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날짜 : 2024 년 04 월 24 일

▣ 공회전 조절장치(ldle Speed Actuator)
작성자 : 조합관리자2	글번호 : 14 조회수 : 8056

▣ 공회전 조절장치(ldle Speed Actuator)

공회전 조절장치(ldle Speed Actuator)
일정한 회전수를 유지시켜 엔진의 과부하를 막아주는 장치
글 : 강대공(한국정비공학회 기술공문)

필자가 필드에서 강의를 하면서 늘 느끼는 것은 근본적인 기계 원리의 철저한 이해를 바탕으로 고장 부위를 진단하는 방법보다는 원인에 따른 공장결과, 즉 증상별 정비사례를 요구하거나 간단한 진단 요령만을 알고자 하는 이가 많다는 점이다.
필자가 노력하고자 하는 것은 각 시스템의 기본 원리와 설계 목적을 이해하고 이러한 것들을 자신의 고객에게 쉽고 자상하게 설명하므로서 차주에게 흥미를 유발시키고 가줄자인 우리 자신에게는 일을 즐길 수 있도록 하는 것이 주목적이다. 근래 신차종의 시스템 개발 유형을 보게 되면 주로 운전자 편의와 안전을 위한 첨단 시스템 개발과 배출 가스 절감을 위한 환경 친화적인 측면에서의 변화가 가장 많다는 것을 느끼게 된다.
우리가 명심해야 할 것은 우리 주변의 모든 것이 빠르게 변하고 있으며 이런 변화에 신속히 대처하지 못한다면 끝내 도태되고 만다는 점이다. 우리에게 가장 중요한 것은 열린 마음으로 현재의 상황을 받아들이는 폭넓은 마음 자세이다.
지금부터 공회전 부조 현상 중 기존 회전수보다 낮은 상태로 부조하는 원인을 진단하는 요령에 대하여 설명을 이어가고자 한다. 지금 가지 산소 센서의 분석에서 알 수 있었던 것은 혼합기에 영향을 주는 연료의 기계 장치 혹은 산소센서에서의 출력값이나 배선 쇼트로 인한 문제를 파악하는 것이었다. 이번에는 공회전을 조절하는 장치의 문제와 연관되는 것들을 다루기로 한다.
공회전 조절장치(ISA 또는 ISC)는 엔진의 공회전수를 최적의 상태로 유지할 수 있도록 목표 회전수를 정해 놓고 ECU에서 시텝 모터나 ISC 모터를 작동시켜 엔진의 보조 공기량을 제어함으로써 일정한 회전수를 유지하게 하는 시스템이다.
자동차가 움직이기 위해서는 운전자가 액셀레이터 페달을 밟아야 하고 액셀레이터 페달을 밟게 되면 스로틀 바디의 메인 밸브가 열려 흡입 공기량을 증대시킨다.
ECU는 이에 따른 연료량과 점화시기를 제어함으로써 운전자의 동력 특성을 마족시켜준다. 공회전 조절장치(ISA)는 보조 공기 통로를 이용하여 무부하시 또는 에어컨이나 전기부하 등 운전 모드의 부하시 급격한 RPM변화를 방지하기 위하여 보조 공기량을 증감하여 최적의 RPM으로 조절하는 것이다.
여기에서 필자가 강조하고 싶은 점은 공회전 조절 장치 또한 개발 목적이 운전자로 하여금 진동이나 떨림 등 불쾌감을 줄 수 있는 요인을 최대로 줄이는 한편 급격한 RPM 쇼크를 방지하기 위하여 설계되었다는 점이다.
우리 정비업이 여러 가지 측면세서 도태되는 이유 중 하나도 기술이 아닌 기능적 측면에서 발달되었기 때문이다. 기계의 기본적인 원리와 설계 목적을 잘 활용해 상담 기술은 물론 마케팅에까지도 충분히 접목시킬 수 있어야 한다.

