TPS시그널의 고장진단


TPS(Throttle Position Sensor)에 관련된 고장도 의외로 수리가 매우 어려운 부분이 있다. 대부분 이러한 고장도 원리를 이해해야 원인을 뿐만 아니라 수리방법을 알 수 있다. 실제 발생빈도도 많으면서 메이커에서조차 무척 고전하면서 겨우 해결하는 문제 유형을 거론하고 그 원인과 수리방법을 설명하고자 한다.
계속 반복되는 이야기이지만, 원리를 이해해야 쉽게 해결되지 그저 "문제가 이럴땐 이렇게 고쳐라" 라는 식의 설명은 읽을 때 편하겠지만 실제 차량에서 문제 발생시는 거의 도움이 안 된다라는 것을 강조하고 싶다

1. 고장 내용

1. TPS센서의 고장

고장원인

TPS센서의 고장 또는 TPS 배선(시그널선, 접지선, 레퍼런스선) 중에 이상이 있음

수리방법

고장확인에 따라 원인을 찾아 수리한다
1.1 TPS센서를 교환한다
1.2 TPS배선을 수정한다.

엔진 현상

가속 시에 심하게 울컥거리는 현상이 나오며, 공회전으로 회전수가 복귀할 때 떨어졌다가 올라가는 현상(Cycling)이 발생한다.

파형 보기


2. TPS시그널이 항상 높게 (약 4.7볼트이상) 나온다

고장원인

다음의 고장 중 한가지 이상이 발생
2.1 TPS센서의 불량 (센서부 저항이 과대: 1MΩ 이상)
2.2 TPS 컨넥터 연결 상태 불량
2.3 TPS 접지선의 연결 상태 불량
2.4 TPS 레퍼런스선(5볼트선)의 연결상태 불량

수리방법

고장확인에 따라 원인을 찾아 수리한다
2.1 TPS센서를 교환한다
2.2 TPS배선을 수정한다

엔진 현상

가속 시에 심하게 울컥거리는 현상이 나오며, 공회전으로 회전수가 복귀할 때 떨어졌다가 올라가는 현상(Cycling)이 발생한다.

파형 보기


ECU내부에서 TPS시그널 입력선에 "풀업(Full up) 저항"이 있는 5볼트 공급선이 연결되어 있기 때문에 시그널 선이 단락되는 경우 5볼트 가까이 전압이 나온다.

< 참고 >
TPS시그널에 이상이 있는 지의 확인은 가속 페달을 밟아 보아, 시그널의 변화가 있는 지를 확인하면 바로 알 수 있으며, 특히 공회전에서 ECU에서 공회전을 판정하고 있는 지도 반드시 확인하여야 한다.그 방법은 스캐너로 공회전일 때의 TPS값이 ECU에서 기억한 "공회전일 때의 TPS학습값"과 같은 지를 확인하며, 아이들(공회전) 스위치가 있는 경우 이 스위치가 ON이 되었는지를 확인하면 된다.


3. TPS시그널이 항상 낮게 (0.2볼트이하) 나온다.

고장원인

다음의 고장 중 한가지 이상이 발생
3.1 TPS센서의 불량 (센서 감지부 불량)
3.2 TPS 시그널선의 연결 상태 불량 또는 그라운드와 접지
3.3 TPS 레퍼런스선(5볼트선)이 그라운드와 접지

수리방법

고장확인에 따라 원인을 찾아 수리한다
3.1 TPS센서를 교환한다
3.2 TPS배선을 수정한다.

엔진 현상

가속 시에 심하게 울컥거리는 현상이 나오며, 공회전으로 회전수가 복귀할 때 떨어졌다가 올라가는 현상(Cycling)이 발생한다.

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보통 공회전일 때(즉 트로틀 밸브가 닫힌 경우) TPS시그널 값은 0.6∼2.0볼트 범위에 있으며, ECU내부에서 TPS시그널 입력선에 "풀업(Full up) 저항"이 있는 5볼트 공급선이 연결되어 있기 때문에 시그널 선이 단락되는 경우 5볼트 가까이 전압이 나온다.

