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Common-Rail Fuel Injection

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<strong>Common</strong>-<strong>Rail</strong> <strong>Fuel</strong> <strong>Injection</strong><br />

金 萬 永 , 선임연구원 乙 , 崔 圭 勳 , 수석연구원, 디젤엔진시험팀, 譯<br />

W. Addy Majewski, PhD, President of Ecopoint Inc., http://www.dieselnet.com/tg.html, 著<br />

Abstract<br />

커먼레일(common-rail, CR )은 여러 업체에서 상용화에 성공한 새로운 디젤분사 시스템이다. 커먼<br />

레일 시스템에서 연료는 “레일(rail)”이라고 부르는 고압 축압기(accumulator)에서 분사기(injector)로<br />

배분된다. 레일(rail)에는 고압 연료펌프(fuel pump)에 의해 연료가 공급된다. 레일(rail)의 압력 뿐만<br />

아니라 각 실린더의 분사 시작 및 종료 역시 전자적으로 제어된다. 커먼레일 시스템의 장점으로는<br />

분사시기(injection timing) 및 분사율(injection rate) 제어의 유연성(flexibility)을 들 수 있다. 한편, 커<br />

먼레일은 안정적인 파일럿 분사(pilot injection)을 통한 엔진의 소음 및 NO X 배출을 낮출 수 있다.<br />

향후, 후분사(post-injection)로 인한 희박 NO X 촉매기술(lean NO X catalyst technology)과의 융합성<br />

도 보다 향상될 것이다.<br />

1. Introduction<br />

1990년대 초 향후 디젤승용차의 연료시스템 개발을 위한 수많은 프로젝트가 시작되었다. 연료경제<br />

성(fuel economy)과 출력밀도(power density)의 분명한 장점으로 인하여 향후의 차량에는 직접분사<br />

(direct injection, DI ) 연소 시스템을 이용하게 될 것이다. 이러한 연료시스템의 개발목표로는, (1) 가<br />

솔린 자동차 만큼이나 승차감(driving comfort)이 좋고, (2) 향후의 강화되는 배기규제에 대응가능할<br />

뿐만 아니라, (3) 연비(fuel economy)가 좋은 시스템을 개발하는 것이다. 이러한 관점에서 고려되고<br />

있는 세가지 연료분사 시스템으로는, (1) 전자제어 분배펌프(electronically controlled distributor pump),<br />

(2) 전자제어 유닛인젝터(electronically controlled unit injector) (즉, 펌프-노즐 유닛, pump-nozzle unit), 그<br />

리고 (3) 커먼레일 분사시스템(common rail injection system) 등이 있다. 이 모든 시스템의 경우 입자<br />

상물질 및 탄화수소의 배출저감과 관련된 연료 미립화(fuel atomization) 성능을 향상시키기 위한 고<br />

압분사 시스템이 채용되고 있다.<br />

DI 엔진의 특징으로는 높은 연소압(high peak combustion pressure)을 들 수 있는데, 이로 인<br />

하여 IDI 엔진의 경우보다 연소소음(noise)이 훨씬 높다. 따라서, 소음의 질(noise quality)은 중요한<br />

결정요소(decision factor)가 된다. 한편, 파일럿 분사(pilot injection)를 도입함으로서 NO X 배출을 저<br />

감시킬 수 있는데, 이러한 파일럿 분사(pilot injection)는 커먼레일 시스템에서 가장 최적으로 구현할<br />

수 있다. 다른 시스템, 특히 캠(cam)으로 구동하는 시스템의 경우 엔진의 전체 부하/회전수(load/


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speed) 영역에서 아주 적은 양의 파일럿 연료(pilot fuel)를 안정적으로 구현할 수 없다.<br />

Figure 1. Pressure Capabilities of Different <strong>Fuel</strong>ing Systems<br />

