냉각수온 센서 시그널의 파형 보기

1. 고장 내용

1. 시그널 선의 단락 : 냉각수온이 너무 높게 (130℃ 이상) 나온다

고장원인

1.1 냉각수온 센서선 (ECU핀 : F15)이 접지(그라운드)와 접촉하고 있다.

수리방법

1.1 냉각수온 센서선 (ECU핀 : F15)이 접지부와 접촉하는 부위를 찾아 개선한다.
< 참 고 > 시멘스의 FX5.1의 전자제어가 장착된 차량은 엔진이 과열(126℃ 이상)된 경우 수온센서가 고장으로 판단될 수 있으며, 이는 전자제어 상의 특징으로 엔진이 정상 온도가 되면 원 위치되므로 문제삼을 필요가 없다.

엔진 현상

ECU가 바로 고장으로 판정하여 일단 흡기온 센서와 같게 인식한다. 그런 다음에 서서히 온도를 올려서 90℃에 도달하면 그대로 멈추고, 쿨링 팬은 항상 돌게 한다.
그래서 냉각수온이 초기에 엔진의 실제 온도보다 낮은 경우 과도한 연료공급이 이루어 질 수 있으며 이 때 가속감이 없고 배기가스가 검게 나오는 현상이 나오며, 공회전 중에는 기준 공회전수보다 높게 유지한다.
그러다가 시간이 지나면 정상이 된다.

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2. 시그널 선의 접지부와 쇼트 : 냉각수온이 너무 낮게 (-40℃ 이하) 나온다

고장원인

2.1 냉각수온 센서선 (ECU핀 : F15) 또는 센서 접지선 (ECU핀 : F5)이 끊어 졌다.
2.2 냉각수온 센서선 (ECU핀 : F15)이 전원부 (5V 또는 12V)와 접촉하고 있다

수리방법

2.1 냉각수온 센서선 (ECU핀 : F15) 또는 센서 접지선 (ECU핀 : F5)이 끊어진 부분을 찾아 개선한다.
2.2 냉각수온 센서선 (ECU핀 : F15)이 전원부와 접촉하는 부위를 찾아 개선한다.

엔진 현상

ECU가 바로 고장으로 판정하여 일단 흡기온 센서와 같게 인식한다. 그런 다음에 서서히 온도를 올려서 90℃에 도달하면 그대로 멈추고, 쿨링팬은 항상 돌게 한다.
그래서 냉각수온이 초기에 엔진의 실제 온도보다 낮은 경우 과도한 연료공급이 이루어 질 수 있으며 이 때 가속감이 없고 배기가스가 검게 나오는 현상이 나오며, 공회전 중에는 기준 공회전수보다 높게 유지한다.
그러다가 시간이 지나면 정상이 된다.

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3. 냉각수온이 올라갔다가 너무 낮게 내려간다

고장원인

3.1 냉각수온 센서의 센서선 (ECU핀 : F15 ) 또는 접지선 (ECU핀 : F5 )의 연결상태가 좋지않다 : 간헐적으로 단락 되거나 저항이 크게 걸리고 있다.
3.2 냉각수온 센서의 위치가 적당하지 않다 : 수온센서 위치에 흐르는 냉각수가 외부의 공기흐름에 과냉 되는 부위에 설치되어 있거나 라젯타에서 냉각된 냉각수가 유입 시 급격히 수온 센서부에 접촉하고 있다.

수리방법

3.1 냉각수온 센서의 센서선 (ECU핀 : F15 ) 또는 접지선 (ECU핀 : F5 )의 연결상태를 개선한다 : 냉각수온 센서나 접지선에 조인트 되어 연결된 부위의 저항이 걸리지 않도록 한다.
3.2 냉각수온 센서부의 위치를 개조 했거나 센서부를 지나는 냉각수 라인을 바꾸었을 경우 원위치 한다.
< 참 고 > 특별한 개조를 하지 않은 경우에는 기본적으로 냉각수온의 위치가 전체 냉각수온의 평균온도를 잴 수 있는 위치에서 벗어나 있는 것으로 라젯타를 포함한 냉각수가 흐르는 라인을 검토하여 개선해야 한다

엔진 현상

ECU가 고장 인식을 하지 못하며, 이런 경우 주행 중에는 큰 차이가 없으나 공회전 중에 목표 회전수가 높게 나오며, 산소센서 피이드백 하는 양이 적게 나온다.

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4. 냉각수온이 충분히 올라갔다가 간헐적으로 낮은 온도로 유지된다.