< 참고 >
TPS시그널에 이상이 있는 지의 확인은 가속 페달을 밟아 보아, 시그널의 변화가 있는 지를 확인하면 바로 알 수 있으며, 특히 공회전에서 ECU에서 공회전을 판정하고 있는 지도 반드시 확인하여야 한다.
그 방법은 스캐너로 공회전일 때의 TPS값이 ECU에서 기억한 "공회전일 때의 TPS학습값"과 같은 지를 확인하며, 아이들(공회전) 스위치가 있는 경우 이 스위치가 ON이 되었는지를 확인하면 된다.


4. TPS시그널이 가끔 차단 (Micro cut-off) 현상이 발생

고장원인

다음의 고장 중 이상이 발생 짧은 순간(100usec이하)에 발생되고 이 때 TPS 학습 값이 과소한 값으로 기억됨. 아이들(공회전)을 판정하지 못해 엔진 회전수가 높은 상태에서 유지 되거나 엔진 부조가 있으면 이러한 문제로 가정할 수 있다.
4.1 TPS센서의 불량 (센서 감지부 불량)
4.2 TPS 컨넥터 부의 연결 상태 불량

수리방법

컨넥터부를 깨끗이 세척하고 연결상태를 확실하게 한 다음 학습 값을 소거한다, 그래도 계속 발생되면 TPS센서 시그널 선을 아래 그림 처럼 실드선 처리를 한다.

< 참 고 > 이 현상은 시동 꺼짐 또는 공회전등의 부조가 예상되나, ECU에서 이러한 현상을 정상으로 처리하여 문제를 일으키지 않으므로 엔진의 작동에 이상이 없으면 고칠 필요는 없다

엔진 현상

공 회전 중 부조가 심하게 발생하기도 하고 시동도 꺼지는 경우도 발생하며, 일부는 엔진 회전수가 공회전으로 복귀하지 못하는 현상(Floating)이 발생한다.

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5. 공 회전 (페달을 밟지 않음) 판정이 비정상

고장원인

ECU에서 공 회전을 판정 못하고 있음5.1 액셀 케이블의 리턴 불량
5.2 시그널의 간헐적인 차단(Micro Cut-off)이 발생
5.3 TPS배선상의 저항변화 발생

수리방법

고장확인에 따라 원인을 찾아 수리한다
5.1 액셀 케이블의 리턴이 불량이면 교환하고, 정상이면
,5.2 TPS 배선(시그널선, 접지선, 레퍼런스선)을 중간 연결부가 없이 TPS 컨넥터로부터 ECU단자까지 직접 연결한다 (즉 배선상에 저항이 없도록 한다)
TPS 시그널 선을 그림 처럼 실드 선 처리를 한다.

엔진 현상

1. 공 회전 중 부조가 심하게 발생하기도 하고 시동도 꺼지는 경우도 발생하며, 일부는 엔진 회전수가 공회전으로 복귀하지 못하는 현상(Floating)이 발생한다.
2. 차량을 출발 시 또는 가속 시 울컥거리는 현상이 심하게 나온다.

파형 보기

< 파형 삽입 >가속 케이블 리턴을 잘 안되게 하여, 아이들로 복귀하지 못하게 한 다음, 그 때의 파형을 저장하여 그림판으로 삽입하고, 그림 판 밑에 스캐너에서 아이들일 때의 TPS 학습값과 TPS값을 같이 기록하여 놓는다.


5. 공 회전 상태에서 TPS값에 노이즈가 발생

고장원인

ECU에서 매우 짧은 순간에 가속/감속을 반복하는 것으로 인식하고 있음
6.1 TPS배선으로 부터 외부의 전기 영향을 받고 있음

수리방법

6.1 점화계통 배선을 실드하고 TPS선과 멀리한다.
6.2 TPS 배선(시그널선, 접지선, 레퍼런스선)을 중간 연결부가 없이 TPS 컨넥터로부터 ECU단자까지 실드를 한 다음 직접 연결한다 TPS 시그널 선을 그림 처럼 실드 선 처리를 한다.


- TPS 시그널 선 / TPS 접지선 / TPS 레퍼런스 선
6.3 TCU와 같이 이 TPS가 연결된 경우, 따로 분리한다.
6.4 차속 시그널 센서와 기타 다른 선과 같이 연결된 경우 '(2)'와 같이 한다.

