흡기매니폴드의 진공과 MAP센서

[카닥터]

     ◀ 흡기 매니폴드의 진공과 MAP센서 ▶

엔진이 동작하지 않을 때 공기는 흐르지 않으며, 이때 흡기관의 압력은 대기압과 같다. 엔진이 시동이 되면 흡기관중의 스로틀밸브는 부분적으로 흡입의 공기흐름을 방해하는 요소가 된다.   이것은 흡기관내의 압력을 감소시키고 대기압보다 작게함으로써 흡기관내에 부분적인 진공이 존재하게 된다.   엔진이 완전한 공기펌프이고 스로틀 밸브가 완전히 닫혀 있다면 흡기관내의 압력은 절대압력이 0 인 완전진공(공기의 입자가 하나도 없는 상태)이 될 것이다.
그러나 실제로는 엔진은 완전진공을 위한 공기펌프가 아니고 또한 완전진공이 될 수가 없으므로 흡기관 절대압력은 0 보다 약간 크다(공전시에는 약 450 - 550 mmHg)
또한, 스로틀 밸브가 완전히 열리면 흡기관내의 압력은 대기압 가까이 될 것이다.   특히 언덕길을 올라가면 스로틀 개도는 많이 열리고 피스톤의 속도는 떨어져 부하가 커지는 상태가 된다.   따라서 엔진이 작동시 흡기관 절대압력은 비교적 작은값에서 대기압 가까이 변화하게 된다.   스로틀 밸브의 위치가 일정할 때 흡기관내의 압력의 변화를 보자. 흡기관내의 압력은 몇 개의 실린더가 순차적으로 공기를 뿜어 들이기 때문에 빠르게 오르내린다.   각 실린더는 흡입밸브가 열리고 피스톤이 상사점으로부터 아래 방향으로 내려갈 때 공기를 빨아들이며, 흡기관내의 압력은 이때 감소하게 된다.(진공상태)
실린더의 공기흡입은 흡입밸브가 닫힐 때 끝나며 흡기관의 압력은 다른 실린더가 공기를 빨아 들이기 전까지는 계속 증가한다.   이와같은 반복적으로 진행되므로 흡기관내의 압력은 각 실린더의 흡입동작은 크랭크축 2회당 1회의 흡입을 한다.   따라서 각 실린더수에 의한 회전에서 흡기관내의 압력변화 주파수는 다음과 같다.

주파수(720˚= 2회전) = 기통수 X 엔진회전수 / 120

[그림 1] 4기통의 엔진 진공파형

실제 엔진 제어시스템에서는 흡기관내의 평균압력이 필요하며 일정한 엔진회전수에서 생성되는 토크는 근사적으로 흡기관압력의 평균값에 비례한다.   즉 순간적인 흡기관의 빠른 변화는 엔진제어에 필요없기 때문에 흡기관 압력 측정방법은 압력 진동성분을 여과하고 평균값만을 측정한다.   엔진 제어시스템에서 이와 같은 흡기관내의 절대압력을 측정하는 센서가 MAP센서이다.   또한 엔진 가동중에는 대기압을 알지 못하므로 점화스위치를 "ON"하는 순간 대기압을 MAP센서를 통해 순간적으로 감지하고 그 데이터를 기준으로 엔진가동중의 진공압력을 스로틀 개도에 맞춰 절대압력을 계산하게 된다.