엑시브 시동불량이 왜 생길까?

오우 효성에서 전설의 명작 엑시브라는 이름을 다시 붙인 차량을 만들었다. 엑시브 250N과 엑시브 250R.
현제로선 필자도 엑시브250N 을 구입할 예정에 있다만 말이 좀 많아서 여러가지 검토도 해 보았다.
그 중 가장 큰 이슈를 가지는 것이 시동 불량. 특히 저속 시동 불량이 참 많은 이슈를 가진다. 여기에 대해서 왜 그럴지 파악을 해 보았다.

엑시브는 델파이(어머 내가다니는 회사네?)의 ECU 를 사용해 전자 제어되는 연료분사시스템과 점화시스템을 가진 이륜차다. 그렇다면 이런 전자제어 엔진은 다량의 파라메터를 측정하게 되며 이를 위해 여러가지 센서들을 사용하게 된다. 필자가 엑시브의 엔진을 살펴보았을 때 엑시브의 엔진은 이러한 파라메터를 뽑아내는데 적절한 센서를 사용하지 않았음을 몇 가지 발견하였다.

일반적으로 전자제어 엔진의 경우 엔진의 가장 기본적인 운동인 회전운동의 상태를 확인하기 위해 크랭크 타이밍 센서/크랭크 앵글센서를 장착하게 된다. 덤으로 캠에도 이러한 센서를 장착하는 경우가 많지만 기본적으론 크랭크에 무조건 장착된다. 해외 수입차량 중 리스폰스가 빠른 차량이라거나 연료 분사타이밍에 민감한 CRDi 에 피에조 인젝터를 장착한 디젤 차량의 경우 720pulse/r 의 고분해능 인코더를 통해 구현하는 경우도 많지만 ECU 의 처리성능이 급격하게 상승하는 문제가 있어 대부분은 그렇게 까진 하지 않는다.

그렇다면 엑시브는 무엇이 문제이길래 여기서 말이 나오는가.

혼다의 PCX 와 비교하여 설명을 하겠다.

혼다의 PCX 는 ISG 를 결합시켜 만든 ACG 시스템이 장착된 스쿠터로 시동시 장착된 알터네이터를 교류 동기전동기로 구동해 엔진을 돌리고 이후 엔진에 시동이 걸리면 회생제동을 통해 발전기로 사용되는 방식으로 전력을 생한한다. 이 전력 생산은 위상제어를 통해 정류가 아니라 pwm 제어를 통한 능동 역률제어도 포함되어 있지만 뭐 이건 빼고, 피식이의 경우 크랭크 샤프트의 위상각을 측정하기 위해 ACG 의 홀 센서를 사용해 각 센서출력당 120도 위상각 차이, 크랭크 샤프트 1회전당 1센서 24펄스 도합 72pulse/rev 의 분해능으로 크랭크샤프트의 위치를 추적할 수 있다. 게다가 홀 센서를 통한 측정이므로 신호의 출력 역시 깔끔하다.


그러나 우리의 엑시브는 이런 CAS 센서로서 이러한 정석적 방법을 사용하지 '않고' 기존 CDI 기반 엔진이 사용하던 방식으로 엔진을 구동한다. 바로 픽업 코일과 트리거 코일을 사용해 엔진을 구동하는 것. 물론 PCX 에도 트리거 코일은 존재한다. 다만 이것은 ACG 의 홀 센서만으론 크랭크샤프트의 원점을 알 수 없으므로 원점확인용 센서이지 직접적인 점화 타이밍과 연료분사 타이밍에 개입하지 않는다. 이것이 어떤 문제를 일으키는지 아래에서 알아보자.

엑시브는 전자제어 엔진으로서 충격적이게도 CAS 센서가 존재하지 않는다.
(사진출처 : 오토모토)

사진의 노란색 출력선은 3상 전원선으로 차량의 일반 전압을 공급하는 선이며, 초록색과 하늘색 선이 픽업코일의 선이다.


이 다이어그램처럼 말이다.

이미지에서 보이는 최상단에 보이는 부분이 픽업 코일이다. 이 픽업 코일만으로 엔진은 rpm 정도만 받아 연료를 분사한다! 이게 무슨 충격적인 말인가. 엔진의 각도를 측정할 수 있는 파라메터를 공급할 센서가 전혀 존재하지 않는다. 게다가 픽업코일 방식은 지금의 엔진들은 신호의 시그널 품질 문제로 잘 사용되지 않는 방식이다.


이러한 구조를 사용할 경우 저속에서 엔진을 정확하게 제어하지 못 하는 문제가 발생한다. 대부분의 리뷰에서도, 엔진이 고rpm 일 때보다 저 rpm 일때 즉각적인 시동불량이 자주 발생하였다고 나온다. 바로 여기에 원인이 있는 것이다. 엔진이 고rpm 일 경우 신호의 밀도는 조밀하여 보간이 수월하나 rpm 이 낮아질수록 펄스간 간격이 멀어지므로 연료 분사 타이밍의 정밀도가 떨어질 수 밖에 없는 구조인 것이다.