커먼레일(common rail) 시스템에서 연료는 “레일(rail)”이라고 불리는 축압기(accumulator)에서 분사기<br />

(injector)로 분배된다. 레일(rail)에는 고압 연료펌프(fuel pump)에 의해 연료가 공급된다. 레일(rail)의<br />

압력 뿐만 아니라 각 실린더의 분사 시작 및 종료 역시 전자적으로 제어된다. 이러한 커먼레일 시<br />

스템의 장점을 다음과 같이 정리할 수 있다. 즉,<br />

• 연료압(fuel pressure)는 엔진의 회전수(speed) 및 부하조건(load condition)에 의존하지 않기<br />

때문에 분사율(injection) 및 시기(timing)의 제어에 유연성(flexibility)을 확보할 수 있다. 이<br />

러한 특징은 커먼레일 시스템과 전통적인 분사시스템과의 가장 큰 차이점으로서, 전통적<br />

인 시스템의 경우 위의 Figure 1 에 나와 있는 것처럼 분사압(injection pressure)은 엔진회전<br />

수(engine speed)에 비례한다. (Hawley, 1998)<br />

• 엔진 저속 및 저부하에서도 고분사압(high injection pressure) 및 분무준비성(spray preparation)<br />

이 양호하다.<br />

• 적은 양의 파일럿 분사(pilot injection)을 안정적으로 수행할 수 있으므로 NO X 및 소음의<br />

저감에 유리하다.<br />

• 선택사양(option)으로 되어 있는 후분사(post injection) 처리능력은 매연여과장치(particulate<br />

filter), 희박 NO X 촉매(lean NO X catalyst), 그리고 NO X 트랩(trap)과 같은 후처리장치의<br />

사용을 용이하게 한다.<br />

• 연료분사펌프(fuel pump)는 드라이브 샤프트(drive shaft)의 낮은 피크 토크(low peak torque)에<br />

서 작동한다.<br />

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• 스파크 점화기관과 디젤엔진은 실제적으로 같은 크랭크케이스(crankcase)를 사용할 수 있<br />

기 때문에 같은 구조의 크랭크케이스(crankcase) 및 크랭크샤프트/캠샤프트(crank-/cam-shaft)<br />

센서를 사용할 수 있다.<br />

한편, 커먼레일의 잠재적인 단점은 분사기 노즐(injector nozzle)이 항상 고연료압(high fuel pressure)에<br />

노출되어 있기 때문에 우발적인 연료 누출(accidental fuel leak)에 대한 취약성(vulnerability)이라는 잠<br />

재적 단점을 안고 있다는 것이다.<br />

커먼레일 기술은 디젤엔진이 고안될 당시부터 아주 매력적인 분사시스템으로 인식되어 왔<br />

다. 사실, 루돌프 디젤(Rudolf Diesel)은 일정한 압력으로 유지되어 있는 연료라인(fuel line)에서 직접<br />

분사하는 시험을 수행하기도 하였다.<br />

현재의 커먼레일 시스템은 “Daimler-Benz”, “Fiat”, “Elasis(Fiat 의 자회사)”, 그리고 “Lucas”<br />

社 등 여러 회사에서 동시에 개발되었다. 하지만 공동 프로젝트화 하여 “Daimler-Benz”, “Fiat”, 그리<br />

고 “Elasis” 社 의 개발경험이 “Bosch” 社 로 이양되어 최종 개발 및 양산이 되고 있다. “Bosch” 커먼<br />

레일을 장착한 최초의 차량은 유럽시장의 “Alfa Romeo 156”(Jost, 1998)과 “C-Class Mercedes-Benz”이<br />

