다음과 같은 기능들이 DME에 의해 수행된다.
점화를 ON하면 먼저 모든 실린더에 한번 잠깐 분사된다. 시동중 실린더 선택적으로 1회 x 매 사이클 (크랭크축 2회전)로 분사된다.
분사시기 (ti)는 프로그래밍된 시동-기본 분사량과 냉각수온도와 흡기온도 입력신호에 의한 수정량에 의해 결정된다. 상사점 센서 신호에 의해 실린더가 트리거링된다.
엔진이 수 회전 (캠축 위치와 시동 회전속도에 따라서) 한 다음, DME-컨트롤 유닛은 캠축-위치 센서-신호를 받는다.
캠축 위치를 식별할 때까지 기본적으로 이중점화 (매 크랭크축 회전마다 1번의 점화)가 행해진다. 이제 실린더 배열 수정 여부를 판단하게 된다.
엔진이 작동되는 동안에도 캠축-위치 센서-신호가 식별되지 않으면, 이중점화는 그대로 계속된다. 이런 경우에는 분사시기가 정상상태로 진행되는지를 보장할 수 없다.
가속시 추가분사량은 운전자의 부하요구 (스로틀밸브-포텐시오미터-신호)와 엔진 회전속도에 따라 결정된다. 이 때 분사를 이미 끝낸 실린더들은 추가분사를 한다. 그 다음 실린더부터는 정상 분사시기 (ti)를 연장하여 분사량을 증가시킨다.
DME M3.3은 실린더-개별-연료분사 (CIFI) 장치를 갖추고 있다. CIFI란 매 실린더의 개별적인 트리거링을 뜻한다. 각 실린더의 분사는 흡입밸브가 열리기 전에 끝나도록 되어 있다. 그러므로서 가장 이상적인 연료-공기혼합이 이루어지고 따라서 낮은 연료소비율로 최상의 연소를 달성할 수 있다.
만약 점화장치나 분사장치에 고장이 있을 경우에는, 실린더 각각의 출력단계는 개별적으로 OFF될 수 있다. 이러한 고장도 역시 폴트메모리에 수록된다.
각 실린더용으로 출력단계에 의해 제어되는 점화코일이 갖추어져 있으며, 이 점화코일은 스파크 플러그 컨넥터를 통해서 고전압 (32kV까지)을 전달한다. 따라서 점화시기는 신속하게, 그리고 독립적으로 제어된다.
회전부품이 없기 때문에 점화각 제어 (드웰각 제어) 영역이 확대되었다. 올바른 점화순서를 유지하기 위해 캠축 센서를 사용한다.
회전속도신호와 부하신호를 근거로 DME-컨트롤 유닛에 의해 점화각 (점화시기)이 결정되고, 점화 출력단계를 거쳐서 출력된다. 이때 또 다른 입력신호들, 즉 엔진온도, 흡기온도, 스로틀밸브 위치, 노크 제어 신호 그리고 AGS 신호 등도 고려된다.
실린더-식별 센서 (캠축 센서) 고장시 병렬점화로 변환된다. 즉 각 실린더의 점화코일은 크랭크축이 1회전할 때마다 미리 정해진 점화시기에 점화하도록 트리거링된다.
점화회로 모니터링을 통해 실화된 실린더를 선택적으로 식별할 수 있으며 (자기진단), 따라서 촉매기의 손상을 방지할 수 있다. 문제의 실린더에는 분사가 중단되기 때문에 배기가스 배출물은 악화되지 않는다.
2차회로 모니터링은 "션트" (8개 점화코일의 공동 2차 접지 케이블에 있는 저항)를 이용한다. 점화 때마다 션트의 전압변화는 컨트롤 유닛에 전달된다.
성공적인 점화 (실린더 선택적 1차회로 모니터링 정상) 후에도 실화 식별용 임계전압 (5V)에 도달하지 않으면 고장이 수록되고, 고장램프 (미국-모델만)는 점등되며, 그에 따라 분사 출력단계는 차단된다.
M60 엔진에는 새로운 내마모성의 2코일-로타리 액추에이터를 공전 액추에이터로 사용했다. 공전 액추에이터의 로타리 밸브는 테스터로 트리거링시키거나 또는 요동시켜서 점검해야 한다. 로타리 밸브를 손가락이나 보조도구, 예를 들면 스크루 드라이버 등으로 움직여서는 안된다. 그렇게 하면 완벽한 기능이 보장되지 않는다.
