노크 센서 시그널 파형 보기

1. 고장 내용

1. 노크 센서의 고장

고장원인

노크 센서의 고장 또는 노크 센서 배선(시그널 선, 접지선 )에 이상

수리방법

1.1 노크 센서를 교환한다
1.2 노크 센서 접지선, 센서선의 연결 상태 불량 또는 외부(전원부 또는 접지부)와 접촉함

엔진 현상

ECU가 노킹 센서 고장을 바로 판정을 하게되며, 판정된 후 노킹이 발생될 수 있는 영역(엔진 회전수와 흡입공기량 영역)의 점화시기를 약 8∼12도 항상 지각을 시키게 되어 출력이 많이 감소되며, 연비도 많이 나빠진다.

파형 보기


2. 노크 센서 시그널의 ECU내부에서의 통신 불량

고장원인

ECU내부의 부품 또는 프로그램의 불량

수리방법

ECU를 교환한다

엔진 현상

ECU가 통신 상태가 이상이 있음을 바로 판정을 하게 되며, 판정된 후 노킹이 발생될 수 있는 영역(엔진 회전수와 흡입공기량 영역)의 점화시기를 약 8∼12도 항상 지각을 시키게 되어 출력이 많이 감소되며, 연비도 많이 나빠진다

파형 보기


파형으로 보면, 정상이 나오나, ECU내부에서 통신이 안 되는 것으로 이는 스캐너를 통해 보아야 한다.


3. 과도한 노킹의 발생

고장원인

엔진의 내부 연소 상태가 크게 바뀌었음(불 규칙적임)
3.1 엔진이 과열 되었거나 엔진 오일의 상태가 나쁨
3.2 엔진의 기통별 연료분배성(공연비 분포)이 나쁨
3.3 연료 성분이 나쁘거나(옥탄가 낮음), 압축비가 높아 졌음
3.4 점화플러그 팁이 과열 되어 있음(열가가 낮은 것: HOT 형이 적용됨)
3.5 노크센서의 고정(장착)이 제대로 안되어 있음
3.6 노크센서의 실드선이 제대로 연결 안되어 있음

수리방법

노크 센서를 교환하지 말고 노크센서의 실드선을 제대로 연결하고, 엔진의 상태를 점검하여 위의 원인을 제거한다.

엔진 현상

ECU는 노킹 센서의 고장을 판정하지 못하며, 다만 이것을 노킹이라고 판정을 하여 과도한 점화시기를 지각하여 출력이 감소되고 연비가 나빠진다.

파형 보기


참고 :
노킹이 과다 발생할 때는 산소센서 시그널 파형을 같이 보아 시그널이 많이 깨져 있는지(스위칭을 매우 빠르게 하는지) 보고 깨져 있으면 각 기통의 공연비(혼합비)가 맞지 않은 것이며, 산소센서 파형이 정상적이면 각 기통의 점화 코일에 흐르는 전류를 비교하여 차이가 있는지 확인한다. 각 기통 별로 또는 흐르는 시간 별로 전류가 크게 차이가 나면 엔진의 연소상태가 불 안정해져 진동이 크게 발생하여 노킹 시그널이 과다하게 나오게 된다.


2. 현장 사례

< 사례 1 > 밧데리 전압이 급격하게 변하는 경우
차량 :
리오, 주행거리 : 약 2,400Km 이상
현상 설명 : 엔진의 진동이 심하고 노킹 판정이 많이 된다. 점화 불꽃이 차이가 많이 생기고 주행 중에 앞뒤로 당기는 현상(Surge)이 발생한다.
원인 : ECU에서 밧데리 전원을 인식하는 선에 급격한 저항 변화가 생기면서 전압이 불 규칙적으로 나오면서, ECU는 이 불 규칙한 전압으로 점화 코일의 통전시간을 계산하다 보니, 통전 시간이 매우 불 규칙해져 결국 연소실에 연소 상태가 불 안정해졌다.
파형 보기 :


설명 : 점화 코일에 통전 시간에 따른 전류 상승이 급격한 경우, 약간의 통전 시간 차이는 코일에 통하는 전류 차이가 크게 발생하여, 이 통전 시간을 결정하는 밧데리 전압이 급격하게 변하는 통전 전류도 심하게 변하여 결국 각 기통에서의 연소상태를 불 규칙적으로 만든다. 이 때 발생한 진동은 노킹으로 판정이 되어 노킹 센서가 있는 경우 많은 점화시기를 지각하게 되어 출력 손실 및 연비를 저하시킨다.
응용 확대 : 차량의 배선 상태가 안정되지 못하면 열을 받거나 진동 등에 의해 접지 상태 또는 각 연결부의 상태에 영향을 주어 안정된 전원 공급이나 및 센서 시그널 값을 받을 수 없다.

3. 노크 센서의 위치



< 노킹 센서의 그림 >

4. 확인 방법

고장을 확인 하는 방법과 진단을 설명합니다.

준비내용

1. 오실로 스코프 (가능한 멀티메터는 사용하지 않는 것이 바람직 하다)
2. 2. 노크 센서 배선도
3. 스캐너

1. 배선도를 참조하여 밧데리 전원선, 접지선을 찾아 연결한다.
2. 오실로 스코프를 연결한 상태에서 시그널 전압이 어떻게 나오는가를 본다.
3. 가속 페달을 밟았다 뗐다 하면서 급격한 회전수 변화를 주면서 노크 시그널을 측정한다.