엔진 현상

1. 공 회전 중 부조가 심하게 발생하기도 하고 시동도 꺼지는 경우도 발생하며, 일부는 엔진 회전수가 공회전으로 복귀하지 못하는 현상(Floating)이 발생한다.
2. 차량을 출발 시 또는 가속 시 울컥거리는 현상이 심하게 나온다.
3. 공회전 중에 배기가스가 과다하게 나올 수 있다.

파형 보기



< 참고 >
TPS시그널에 이상이 있는 지의 확인은 가속 페달을 밟아 보아, 시그널의 변화가 있는 지를 확인하면 바로 알 수 있으며, 시그널에 노이즈가 많이 발생하는 경우에는 ECU에서 이 노이즈를 시그널로 인식하고 있는 지를 확인하여야 한다.그 방법은 스캐너로 TPS값을 읽고 그 값이 심하게 변하면 노이즈를 시그널로 받아 들이는 것으로 이에 대한 수리를 하여야 하며, 스캐너에서 나오는 TPS값이 일정하면 실제 시그널 측정한 값이 심하게 노이즈가 발생하여도 문제는 없다.

2. 현장 사례

< 사례 1 > 노이즈에 의한 문제
차량 :
마티즈, 주행거리 : 약 4,800Km
현상 설명 : 가끔 공 회전에서 회전수가 안정되지 않고 오르락 내리락 하면서 진동도 발생하였고, 공회전에서 측정하는 배기가스에서 일산화 탄소가 많이(1.7%) 나왔다.
원인 : TPS시그널에 많은 노이즈가 발생하여 공회전을 판정하지 못해 공회전에서 회전수가 안정되지 않은 현상이 발생한 것이고, 노이즈가 발생할 때마다 ECU는 매우 빠르게 가속 페달을 밟는 것으로 인식하여 가속 시의 연료 보정을 많이 하여 연료 공급이 농후한 현상이 나온 것이다.
파형 보기 :


< 가속시의 연료 보정에 의해 연료가 농후하게 공급됨 >


< 노이즈 부분 확대 : 공회전을 판정 못함 >

설명 : TPS시그널을 TCU와 같이 연결하여 사용하였는데, TCU와 분리하면 노이즈가 발생하지 않았다. 그러나 반드시 TCU와 같이 사용하여야 하는 상황으로 연결부위를 가능한 TCU와 멀리 연결하니 노이즈가 많이 줄게 되었다.
확대 응용 : TPS 시그널에 노이즈가 발생하면 우선 이 TPS 시그널 선과 접지선에 무엇이 같이 연결되었는가를 찾아서, 우선 같이 연결된 부분을 떼어 본 후 노이즈를 확인한다. 노이즈가 줄어들면 연결부를 제거하고, 제거하면 안 되는 상황이라면 연결부위를 이동시켜 노이즈가 적게 나오는 부분을 찾는다. 만약 노이즈가 줄지 않으면 접지부를 이동 시켜 보면서 노이즈가 적게 나오는 곳을 찾아 연결하며 실드선을 사용하여 보완한다.

< 사례 2 > 간헐적인 시그널 차단(Micro cut-off) 현상
차량 : 액센트 1.3 & 1.5L SOHC (시멘스 시스템), 주행거리 : 관계 없음
현상 설명 : 가끔 공회전이 안정되지 못하고 회전수가 약간 높게 유지되면서 공회전으로 복귀하지 못하고 가속 페달을 밟으면 울컥거림이 발생한다. 스캐너를 통해 TPS값을 보면 정상으로 나오지만 공회전일 때의 TPS값은 매우 적게 나온다
참고 : 이때는 공회전 상태에서 TPS(절대) 값 >>> 공회전일 때의 TPS학습 값
원인 :
TPS시그널이 아주 짧게(약 40 -120usec) 동안 시그널이 안 나온다. ECU에서 이러한 현상이 발생할 때 TPS값(약 0.05볼트 이하)을 읽고 그 값을 공회전일 때의 TPS값으로 인식하게 된다. (기억하고 있던 공회전일 때의 TPS값보다 적게 나오면 적게 나온 그 값을 바로 공회전일 때의 TPS으로 바뀌게 됨). 그리고 나서 다시 정상으로 나온 공회전일 때의 TPS값을 가속 페달을 밟았다고 인식하여 공회전 보정을 하지 않게 된다.
파형 보기 :