공전 액추에이터는 많은 기능을 담당하며, 그러므로 엔진의 흡기회로에서 중요한 부품이다.
벨로즈/플랜지 틈새, 또는 스로틀밸브의 간극차에 의한 소량의 공기누설은 공전 액추에이터를 통해 보상된다.
타행중 공전 액추에이터는 완전히 열리고, 공전속도에 이르기 바로 직전에 닫힌다. 이로 인해 흡기다기관의 과진공과 청색배기 (엔진 윤활유 증기 흡입, 밸브스템실 불량)를 방지할 수 있다.
공전 액추에이터는 엔진시동시 공전속도를 제어하는 개도 단면적을 완전히 연다. 따라서 엔진 시동성이 개선된다.
공전 액추에이터는 전원공급이 중단되었을 때, 일정한 비상운전 특성을 보장하기 위한 비상운전 개도간극을 유지하고 있다.
ASC 또는 ASC+T가 장착된 자동차에서는 공전 액추에이터를 통해 엔진 회전력이 제어된다 (MSR 기능). 공전 액추에이터는 구동륜이 헛도는 (제자리에서 회전하는) 비상시에는 열린다. 그로 인해 회전속도는 상승하고, 엔진 회전력은 감소한다.
노크를 동반한 연소가 장기간 계속되면 중대한 손상을 초래한다. 노크는 다음과 같은 것들의 영향을 받는다.
압축비는 연소 퇴적물, 또는 제조과정에서 발생, 제거되지 않은 파편들에 의해 높아질 수 있다.
노크 제어 시스템이 없는 엔진에서는 점화장치 설계시 이와같은 불리한 영향들을 고려하여 노크 한계에 대한 안전간격을 설정하여야 한다. 따라서 상부 부하 영역에서의 효율저하는 피할 수 없다.
노크 제어 시스템은 엔진의 노크발생을 방지할 수 있다. 노크 제어 시스템은 실제 노크 위험시에 해당 실린더 (실린더 선택적)의 점화시기를 필요한만큼 지각시킨다. 그러므로 점화 특성은 노크 한계를 고려하지 않고, 최적 연료소비율을 고려하여 결정할 수 있다. 노크 한계에 대한 안전간격은 더 이상 필요없게 된다.
노크 제어 시스템은 노크와 관계된 모든 수정요소를 고려하여 점화시기를 결정하고 보통연료 (최소 RON 91)로 정상 운전을 가능하게 한다.
노크 제어 시스템는 다음과 같은 기능을 한다.
M60에는 실린더 선택식, 적응식 노크 제어 시스템이 장착되어 있다. 4개의 노크센서는 연소시의 노크를 탐지한다. 센서 신호는 DME-컨트롤 유닛에서 평가된다.
노크센서는 압전소자식 음파 마이크로폰이다. 이 노크센서는 음파를 감지하여 이를 전압신호로 변환시킨다.
노크가 발생하면 일정한 사이클 수의 점화가 지각되었다가, 다시 점차 원래의 기준값으로 복귀한다. 각각의 실린더는 개별적으로 점화시기가 지각된다 (실린더 선택적). 즉, 실제 노크가 발생되는 실린더만 영향을 받는다.
노크센서가 고장일 때는 DME-컨트롤 유닛의 폴트메모리에 수록된다. 노크 제어 시스템 고장시에는 점화시기가 지각된 상태로 계속 운전하므로 엔진은 보호된다.
4개의 노크센서들은 8mm-볼트로 두 실린더 뱅크 사이 엔진블록 물재킷에 부착되어 있다. 하나의 센서가 이웃해 있는 양쪽 실린더의 노크를 감시하도록 배치되어 있다.
볼트의 풀림방지를 위해서는 나사 고정제만을 사용한다. 어떤 경우에도 플레인 와셔, 스프링 와셔, 투스드 록 와셔를 사용해서는 안된다.
노크 제어 시스템의 자기진단은 다음과 같은 점검을 포함한다.
