개수(4개) × 360도 / 휠의 투스 개수(60개) ＝ 24도

상사점을 알게 되면, 점화1차 파형 또는 2차 파형을 보고 피크 전압이 나올 때 그 시점과 상사점과의 간격으로 점화 시기를 알수가 있습니다.
이 때 점화 피크 전압이 상사점이 나오기 이전에 나오면 BTDC(Before Top Dead Center)가 되며, 상사점 이후에 나오면 ATDC(After Top Dead Center)가 됩니다.
그리고 ECU에서는 크랭크 앵글 시그널을 받아 시그널의 높이에 관계없이 단순히 시그널이 높아지고 있다(Rising Edge판정)와 낮아지고 있다(Falling Edge판정)만을 알고 몇 번을 높았다 낮았다 하는가를 보고 몇개의 투스가 있는가를 알게 됩니다.
그리고 롱 투스의 간극은 프로세스에서 간극을 측정하여 비교하는 것이 아니고, 하드웨어에서 투스간의 폭을 측정하여 서로 비교해서 폭의 비율이 2.5배 내지 4.5배가 되면 그 투스를 롱 투스라고 판정을 하게 됩니다.
이 중에서 폭이 넓은 롱 투스와 롱 투스 사이의 시간을 갖고 엔진 회전수를 판정하는 것입니다.
ECU내부에서 엔진 회전수를 계산하기 위해 롱 투스의 간극을 측정하여 그 시간으로 엔진회전수를 계산하는 방법은 아래와 같습니다.

엔진 1회전에 롱 투스가 "n"개 나오는 경우
엔진 회전수(N) ＝ 60 × 1000 / (n × T)
 [N : rpm,   T : msec,   n : 엔진 1회전에 롱투스가 나오는 개수]

그러므로 스캔툴에서 엔진 회전수를 볼 수 있다면 ECU에서 크랭크앵글센서 시그널을 정상적으로 받아 들이고 있다 라고 판정할 수가 있습니다.
이러한 크랭크 앵글 시그널은 ECU에서 전자 제어를 위한 연산 처리에 순서를 정하는데 기준이 되는 시그널이 되는데,피스톤의 회전을 알 수 있는 크랭크 축 또는 캠 축에 연결되어 피스톤의 회전과 함께 같이 회전하는 회전판에서 톱니 모양의 시그널을 발생시키도록 합니다.
이러한 방법이 크게 3가지 타입으로 분류되어 현재 적용되고 있으며 종류로는 마그네틱 타입, 홀 타입, 옵티컬 타입이 있습니다.

[참고]
크랭크앵글센서용 타킷 휠이 캠축에 달린 경우 : 4기통의 경우 투스 한 개당 크랭크 각도는 ＝ 720 / N [도]가 됩니다.

                                                                       이유는 크랭크축이 2회전할 때 캠축은 1회전하기 때문입니다.
크랭크축에 달린 경우 : 4기통의 경우 투스 한 개당 크랭크 각도는 ＝ 360 / N [도]가 됩니다.
                                  

                                  ※ N : 타킷 휠의 투스 개수(숏투스 개수 ＋ 롱투스 개수)

                                                                                        ∴ 롱투스 개수 ＝ (숏투스 개수 × 3)

[떡국]

음...... 글쿤요..(잘 모르지만..아는척 한번 하고....)... 이참에 제차도 요거 갈았읍니다. 시동불량, 혹 운행중 시동 꺼짐 원인중 하나더군요...1번으로 연료 펌프 교체... 2번으로 크랭크 각 센서... 이제 내일 3번으로 과전압방지 릴레이 수리(교체)합니다. 참고로 rx320 릴레이의 경우 전국에 부품제고가 딱 한개 뜨더군요..^^;;. 지난 주말 주문하고 이주 금요일 작업할듯합니다.