설명 :
결국 실제는 공회전이지만 ECU에서는 공회전을 판정 못하여 공회전에서 회전수가 안정되지 못한 것으로, 현재(대략 96년 6월 이후)는 ECU에서 기억하고 있는 "공회전일 때의 TPS학습값"보다 적은 값이 나오면 그 값이 약 0.8초 이상 지속되어야 그 낮은 값으로 바꾸게 되어, 0.8초 이하로 시그널 차단 현상이 나오면 문제를 일으키지 않는다.
확대 응용 :
공회전에서 회전수를 안정되게 유지하지 못하면, 우선 스캐너를 통해 공회전 상태에서 "TPS(절대) 값"과 "공회전 일 때의 TPS학습값"을 비교한다. 이 두 값이 "1.2도 이상"차이를 보이면 실제로 공회전이지만 ECU는 공회전을 판정하지 못하여 공회전 보정을 하지 못한다고 판단하여 왜 이렇게 되었는가를 조사하여 원인을 찾아야 한다.
예 : 시그널 차단 현상 / 가속 케이블의 리턴 불량 / 접지선의 연결상태 불량 등

< 사례 3 > TPS접지선의 접지 상태 불량
차량 : 리오 1.5L DOHC, 주행거리 : 3,200Km
현상 설명 : 가끔 공회전이 안정되지 못하고 회전수가 약간 높게 유지되면서 공회전으로 복귀하지 못하고 이 때 에어컨이나 임의로 전기적인 부하를 가하면 회전수가 심하게 변동을 한다.
원인 : 엔진이 많이 데워지면 휴즈 박스 부근에서 접촉 상태 불량 현상이 나와 TPS시그널이 공회전에서 안정되지 못하고 약간 높게 나온다. 이 값이 "공회전일 때 TPS학습값"보다 약간 높게 나와 공회전을 판정하지 못해 회전수가 안정되지 못함.
파형 보기 :



설명 :
TPS시그널을 보고 공회전인지 아닌지를 판단하는 시스템(아이들 스위치가 없는 타입)에서는 공회전 시 회전수가 안정되지 않으면 우선 일단 ECU에서 공회전을 판정하였는지 못하였는지를 확인하여야 한다.
확대 응용 :
공회전에서 회전수를 안정되게 유지하지 못하면, 우선 스캐너를 통해 공회전 상태에서 "TPS(절대) 값"과 "공회전 일 때의 TPS학습값"을 비교한다. 이 두 값이 "1.2도 이상"차이를 보이면 실제로 공회전이지만 ECU는 공회전을 판정하지 못하여 공회전 보정을 하지 못한다고 판단하여 왜 이렇게 되었는가를 조사하여 원인을 찾아야 한다.
예 : 시그널 차단 현상 / 가속 케이블의 리턴 불량 / 접지선의 연결상태 불량 등

3. TPS의 위치





< TPS : 트로틀 포지션 센서(Throttle Position Sensor) >

4. 확인 방법

고장을 확인 하는 방법과 진단을 설명합니다.

준비내용

1. 오실로 스코프를 연결한 상태에서 시그널 전압이 어떻게 나오는가를 본다.
2. 하이스캔을 연결한 다음 가속 페달을 밟지 않았을 때, 공회전임을 판정하였는가를 본다.
<연결 방법>
TPS의 배선전체에서의 노이즈와 저항 변화를 정확히 재기 위해서는 컨넥터부에서 재지말고 ECU에서 가장 가깝게 (30 mm 이내) 재야 한다.
- TPS 시그널 선 , TPS 접지선

1. 배선도를 참조하여 시그널, 접지선을 찾아 연결한다.
2. 시그널을 측정 후
정상 측정값과 비교한다.
(1) 공회전 상태에서 측정 후 가속 페달을 밟아 WOT(Whole Open Throttle)상태에서도 측정해 본다
(2) 가능한 흡입공기량 시그널과 같이 연결하여 보는 것이 좋다.
< 확인 내용 >
(1) 스캐너를 통해 아이들 판정을 제대로 하는 가
(2) 스캐너에서 TPS의 변화에 따라 제대로 시그널(TPS값)이 변화하는가.
(3) 아이들 시의 TPS 값을 제대로 학습하는가

3. 측정 방법

참고 : 시그널 값을 절대값으로 측정하려면, 차체나 엔진에 접지를 시킨 다음 축정한다.

