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날짜 : 2026 년 04 월 06 일

▣ 믹서(MIXER)-LPG 연료장치의 개요
작성자 : 조합관리자2	글번호 : 12 조회수 : 2719

믹서(MIXER)
연소에 가장 적합한 혼합기를 연소실에 공급해 주는 장치

◆일반적인 믹서의 구조 및 기능(기아 타우너의 경우)

● 개 요
믹서(Mixer)는 가솔린 엔진의 카뷰레이터에 해당되는 부분으로 베이퍼라이저에서 기화된 연료를 공기와 혼합하여 최적의 혼합비를 연소실에 공급하는 장치이다. 믹서는 다음과 같은 장치로 구성되어 있다.
○믹서의 구성
- 메인 조정스크류(MAS : Main Adjust Screw) : 연료의 유량 조절
- 시동 솔레노이드 밸브 : 시동 및 감속시 작동
- 메인 듀티 솔레노이드 밸브 : 공연비 제어장치
- 슬로우 듀티 솔레노이드 밸브 : 시동 및 감속시 작동
- 아이들 스피드 액츄에이터 : 공회전 및 부하 보정시 작동
기계적인 믹서의 경우 믹서의 벤츄리 부에서 발생하는 부압에 의해 연료가 베이퍼라이저에서 연료 호스를 통해 믹서로 들어온다. 믹서의 MAS(Main Adjust Screw)부는 믹서로 들어온 연료를 공기와 혼합해 엔진으로 내보낸다.
○ MAS(Main Adjust Screw : 메인 연료 조정 스크류)
MAS는 연료의 유량을 변화시키기 위한 것으로 가솔린 엔진의 카뷰레이터에서 메인 제트의 사이즈를 변화시키는 것과 같다. 따라서 주행시 주 연료량을 조정하는 역할을 한다.
LPG는 계절에 따라 연료의 조성이 바뀌었을 경우 비중 및 압력의 변화에 따라 공연비가 일정하지 않기 때문에 연료의 혼합비의 조정이 필요하다. 항상 일정한 조성의 혼합 연료를 사용하는 것이 이상적이지만 LPG의 경우 부탄 가스가 프로판 가스보다 가격이 쌀 뿐만 아니라 현재 LPG 연료의 조성이 통일도어 있지 않기 때문에 계절과 지역에 따라 많은 차이가 있다.
이와 같이 LPG는 계절이나 지역에 따라 연료 조성이 바뀌기 때문에 비중이 일정하지 않고 공연비도 변하게 되는데 최적의 공연비를 위해 MAS로 연료 유량을 조절하게 되는데 최적의 공연비를 위해 MAS로 연료 유량을 조절하게 된다.
MAS의 조정을 잘못할 경우 엔진의 출력 저하 또는 연비와 배출가스에 많은 영향을 미치므로 조정에 신중을 기해야 한다. 배출가스 측정기를 이용하면 효율적인 조정이 가능하다.
○ AAS(Air Adjust Screw : 공회전 조정 스크류)
공회전 조정 스크류는 엔진이 공회전할 때 1차 스로틀 밸브를 바이패스(by-pass)하여 흐르는 혼합기 양을 조정함으로써 엔진의 공회전 rpm을 조정하는 것이 주된 역할이다. 또한, 베이퍼라이저의 혼합기 조정 스크류(IAS:CO조정 스크류)로 공회전시 AAS(공회전 조정스크류)와 함께 일산화탄소 배출량을 조절하는 부가 기능도 가지고 있다.
AAS(공회전 조정스크류)가 있으므로 공회전 조절시 스로틀 밸브의 개도를 변화시킬 필요가 없고 진공 진각 특성의 산포에 따른 운전성의 악화를 방지할 수 있다. 또한 공회전 조절도 간단하다. 측 AAS를 왼쪽으로 돌리면 바이패스의 공기량이 증가하고 엔진 회전수도 상승하게 된다.
○ 아이들 업 장치
아이들 업 장치는 엔진의 운전상태(전기부하, 에어컨 작동 여부, 오토미션의 부하 등)에 따라 안정된 공회전 상태를 유지시켜 주기 위한 시스템이다.
○ LPG 연료와 연료특성
LPG(Liquefied Pertoleum Gas) 연료는 상온에서 비교적 낮은 압력으로 액화되고 다른 가스에 비해 취급이 용이하며 열량이 높은 특징을 갖고 있다. 현재 자동차용 연료로 사용되는 LPG는 프로판과 부탄이 주성분이다. 하절기에는 부탄 100%의 LPG로 시동에 충분한 증기압을 유지하고 있지만 하절기를 제외하고는 부탄만으로는 증기압이 낮아 부탄보다 비점이 낮은 프로판을 혼합한 LPG를 사용해 증기압을 높이고 있다.

