엔진 실린더마다 설치된 인젝터에는 노즐 결합 장치가 자리잡고 있다. 인젝터 끝에 장착된 노즐 바늘이 열리고 닫히는 과정을 거쳐 연료가 분사된다. 이 노즐 바늘이 움직이는 속도는 연료를 분사하고 내연폭발이 일어나는 데 중요한 역할을 한다. 인젝터가 연료를 얼마나 빨리, 정밀하게 분사하는지에 따라 엔진 성능이 좌우된다.
피에조 인젝터는 연료를 고압상태에서 정교하게 분사하는 연료분사 방식의 하나다. 전기를 흘리면 순간적으로 길이가 늘어나는 ‘압전체’ 특성을 활용해 연료분사의 정확성과 반응성을 획기적으로 향상시켜 파워와 연비 모두를 만족시키는 연료분사 방식이다.
피에조 인젝터는 인젝션 밸브 제어를 위해 전기장 내에서 확장하는 피에조 크리스털로 구성된 고속-작동 액츄에이터를 사용한다. 전자적으로 제어되는 피에조 액추에이터는 기존 솔레노이드와 비교해 5배 빠른 속도로 전환이 가능한다. 또 반복분사로 인한 연료량의 변화를 감지해 그 차이를 감안한 정밀한 분사제어가 가능한다.
피에조 인젝터는 기존의 솔레노이드 타입의 인젝터가 높아가는 배기가스 규제 및 고 출력, 고 정밀성을 따라 가지 못해 이것을 만족하기 위해 피에조 인젝터를 적용하였습니다.
하지만 피에조 액츄에이터로 변화되면서 피에조 소자의 작동 움직임이 너무 적어 그 양을 증폭시켜주는 유압 커플러가 있고 그 유압 커플러가 정상 작동할 수 있도록 압력을 일정하게 해주는 장치가 있어 구조가 약간 복잡한다.
그러나 피에조 소자를 사용함으로써 분사 응답성이 빨라 다중분사 및 극소량의 프리 인젝션이 가능해졌고 인젝터 자체중량도 솔레노이드 인젝터 대비 490g에서 270g으로 줄었다. 이런 신기술로 인해 연료소비 약 3%저감, 매연 약20%저감으로 출력이 약7% 향상되었습니다.
솔레노이드 인젝터는 인젝터의 솔레노이드부에 작동전류가 인가되면 0.2㎳ 후 인젝터 작동이 시작되고
0.35㎳ 후 연료를 분사하고 솔레노이드 전류인가 종료 후부터 0.70ms까지 분사가 지연된다.
옆의 그림처럼 인젝터 제어전류는 분사시작 시 발생되어 분사 종료시까지 계속 발생된다.
피에조 인젝터는 인젝터의 피에조 액츄에이터에 작동전압이 인가되면 인젝터 작동 스트로크가 즉시 발생되어 연료를 분사한다.
인젝터 제어전류는 피에조 소자의 특성상 분사시작 (팽창-충전)시 와 분사종료(수축-방전)시에만 발생된다
▷ 적용 사례 피에조 인젝터를 사용함으로써 최적제어에 의한 응답성이 개선되었습니다.