공회전 조절장치의 원리
자, 그럼 공회전 조절장치 중 ISC 타입부터 정리해 보자. ISC 밸브는 주로 시멘스, 보쉬, 캐피코 시스템에 적용되었고 기계적인 원리나 제어 프로그램은 유사하다고 생각하면 큰 착오는 없을 것이다. ISC 밸브는 보조 공기통로에서 약 15% 정도의 보조 공기량을 ECU에서 특정 주파수의 듀티 제어방식으로 작동시키고 있다.
듀티 제어방식에서 듀티값은 밸브의 열림량과 닫힘량을 총량으로 백분율한 것이다. 즉, 마이너스 작동 구간이 ISC 밸브의 열림량이고 나머지가 닫힘량이다. 쉽게 설명하면 마이너스 작동구간이 30%면 나머지 구간은 자동으로 70%가 되는 것이다.
이때 30%가 보조 공기를 제어하는 열림량인 것이다. 보조 공기라는 것은 운전자가 진동이나 떨림 RPM의 급격한 변화를 방지하거나 유지하게 함으로써 최적의 운전 상태를 제공하는 것을 주목적으로 한다.
통상적으로 스캐너에 나타나는 공회전 듀티 값은 마이너스 작동 구간인 열림량을 표출하게 되는데 서비스 데이터에서 약 28~32%까지가 가장 이상적인 공회전 듀티 값으로 알려져 있다. 이는 정상적인 차에서 약간 노후한 차량까지를 측정하였을 때 고장이라고 느낄 수 있는 징후가 미미한 상태를 기준으로 한 것이다.
공회전 조절장치는 ECU에서 기본 학습 값에 RPM 변동에 따른 \"±\" 보정 학습을 통하여 수정 학습을 하기 때문에 28~32%까지의 영역에서는 정상적이라 판단하고 기본 데이터로 활용되는 것이다.
서비스 데이터 분석이란 것은 정상적인 데이터를 벗어났을 때 기계적인 증상을 기본으로 하여 고장 원인을 출원케 하는 데이터이다.
예를 들어 공회전 듀티값이 34%인 차량이 고장이라고 할 수 있는 증상이 나타나도 운전자 성격에 따라서 고장이라고 느낄 수도 있는 사람이 있는 반면에 느끼게 못하는 사람도 있다. 성격이 예민한 사람이라면 분명 다음과 같은 증상 즉, 에어컨을 켜거나 냉각 팬이 작동되면 엔진의 공회전수가 약간 불안정한 후에 안정을 되찾으며 주행 중 감속 대 또한 불안정한 증상을 느낄 수 있을 것이다.
그 이유는 차종별로 ECU에 \"D\"레이지, 에어컨, 냉각 팬, 파워스티어링 등의 신호가 입력될 때 그 부하에 따른 적절한 추가 듀티 보정량이 프로그램 되어 있기 때문이다. 물론 실시간 학습 제어를 통하여 기본 듀티값을 학습하게 하지만 학습할 수 있는 한계량은 정해져 있다.
필자의 경우는 통상적으로 ISC모터 타입에서 기본 듀티값이 무부하 공회전 시 약 32%가 넘으면 엔진의 카본 제거 및 기준 공회전의 조정을 원칙으로 생각하고 있다.
물론 35%가 된다 할지라도 고장이라고 할 수 있는 징후를 못느껴 정비를 하지 않는다 하여도 누가 뭐라 할 사람은 없을 것이다. 공회전 듀티가 32%를 넘었다는 이야기는 엔진 기계장치의 노화가 시작되었다는 뜻이다.
단지 ECU에서 기계의 노화량을 학습하여 엔진 RPM변동을 최소화시켜 고장 징후를 못 느끼게 할 뿐 사실은 고장으로 판단하여야 한다.
자동차를 정비하는 전문 기술자라면 공회전 듀티 값이 32%를 넘어 선 차량의 배출 가스를 측정해 보면 일산화탄소와 탄화수소의 양이 많이 증가해 있는 것을 알 수 있다.
즉, 공회전 조절 장치는 카본의 누적 및 플러그 오염, 밸브 스프링 이완, 타이밍 밸트 장력의 이완 등 기계장치의 노화에 의한 불완전 연
소로 발생하는 공회전 RPM의 편차를 줄이기 위하여 공회전 듀티 보정 및 분사시간, 점화시기 보정 등을 통하여 운전자가 고장이라고 느기지 못하게 하는 장치라는 것을 명심하여야 한다.
듀티 값을 보는 목적은 전문가라면 실제 나타나고 있는 고장 형태보다는 앞으로 나타날 고장 형태를 운전자에게 쉽게 설명하고 이해시켜서 예방정비를 할 수 있는 동기를 만들어야 한다.
대략적인 ISC 듀티 값을 정리해 보면 다음과 같다.
- 정상: 약 29~32%
- 노화 : 약 32~35%
- 배선 단선 : 약 50% 이상
- ECU 고장 : 약 0%
위와 같이 무 부하 공회전 상태일 때 약 28~32% 정도면 공회전 조절장치는 거의 정상적인 상태로 작동되고 있다고 판단 할 수 있으며
정상 수치보다 약 큰 듀티 값은 자동변속기의 경우 \"D\"레인지에 있거나 냉각팬의 작동 등 외부 부하가 있다면 그것은 부하에 따른 듀티 보정량이다.
만약, 부하가 없는 상태라면 스로틀 보디 및 연소실의 카본 누적, 스파크 플러그의 오염 및 소손, 점화시기의 이탈 또는 타이밍 밸브의 이완 등 엔진 각부의 오염 및 소모품의 노호로 판단하고 정비한다.
이 때 배출가스를 측정해 대부분 일산화탄소와 탄화수소 값이 높게 배출될 수밖에 없는 이유를 고객들에게 설명하고 배출가스 측정기를 통하여 그 수치를 보여주면 운전자 역시 공감대가 형성될 것이다. 그리고 정비 후 예상되는 배출가스 저감량을 미리 설명하므로써 깊은 신뢰를 부여하게 되는 것이다.

- 월간 카포스 8월호 -

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