Common-Rail Fuel Injection

DieselNet TP (4.5) Common-Rail Fuel Injection Tuesday, October 24, 2000
엔진의 모든 운전조건에서 매우 작은 양일지라도 정확한 전/후분사(pre-/post-injection)를 할 수 있다
는 것은 커먼레일의 중요한 특징 중의 하나이다. 이러한 파일럿 분사량(pilot injection)은 일반적으로
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주분사(main injection)의 몇 퍼센트에 지나지 않는다. 예를 들어 주분사량이 50 mm 일 경우 파일
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럿(pilot) 분사량은 약 2 mm 정도이다. 파일럿 분사(pilot injection)의 목적은 엔진소음(engine noise)
을 낮추고 NO X 배출을 저감시키는 것이다.
파일럿분사(pilot injection)가 실린더 압력(cylinder pressure) 및 다른 연소 파라메터 및
NO X
의 배출에 미치는 영향에 대한 연구가 Tullis에 의해 수행되었다. (Tullis, 1996) 이 연구에 사용된 시
험엔진은 Ricardo Proteus 단기통(single cylinder) 엔진으로서 배기량은 2 , 압축비(compression ratio)
는 16.4 : 1 이며 캠에 의해 구동되는(cam-driven) “Lucas” 社 의 전자유닛인젝터(electronic unit injector)
가 장착되어 있다. 비록 분사시스템이 커먼레일은 아니지만 배출(emission) 및 연소기구(combustion
mechanism)에 미치는 영향을 충분히 잘 보여주고 있다.
파일럿 분사(pilot injection)가 연소압(combustion pressure) 및 연소온도(gas temperature)에 미
치는 영향에 대한 예가 아래의 Figure 3에 도시되어 있다. 파일럿 분사(pilot injection)이 있는 경우와
없는 경우에 대한 두 개의 시험이 1550 rpm , 50 % 부하(load)에서 수행되었다. 분사시기(timing),
주분사에 대한 파일럿 분사의 진각량(advance of pilot relative to the main injection), 그리고 파일럿 분
사량(pilot quantity)와 같은 분사 파라메터(injection parameter)를 조절하여 두 경우 모두 비슷한 bsfc
(brake specific fuel consumption)가 되도록 하였다. 파일럿 분사(pilot injection)이 없는 경우 및 있는 경
우의 NO X 배출량은 각각 4 . 88 및 4.11 g bhp⋅ hr 이었다. 즉, 파일럿 분사(pilot injection)을 고려하
는 경우 연비의 손실없이 약 16 % 의 NO X 를 저감할 수 있었다.
Figure 3. Cylinder pressure and gas temperature with and without pilot injection
한편, 파일럿 분사(pilot injection)에 의한
NO X 저감의 원리에 대한 설명은 분명하지 않다. 즉,
NO X 의 배출은 연소압 및 온도에 따라 증가는데, 놀랍게도, 파일럿분사(pilot injection)의 경우 파일
럿(pilot)이 없는 경우에 비해 보다 높은 연소압이 측정되었기 때문이다. 이러한 연소압을 보다 자
세히 살펴보면, 윗 그림 Figure 3에서, 파일럿 분사(pilot injection)가 있는 경우, 처음
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