◆ 전자제어 믹서 구조와 기능
● 개 요
믹서는 앞서 설명한 바와 같이 베이퍼라이저에서 기화된 연료를 공기와 혼합하여 연소에 가장 적합한 혼합기를 연소실에 공급하는 역할을 한다. 이때의 연료 제어는 메인 연료량 조정 스크류와 메인 듀티 솔레노이드, 스타트 솔레노이드에 의해 정해지며 각 센서의 신호에 따라 ECU에 의해 구동된다.
● 메인 듀티 솔레노이드
메인 듀티 솔레노이드는 믹서의 메인 연료라인에 설치되어 있고, ECU의 듀티 신호를 받아 보조 연료 통로를 개폐한다. 특히, 산소 센서의 신호를 받아 공연비를 제어하고 가속시 농후한 혼합기를 공급하여 엔진의 출력을 향상시킨다. 감속시에는 연료를 차단하는 기능을 함으로써 연료 절감에 큰 역할을 담당한다. 메인 듀티 솔레노이드는 메인 연료량 조절스크류(MAS)와 병렬로 설치되어 있고 임의로 조정하면 공연비 제어가 불량해질 수 있으며 연료의 과다 소모나 엔진 출력 저하의 원인이 되기도 한다.
기존의 기계식 믹서는 계절에 따른 공연비 조정이 불가능했지만 전자 제어식 믹서는 메인 듀티 솔레노이드를 상요함으로써 계절에 따라 다른 연료의 조성에도 공연비 조정이 어느 정도 가능해 졌다.
● 작동원리
ECU는 산소 센서의 신호를 받아서 엔진 상태(공연비)를 파악해 공연비가 농후하다고 판단될 경우 듀티값을 낮게 제어하고 공연비가 희박하다고 판단될 때는 듀티값을 높게 제어한다.