다. 한편, “Lucas” 社 는 “Ford”, “Renault”, 그리고 “KIA”와 자사의 커먼레일 시스템 공급계약을 체결<br />

하였다고 발표하였다.<br />

2. <strong>Common</strong> <strong>Rail</strong> Concept Design<br />

커먼레일 시스템에 대한 이어지는 설명은 “Lucas” 社 의 시스템을 근거로 한 것이다. (Guerassi, 1998)<br />

하지만 커먼레일 시스템의 일반적인 기능적 구성은 모든 시스템에서 거의 동일하다. 서로 다른 공<br />

급업체에서 공급되는 시스템 사이의 다른점은 주로 특정 구성요소의 설계일 뿐이다.<br />

2.1 <strong>Common</strong> <strong>Rail</strong> System Layout<br />

커먼레일 시스템에는 다음과 같은 구성요소들이 포함된다. 즉,<br />

• 고압연료펌프(high pressure fuel pump)<br />

• 연료의 저장과 분배(distribution)를 위한 레일(rail)<br />

• 전기수력학적 분사기(electrohydraulic injector)<br />

• 전자제어장치(electronic control unit, ECU )<br />

커먼레일 시스템의 구성도를 아래의 Figure 2 에 도시하였다.<br />

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Figure 2. Schematic of the common rail injection system<br />

전기적으로 구동하는 저압펌프(electric low pressure lift pump)(“Bosch”의 경우는 캠샤프트(camshaft)로<br />

구동한다.)는 연료탱크에서 연료를 끌어올려 연료필터(fuel pump)를 거쳐 고압펌프(high pressure<br />

pump)로 이송시킨다. 솔레노이드로 작동하는 계측밸브(solenoid operated metering valve)는 고압펌프로<br />

들어가는 연료의 양을 제어한다. 고압펌프는 엔진에 의해 구동되는데 연료를 일정한 압력으로 압<br />

력조절기(pressure regulator)를 통해 레일(rail)로 이동시킨다. 레일(rail)에 설치된 압력센서(pressure<br />

sensor)는 연료압(fuel pressure)을 감시한다. 압력센서에서 나오는 신호는 ECU 에 보내지고, ECU 는<br />

이 신호를 이용하여 압력조절기(pressure regulator)와 계측밸브(inlet metering valve)를 조절하여 레일압<br />

력(rail pressure)를 제어한다. 남는 연료는 압력조절기(pressure regulator)에서 연료탱크로 리턴된다.<br />

약<br />

분사압(injection pressure)은 엔진의 임의의 작동 조건에서도 조절이 가능하며 가용범위는<br />

15 ~ 160 MPa 이다. (“Bosch”의 경우 15 ~ 135 MPa 이다.) 레일(rail)은 연료의 축압기(accumulator)<br />

및 압력맥동 댐퍼(pressure pulsation damper) 기능을 수행한다. 연료는 레일(rail)에서 고압파이프(high<br />

pressure pipe)를 통하여 분사기(injector)까지 일정한 압력으로 공급된다. ECU 는 전류펄스(current<br />

pulse)를 발생시켜서 각 실린더의 솔레노이드 밸브(solenoid valve)를 순서대로 활성화시키고 각 엔진<br />

사이클 마다 분사시작 및 종료를 정의한다. 커먼레일 시스템은 1회 이상의 분사를 할 수 있을 뿐<br />

만 아니라 전통적인 로우터리 펌프 분사시스템(conventional rotary pump injection system)에 비하여 분<br />

사율(injection rate)을 보다 유연하게(flexible) 제어할 수 있다.<br />

2.2 High Pressure Pump<br />

“Lucas” 社 의 고압펌프(high pressure pump)는 이전의 로우터리 펌프(rotary pump)에서 사용되<br />

고 있는 캠링(cam ring)과 레이디얼 플런저(radial plunger)의 개념을 이용한다. 펌프는 1회전당 8회의<br />

<br />

채움(filling)과 펌핑(pumping)을 하고, 위상이 서로 90 어긋나 있는 두 개의 플런저(plunger)와 함<br />

께 작동된다. 다수의 펌핑을 할 수 있도록 하는 장치(multiple pumping element)는 연료의 이송량(fuel<br />

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delivery)을 증가시킬 뿐만 아니라 드라이브샤프트(drive shaft)의 최고토크(peak torque)를 감소시키고<br />