5. 파형 분석

가속 페달 열림량에 따른 전압이 나오는 정도를 본다. 즉 공회전에서 가속 페달을 밟으면서 시그널 파형이 증가하는 것을 보고 가속 페달 밟음량에 따라 0.8∼1.8V(공회전 시)에서 4.3∼4.7V(전개시 : WOT : Whole Open Throttle)까지 증가하면 일단 센서에서 나오는 시그널은 정상으로 판단할 수 있으며, ECU에서 제대로 인식하는 것을 확인해야 한다.


< 스팩 : 개발 시의 사용되는 스팩 기준 >


< 실측 치 : 엔진 작동 중 공회전 중에 가속 페달을 전부 밟았을 때 흡입공기량과 TPS값을 동시에 측정 함 >
TPS시그널은 "ECU에서 어떻게 인식하고 있는가를 보고 있는가"를 보는 것이 필수이다. 그러므로 TPS시그널을 볼 때는 공회전 중 스캐너를 통해 TPS값을 보고 그 값이 "공회전일 때의 TPS학습값"과 같은 가를 확인해야 한다. 만약 TPS(절대)값이 "공회전 일 때의 TPS학습값"보다 1.2도 정도 크게 나오면 ECU에서는 공회전을 판정하지 못해 공회전이 불안해질 수 있다.

6. 일반 소개

이 TPS는 가속 페달을 얼마나 밟았는가를 나타내는 센서로서, ECU(Electronic Control Unit)에서 공 회전(가속페달을 밟지 않음)을 판정하여 공 회전 컨트롤을 할 수 있도록 하며, 가속인지 감속인지를 감지하여 이 때 필요한 가 감속 연료 보정을 하며, 출력영역인가를 판정해 출력을 높일 수 있는 연료를 공급하거나 엔진을 냉각할 수 있도록 과잉 연료를 공급하도록 가속페달의 열림량에 따라 전압이 5볼트까지 나오는 센서임 이 TPS는 저항판이 있고 그 위에 와이퍼가 가속페달에 따라 같이 움직이게 되어 있다.

와이퍼가 이동됨에 따라 저항도 변하여 ECU에 들어가는 전압이 바뀌게 되어 있는 것으로 가속페달을 얼마나 많이 밟았는가를 판정하는 것 외에 얼마나 빨리 페달이 움직이고 있는가, 특히 가속페달을 밟았는가 안 밟았는가를 감지해야 하기 때문에 매우 민감하게 감지되도록 되어 있다.

특히 페달을 밟았는가 안 밟았는가를 감지하는 것은 닫혀 있을 때의 TPS값을 알고(학습하여 기억하고) 그 값 대비 차이(약 0.7도)가 없으면 닫혔다고 판정하는데, 이것이 잘못되어 공 회전을 유지 못하고 엔진 부조 및 시동 꺼짐의 문제가 발생되기도 하는데, 그래서 일부 자동차 메이커(특히 일본)에서는 공 회전 판정을 별도로 하는 스위치를 달고 그것으로 공 회전을 판정하기도 한다.

저항 판 위에 있는 와이퍼가 진동에 의해 떨림 또는 열에 의해 접촉 상태가 나빠지거나, 전압이 흐르는 시그널 선에 외부로 부 터 약한 전류의 영향을 받아도 ECU는 공 회전 판정을 할 수 없을 뿐만 아니라, 이러한 요인에 의한 시그널 값은 비록 적은 양이라 하여도 값이 매우 빨리 변하기 때문에 ECU는 급격한 가속 또는 감속으로 판정해 잘못된 연료 보정을 하게 되어 과도한 배기가스 배출 요인도 된다.

7. 원리(알고리즘) 소개


(1) 가감속의 판정

흡입 공기량을 갖고 연료량의 계산을 하고 산소센서의 정보를 받아 피이드백 보정을 하면, 아주 정확하게 공기와 연료의 비를 이론 공연비에 맞출 수 있다.

그렇지만 급격하게 가속페달을 밟거나 뗄 때는 인젝터를 통해 공급된 연료의 상당부분이 인테이크 내면에 뭍기도 하고(주로 가속시) 반대로 묻어 있는 연료량이 엔진 속으로 들어가기도 한다(주로 감속시).