이 점검에서 고장이 발견되면 노크 제어 시스템은 OFF된다. 비상운전 프로그램이 점화시기 제어를 대신한다. 동시에 폴트메모리에 고장이 수록된다. 비상운전 프로그램은 최소 RON 91부터 손상없는 작동을 보장한다. 비상운전 프로그램은 엔진의 부하, 회전속도, 엔진 온도 등의 영향을 받는다.
이 진단을 통해서는 센서의 플러그 컨넥터가 뒤바뀌었는지는 알 수 없다. 센서가 뒤바뀌면 엔진손상을 가져온다. 정비시에는 센서가 바르게 연결되었는지를 반드시 점검한다 (정비매뉴얼 참조).
촉매기의 최대효율을 얻기 위해서는 연소시 이상적인 이론공연비 (람다 = 1)가 유지되어야 한다. 2개의 가열식 람다센서 (각 실린더 뱅크와 그에 따른 배기관에 하나씩 = 스테레오 공기비-제어)가, 센서로서 배기가스에 포함된 잔여 산소를 측정하고 그에 대응한 전압값을 컨트롤 유닛에 전달한다. 컨트롤 유닛은 필요할 경우 분사시기를 변화시켜 혼합기 농도를 수정한다. 람다센서가 고장일 경우, DME-컨트롤 유닛의 제어기능은 사전에 프로그램되어 있는 대체값 (0.45V)을 기준으로 수행된다.
람다센서의 정상작동을 위해서는 약 섭씨 300도의 온도가 필요하므로, 릴레이를 통해 람다센서내의 가열 코일에 전원을 공급해야 한다. 릴레이 트리거링은 DME-컨트롤 유닛이 담당한다.
흡기유동 열막식 센서의 가열면이 일정하게 180 o C로 과열되는 것을 흡입된 공기로 제어한다. 가열면을 통과하는 흡입공기가 가열면을 냉각시키고, 따라서 가열면의 저항값이 변화한다. 고온을 지속적으로 유지하기 위해 필요한 가열전류는 흡입공기질량의 측정값이다. DME-컨트롤 유닛은 이 가열전류값으로 분사시기를 계산한다.
주요장점
열막식-공기질량계량기에서는 엔진정지 후에 센서를 추가로 가열시킬 필요가 없다. 경우에 따라 가열면 표면에 오염물이 퇴적되어도 센서 신호에 직접적인 영향을 미치지 않는다. 그 이유는 지속적인 고온에 의해 보호막이 셀프 클리닝되기 때문이다.
연료탱크의 환기관은 연료탱크에서 생성된 연료증기를 축적하는 활성탄 여과기와 연결되어 있다. 활성탄 여과기는 또 다른 연결관을 통해 에어 컬렉터와 연결되어 있다. 이 연결관에 연료탱크 환기밸브가 있다.
연료탱크 환기밸브가 열리면, 에어 컬렉터에 형성된 부압에 의해, 활성탄 여과기를 통해서 새로운 공기가 흡입된다. 새로운 공기는 활성탄 여과기에 흡착된 연료를 탈착시켜 연소시키기 위해 엔진으로 보낸다.
추가로 공급된 이 혼합기가 연소에 큰 영향을 주므로 연료탱크 환기밸브는 체크밸브와 전자 제어밸브로 구성되어 있다. 전류중단시에는 체크밸브로 인해 연료탱크 환기밸브는 닫혀있다. 체크밸브는 운전중이 아닌 자동차의 에어 컬렉터에 연료가 축적되는 것을 방지한다. 에어 컬렉터 내부의 진공도가 높아지면 체크밸브는 열린다.
전기식 트리거링 (ON-OFF)은 회전속도와 부하에 연동된다. 공기비-제어가 작동하는 즉시 환기 사이클 (소기단계)이 시작된다. 한 사이클이 끝나면 밸브는 약 1분동안 닫혀있다 (휴식단계).
보정은 DME-컨트롤 유닛의 보정기준값의 수정을 통해서만 이루어질 수 있다. CO량-보정은 해당 고장진단 프로그램에 의해서만 수행될 수 있다.
흡기관에서 형성된 혼합기가 배기가스 형태로 람다센서에 도달하기까지에는 약간의 시간이 소요된다. 이 시간은 부하와 회전속도가 증가함에 따라 단축된다. 이런 이유로 공기비-제어의 반응시간은 부하와 회전속도에 따라 변한다. 람다센서에 의해 감지된 혼합기 편차는 수정된 보정기준값 (학습된 수정값)으로 입력된다. 수정된 보정기준값을 통해서 분사는 이미 기준값에 근접하게 된다. 따라서 반응시간은 단축되게 된다.