고장원인

4.1 냉각수온 센서의 센서선 (ECU핀 : F15 ) 또는 접지선 (ECU핀 : F5 )의 연결상태가 좋지않다 : 간헐적으로 단락 되거나 저항이 크게 걸리고 있다.
4.2 서머 스타트가 열린 상태로 있다

수리방법

4.1 냉각수온 센서의 센서선 (ECU핀 : F15 ) 또는 접지선 (ECU핀 : F5 )의 연결상태를 개선한다 : 연결부나 조인트되어 연결된 부위의 저항이 걸리지 않도록 한다.
4.2 서머 스타트가를 교환한다.
< 참 고 > 운전 조건상 추운 외기에서 내리막 길을 장시간 운전 시에도 발생될 수 있으므로 본 이상이 나올 경우, 운전 상태를 고려하여 수리를 하여야 한다.

엔진 현상

ECU가 고장 인식을 하지 못하며, 이런 경우 주행 중에는 큰 차이가 없으나 공회전 중에 목표 회전수가 높게 나오며, 산소센서 피이드백 하는 양이 적게 나온다

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2. 현장 사례

< 사례 1 > 냉각수온 센서 시그널 값이 실제보다 너무 낮음
차량 :
아벨라 1.5L DOHC, 주행거리 : 43,000Km
현상 설명 : 경기용 차량으로 무게를 줄이기 위하여 냉각수 파이프를 개조해서 장착한 후 주행을 하는데, 처음(냉간 시)에는 시동도 잘 걸리고 주행에 문제가 없으나, 주행 후 다시 시동을 걸 때(냉각수온이 데워진 후)는 시동이 잘 안 걸리고, 주행 중에 차가 멍하게 잘 가속이 안 된다. 글다가 조금 주행하면 정상이 됨. 원인을 찾던 중 오버히트가 발생하였다.
원인 : 실제 엔진의 냉각수온 온도는 80℃ 이상이 되었지만, 냉각수온 센서는 40∼60℃를 정도를 나타낸다. 그래서 냉각수온 연료 보정이 과다하여 발생한 문제임.
파형 보기 :

설명 : : 쿨링 팬은 92℃ 이상에서 돌다가 85℃ 이하가 되면 꺼지게 되어 있는데, 냉각수온 센서가 낮게 나와 쿨링 팬이 돌지 않은 것이며, 산소센서 피이드 백 전에는 냉각수온이 낮으므로 저온 보정 (약 75℃ 이하에서는 온도별로 냉가수온 보정 연료량이 있음)이 될 때는 연료가 많아 가속이 안되다가 산소센서 피이드백을 하면서 연료량이 정상이 되어 가속이 안 되는 문제가 사리진 것임.
응용 확대 :냉각수온 연료 보정은 다른 보정에 비해 매우 많으며(약 4배 정도), 특히 공회전 기준 회전수가 냉각수온에 따라 다르게 되어 있는 등, 가장 다양하게 보정이 많이 된다. 그러므로 다음의 항목에 의심이 가면 냉각수온을 확인한다.
㉠ 연료가 많이 공급된다.(특히 시동 시).
㉡ 공회전 회전수가 높다.
㉢ 쿨링 팬이 너무 자주 작동 한다.

< 사례 2 > 냉각수온 센서 시그널 값이 너무 자주 변함
차량 : 리오 1.5L DOHC, 주행거리 : 4,000Km
현상 설명 : 지리산에서 차를 올라갔다 내려 갔다 할 때, 주행 한 후 공회전 회전수가 높았다 가 다시 주행 후 보면 다시 낮아져 있다. 그리고 산소센서 피이드백 량이 희박 보정(연료를 줄이는 보정)을 자주한다. 그리고 급 가속시에 노킹이 발생한다.
원인 : 실제 엔진의 냉각수 온도와 냉각수온 센서부의 온도와 차이가 심하다. 그 이유는 냉각수온 센서 장착 부위가 주행 중에 냉각이 잘되는 위치에 있어 주행 중에 많이 냉각이 되기 때문이다.
파형 보기 :

설명 :
노킹이 발생한 것은 "냉각수 온도와 흡기온도"에 따라 점화시기가 보정(과도하게 높은 경우 지각)되게 되어 있는데 냉각수온이 실제보다 낮은 경우 점화시기를 지각하지 않아 노킹이 발생한 것이며, 산소센서 희박 보정을 한 것은 냉각수온에 따른 연료 보정(중가)량이 연료 상태를 농후하게 하였기 때문에 산소센서를 통해 희박(줄이는) 보정을 한 것임.
공회전 시 회전수가 높은 것은 냉각수온이 낮으면 기준 회전수가 높게 되어 있기 때문이다.
응용 확대 :
냉각수온 연료 보정은 다른 보정에 비해 매우 많으며(약 4배 정도), 특히 공회전 기준 회전수가 냉각수온에 따라 다르게 되어 있는 등, 가장 다양하게 보정이 많이 된다. 그러므로 다음의 항목에 의심이 가면 냉각수온을 확인한다.
㉠ 연료가 많이 공급된다.(특히 시동 시).
㉡ 공회전 회전수가 높다.
㉢ 쿨링 팬이 너무 자주 작동 한다.

