자동차공학과, 자동차정비기능사 등 내연기관 필수과목 자동차기관 요점 36. 전자제어 가솔린 분사장치의 구성 3

36. 전자제어 가솔린 분사장치의 구성 3

 

나. 가솔린 연료제어 계통
연료탱크 내의 연료는 전동 연료펌프에 의해 2~3kgf/cm2의 압력으로 연료여과기를
거쳐 분배 파이프(delivery pipe)로 들어온다. 분배 파이프에서 연료는 인젝터와 연료
압력 조절기로 공급된다.
연료압력 조절기는 흡기다기관의 부압에 따라 공급압력을 조절하며, 공급하고 남은
과잉의 연료를 연료탱크로 되돌아가게 한다. 인젝터에서는 컴퓨터의 신호에 따라 솔레
노이드 코일이 여자 되면 인젝터 내부의 니들 밸브가 완전히 열려 각 실린더의 점화순
서 순으로 흡기다기관 내에 연료를 분사한다.

(1) 연료펌프(fuel pump)
연료펌프는 전자력으로 구동되는 전동형을 사용하며, 연료탱크 내에 들어 있다. 연료
의 공급량은 기관이 최대로 요구하는 양보다 더 많은 양의 연료를 계속 공급해 주어 연
료계통 내의 압력을 일정한 수준으로 유지시켜 어떤 운전 조건하에서도 연료의 공급부
족 현상이 일어나지 않도록 한다.
그리고 연료펌프 내에는 펌프 내의 압력이 높을 때 작동하여 압력상승에 따른 연료
의 누출 및 파손을 방지해주는 릴리프 밸브(relief valve)와 연료펌프에서 연료의 압송
이 정지되었을 때 곧바로 닫혀 연료계통 내의 잔압을 유지시켜 높은 온도에서 베이퍼
로크(vapor lock)를 방지하고, 재 시동성능을 높이기 위해 체크밸브(check valve)를 두
고 있다.

연료펌프는 점화스위치가 ON에 있더라도 기관의 작동이 정지된 상태(흡입 공기량이 감지되지 않는 상태)에서는 작동되지 않는다

(2) 분배 파이프(delivery pipe)
이 파이프는 각 인젝터에 동일한 분사압력이 되도록 하며, 연료 저장기능을 지니고
있다. 분배 파이프의 체적은 인젝터에서 분사되는 연료량에 비례하므로 분사에 따른 파
이프 내부 압력 변동이 없도록 하고 있다. 그리고 이 파이프에 각 인젝터들이 연결되
어 있어 각각의 인젝터에 동일한 분사 압력이 되게 할 수 있으며 인젝터 설치도 쉽도
록 해 준다.

(3) 연료압력 조절기(fuel pressure regulator)

연료압력 조절기는 흡기다기관의 부압을 이용하여 연료계통 내의 압력을 조절해주는
장치이며, 분배 파이프 앞 끝에 설치되어 있다. 연료계통 내의 압력을 2~3kg/cm2로 유
지시켜 주는 다이어프램 조절의 오버플로(over flow)형식이다. 연료압력 조절기의 내부
는 2부분으로 나누어지며, 한쪽은 미리 압축된 스프링이 들어 있으며 흡기다기관 부압
이 작동하도록 되어 있고, 다른 한쪽은 연료가 채워져 있다. 작동은 연료계통 내의 압력
이 규정 값 이상 되면 다이어프램에 의해 조절되는 밸브가 열려 연료출구 포트를 연다.
이에 따라 규정압력 이상의 연료는 밸브를 통하여 연료 탱크로 되돌아간다. 다이어
프램에는 흡기다기관의 진공이 작용하므로 흡기다기관의 부압이 높으면 다이어프램을
당기는 힘이 강해져 연료탱크로 되돌아가는 연료량이 많아져 공급압력이 낮아진다. 이
작용으로 연료계통 내의 연료압력은 조절되며 인젝터에서 분사되는 압력을 항상 일정 하게 해 준다.

(4) 인젝터(injector)
인젝터는 각 실린더의 흡입밸브 앞쪽(흡기다기관)에 1개씩 설치되어 각 실린더에 연
료를 분사시켜 주는 솔레노이드밸브 장치이다. 인젝터는 컴퓨터로부터의 전기적 신호에
의해 작동하며 그 구조는 밸브 보디와 플런저(plunger)가 설치된 니들밸브로 되어 있다.
솔레노이드 코일에 전류가 흐르지 않을 경우 니들밸브는 스프링의 장력에 의해 밸브시
트에 밀착되어 연료의 분사를 차단하고, 솔레노이드 코일에 전류가 흐르면 솔레노이드
코일이 니들밸브를 들어올려 연료가 원통형의 분사구멍에서 분사된다.

인젝터의 분사각도는 10~40° 정도이며, 분사시간은 1~1.5ms(ms＝1/1,000sec), 분
사압력은 2~3kgf/cm2이다. 초기의 L-제트로닉에서는 저항 값이 0.6~3Ω/20℃ 정도
의 낮은 저항의 전압제어방식의 인젝터를 주로 사용하였으며, 일반적으로 전압구동회
로 또는 전류구동회로와 연결되어 사용된다. 최근에는 저항 값이 12~17Ω/20℃ 정도인
높은 저항의 전류제어 방식 인젝터를 많이 사용한다. 전압제어 방식 인젝터와 전류제어
방식 인젝터의 특징은 다음과 같다.

 

(가) 전압제어 방식의 인젝터의 작동
이 인젝터는 직렬로 외부저항을 설치하여 솔레노이드 코일의 권수를 줄일 수 있어
인젝터 응답성을 개선할 수 있다.
회로 구성은 간단하지만 외부저항을 이용하므로 회로 임피던스가 증가하고 인젝
터로 흐르는 전류가 감소하여 인젝터에 발생하는 흡입력이 감소하여 동적 특성 범위
면에서 불리하다.

▶ 임피던스 임피턴스(impedance)란 직류 회로의 저항에 상당하는 교류 회로의 저항이다

(나) 전류제어 방식 인젝터의 작동
이 인젝터는 외부저항을 사용하지 않으므로 회로구성은 복잡하나 회로 임피던스가
낮고, 인젝터에 전류가 공급되면 곧바로 니들밸브가 열릴 수 있어 인젝터의 동적 특
성상 유리하다. 그리고 니들밸브가 완전히 열린 후에는 전류제어 회로를 가동하여 솔
레노이드 코일의 발열을 방지한다.

(다) 인젝터 분사시간, 분사량 조정 및 점검사항
① 기관을 급 가속할 때에는 순간적으로 분사시간이 길어진다.
② 축전지 전압이 낮으면 무효 분사시간이 길어진다.

③ 기관을 급감속할 때에는 순간적으로 분사가 정지되기도 한다.
④ 산소센서의 전압이 높으면(혼합비가 농후한 상태) 분사시간이 짧아진다.
⑤ 인젝터는 작동음, 분사량, 저항 등을 점검한다.