예를 들면 DME 특성도의 공전 기본 분사량이 아주 적기 때문에, 이상적인 연료-공기-혼합기를 형성시키기 위해서 공기비-제어 시스템은 지속적으로 분사시기를 증가시켜야 한다. 이 경우 보정기준값이 학습되었으므로 기본 분사량은 이미 수정, 변경되었다. 공기비-제어 시스템은 단지 미세보정만 수행한다.
다음과 같은 기준값 보정은 엔진운전중 수행된다.
연료탱크 환기밸브가 열리면 활성탄 여과기에서 엔진으로 연소가능한 혼합기가 추가 공급된다. 람다센서에 의해 감지된 혼합기 변화는 연료탱크 환기-기준값 보정을 통해 거의 완벽하게 보상된다.
공전-공기 보정은 공전 액추에이터에 의해 이루어진다. 공전 액추에이터는 일정한 공전속도를 유지하는데 필요한 공기량을 공급한다.
연료탱크 환기장치가 작동되지 않는 동안 스로틀밸브 위치에 의해 공전 상태가 감지되면, 일정한 간격으로 공전-혼합기 보정이 행해진다.
부분부하 영역에서도 일정한 간격으로 혼합기-보정이 이루어진다. 감지된 보정기준값은 전체 부분부하 영역에 걸쳐 고려된다.
흡기온도 센서는 에어 컬렉터에 나사조립되어 있다. "온도"를 DME-컨트롤 유닛이 전기적으로 평가할 수 있는 측정값 "저항"으로 변환시키기 위해 정밀한 NTC 서미스터 (NTC-저항)를 사용한다.
공기질량 계량시 흡기온도는 자동으로 고려되기 때문에, 흡기온도 센서는 분사시기 수정에는 필요치 않다. 시동중 흡기온도 센서 (NTC-I)는 냉각수온도 센서 (NTC-II)와 연관시키기 위해 필요하다. 두 센서의 저항값은 분사시기를 결정하는데 중요한 정보이다. 이렇게 하므로서 특히 고온 시동불량을 피할 수 있게 된다.
시동중에 공기질량계량기의 에어 칼럼이 흔들릴 수도 있다. 따라서 공기질량계량기의 출력값은 분사시기에 대한 정확한 기준값으로 사용될 수 없다.
그러므로 시동중에는 자유롭게 프로그램 가능한 회전속도 임계값에 도달할 때까지, 온도센서의 저항값을 기준값으로 활용한다.
주행속도신호 (V-신호)의 입력은 DME-컨트롤 유닛의 여러가지 기능을 위해 필요하다.
ASC 시스템이 장착된 자동차에는 추가로 액추에이터가 부착된 쵸크밸브와 ADS-컨트롤 유닛 (자동 스로틀밸브 제어)이 설치되어 있다.
ASC/MSR 제어 (엔진 회전력 제어)는 다음과 같은 기능들을 거쳐 실현된다.
DME M3.3 내에서의 필요한 ASC-기능들을 트리거링하기 위해, 또는 엔진 회전속도 평가를 위해서 다음과 같은 ASC-DME 인터페이스가 필요하다.
표시 |
DME-컨트롤 유닛 |
ABS/ASC-컨트롤 유닛 |
|---|---|---|
점화 진각 |
핀 82 |
핀 77 |
점화중단 |
핀 83 |
핀 81 |
공전속도 상승 |
핀 62 |
핀 18 |
회전속도신호 |
핀 20 |
핀 47 |
스로틀밸브-실제값 |
핀 11 |
핀 20 |
슬립크기에 따라 DME-컨트롤 유닛은 ABS/ASC-컨트롤 유닛으로부터 정보를 전달받는다. DME-컨트롤 유닛이 어떤 제어 또는 제어결합을 실행해야 하는지는 ABS/ASC-컨트롤 유닛이 결정한다. 인터페이스의 신호입력은 최장 2초 이내이다. 하나 또는 여러개의 입력이 2초 이상 걸리면, 고장이 폴트메모리에 수록되고 ASC는 차단된다.
