PIEZOCRYST, 실린더 압력 센서, 피에조크리스트

진동, 소음 계측기 전문 업체 싸이러스㈜입니다.
이번에는 Piezocryst사의 GH15DK 내연기관용 실린더 압력센서를 소개합니다. 

GH15DK 내연기관 실린더 압력센서, 그림 1

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에너지 소비와 배출량 감소는 미래의 연소 엔진과 자동차 이동성의 핵심 주제입니다.

대체 주행 개념을 향한 모든 노력에도 불구하고, 내연기관은 향후 수십 년 동안 여전히 핵심적인 역할을 할 것입니다. 따라서 전 세계 모든 엔진 제조업체의 개발 부서에서는 연소를 측정하고 최적화하는 데 여전히 주력하고 있습니다. 이러한 목적을 위한 주요 도구는 실린더 내 압력을 측정하는 지시 센서입니다. 이러한 센서는 모든 개발 조건(냉간 시동, 완전 부하, 과도 조건, 노킹)에서 높은 정밀도로 측정해야 합니다. 열충격과 압력 서지가 결합되면 매우 높은 온도 구배와 가속도 외에도 사용되는 재료에 매우 높은 요구 조건이 적용됩니다.

압전소자 센서는 전 세계 주요 OEM에서 사용되고 있습니다. 전기톱, 스노모빌, 자동차 및 트럭 엔진부터 선박 엔진까지 다양한 용도로 사용됩니다. 또한, 포뮬러 1이나 오토바이 경주용 엔진과 같은 고 응력 엔진을 위한 특수 솔루션도 제공됩니다. 마찬가지로, 가솔린, 디젤, 가스(수소 포함), 중유, 바이오 연료 등 다양한 연료 유형에 맞는 맞춤형 솔루션도 제공됩니다.
(제품)을 클릭하면 Piezocryst 홈페이지의 제품으로 이동을 합니다.


센서 기술
엔진의 연소를 최적화하기 위해 실린더 내부의 압력을 최고 정확도로 측정합니다. 압력 센서의 특별한 과제는 연소 과정에서 발생하는 열충격을 보상하는 것입니다. 특별히 선정된 고성능 합금으로 제작된 센서 멤브레인은 매우 엄격한 제조 공차로 제조됩니다.

또한, 최적의 온도 거동(온도가 크게 변하더라도 오신호가 발생하지 않음)을 위해서는 등방성 하우징 소재와 이방성 결정 소자의 열팽창 계수를 정밀하게 일치시켜야 합니다. 이를 위해 Piezocryst는 외부 재료 전문가와 긴밀히 협력하여 최신 지식을 지속적으로 개발하고 최적의 재료 조합을 선택합니다.

압력센서 단면, 그림 2

전문가 정보
높은 온도 구배 하에서 단결정 GaPO4 감지 소자의 탁월한 재료 특성은 최대  성능을 발휘합니다( Crystal Technology ). 온도 변화로 인한 오신호가 발생하지 않으며, GaPO4  의 높은 내부 저항 덕분에 최고 온도에서도 압력 곡선을 정확하게 표현할 수 있습니다. 횡압전 효과를 활용하여 센서의 신호 대 잡음비를 최적화하고, 필요한 압력 범위에 맞게 센서 감도를 최적으로 조정합니다.

최고의 데이터 품질을 달성하려면 실린더 헤드의 변형으로 인해 감지 소자의 기계적 교란이 발생하지 않아야 합니다. 이를 위해 소위 더블 셸 TM  하우징이 사용됩니다. 이 하우징은 두 개의 통합 하우징 요소로 구성되어 있으며, 외부 요소는 실린더 헤드의 교란을 흡수하고 내부 요소는 외부의 힘에 영향을 받지 않습니다. 이를 통해 감지 소자는 오류 없이 가장 순수한 기계적 압력 신호만 "감지"하며, 측정 신호는 기계적 교란으로부터 거의 자유롭습니다.

이 기술은 다양한 조건에서 최적의 설치를 위해 다양한 크기와 "패키징" 형태로 제공됩니다. 냉각수 재킷에 직접 장착하도록 설계된 특수 글로우 플러그 또는 스파크 플러그 센서 솔루션도 마찬가지입니다. 또한, 열 고압 엔진용 특수 솔루션도 있는데, 이 솔루션은 수냉식 또는 전면 밀봉을 통해 온도 부하를 특별히 줄여 가장 가혹한 조건에서도 센서 수명을 크게 향상시킵니다.

GH15DK, 그림 3

GH15DK는 까다로운 R&D 작업과 제안된 공간을 위해 특별히 설계된 실린더 압력센서입니다. 기계적 외란을 분리하는 Double-Shell기술이 적용된 M5 케이스와 공간 절약형 M3 플러그 커넥터를 갖추고 있습니다. 열 감도 변화는 250°C +/-100°C에서 0.5%에 불과하며, 선형성은 ≤ +/-0.3% FSO(Full Scall Output) 까지 낮출 수 있습니다.

자세한 내용을 원하시면 sales@cylos.co.kr, 031-251-1905로 문의를 주시거나, 싸이러스 홈페이지를 참고하시기 바랍니다.

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참고자료 (reference) : 
1. 싸이러스 홈페이지 (https://www.cylos.co.kr)
2. Piezocryst 홈페이지 (https://www.piezocryst.com/en/)
3. 싸이러스 네이버 블로그 (https://blog.naver.com/cylos_co)
4. 싸이러스 티스토리 블로그 (https://cylos.tistory.com/)

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