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연료계
연료계(fuel gauge)는 자동차 연료탱크 속의 잔존 연료의 양을 지시하는 계기판이다. 연료게이지라고도 한다. 연료의 액면에 있는 뜨개로 잔량을 나타내는 시스템이기 때문에 주행 시 지침이 흔들려서 정확함을 유지하기 어렵다.
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구성품 및 작동 원리[편집]
계기판에 있는 연료계는 연료의 양을 알려주는 매우 중요한 정보를 제공한다. 연료 탱크 내부를 채우고 있는 연료의 양을 알려주는 것은 간단한 전기회로와 기계적인 기구에 의해서 수행되고 있다. 연료 액면은 자동차의 움직임에 의해서 요동하기 때문에 센서에는 어느 정도의 시간 지연을 갖게 하여 일정한 시간의 평균치를 표시하도록 하고 있다.[1] 연료계를 구성하고 있는 부품들로는 뜨개(Float), 저항기(Resistor), 가열체(Heating coil), 바이메탈(Bi-metal strip) 등이 있다. 연료계의 종류는 여러가지가 있지만, 일반적으로 전기식을 사용한다. 전기식 연료계에는 밸런싱 코일식, 서모스탯 바이메탈식, 바이메탈 저항식, 연료면 표시기식 연료계 등이 있다.
밸런싱 코일식 연료계[편집]
밸런싱 코일식 연료계는 유닛부는 일종의 가변 저항기이며, 이동 암의 움직임에 따라 저항이 변하게 되어 있다. 연료가 적을 때에는 유닛부의 다이어프램의 변형이 작기 때문에 저항 유닛의 이동 암이 오른쪽에 있어 저항이 크므로 코일에 적은 전류가 흐른다. 이에 따라 가동 철편에는 거의 코일만의 흡입력이 작동하여 바늘을 E 쪽에 머물도록 한다. 반대로 연료의 양이 많을 때는 다이어프램의 변형이 크게 되며, 이에 따라 이동 암이 왼쪽으로 움직여 저항이 작아진다. 따라서 코일의 흡인력이 커져 바늘을 F 쪽으로 머물게 한다. 밸런싱 코일식 연료계는 아날로그적 방식으로 2021년 기준 출시되고 있는 차들은 대부분 서모스탯 바이메탈식, 바이메탈 저항식 연료계를 사용한다.
서모스탯 바이메탈식 연료계[편집]
서모스탯 바이메탈식 연료계는 계기부와 탱크 유닛부로 구성되어 있으며, 탱크 유닛부에는 상하로 이동하는 뜨개가 설치되어 있다. 연료 보유량이 적을 때는 뜨개가 연료 바닥까지 내려가고 이에 따라 접점이 가볍게 접촉되어 매우 짧은 시간의 전류로 바이메탈이 구부러져 접점이 열린다. 따라서 계기부의 바이메탈은 거의 구부러지지 않아 바늘은 E를 지시한다. 또 뜨개가 맨 밑바닥까지 내려간 상태에서는 접점이 조금 열린다. 연료 보유량이 많을 때는 뜨개가 상승해서 접점이 강력하게 밀어 올려진다. 따라서 바이메탈이 구부러져 접점이 열릴 때까지 오랫동안 전류가 흘러 바이메탈도 유닛부에 비례하여 구부러져 바늘을 F 쪽으로 이동시킨다.
바이메탈 저항식 연료계[편집]
바이메탈 저항식 연료계는 계기부에 바이메탈식을, 탱크 유닛부에는 저항식을 사용한다. 탱크 유닛에는 뜨개의 이동에 따라 저항값이 변화하는 가변 저항이 들어 있다. 작동은 탱크 내의 연료 보유량에 따라 뜨개가 상하 운동을 하여 저항값을 바꾸어 회로 전류를 조절한다. 또 계기부의 바늘은 회로 전류량에 의한 바이메탈의 휨에 의해 움직이게 되므로 탱크 내의 연료 보유량을 표시한다. 또한, 이 형식에서는 전원 전압이 바뀔 때 전류량의 변화에 따른 지시 오차를 방지하기 위한 전압 조정기가 설치되어 있다.