그림 2 : 벽면에 연료 뭍는 (Wall Film) 현상 그래서 이러한 가감속시는 흡입된 공기량에 비해 엔진에 공급되는 연료량은 적어지기도 하고 많아지기도 한다. 그래서 이러한 가감속시의 농후/희박해지는 현상을 방지하기 위해 가감속 연료 보정을 하는데, 그러기 위해선 TPS의 움직임을 알아야 한다.

즉 TPS의 값이 커지면 "가속한다"로 판정하여 "플러스 연료 보정" 을 하고, TPS의 값이 줄어들면 "감속한다"로 판정 하여 "마이너스 연료보정"을 한다.

이러한 원리에 의해 발생되는 문제의 유형은 다음과 같다.

< 문제 : 가감속을 판정을 못해 발생되는 문제점 >

그림 2 : 가감속의 판정

: 가속페달을 밟으면(가속하면) 인젝터에서 분사된 연료가 인테이크면에 많이 붙게되어 실제 엔진에 공급되는 연료는 부족하게 됨니다. 그래서 가속시는 연료를 더 많이 공급해주는 가속 보정을 하여 주며, 반대로 밟고 있는 상태에서 떼게 되면 인테이크 붙어있는 연료가 시린더내부에 빨려들어오는 현상이 있어 이때는 연료를 적게 공급하는 감속(빼기) 보정을 하게 된다.



1) 가감속 중에 심하게 울컥 거리거나 충격이 온다.
2) 가속 중에 가속감이 부족하다

< 원 인 >
1) 가속을 판정해 가속시에 충격을 방지하기 위해 점화시기를 지각하게 되어 있는데, 가속이라고 판정을 못해 가속시에 충격방지를 위한 점화시기 지각보정을 하지 못해 발생된다. ­
2) 가속 판정을 하지 못해 가속시에 Wall flim량을 보정할 만큼 연료를 추가로 공급하지 못해 가속시에 연료가 희박한 현상이 생겨 출력이 저하되어 발생한다.

< 대응 방안 > TPS를 움지이면서 실제 시그널 값이 움직이는 가를 살펴본다. 선이 끊어졌거나, 합선등의 원인으로 시그널 값이 일정하게 나와서 발생하는 문제로 ECU에서 자기진단을 대부분 하는 내용으로 하이스캔을 연결하면 바로 원인을 찾을 수 있다.

(2) 공회전의 판정

엔진의 회전에서 공회전이 되면, 일정한 엔진 회전수를 유지하기 위해서 점화시기도 회전수를 일정하게 유지 시킬 수 있도록 "회전수가 높아지면 점화시기는 지각되고" 반대로 낮아지면 진각"되도록 회전수에 따라 피이드백 될 뿐만아니라, 엔진에 공급되는 공기량도 엔진회전수에 따라 ISC(Idle Speed Control) 밸브의 열림량도 피이드백 될 수 있도록 한다. 과거 초기 모델에서는 공회전 판단(Idle) 스윗치가 있었다. 그 때는 이 스윗치가 작동하면(ON : 가속페달을 밟지 않으면) 공회전으로 판정하게 하였는데, 단 1원이라도 싸게 만들려는 자동차 메이커의 철저한 노력으로 공회전 판단스윗치를 생략하고, TPS시그널이 얼마 이하가 되면 공회전으로 판정하게 하였다