레일(rail)의 압력펄스(pressure pulse)를 감소시키기 위하여 설계된 것이다.<br />

솔레노이드 계측밸브(solenoid metering valve)는 연료의 이송량(fuel delivery)을 조절하기 위하<br />

여 펌프의 입구에 설치되어 있다. 한편, 펌프의 출구에 설치된 고압조절기(high pressure regulator)는<br />

압력을 제어한다. 이러한 두개의 솔레노이드 밸브(solenoid valve)는 ECU 에 의해 활성화되고 레일<br />

의 압력(rail pressure)을 제어하기 위하여 동시에 사용된다. 입구 계측밸브(inlet metering valve)는 연료<br />

경제성(fuel economy)을 향상시킬 뿐만 아니라 탱크로 되돌아가는 연료의 온도를 낮추는 기능을 수<br />

행한다.<br />

2.3 Injectors<br />

분사기(injector)는 고속직분식 디젤엔진(high speed direct injection, HSDI , diesel engine)의 요<br />

구사항인 정확한 이송제어 능력(delivery control capability)을 만족할 수 있어야 한다. “Lucas” 시스템<br />

에 사용되는 전기수력학적 분사기(electrohydraulic injector)는 수력학적 균형(hydraulic balancing)을 유<br />

지시키는 작은 밸브가 장착되어 있다. 분사기 몸체(injector body)는 직경이 17 mm 인 외피(envelope)<br />

로 둘러싸여 있다. 움직이는 질량의 경량화(low moving mass) 및 구성요소의 소형화(small component<br />

dimension)는 노즐이 닫힐 때 노즐좌면(nozzle seat)의 충격력(impact force)를 감소시킨다는 장점을 가<br />

지고 있다. 전기수력학적 분사기(electrohydraulic injector)의 또 다른 장점은 낮은 전류(low current)로<br />

도 작동이 가능하다는 것이다.<br />

전기수력학적 분사기(electrohydraulic injector)에서 분사기 노즐(injector nozzle)은 노즐 니들<br />

(nozzle needle)의 움직임에 의해 여닫히도록 되어 있다. 니들(needle)은 니들(needle)의 서로 반대쪽<br />

끝에 있는 노즐좌면(nozzle seat)에서의 압력과 니들제어실(needle control chamber)에서의 압력의 균형<br />

으로 제어된다. 솔레노이드 밸브(solenoid valve)가 ECU 의 신호를 받아 활성화되면 밸브는 챔버<br />

(chamber)를 리턴연료라인(return fuel line) 쪽으로 연다. 니들제어실(needle control chamber)의 압력이<br />

떨어지면 니들(needle)은 상승하고 노즐이 열려 분사가 시작된다. 한편, 솔레노이드 밸브(solenoid<br />

valve)의 전류(current)가 영( 零 , zero)으로 감소하면 조절밸브(control valve)는 원래의 좌면(seat)에 안착<br />

되고, 니들제어실(needle control chamber)의 압력은 증가하여 노즐좌면(nozzle seat)의 압력과 같아진다.<br />

따라서 노즐의 스프링력(spring force)의 영향으로 니들(needle)이 닫히고 분사가 중단된다. 한편, 분<br />

사기(injector)의 수력학적 조립사양(hydraulic assembly)에 있는 여러 개의 오리피스(orifice)를 보정<br />

(calibration)함으로서 시스템의 최적제어를 구현할 수 있다.<br />

커먼레일 시스템에서 분사기의 니들(injector needle)은 항상 고압에 노출되어 있다. 니들이<br />

열리자마자 분사가 시작된다. 이로 인하여 커먼레일은 우발적인 연료 누출(accidental fuel leak)이라<br />

는 취약성(vulnerability)을 안고 있다. 만일 니들이 완전히 닫히지 않는 경우 분사가 끝난 후에도 고<br />

압의 연료는 연소실로의 누출(leak)이 발생하게 된다. 예를 들어 입자의 오물(particle dirt)이 노즐좌<br />

면(nozzle seat)에 달라붙는 경우 이러한 현상이 일어날 수 있다. 연료의 누출(leakage)은 엔진노크<br />

(engine knock)와 같은 비정상연소(abnormal combustion)를 일으키게 된다.<br />

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2.4 Electronic Control Unit<br />