연료면 표시기식 연료계[편집]
연료면 표시기식 연료계는 연료 탱크 내의 연료 보유량이 일정 이하가 되면 램프를 점등하여 운전자에게 경고하는 경보기 형식이다. 작동은 연료가 조금 남아 접점 P₂가 닫히면 바이메탈 릴레이의 열선에 전류가 흐르며, 발열로 바이메탈이 구부러져 10∼30초 사이에 접점 P₁을 닫아 램프를 점등시킨다. 또 바이메탈 열선에 10∼30초간 전류가 흐르지 않으면 접점 P₁이 닫히지 않기 때문에 자동차의 진동으로 순간적으로 접점이 닫혀도 램프가 점등되지 않는다.[2]
오작동[편집]
연료 정보 전송부의 문제[편집]
전송부는 연료 펌프 모듈의 일부로 연료펌프, 연료 여과기, 연료필터, 플로트로 구성되어 있다. 전송부 문제는 연료계의 오작동 원인 중 가장 흔한 원인으로, 자동차가 이동 중일때, 저항기가 자극받으면서 발생하는 오작동이다. 이러한 불안정한 접촉은 오픈 서킷의 마모를 일으킬 수도 있으며 전압의 잘못된 피드백으로 실제 연료량과 동떨어지는 값을 보여줄 수 있다.
서킷 문제[편집]
연료 게이지 서킷은 배터리, 전송부, 게이지를 연결하는 부분이다. 연료 레벨 센서라는 이름에서 알 수 있듯 대부분의 연료계는 전자식으로 구성되어 있다. 이 연결 부위에 문제가 생기면, 전압 공급이 원활해지지 않아 잘못된 정보를 보낼 수 있으며 통신 상태 불안 및 마모는 연료 펌프 모듈에 부정적인 영향을 미치는 또 다른 요소 중 하나이다.
자동차의 위치 문제[편집]
연료를 가득 채우고 연료 게이지가 안 차오르거나, 가득 채우지 않았는데 바늘이 F를 가리키는 경우가 종종 있다. 이는 바로 연료통의 모습과 차가 서 있는 위치의 경사 때문인 경우가 대부분으로 내리막길이면 연료가 기울어질 것이고, 이에 따라 부레 같은 뜨개가 같이 기울어져 전도량이 높아지면서 F를 가리키게 된다. 반대로 오르막길인 경우 연료가 충분히 있더라도 낮아진 전도량으로 인해 눈금이 E를 가리키기도 한다.[3]
사전 경고[편집]
만약 연료계가 매우 정확해서 연료계의 바늘이 E(empty)에 가면 연료가 완전히 떨어지게 되어 차가 바로 서버리는 경우가 많을 것이다. 이런 일이 없게 하기 위하여 자동차 연료계는 항상 어느 정도 여유를 두고 연료 경고등을 점등시킨다. 연료계 눈금은 연료탱크 내부에 뜨개를 달아서 탱크 내의 연료 높이에 따라 뜨개가 상하 운동을 하게 되고, 이것을 전기 신호로 변환하여 계기판에 표시하게 돼 있다. 그런데 뜨개가 가장 낮은 위치까지 내려가도 약간의 연료 위에 떠 있도록 만들어 놓았기 때문에 게이지 바늘이 E에 있거나 연료 경고등이 점등되어도 실제 연료탱크에는 약간의 연료가 남아 있는 상태가 된다. 이때 남아 있는 연료의 양은 자동차 제조회사와 연료탱크 크기에 따라 다른데 대략 7∼10ℓ 정도로, 연료 경고등이 점등된 이후 약 70km 정도 더 주행이 가능하다. 이는 연료 경고등이 점등되어도 운전자가 남아있는 연료로 주유소를 찾기에는 충분한 거리라 할 수 있다.[4]
각주[편집]
- ↑ 〈연료계〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ solomoninc, 〈자동차 상식 - 바이메탈식 연료계(Fuel Gauge)〉, 《네이버 블로그》, 2013-05-22
- ↑ 몬스터 게이지, 〈자동차 연료량은 어떻게 측정될까? 연료게이지의 원리를 파악하자〉, 《네이버 블로그》, 2018-12-07
- ↑ 〈착한 거짓말쟁이 연료계〉, 《동아사이언스》, 2001-04-07
참고자료[편집]
- 〈연료계〉, 《네이버 지식백과》
- solomoninc, 〈자동차 상식 - 바이메탈식 연료계(Fuel Gauge)〉, 《네이버 블로그》, 2013-05-22
- 몬스터 게이지, 〈자동차 연료량은 어떻게 측정될까? 연료게이지의 원리를 파악하자〉, 《네이버 블로그》, 2018-12-07
- 〈착한 거짓말쟁이 연료계〉, 《동아사이언스》, 2001-04-07
같이 보기[편집]
