■ 개요

오늘날 디젤엔진은 더욱더 성능과 연비의 향상 그리고 배기가스와 소음의 감소가 요구되고 있다.

이러한 요구로 직접분사 디젤엔진에서는 각 기통마다 개별적인 인젝션 펌프를 설치하는 유니트 인젝터 시스템(Unit Injector System)이라고 하는 것이 개발되었다.

결국 분사펌프가 인젝터 가까이에 위치하기 때문에 인젝터의 분사 정밀도가 더욱 향상되고, 실린더헤드나 실린더블록에 직접 장착되므로 엔진의 소음을 줄일 수 있다.

승용차용 유니트 인젝터의 경우 노즐 압력을 2000bar까지 올릴 수 있으며, 연료압력이 높을수록 분무입자가 작아지기 때문에 공기와 연료의 혼합이 좋아지며 완전연소에 가까운 연소가 이루어진다.

각 기통에는 연료가 실린더마다 장착된 연료분사 모듈에 의해 분사되며, 이 연료분사 모듈 안에는 노즐과 펌프가 하나의 어셈블리 부품으로 되어있다.

이 인젝션 장치에는 솔레노이드가 내장되어 있기 때문에, 솔레노이드의 작동으로 분사개시 시기가 결정되며, 분사량은 솔레노이드 밸브 작동시간으로 결정된다.

분사시기와 분사량은 작동 당시의 엔진운전 상태와 주위 환경조건에 따라서 ECU에 의해서 결정된다.

유니트 인젝터 장치는 모듈로 되어 있기 때문에 엔진에 장착하기 쉬울 뿐만 아니라, 정비 시에도 다른 부품들을 탈거할 필요 없이 바로 탈거하여 정비할 수 있기 때문에 정비성도 좋다.

유니트 인젝션 시스템은 실린더헤드에 직접 장착되기 때문에 엔진 초기 설계시부터 장착을 고려해야 하며, 각각의 펌프는 엔진 오버헤드 캠축에 의해 록커암에 의해 구동된다.

이 장치는 솔레노이드 밸브와 인젝션 노즐 사이의 거리가 매우 가깝기 때문에 분사압력 고압화에 유리하다. 이로 인해 최근에 개발된 어떤 분사방식 보다도 연소 최고압력이 높고 고출력과 배기가스 저감에 장점이 있다.

승용차에 사용되는 유니트 인젝터에는 특히 기계식 파이롯트 인젝션 기능이 있다. 이 기능은 노즐-니들 댐핑과 결합되어 불과1.5㎣의 파이롯트 인젝션을 하여 연소소음을 줄이는 역할을 한다.

유니트 인젝션 시스템은 오픈 또는 클로즈 루프 컨트롤로 조절 가능하며, 구성부품의 열화나 노후에 따른 보정 기능도 있다.

■ 시스템 구성

□ 유니트 인젝터

유니트 인젝터는 로커암으로부터 전달된 동력이 플런저를 구동하여 연료의 압력을 발생시키는 펌핑 요소와 ECU의 지시에 따라 솔레노이드를 구동시켜 스필 밸브(Spill Valve)의 개폐시기를 제어하는 제어부, 최종적으로 전달된 연료의 압력에 의해 실린더내로 연료를 분사하는 노즐부로 구분할 수 있다.



□ 스피드 센서 (캠 및 크랭크)

전자유도 현상을 기초로서 감겨진 코일에 작용하는 자속의 변화는 코일에 기전력을 발생하는 워리이며, 센서의 원주상에 돌출 또는 함몰된 이빨을 갖는 센서휠을 갖는다.

금속으로 된 센서휠이 센서부근을 지날 때 센서의 영구자석에 의해 형성된 자기장에 영향을 주게되고 그 자 속의 변화에 따라 주변 코일에 기전력이 유도된다.
이 기전력의 변화가 와이어를 통해 출력되고 같은 출력특성이 나타난다.



□ 공기 압력 센서

공기 압력 센서는 압력에 따라 저항값이 변하는 압전소자의 특성을 이용한 압력측정용 센서를 사용했다.

ECU로부터 일정전압이 인가됐을 때 압력에 따라 변화된 소자의 저항이 출력단의 전압을 변하게 하고 이 출력값을 압력으로 환산하여 ECU가 인식한다.

□ 온도 센서(공기 및 냉각수)

일반적으로 도체는 온도가 상승함에 따라 저항값이 증가하는 특성을 나타낸다. 그러나 온도 센서는 온도가 증가함에 따라 저항이 작아지는 써미스터 소자의 특성을 이용한다.



□ 페달 센서(포텐셔미터)

포텐셔미터는 일반 오디오 또는 텔레비젼에 쓰이는 가변저항과 같은 원리로 이루어져 있다. 전체 저항 R상에 변위에 따라 이동하는 출력단자를 구성하며 센서의 변위가 생겨 접점이 이동되면 그에 따라 접점까지의 저항이 변하고 이는 출력단자의 전압변화로 나타난다. 위의 원리를 이용한 것이 포텐셔미터이며, 페달 센서는 일반적으로 페달 앗세이 되거나 또는 페달 근처에 설치되어 링크로 연결되는 구조를 갖는다.