ECU 는 다음과 같은 기능을 수행한다.<br />

• <strong>Injection</strong> control : 분사(injection)는 파일럿 분사(pilot injection), 주분사(main injection), 그리<br />

고 후분사(post-injection) 등 여러 상태로 나뉘어질 수 있다. 각각의 분사는 분사시기(timing,<br />

3<br />

advance angle before TDC)와 분사량(delivery, in mm per stroke)으로 정의된다. 플라이휠의<br />

톱니(flywheel teeth)를 세는 센서가 분사(injection)와 크랭크축(crankshaft)의 회전 사이의 동<br />

기화(synchronization)에 사용된다. 캠 신호(cam signal)는 압축행정의 기준신호(reference)로<br />

사용된다.<br />

• <strong>Fuel</strong>ing control : 레일(rail)의 압력이 일정한 경우 연료분사량(injected fuel quantity)은 펄스<br />

길이(pulse length)의 함수이다. 이 관계는 맵(map)으로 저장된다.<br />

• Timing control : 진각(advance angle)은 엔진회전수(engine speed)를 이용하여 시간간격(time<br />

interval)으로 변환된다. 분사기의 열림 및 닫힘지연(opening and closing delay)을 위한 별도의<br />

소프트웨에 보상(software compensation)이 이루어진다.<br />

• Pressure control : 고압연료펌프(high pressure fuel pump)의 입구계측밸브(inlet metering valve)<br />

와 압력조절기(pressure regulator)를 통하여 레일압(rail pressure)의 제어가 이루어진다.<br />

• Crankshaft speed analysis for injection control : 크랭크축(crankshaft) 회전수 신호(speed<br />

signal)는 연료분사의 회귀신호(feedback)로 사용되는 순엔진토크(net engine torque)를 계산하<br />

는데 사용된다. 회전수 조정(speed balancing)과 토크제어(torque control)은 이러한 분석에 근<br />

거를 두고 있다.<br />

• Speed balancing : 두 개의 실린더 사이의 분산(dispersion)은 불균일한 토크(uneven torque)<br />

및 엔진의 부드럽지 못한 거친 운전(rough engine running), 특히 엔진 저속 및 저부하일 때<br />

이러한 현상을 초래한다. ECU 는 크랭크축의 회전수분석(speed analysis)을 통하여 엔진속<br />

도(engine speed)를 균형있게 하기 위한 분사기(injector) 사이의 분사량(delivery)을 조절한다.<br />

한 개의 실린더가 다른 실린더의 분사기(injector)를 위한 기준(reference)으로 사용된다.<br />

• Torque control : 회전수 균형(speed balancing)에 사용된 개념과 비슷하다. 하지만 기준토크<br />

(reference torque)는 기준실린더(reference cylinder)가 아니라 운전자의 페달(driver pedal) 값을<br />

직접 사용한다. 이렇게 함으로서 연료량제어(fueling control)를 분사기의 흔들림(injector drift)<br />

에 덜 민감하도록 할 수 있다.<br />

• Engine knock monitoring : 분사기의 누출(injector leakage)에 의한 엔진노크(engine knock)<br />

를 감시하기 위하여 엔진의 블록(block)에 가속도계(accelerometer)를 장착한다. 이러한 장치<br />

는 SI 엔진의 노크감지(knock detection)와 유사하다.<br />

3. Pilot <strong>Injection</strong><br />

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엔진의 모든 운전조건에서 매우 작은 양일지라도 정확한 전/후분사(pre-/post-injection)를 할 수 있다<br />

는 것은 커먼레일의 중요한 특징 중의 하나이다. 이러한 파일럿 분사량(pilot injection)은 일반적으로<br />

3<br />

주분사(main injection)의 몇 퍼센트에 지나지 않는다. 예를 들어 주분사량이 50 mm 일 경우 파일<br />

3<br />

럿(pilot) 분사량은 약 2 mm 정도이다. 파일럿 분사(pilot injection)의 목적은 엔진소음(engine noise)<br />

을 낮추고 NO X 배출을 저감시키는 것이다.<br />

파일럿분사(pilot injection)가 실린더 압력(cylinder pressure) 및 다른 연소 파라메터 및<br />

NO X<br />

의 배출에 미치는 영향에 대한 연구가 Tullis에 의해 수행되었다. (Tullis, 1996) 이 연구에 사용된 시<br />

험엔진은 Ricardo Proteus 단기통(single cylinder) 엔진으로서 배기량은 2 , 압축비(compression ratio)<br />