사실 CDI 시절엔 이래도 되었었다. 카뷰레이터가 적절한 연료 분사 타이밍을 알아서 잡아 흡기 벨브가 열려 쓰로틀바디의 압력이 낮아지면 알아서 잘 분사했으니까. 하지만 전자제어 시절부터는 이야기가 달라진다. 크랭크 각 어느정도에서 연료분사를 할 지 결정해야 하는데 크랭크가 상사점이다 라는 신호만 들어오니 그 신호 간격에서 간격까지 대충 예상을 해 찝어서 연료를 분사해야 한다. 매우 처참한 발상이다.

하다못해 혼다의 CBR1000RR 도 픽업코일을 2개 두어서 하나는 크랭크 상사점을, 하나는 CAS 로 사용하고 피식이같은 스쿠터도 홀센서로 엔진을 돌리는데 엑시브는 CDI 시절 설계발상을 전혀 벗어나지 못 했단 말이 되는것이다.

엔진의 rpm 은 1초만에 매우 빠른 속도로 변화한다. 이런 상황에서 CAS 없이 정확한 연료분사? 절대로 불가능하다. 급격한 rpm 상승의 경우 때려부으면서 타이밍을 땡기면 되지만 급격한 rpm의 하락은 즉각적인 분사타이밍 미스와 점화미스로 이어진다. 결국 설계 불량으로 인한 고질병이란 것.

ECU의 프로그램을 최대한 잘 짜낸다면 몰라도(가령 부하 상황에서 1행정 이후 가속도를 계산하는 기능등을 통해 다음 타이밍이 오는 것을 예측하는 것이 가능하다. 기본 프로그램 가이드에도 있음.) 아직까진 개선이 조금 더 필요하다고 하는것이 중평.

다음번에 바이크를 만들 땐 좀 재대로 만들길 바라면서 지금 이 시국에선 델파이의 라이브러리를 통해 최대한 세팅을 잘 만져주기만을 바래야.....



덧글

  • 비가오면비타민 2018/02/11 19:48 #

    안녕하세요. 작성하신 글을 읽는데 내용에 흥미로움을 느꼈습니다.
    kr모터스 차량들이 전기문제로 원성을 사는 경우들이 제법 있는데, 글의 내용이 중요한 이유가 될 것 같습니다.
    이거라면 지금까지 kr모터스 차량에서 rpm출렁거림, 시동꺼짐을 경험한 수많은 피해사례에 대해 설명이 가능할 것 같습니다.
    코멧,미라쥬 250 인젝션 모델도 픽업코일로 위치를 판정하는 것으로 보이는데 말입니다.
    운행에 지장생길 정도의 시동꺼짐은 아직까지 경험하지 못했습니다.(2016년식 미라쥬250 차주 입니다.)
    v-twin엔진의 특성상 보간이 되기 때문에 idle시의 시동이 유지되는걸까 싶습니다.
    650모델은 시동꺼짐사례가 많이 보고 되는데, 아무래도 픽업코일사용 조건에서 250 보다 피스톤이 무거워서 운동성 유지가 힘들기 때문이라 추측합니다.
    이 글을 좀 더 많은 사람들이 볼 수 있도록, 링크를 걸어도 괜찮을까요?
  • Lyuso 2018/02/11 21:31 #

    링크를 걸어도 문제는 없습니다만, 최근에 제가 엑시브를 계속 운영하면서 느끼는 점에는 좀 더 복합적인 제어 문제가 같이 있는 것으로 보는중입니다.
    특히 점화 자체가 잘 안되는 문제가 있는데, 점화코일을 델파이에서 받아다 쓰는 그 제품이 좀 출력전압/전력에 있어 한계가 큰 것으로 보고 있습니다.
    이뿐만 아니라, 엔진의 rpm 헌팅은 아이들 판정 미숙이라던지(TP센서) 흡기압력센서 오차 및 ISC 구동시 연료분사 제어 보정 미숙도 같이 나타납니다.
    거기에 픽업코일 신호 역시 지저분하여 정확한 위치 판정이 안나오는점 - 픽업코일 신호 이상 에러가 뜰 때도 있죠. - 도 단단히 한몫을 하는것으로 봅니다.

    덤으로, 제가 보는 가장 큰 문제는 왜 예초기나 발전기에나 들어갈 델파이 MT-05 ECU 를 여기다가 쓴건가 라는 거죠. 16bit ECU 라니 250cc 이상급에는 좀 아니지 싶네요.
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