3. 냉각수온 센서의 위치



< 냉각수온 센서 >

4. 확인 방법

고장을 확인 하는 방법과 진단을 설명합니다.

준비내용

1. 오실로 스코프 또는 멀티 메터
2. 냉각수온 센서 배선도

1. 배선도를 참조하여 시그널, 접지선을 찾아 연결한다.
2. 시그널을 측정 후
정상 측정값과 비교한다.
(1) 정상 측정 값에 시그널 전압과 그 때의 온도를 참조하여 현재 측정하는 시그널 전압과 냉각수 온도를 비교한다.
(2) 스캐너를 연결하여 실제 냉각수 온도도 같이 본다
3. 냉각수온 센서를 정확히 보기 위해서는 아래의 내용을 같이 확인하여 보는 것이 좋다

< 확인 내용 >
(1) 스캐너를 통해 냉각수 온도 값가

측정 방법

5. 파형 분석

냉각수온에 따른 센서 시그널 전압은 아래 그래프와 같다.



6. 일반 소개

NTC ( Negative Temperature Coefficient : 소자가 서미스터(Thermister) 저항체로 온도가 높을 수록 저항이 줄어드는 특성이 있음) 소자를 이용하여 엔진에 흡입되는 온도를 측정한다 엔진이 어느 정도 데워져 있는 가를 알기 위해 엔진의 데워진 상태를 가장 정확히 (평균적으로) 잘 나타낼 수 있는 냉각수 흐름 부위에 설치된다.


< 냉각수온 센서 시그널별 실제 온도 >

< 냉각수온 센서의 회로도 >

7. 원리(알고리즘) 소개


이 냉각수온 센서에 대해서는 센서 자체 뿐만 아니라 고장유형과 어떻게 ECU내부에서 처리되는가를 많이 알려져 있다. 그래서 지금까지 설명된 센서에 비해서 신선도는 많이 떨어질 것으로 예측된다. 하지만 ECU내부에서 활용되는 알고리즘까지 자세히 설명하여 기존에 알고 있는 내용에 깊이를 더 할 수 있는 기회를 제공하고자 한다.

7.1 냉각수온 센서가 ECU내부에서 어떻게 활용 되는가?
우선 냉각수온이 사용되는 목적은 엔진이 어느 정도 데워져 있는가를 알기 위한 것으로 그 목적은 크게 연료 계통, 점화계통, ISC밸브 열림 계통 등 세가지로 나누어 진다.

1) 연료 계통의 활용

(1) 연료의 증발성을 고려하기 위해서
연료는 온도가 차가우면 증발성이 떨어진다. 엔진의 연소실에 유입되어 연소되기 위해서는 증발(무화)가 되어야 한다. 그러나 온도가 낮으면 무화가 덜 되어 연소 시에 무화되지 않은 부분은 불 완전 연소하여 같은 연료를 분사하여도 연소 시에는 그 만큼 부족한 것이 되는데 그 부족 분을 더 공급하기 위하여 냉각수 온도별로 값을 주게 되어 있다.
(2) 화염의 전파를 고려하기 위하여
위에서 설명한 것 처럼 온도가 낮으면 증발되지 않은 연료는 점화나 연소 시에 불꽃의 전달을 방해한다. 그래서 웜업된 상태보다 화염전파가 잘 이루어지지 않아 연소가 나빠지게 되는데, 나빠지는 것을 방지하기 위해 온도가 낮을수록 추가의 연료를 공급하게 한다. 결국 알고리즘 상에서 위의 (1),(2)의 목적으로 공연비를 저온일수로 농후하게 한다 (그림1 참조)

< 그림1 > : 냉각수온 별로 공연비를 적용하는 예

그림1과 같이 원하는 범위에 맞게 끔 데이터를 입력하는데, 아래 그림2와 같은 표에 데이터를 여러가지 값을 넣고 시동을 걸어 목표한 공연비가 나오면 그 값을 입력한다.

<그림2 > 냉각수온에 따른 데이터 입력 표


참고 : 입력하는 데이터 종류가 많이 있지만 시동 직 후의 공연비를 맞추는 한 예만 나타냄


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