는 16.4 : 1 이며 캠에 의해 구동되는(cam-driven) “Lucas” 社 의 전자유닛인젝터(electronic unit injector)<br />

가 장착되어 있다. 비록 분사시스템이 커먼레일은 아니지만 배출(emission) 및 연소기구(combustion<br />

mechanism)에 미치는 영향을 충분히 잘 보여주고 있다.<br />

파일럿 분사(pilot injection)가 연소압(combustion pressure) 및 연소온도(gas temperature)에 미<br />

치는 영향에 대한 예가 아래의 Figure 3에 도시되어 있다. 파일럿 분사(pilot injection)이 있는 경우와<br />

없는 경우에 대한 두 개의 시험이 1550 rpm , 50 % 부하(load)에서 수행되었다. 분사시기(timing),<br />

주분사에 대한 파일럿 분사의 진각량(advance of pilot relative to the main injection), 그리고 파일럿 분<br />

사량(pilot quantity)와 같은 분사 파라메터(injection parameter)를 조절하여 두 경우 모두 비슷한 bsfc<br />

(brake specific fuel consumption)가 되도록 하였다. 파일럿 분사(pilot injection)이 없는 경우 및 있는 경<br />

우의 NO X 배출량은 각각 4 . 88 및 4.11 g bhp⋅ hr 이었다. 즉, 파일럿 분사(pilot injection)을 고려하<br />

는 경우 연비의 손실없이 약 16 % 의 NO X 를 저감할 수 있었다.<br />

Figure 3. Cylinder pressure and gas temperature with and without pilot injection<br />

한편, 파일럿 분사(pilot injection)에 의한<br />

NO X 저감의 원리에 대한 설명은 분명하지 않다. 즉,<br />

NO X 의 배출은 연소압 및 온도에 따라 증가는데, 놀랍게도, 파일럿분사(pilot injection)의 경우 파일<br />

럿(pilot)이 없는 경우에 비해 보다 높은 연소압이 측정되었기 때문이다. 이러한 연소압을 보다 자<br />

세히 살펴보면, 윗 그림 Figure 3에서, 파일럿 분사(pilot injection)가 있는 경우, 처음<br />

<br />

0 ~ 10<br />

ATDC<br />

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<br />

에서는 파일럿분사(pilot injection)가 없는 경우보다 훨씬 높고, 이후 10 ~ 24 ATDC 일 때는 이보다<br />

훨씬 낮고, 최종적으로 팽창행정(expansion stroke)일 때는 두 경우 모두 거의 비슷한 압력분포를 나<br />

타낸다. 한편, 파일럿 분사(pilot injection)가 있는 경우 주분사량(main injection)을 더욱 줄이고 좀더<br />

지연(retard timing)시키면 파일럿(pilot)이 없는 경우에 비해서 주분사(main injection)에 의한 열방출<br />

<br />

(heat release) 또한 지연된다. 따라서 확산연소(diffusion burning)가 가장 활발한 10 ~ 24 ATDC 의<br />

영역에서 실린더압력 및 평균온도가 감소하고 이에 따라 NO X 의 배출 역시 감소한다. 따라서, 주<br />

분사(main injection)에 의한 NO X 의 저감은 적은 양의 파일럿 분사(pilot injection)에 의한 초기연소<br />

(early burning)에 따른 NO X 의 생성량을 상쇄할 수 있다.<br />

한편, 위의 연구에서는 엔진 공회전(idle) 시의 연소소음(noise)이 79 에서 69 dB(A)<br />

로 획기<br />

적으로 감소한다고 발표하였다. 하지만 이 결과는 전체 분사량(total fueling)의 약 50 % 정도의 매<br />

우 많은 양의 파일럿 분사(pilot injection)를 했을 경우에 나온 측정데이터이다.<br />

4. Post-<strong>Injection</strong><br />

커먼레일은 또한 후분사(post-injection)를 할 수 있는 능력을 가지고 있다. 후분사(post-injection)의<br />

중요한 장점은 일부 촉매 후처리장치(catalytic emission control technology)와 서로 융합(compatibility)<br />

