[갤로퍼 2] 인젝션 펌프교환후 보정저항 이상 CODE 발생
디젤 엔진에는 분사된 연료량이 인젝션 노즐을 통해 정확하게 분사되었는지 피드백되는 정보가 없기 때문에 정확한 연료량 제어를 위해서 인젝션 펌프에서 발생될 수 있는 연료 분사량의 편차를 ECU에 기억되어 있는 데이터에 정확히 맞추어 주어야할 필요가 있다. 이것이 보정저항의 역할이다. 실제 연료 분사량을 결정하는 보정저항의 이상으로 입고된 갤로퍼 2를 살펴봄으로써 보정저항의 중요성을 다시 한번 인식하기를 바란다.
김남운 [현대자동차(주) 하이테크팀]
증상
엔진이 부조하고 매연이 과다하게 발생하는 갤로퍼 2 디젤 차량의 전자제어 인젝션 펌프(COVEC-F : Computed VE Pump Control - FULL)를 교환했다. 그러나 어느 정도 부조 및 매연은 줄어들었으나 미세한 부조가 발생되고 가속이 원활하지 못했다. 뿐만 아니라 '보정저항이상'의 고장코드가 계속 출력되었다. 아무리 고장 코드를 삭제하여도 10초 후면 다시 점등되었고 보정 저항 계통의 배선을 점검해 보아도 아무 이상이 없었다.
점검절차 및 그 원인
<그림 1> 인젝션 펌프 외형
<그림 1>은 갤로퍼 2 전자제어 인젝션 펌프의 모습이다. 기존의 인젝션 펌프와는 많이 다르다. 그 중에서도 가장 눈에 띄게 다른 모습은 인젝션 펌프 상단에 있던 스로틀 레버가 없고 전자 가버너 (GE 액츄에이터)가 장착되어 있다는 것이다.
별도로 설치된 APS (액셀 포지션 센서) 신호를 ECU가 감지하여 전자 가버너를 구동, 컨트롤 슬리브를 제어하는 구조로 되어있으며 그밖에도 TPS (타임 포지션 센서)와 TCS (타임 컨트롤 솔레노이드)를 이용하여 연료 분사시기를 컨트롤한다. 디젤도 가솔린처럼 분사되는 연료량과 분사시기를 컴퓨터로 제어하는 것이다.
하지만 디젤 엔진의 경우에는 인젝션 펌프에서 분사된 연료량이 인젝션 노즐을 통해 정확하게 분사되었는지 피드백 (FEED BACK) 되는 정보가 없다. 따라서 정확한 연료량 제어를 위해서는 인젝션 펌프에서 발생될 수 있는 연료 분사량의 편차 (전자 가버너의 작동 편차, 컨트롤 슬리브의 유격 등)를 ECU에 기억되어 있는 데이터에 정확히 맞추어 주어야할 필요가 있다.
그 역할을 하는 것이 인젝션 펌프에 장착되어 있는 보정저항의 역할이다. 다시 말하자면 ECU에 현재 인젝션 펌프의 편차를 인식하게 하여 기본 분사량에 인젝션 펌프의 편차를 가감하여 실제 연료 분사량을 결정하는 것이다. 그러나 문제는 매연 과다 차량이나 엔진이 부조하는 차량의 경우, 간혹 보정 저항을 임의로 바꾸어 보면서 정비를 하는 경우가 있는데 이는 절대 금물이라는 것이다.
물론 이런 방법으로 문제 증상이 호전되는 경우도 있을지 모르나 이는 실제 매연이 발생되는 원인 부위는 그대로 있는 상태에서 억지로 연료 분사량만 변경하여 조치되는 '눈가리고 아웅식'의 정비 방법이기 때문이다. 한번 바뀌어 버린 보정 저항은 인젝션 펌프의 성능 특성을 판별하기 위한 장치에서 테스트 해보기 전에는 알 수 없어 멀쩡한 인젝션 펌프를 다시 교환해야 하는 일이 생기기 때문이다. 이야기가 잠시 이상한 방향으로 흘렀지만 보정 저항의 중요성을 다시 한번 강조하기 위함이다.
위 차량의 현상으로 돌아가 인젝션 펌프 교환 후 '보정저항 이상'이 계속 점등되며 미세한 매연과 가속 불량 현상이 발생되고 있다. '보정저항 이상' 고장 코드도 삭제되지 않아 일단 보정 저항 관련된 회로를 점검해 보았다.
<그림 2> 보정저항회로
<그림 2>를 보면 연료 레지스터 저항이라고 된 부분이 보정 저항이다. ECU에서 5V 풀업 전원이 출력되어 저항을 통해 조인트 커넥터를 경유하여 ECU 센서 접지로 접지되는 간단한 회로다. 일단 보정 저항 회로의 5V 출력선 전압을 측정해 본 결과, 4.95V로 측정되어 정상으로 판단했다. 보정 저항을 장착한 상태에서는 2.3V로 ECU 입력단에서 점검해 본 결과 정상적인 출력 전압을 나타내었다.