이 때부터 전자제어 메이커에서 나름대로 신경을 써서 TPS값에 따라 공회전을 판정하게끔 로직을 만들었는데, 이 로직의 한계 때문에 서서히 "나름대로 최고의 전자 제어 전문가"라는 기술자도 이에 관련된 문제가 발생하면 애를 먹기 일쑤였고 그러면서 조금씩 로직을 수정하고 발전시켜 왔다.
즉 TPS를 장착하면 초기에 약 0.8 - 0.2V정도가 나온다. 그러면 ECU는 그 때의 값을 "공회전 상태"로 기억을 한다.
그리고 만약 그 값보다 더 적은 값이 나오면 바로 그 값을 "공회전 값"으로 다시 기억한다. 즉 처음 TPS를 장착해서 1.20V가 나왔으면 1.20V를 공회전일 때의 값으로 기억하고 있다가 중간에 1.0V이 나오면 바로 1.0V를 공회전의 값으로 기억하게 하였다. 즉 공회전일 때의 값은 실제 상태에서 가장 적은 값이므로 별로 대수롭지 않게 그렇게 로직을 만들은 것이다.
반대로 엔진회전수가 별로 높지 않은 상황에서 TPS의 값이 조금 높은 상태로 오래 있으면 이 때는 조금씩 시간을 갖고 공회전일 때의 값을 높이기 시작한다. 즉 1.2V로 기억하고 있는데 1.5V로 계속 나오고 엔진회전수도 공회전과 비슷하면 약 2초에 0.05V씩 공회전일 때의 기억한 TPS값을 올린다. 그래서 얼마만큼 시간이 지나면 1.5V로 기억하게 하는 것이다.
이렇게 약간 늦게 배우게 한 것은 가속 페달을 살짝 밟고 오랫동안 있는 경우 이 때의 값을 공회전의 값으로 기억(학습)하는 것을 피하기 위한 것이다. 아주 당연한 듯한 로직인 것 같은데, 여기서 한가지씩 문제를 거론해 보고자 한다.
지금 거론하는 문제들이 자동차의 AS뿐만 아니라 나름대로 전자제어에 관한 한 전문가라는 기술자도 크게 애를 먹이다가 겨우 원인을 찾아 해결한 예가 된다. 물론 본인도 그 중에 한 사람으로 애를 먹고 공회전 판단 스위치를 달아야 한다고 했지만 자동차의 단가를 높이게 하는 방안은 "자동차 개발상의 바보" 취급을 받는 상황으로 허공 속의 한숨으로 지나치게 되었다.
우선 TPS에서 비롯 되는 문제를 나열하고 그 원인과 대응방법을 설명하고자 한다.

< TPS시그널에 이상이 있을 때의 문제 유형 >
위의 로직상의 한계점으로 비롯되어 발생될 수 있는 필드에서의 차량의 이상형태는 다음과 같다.
1) 공회전 중인데도 엔진의 회전수가 일정하게 유지되지 않고 오르락 내리락 하다가 시동이 꺼진다.
2) 공회전 중인데도 엔진의 회전수가 높은 (약 1200rpm 이상) 상태로 있으면서 공회전 회전수로 복귀하지 않은다.
3) 가속 중에 심하게 충격이 있거나, 힘 없이 가속된다.
4) 공회전일 때 배기가스의 배출이 평상시보다 많이 (약 2-3 배 이상) 나온다.
5) 가속페달을 살짝 밟고 나갈 때, 울컥거림이 심하다.

< 문제 발생의 요인 >
1) 공회전 일 때를 약 1.0볼트로 기억하고 있다가 갑자기 짧은 순간 TPS시그널이 0볼트 가깝게 나오면 ECU는 "0볼트"일 때를 공회전으로 판정하게 되는데, 그러다가 정상으로 다시 "1.0볼트"가 나오면 ?????
이 때는 1.0V만큼 가속페달을 밟았다고 판정하여 공회전 유지를 못하고 위의 문제 유형 중 "그림3"과 같은 문제를 일으킨다.

< 그림 3 : TPS 시그널 마이크로 컷트 오프 >


=> 실제로 TPS시그널이 짧은 순간 종종 전원이 나오지 않는 현상(Micro cut-off)이 발생한다. 아직 근본적인 원인을 찾지 못해 다만 TPS의 각 컨넥터의 연결 상태를 보완하고 이에 대한 로직을 바꾸고 있다.
즉 TPS값이 너무 빠르게 값이 적어지면, 적어진 값은 무시하고 그 전의 값을 사용한다. 필드에서는 이에 대한 개선을 현실적으로 어렵기 때문에 로직이 개선된 ECU로 교환 장착하여야 한다.

2) TPS의 접지 상태 등이 좋지 않아 시그널 전압이 약간 높아 실제로 공회전이지만 공회전을 판정 못하는 경우, 엔진 회전수가 적당한 범위에 있어야 (약 1200rpm 이하), 공회전 상태로 인식해 현재의 TPS전압을 공회전일 때의 값으로 기억하는데, 만약 엔진회전수가 1200rpm이상이 된다면 ????, 또는 그냥 시동이 꺼져 버린다면 ????, 전혀 TPS의 공회전일 때의 값을 학습할 기회를 갖지 못해 공회전을 판정하지 못하므로, 위 문제 유형 "그림3"과 같은 문제를 간헐적(특히 엔진이 과열될 때, 또는 혹서기등 더울 때)으로 일으킨다.