이 된다는 것이다. 이러한 후처리 기술에는 다음과 같은 NO X 촉매(catalyst)를 들 수 있다.<br />

• 수동 매연여과장치 시스템(passive diesel particulate filter systems),<br />

• 탄화수소(hydrocarbon)을 이용하여 선택적 저감(selective reduction)을 하는 희박 NO X 촉매<br />

(lean NO X catalyst),<br />

• 재생(regeneration)을 위하여 농후배기조건(rich exhaust condition)이 요구되는 NO X 흡착기<br />

(adsorber).<br />

수동 매연여과장치(passive particulate filter) 시스템의 경우 재생(regeneration)은 배기가스의 온도와,<br />

일반적으로, 촉매(catalyst) 또는 연료첨가제(fuel additive) 등에 의존한다. 연료 후분사(post-injection)<br />

는 필터재생(filter regeneration)을 향상시키기 위하여 연소온도를 주기적으로 상승시키기는 데에 사<br />

용될 수 있다. 이러한 엔진의 통제 방법(engine management strategy)을 이용하는 첫번째 필터 시스템<br />

이 Peugeot 社 에 의하여 개발되었다.<br />

한편, 커먼레일을 장착한 “Daimler-Benz” 社 의 엔진을 이용하여 HC 를 이용하는 백금계열<br />

(platinum based)의 희박 NO X 촉매(lean NO X catalyst)에 대한 연구가 수행되었다. (Peters, 1998) 비<br />

록 후분사(post-injection)는 배기가스를 농후(exhaust gas enrichment)하게 하는 매력적인 방법이기는<br />

하지만, 고려해야 할 중요한 몇 가지 사항이 지적되었다. 한편, 후분사(post-injection)는 주분사(main<br />

<br />

injection) 후 약 90 ~ 200 C 정도로 매우 늦게 분사되어야 한다. 하지만 이 정도의 시점에서 실린<br />

더 압력은 매우 낮은 상태이기 때문에 분무(injection spray)는 실린더 벽(cylinder wall)에 도달하여 엔<br />

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진오일 필름(engine oil film)을 희석시켜 엔진의 조기 마모 또는 손상(premature wear or damage)을 일<br />

으킬 수 있다. 배기가스를 농후(enrichment)하게 하기 위한 방법으로 후분사(post-injection)를 사용할<br />

수 있을 것인가 하는 것은 이러한 문제의 해결에 달려 있다.<br />

참 고 문 헌<br />

1. Guerassi, N., and Dupraz, P., 1998, “A <strong>Common</strong> <strong>Rail</strong> <strong>Injection</strong> System for High Speed Direct <strong>Injection</strong><br />

Diesel Engines,” SAE 980803.<br />

2. Hawley, J. G., Brace, C. J., and Wallace, F. J., 1998, “Combustion-Related Emissions in CI Engines,” In:<br />

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3. Jost, K., 1998, “New common-rail diesels power Alfa뭩 156,” Automotive Engineering, January 1998, pg.<br />

36-38.<br />

4. Peters, A., et al., 1998, “Catalytic NOx Reduction on a Passenger Car Diesel <strong>Common</strong> <strong>Rail</strong> Engine,” SAE<br />

980191.<br />

5. Tullis, S., and Greeves, G., 1996, “Improving NOx Versus BSFC with EUI 200 Using EGR and Pilot<br />

<strong>Injection</strong> for Heavy-Duty Diesel Engines,” SAE 960843.<br />

Hyundai-Motor Company<br />

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Diesel Engine Test Team

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