자동차공학)디젤 엔진의 글로우 플러그, 냉각수 보조 히터

디젤 자동차는 추운 겨울철에 시동할 경우에 압축행정 말기의 실린더 내 공기 온도가 연료의 착화온도보다 낮고, 실린더 벽면으로의 열손실도 크기 때문에 착화가 곤란한 경우가 있다. 이 때문에 시동 보조장치를 사용하고 있고 여기에는 글로우 플러그(glow plug), 에어 히터(air heater), 재킷 히터(jacket heater) 등이 있다. 이것들은 흡입된 동기를 가열시켜 압축행정 말기의 실린더 내 공기온도를 높여 연료 분무의 착화를 촉진시키고 있다. 이와 더불어 냉시동 초기의 실내 난방을 위하여 냉각수 보조 히터도 사용되고 있다.

1. 글로우 플러그

2. 냉각수 보조 히터

 

1. 글로우 플러그

글로우 플러근 붓 뚜껑 모양의 전기열선(element)으로 연소실을 가열 또는 분사된 연료를 직접 가열하는 것으로서 부실식 엔진 이외에  중소형 직접분사식 엔진에도 적용하고 있다. 그러나 연소실에 돌출된 구조이기 때문에 공기 유동을 저해하여 연소 악화의 요인이 될 수 있어 대형 엔진에는 그다지 사용되지 않고 있다. 에어 히터는 흡입공기를 리본 형상의 히터로 가열하는 장치로서 일반적으로 흡기관에 장착되어 직접분사식에서 많이 사용되고 있다. 특히 저온 시의 시동대기시간을 대폭적으로 단축시킬 목적으로 글로우 플러그를 '초급속 발열형'으로 한 슈퍼 퀵 글로우 시스템(혹은 울트라 퀵 글로우 시스템)도 적용하고 있다. 따라서 디젤 엔진에서도 초급속 발열형 글로우 플러그 및 글로우 컨트롤러 유니트의 적용에 의해 가솔린과 동등한 시동성을 얻을 수 있어 점화스위치 ON후 즉시 크랭킹이 가능하다.(-20도에서 약 3초의 대기시간을 없앰) 또한 냉각수 온도가 약 55도 이하의 경우는 일정시간 애프터 글로우를 행하여 안정연소, 소음 저감을 도모하고 있다. 4WD왜건 디젤 터보에 사용되고 있다. 전자제어 디젤 엔진은 글로우 플러그도 제어한다. 베라크루즈에 장착되어 있는 글로우 플러그 컨트롤 유닛은 자체 제어하는 일반 글로우 플러그들과는 달리 전압제어로 컨트롤하는데 PWM신호로 제어된다. 이런 PWM 방식으로 제어하는 글로우 플러그는 모든 플러그가 동시에 ON/OFF 하는 것이 아니라 고전류를 주기적으로 ON/OFF 함으로써 차량의 전기시스템에 부하를 최소화하는 방향으로 순차적으로 ON/OFF를 결정한다. 엔진 컨트롤 모듈(ECM)은 현재의 엔진 회전수와 각 실린더당 연료 분사량을 CAN 통신을 통해서 전달받고, 이 정도에 근거하여 글로우 플러그 컨트롤 유닛은 각 플러그에 전력을 증가시키거나 줄인다. 전자제어 디젤 엔진에 사용되는 글로우 플러그 인스턴트 스타트 글로우 플러그(instant start glow plug)라 하며, 이것은 히팅 핀이 압입 되어 있는 하우징으로 구성되어 있다. 히팅 핀 안에는 가열나선과 센서나선이 직렬로 있으며 둘 다 모두 세라믹 안에 설치되어 있다.

 

2. 냉각수 보조 히터

전자제어 디젤 엔진은 연소 후 발생되는 열이 실린더 내 벽면으로 손실되는 열량이 가솔린 엔진보다 매우 적다. 이것은 열효율의 향상과 엔진의 고출력 및 저연비화를 나타내기도 하지만 냉각수 온도상승이 늦어 냉간시 난방성능이 떨어지는 요인이 된다. 그래서 실린더 히터코어 장착부에 전기식 히터(PTC 히터)를 설치하여 히터 코아에 유입된 냉각수를 가열하고 있다. 그 열로 공기를 신속하게 가열하여 따뜻한 공기가 토출토록 하고 있다. ECM은 흡기온도 5도 이하, 냉각수온 70도 이하, 엔진 회전수 7000 rpm 이상인 조건에서 히터릴레이를 제어한다. 그러나 ECM은 배터리 방전을 방지하기 위하여 냉각수온 70도 이상, 엔진 회전수 700 rpm 이하에서는 냉각수 보조히터 릴레이를 제어하지 않는다.