< 그림 4 : TPS시그널의 외부 영향에 의해 뜨는(Floating)현상 >

=> 실제로 공회전이라 할지라도 공회전 판정을 못하면, 엔진 회전수가가 높아지는 경우가 많다. 이유는 공회전이 아니면 점화시기는 MBT(Maximum spark advance for Best Torque : 최대 토오크가 나오는 점화시기)로 되기 때문에 비록 엔진에 흡입되는 공기는 일정하다 할지라도 점화시기가 높으면 엔진회전수는 올라간다 (참고: 점화시기 1도당 10 -15rpm정도 상승), 그래서 회전이 높아지면 ECU는 회전수는 높고 TPS값도 기억된 값보다 크므로 학습을 하지 않고 가속 페달로 밟은 것으로 판정하지 않겠는가, 물론 경우에 따라서는 반대로 시동이 꺼질 수도 있다. 이런 경우는 비록 점화시기에 의해 엔진 회전수의 상승이 있겠지만 갑자기 전기 부하등의 부하가 걸릴 때, 이를 보상하지 않으므로 엔진 시동이 꺼지게 되기 때문이다. 그 대응은 TPS의 접지선에 여러 가지가 공통으로 사용하는 경우, 가능한 TPS접지선을 분리해서 따로 접지를 한다. 그리고 TPS시그널 선등의 컨넥터 부위의 연결상태를 확고히 한다. (간단히 TPS관련선:시그널선, 접지선, 레퍼런스 선 모두를 TPS부터 ECU까지 중간 연결부가 없이 직접 연결하는 것이 가장 확실하다)

3) TPS시그널에 노이즈가 발생하는 경우, ECU는 가속 페달을 이 노이즈를 정상 시그널로 받아 가속페달을 밟았다 뗐다 하는 것으로 판정하는 것을 어떻게 피할 것인가, 이 때마다 가감속 보정을 하게 된다면 ???? 이럴 경우 위 문제 유형중 "그림5"와 같은 문제를 일으킨다.

< 그림 5 : TPS노이즈 >


=> 이 역시 실제로 많이 발생한다. 특히 TPS시그널을 다른 곳(TCU등)에 연결해서 쓰는 경우 종종 발생한다.
이런 경우, 실제 운전자에게 별 영향을 느끼지 못하는 경우가 있으나 공회전시 엔진 작동음이 거칠거나 배기가스가 약간 높게 나오는 경우가 있다. 이에 대한 대책은 간단히 TPS관련선:시그널선, 접지선, 레퍼런스 선 모두를 TPS부터 ECU까지 중간 연결부가 없이 직접 연결하는 것이 가장 확실하다
그러나 TCU(Transmission Control Unit)와 같이 사용하는 경우는 접지선의 연결위치를 TCU와 ECU로 가는 선 사이에서 적당히 위치를 바꾸어 보면서, 노이즈가 가장 적게 나오는 곳을 접지선의 연결 위치로 바꾸면 된다.(이는 자동차 전장을 담당하는 엔진니어가 시도해볼 내용이지만, 필드에서는 오너가 전기적으로 자동시키는 여러가지 악세사리를 임의로 연결한 경우에 해당된다. : 특히 오디오 따위)

위와 같은 세가지 내용이 현재까지 발견된 것으로 원인을 찾지 못해 애를 먹이는 문제를 일으키는 유형이라 할 수 있다.
과연 이러한 문제가 몇 번이나 나올 것인가....
실제 거의 없는 것처럼 생각할 수 있다. 그렇지만 이러한 문제라는 것을 느끼지 못하고 그냥 "가끔 엔진 부조가 있어..., 가끔 차가 울컥거려.. "등 스쳐서 지나쳤기 때문일 수 도 있다. 원리를 이해해서 차근하게 생각하면 " 차가 이런 현상을 보이니 원인은 어디에 있지 않을 까 "하면서 접근을 시도해보는 것이 바람직하다.


 

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