○ 듀티 값이 낮을 때
산소 센서 신호가 농후를 감지하여 희박으로 제어하는 과정으로 메인 듀티 솔레노이드의 작동 시간을 줄인다.
○ 듀티값이 높을 때
산소 센서 신호가 희박을 감지하여 농후하게 제어하는 과정으로 메인 듀티 솔레노이드의 작동 시간을 길 게 한다.
○ 50% 고정되어 있을 경우
제어 범위를 벗어나 제어 불가능일 경우 고정됨으로 엔진을 가.감속해 산소센서가 희박인지 농후인지를 확인한다. 아이들시에는 베이퍼라이저의 IAS(CO 조정스크류)돌려서 조정하고 중속시에는 MAS(메인 연료조정 스크류)를 돌려서 조정한다.
믹서의 메인 연료 라인에 설치되어 있는 메인 듀티 솔레노이드 밸브는 ECU의 듀티 제어신호를 통해 보조 연료라인의 통로를 개폐함으로서 공연비를 제어한다.
○ 솔레노이드 밸브 ON
솔레노이드 밸브가 열려 연료가 보정되고 공연비가 농후
○ 솔레노이드 밸브 OFF
솔레노이드 밸브가 닫혀 연료가 보정되지 않으므로 희박하게 된다.
○ 단품점검
상온에서 저항을 측정해 저항값이 20Ω 내외이면 정상이므로 밸브가 고착되었는지를 확이한다.
● 슬로우 듀티 솔레노이드
슬로우 듀티 솔레노이드는 베이퍼라이저의 1차실로부터 연료를 공급받으며 시동시 또는 각종 부하(에어컨 작동여부, 오토미션의 부하, 파워 스티어링 작동여부, 전기부하 등)로 인해 부족한 연료를 믹서에 공급하여 엔진이 최적의 공연비가 될 수 있도록 ECU의 제어신호에 따라 보조 연료라인을 개폐한다.
○ 단품점검
상온에서 저항 측정했을 때 66Ω 내외이면 정상이므로 밸브의 고착 여부를 확인한다.
●스타트 솔레노이드
ECU의 제어신호에 의해 ON/OFF 되어 엔진 시동시 시동성을 향상시키고 주행 중에는 시동 꺼짐을 방지하는 역할을 한다.
○ 단품점검
상온에서 저항을 측정했을 때 저항값이 27Ω내외이면 정상이고 밸브의 여부를 확인한다.
● 아이들 스피드 액추에이터
엔진 공회전시 엔진 회전수의 안전성을 확보하기 위해 믹서의 스로틀 밸브를 바이패스하는 통로에 설치하여 혼합기(공기+연료)양을 제어한다. ECU는 듀티 제어를 통해 엔진의 냉간시동, 전기부하, 파워스터어링, 에어컨 부하 등 엔진 부하에 따른 RPM 저하를 감지하고 아이들 스피드 컨트롤 액추에이터를 구동시켜 RPM을 보상한다.

◆ 구형 FBM 장치
● 개요
엔진의 전자 제어 유닛은 각부 센서로부터 신호를 입력받아 믹서에 장착된 피드백 솔레노이드 밸브를 구동하여 공연비를 위한 혼합비를 조절한다.
● 전자 제어 유닛
ECU는 마이크로프로세서, RAM, ROM, 입·출력 단자로 구성되어 있는데 각종 센서로부터 받은 정보를 기초로 여러 가지 작동조건 중 가장 이상적인 조건을 연산하고 해당 액추에이터를 구동시켜 공기-연료 혼합 비율을 조정한다.
● 엔진 냉각수 온도센서
냉각수 온도 센서는 흡기 매니폴드의 냉각수 통로에 장작되어있는 서미스터이다. 냉각수 온도 센서에서 출력 전압을 ECU로 보내면 ECU는 엔진의 온도를 감지하여 그 온도에 적정한 공기-연료 홉합기를 공급할 수 있도록 각 장치들을 제어해 준단.
● 스로틀 포지션 센서
스로틀 포지션 센서는 로터리식 가변저항으로서 믹서의 스로틀 샤프트와 함께 회전하면서 스로틀 밸브의 개· 폐각을 감지하는 역할을 한다. 스로틀 샤프트가 회전함에 따라 스로틀 포지션 센서 출력값이 변하고 이 변화로 ECU는 스로틀 밸브의 개방 정도를 검출한다.
● 엔진 속도 감지
점화시기에 크랭크 샤프트가 회전할 때마다 점화코일(-)의 전압변화를 감지한다. ECU는 엔진 속도를 계산해 엔진 작동모드를 판단하고 공기-연료 비율을 조정한다.
● 산소센서
산소 센서는 배기 매니폴드에 장착되어 있으며 지르코니아 계열을 사용하는데 지르코니아 산소 센서는 이론 공연비 주위에 출력 전압이 급변하는 특성을 가지고 있다.

이러한 특성을 이용한 산소 센서가 배기가스 중의 산소농도를 감지하여 ECU로 보내면 이 값을 비교하여 혼합기가 농후 또는 희박을 감지 판단하여 3원 촉매의 정화율이 최상인 이론 공연비로 연료와 혼합비율을 조절해주는 회로를 (피드백 듀티 솔레노이드)작동시킨다.

- 월간 카포스 7월호 -

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