Common-Rail Fuel Injection

DieselNet TP (4.5) Common-Rail Fuel Injection Tuesday, October 24, 2000
delivery)을 증가시킬 뿐만 아니라 드라이브샤프트(drive shaft)의 최고토크(peak torque)를 감소시키고
레일(rail)의 압력펄스(pressure pulse)를 감소시키기 위하여 설계된 것이다.
솔레노이드 계측밸브(solenoid metering valve)는 연료의 이송량(fuel delivery)을 조절하기 위하
여 펌프의 입구에 설치되어 있다. 한편, 펌프의 출구에 설치된 고압조절기(high pressure regulator)는
압력을 제어한다. 이러한 두개의 솔레노이드 밸브(solenoid valve)는 ECU 에 의해 활성화되고 레일
의 압력(rail pressure)을 제어하기 위하여 동시에 사용된다. 입구 계측밸브(inlet metering valve)는 연료
경제성(fuel economy)을 향상시킬 뿐만 아니라 탱크로 되돌아가는 연료의 온도를 낮추는 기능을 수
행한다.
2.3 Injectors
분사기(injector)는 고속직분식 디젤엔진(high speed direct injection, HSDI , diesel engine)의 요
구사항인 정확한 이송제어 능력(delivery control capability)을 만족할 수 있어야 한다. “Lucas” 시스템
에 사용되는 전기수력학적 분사기(electrohydraulic injector)는 수력학적 균형(hydraulic balancing)을 유
지시키는 작은 밸브가 장착되어 있다. 분사기 몸체(injector body)는 직경이 17 mm 인 외피(envelope)
로 둘러싸여 있다. 움직이는 질량의 경량화(low moving mass) 및 구성요소의 소형화(small component
dimension)는 노즐이 닫힐 때 노즐좌면(nozzle seat)의 충격력(impact force)를 감소시킨다는 장점을 가
지고 있다. 전기수력학적 분사기(electrohydraulic injector)의 또 다른 장점은 낮은 전류(low current)로
도 작동이 가능하다는 것이다.
전기수력학적 분사기(electrohydraulic injector)에서 분사기 노즐(injector nozzle)은 노즐 니들
(nozzle needle)의 움직임에 의해 여닫히도록 되어 있다. 니들(needle)은 니들(needle)의 서로 반대쪽
끝에 있는 노즐좌면(nozzle seat)에서의 압력과 니들제어실(needle control chamber)에서의 압력의 균형
으로 제어된다. 솔레노이드 밸브(solenoid valve)가 ECU 의 신호를 받아 활성화되면 밸브는 챔버
(chamber)를 리턴연료라인(return fuel line) 쪽으로 연다. 니들제어실(needle control chamber)의 압력이
떨어지면 니들(needle)은 상승하고 노즐이 열려 분사가 시작된다. 한편, 솔레노이드 밸브(solenoid
valve)의 전류(current)가 영( 零 , zero)으로 감소하면 조절밸브(control valve)는 원래의 좌면(seat)에 안착
되고, 니들제어실(needle control chamber)의 압력은 증가하여 노즐좌면(nozzle seat)의 압력과 같아진다.
따라서 노즐의 스프링력(spring force)의 영향으로 니들(needle)이 닫히고 분사가 중단된다. 한편, 분
사기(injector)의 수력학적 조립사양(hydraulic assembly)에 있는 여러 개의 오리피스(orifice)를 보정
(calibration)함으로서 시스템의 최적제어를 구현할 수 있다.
커먼레일 시스템에서 분사기의 니들(injector needle)은 항상 고압에 노출되어 있다. 니들이
열리자마자 분사가 시작된다. 이로 인하여 커먼레일은 우발적인 연료 누출(accidental fuel leak)이라
는 취약성(vulnerability)을 안고 있다. 만일 니들이 완전히 닫히지 않는 경우 분사가 끝난 후에도 고
압의 연료는 연소실로의 누출(leak)이 발생하게 된다. 예를 들어 입자의 오물(particle dirt)이 노즐좌
면(nozzle seat)에 달라붙는 경우 이러한 현상이 일어날 수 있다. 연료의 누출(leakage)은 엔진노크
(engine knock)와 같은 비정상연소(abnormal combustion)를 일으키게 된다.
Hyundai-Motor Company
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Diesel Engine Test Team