< 참 고 >
노크 센서는 매우 빠르게(약 20 KHz 정도) 노이즈 처럼 나오므로 시그널의 현상을 확인 하려면 멀티메터를 사용하는 안 하는 것이 좋다.
연결 방법 : 가능한 ECU에서 인식하는 전압을 정확히 재기 위해서는 밧데리에서 재지말고 ECU에서 가장 가깝게 (30 mm 이내) 재야 한다.

비교방법 : 시그널을 측정 후
정상 측정값과 비교한다.
(1) 공회전 상태에서 측정 후 가속 페달을 밟아 전개(WOT)상태에서도 측정해 본다
(2) 스캐너를 같이 연결하여 시그널이 크게 변동 할(노킹이 발생할)때 이 때 노킹에 의해 점화시기 지각 값을 보는 것이 좋다.

< 확인 내용 >
(1) 스캐너를 통해 보는 점화시기 지각 값이 잘 나오는가 : 실제 외부에서 노킹 소리가 들리는데 또는 노킹 시그널이 심하게 변동(약 1볼트에서 5볼트 사이로 높았다 낮았다 함)할 때 점화시기가 지각되는가.
(2) 노크 시그널이 너무 낮게 (약 0.5볼트 이하)에서 일정하게 있는가 또는 변동이 심한가.
(3) 노크 시그널 (또는 접지선)이 단락 되었는가를 본다.
(4) 모든 것이 정상인데 노킹 소리가 들리거나 또는 노킹 시그널이 심하게 변동(약 1볼트에서 5볼트 사이로 높았다 낮았다 함)하는데도 노킹에 의한 점화시기 지각 값이 "0"일 때는 아래 두 가지로 예측된다
㉠ ECU내부에서 통신이 불량 : 노크시그널에 대해서는 ECU내부에서 통신을 함
㉡ ECU내부에서 임의로 노킹에 의한 점화시기를 지각하는 값을 "0"으로 함

측정 방법

5. 파형 분석

녹 센서 시그널 특성은 아래 그래프와 같다.
가. 노크 센서의 전압 특성 :
26± 8 mV / g ( 5KHz 기준 )
나. 노크 센서의 전압 선형성 :
3 - 12 KHz : ± 15% ( 5KHz 값 기준 )
12 - 20 KHz : ± 25% ( 5KHz 값 기준
다. 노크 센서의 기타 전기적 특성 :
(1) CAPACITANCE : 0 - 1.4nF
(2) 측정 주파수 범위 : 3 - 20 KHz / 측정 가속도 범위 : 100G
(3) 절연 저항 : 750V를 흐르게 할 때 1MΩ이상

< 노킹 시그널 : 발생 없을 때(좌)/노킹 있을 때 (우) >

6. 일반 소개

이 노크 센서는 압전 소자(Piezo - ceramic)을 이용한 센서로 진동(가속도)에 의해서 전압이 발생하는 원리를 이용한 것으로, 엔진의 내부에서 이상 연소 (노킹:조기 점화, Detonation)가 발생시 전압이 심하게 변한다. 이 노크 센서는 한 개(직열 계통의 엔진) 또는 2개(V형 엔진)의 센서가 엔진의 연소 시 진동을 가장 잘 감지할(전달 될) 수 있는 위치(엔진 블록 중앙부)에 장착되어 있다.

< 노크 센서 회로도 : 5볼트 레퍼런스 전압을 공급하는 경우(좌)/없는 경우(우) >

노킹 발생시 높은 시그널이 나오는 영역이 크랭크 각 신호(투스의 개수)의 몇 번째 해당되는 가를 보고 어떤 기통에서 노킹이 발생되었는가를 판정하며, 여러(주파수가 다양한) 진동에 의해서 노크 센서의 시그널 전압이 복합적으로 변하는 것을 방지하기 위해 노킹발생시의 주파수( 8 - 16KHz)만을 받아들여 분석한다. 노킹이 없을 때의 시그널 레벨을 1-2볼트 범위에 있도록 증폭(낮은 경우) 또는 감소(높은 경우)시킨다.
이 노크 센서는 진동 시 수반되는 가속도에 따라 전압이 나타나는 것으로 이 노킹에 의한 진동이 매우 빠르게 바뀌기 때문에 실제 나오는 전압도 매우 심하게 높았다 낮았다 한다. 그래서 ECU에서는 이러한 시그널을 자세히 알기 위해서 매우 빠르게 시그널 데이터를 샘플링 해야 하므로 우선 이 시그널을 ECU내부에서 하드웨어(Hardware)로 매우 빠르게(10 - 40usec) 시그널을 샘플링을 한 다음 그 데이터를 1msec로 마이크로 프로세서와 통신을 한다. 즉 하드웨어에서 노크 센서를 받아들여 적당한 범위의 시그널(노킹에 해당되는 주파수)만 마이크로 프로세서에서 받아 들이도록 되어 있다
이 노크 센서는 센서부에서 진동을 제대로 감지하기 위해선 체결 시 적당한 힘(2Kg-m)으로 정확히 조여야 하며, 그 사이에 완충이 될 수 있는 이 물질이 있거나 헐겁게 조여 있어서는 안 된다.


다음페이지

목록보기