DME M3.3을 위한 ZA기능은 M30과 M70 엔진용 DME M1.1, M1.2 그리고 1.7들이 이미 갖추고 있는 기능과 일치한다.
공전속도 상승과 점화중단이 동시에 수행되면, 스로틀밸브 제어 외에도 점화중단과 분사중단이 뒤따른다. 점화중단은 최장 2초까지 행해진다.
DME M1.7의 기능과 마찬가지로 ASC의 요구가 있을 때 점화시기를 지각시킨다.
타행주행시 공전 액추에이터의 통로를 통해 DME를 거쳐 MSR 기능 (엔진 회전력 제어)이 실행된다. 신호가 전달되면 엔진의 회전력을 저하시켜 후륜의 슬립을 방지하기 위해, 공전 액추에이터는 더 크게 열린다. 추가로 DME는 엔진이 정지되지 않도록 타행주행시 연료분사 중단을 실행하지 않는다.
ASC가 장착된 자동차가 제어영역 안에 들어오면, ABS/ASC-컨트롤 유닛은 그에 상응하는 신호를 DME-컨트롤 유닛에 보낸다 (ASC 기능 참조). DME-컨트롤 유닛의 점화시기 진각 또는 점화중단 외에도 ADS-컨트롤 유닛은 엔진 회전속도를 낮추기 위해서 쵸크밸브를 닫는다. 쵸크밸브의 필요개도가 얼마만큼 커야 하는지를 결정하기 위해, ADS-컨트롤 유닛은 DME 스로틀밸브로부터 스로틀밸브 개도-실제값을 전달 받는다. 경우에 따라 쵸크밸브는 운전자 요구 (가속페달)에 대응하여 ADS 액추에이터에 의해 제어된다.
DWA의 입력을 통해 자동차가 도난으로부터 방지된다. 입력은 High-신호가 주어지면 작동된다.
이 도난방지장치는 일정한 회전속도 임계값까지만 작동한다. 회전속도 조회를 통해서 MID 또는 DWA 고장시에 자동차가 정지되는 것을 방지할 수 있다.
이 회전속도 임계값 이내에서 High-신호가 도착하면 도난방지장치는 작동된다. 이 경우에 DME M3.3은 엔진의 시동을 방지한다. 이 상태에서 자동차를 움직이는 것은 불가능하다.
배기가스 후처리에는 에어펌프가 사용된다. 이 베인펌프는 V-벨트에 의해 기계적으로 구동된다. 공기펌프의 브래킷은 에어컨 컴프레서에 부착되어 있다.
주입된 공기는 호스와 라인을 통해 실린더헤드의 길이방향 채널을 지나 배기관으로 유입된다.
두 개의 체크밸브와 하나의 셧오프 밸브는 배기가스가 에어펌프로 역류되는 것을 방지한다. 압축공기에 의해 작동되는 셧오프 밸브는 전자-절환밸브에 의해 트리거링된다. 이 시스템은 필요시 마그네틱 클러치를 통해 작동된다.
CAN-버스 (Controller Area Network)는 연결된 모든 스테이션이 동등한 권리를 갖는 시리얼 버스 시스템이다. 즉 연결된 모든 컨트롤 유닛들이 송신과 수신을 할 수 있다는 것이다. 다시 말해서, 케이블을 통해 연결된 컨트롤 유닛들은 서로 "통신" 할 수 있고, 서로 정보를 교환할 수도 있다.
선형구조적인 네트워크를 통해 이 버스 시스템은 하나의 스테이션이 손상되는 경우에도 다른 모든 스테이션들을 위해서 계속 사용될 수 있다. 연결은 차폐 (CAN_S)를 통해서 장애로부터 보호되는 두 개의 데이터 라인 (CAN_L과 CAN_H)으로 이루어진다.
현재 AGS와 DME-컨트롤 유닛은 이 시스템과 서로 연결되어 있다. 또 다른 컨트롤 유닛들을 집적할 수 있다.
연결된 장치들은 모두 같은 CAN-상태를 사용해야만 한다. CAN-상태의 점검은 진단 인터페이스를 통해서 가능하다. CAN-버스와 연결된 컨트롤 유닛 각각의 ID측에서 CAN-상태 (버스-인덱스)는 출력된다.
CAN을 통해 다음과 같은 정보들이 적응식 변속기 전자 제어 (AGS)와 교환된다.