그럼 보정 저항 관련 회로는 정상이란 말인데, 왜 고장 코드가 출력된다는 말인가? 일단, 보정 저항이라는 고장 코드가 점등되기 위한 고장 판정 조건을 알아보았다.
1) 센서 출력 값이 0.1V, 출력전압 4.6V 이외 일 때
2) EEPROM에 이미 기억된 값과 다를 때
이 조건에서 알 수 있듯이 갤로퍼 2 경우는 배선 점검 및 출력 전압이 정상이었으므로 1번에 해당되는 것이 아니다. 따라서 2번 조건인 ECU에 입력된 이전의 보정 저항 값과 현재 교환된 인젝션 펌프에 장착되어있는 보정 저항 값이 다르기 때문이다.
그러나 중요한 것은 분명히 인제션 펌프 교환 작업시 배터리 '-' 터미널을 탈거하고 작업했으며 고장 코드가 발생되었을 때 스캐너를 이용하여 고장 코드를 삭제하였는데 어떻게 ECU가 기존의 보정 저항 값을 기억하여 교환된 인젝션 펌프에 장착된 보정 저항과 다름을 판단하였을까 하는 것이다.
이유는 간단하다. 위 고장 코드 점등 조건에서 보면 EEPROM 이라는 단어가 나오는데, 이 COVEC-F 엔진 (전자제어 인젝션 펌프 엔진)의 경우 고장 코드 및 엔진 학습값을 RAM이 아닌 별도의 EEPROM에 저장하여 배터리를 탈거하여도 ECU 내 고장 코드 및 학습 값이 지워지지 않는다.
일반 차량의 경우 고장 코드 및 학습 값을 ECU 내부의 RAM에 저장하여 배터리 백업 전원을 이용, 데이터를 저장하나 이 COVEC-F 엔진의 ECU는 고장 코드 및 학습값을 EEPROM에 저장하여 별도의 백업 전원을 필요로 하지 않는다. 실제로 엔진 회로도를 살펴보면 ECU 에 들어가는 백업 전원이 없는 것을 알 수 있다.
[Key Point] RAM과 ROM의 차이점
RAM은 소프트웨어라 할 수 있고, ROM은 하드웨어에 해당한다고 할 수 있다. 일반 차량의 경우 고장 코드 및 학습값은 RAM에 저장되어 배터리를 탈거하면 모든 데이터가 지워지게된다. 즉 RAM이 계속해 기억하기 위해선 별도의 전원이 필요한 것이다.
하지만 배터리를 탈거했다고 해서 그 ECU로 다시 시동을 걸지 못하는 것은 아니다. 기본적으로 엔진을 제어하기 위한 데이터 (ECU의 LOGIC)는 ECU 내부의 플래쉬 ROM 혹은 EEPROM에 저장되어 있기 때문이다. 즉 ROM에 저장된 데이터는 별도의 전원이 없이도 유지될 수 있다.
그럼 ROM에 저장된 고장 코드와 학습값을 어떻게 소거하는가? 플래쉬 ROM을 리셋하기 위해서는 PR (Program Request) 핀 (EEPROM이 회로 기판에 연결되는 여러 개의 단자 중 리셋 및 리프로그래밍을 하기 위한 단자가 있음)을 High로 설정한 상태 (5V 혹은 12V 전운을 공급)에서 ECU를 파워 ON 하여 리셋 모드로 진입시켜야 한다. 또한 PR 핀은 플래쉬 EEPROM 리셋이 완료될 때까지 HIGH를 유지하고 있어야 한다.
결론 및 참고사항
<그림 3>의 ECU에서 아래쪽에 있는 제일 큰 커넥터(E01-1) 3번과 7번 단자를 점프시킨 후 IG KEY를 ON에 위치하여 약 5초간 유지하면 고장 코드가 삭제된다. 7번 단자는 공란처럼 배선이 나와 있지 않아 3번 단자의 컨트롤 릴레이 전원(IG ON 시 12V 공급됨) 점프시 점프선을 깊게 넣어야 된다. 7번 단자가 ECU 내부의 플래쉬 ROM의 PR 단자를 HIGH로 유지시키기 위한 단자다.
이렇게 엔진 ECU의 EEPROM을 리셋시킨 후 엔진은 정상적인 출력과 매연도 발생되지 않았으며 고장 코드 역시 발생되지 않았다. 엔진 ECU의 EEPROM 에 기억 되어있던 이전의 보정 저항 값과 교환된 인젝션 펌프의 보정 저항값의 차이로 인하여 연료 분사량의 오차 발생 및 고장 코드가 계속 점등되었던 것이다. 전자 인젝션 펌프 교환 및 고장 코드 발생시 수리 완료 후 필히 ECU의 EEPROM 초기화를 해주어야 한다.
<그림 5> 갤로퍼2 ECU 단자 점검 표
