53강. 커먼레일엔진의 연료분사장치 3
(나) 고압 연료펌프의 압력 조절밸브
압력 조절밸브는 컴퓨터가 듀티 제어하며, 커먼레일에 설치되어 고압 연료펌프의 압력을 제어한다. 압력 조절밸브는 기관 부하의 함수이며, 커먼레일에서 정확한 압력
을 설정하고 레일압력이 과다하면 압력 조절밸브가 열려 연료의 일부분이 리턴 라인
을 통해 연료 탱크로 되돌아간다. 또한 레일의 압력이 낮아지면 압력 조절밸브가 닫
히며 저압 단계로부터 고압단계로 라인을 형성한다.
압력 조절밸브는 고압 연료펌프와 커먼레일에 부착하기 위하여 마운팅 플랜지가 있
으며, 고압 단계와 저압단계를 각각 밀폐하기 위해 전기자는 볼을 시트 위치로 강제로
작동시킨다. 전기자에는 스프링 장력에 의해 눌려지는 힘과 전자력에 의해 움직이는
힘을 받으며 윤활과 냉각을 위해 전기자 어셈블리는 연료속에 들어 있다.
(1) 압력 조절밸브에 에너지가 인가되지 않았을 때
커먼레일이나 고압 연료펌프의 출구에서 고압의 연료가 입구를 통해 압력 조절밸브
에 작용된다. 이때 에너지가 인가되지 않은 전자석은 힘을 발휘하지 못하기 때문에 고
압 연료는 압력 조절 밸브를 열거나 이송량 만큼의 열림을 유지하기 위하여 스프링 장
력을 초과한다. 스프링 장력은 최대 압력이 100bar 정도이다.
(2) 압력 조절밸브에 에너지가 인가되었을 때
고압라인에서 연료 압력이 증가하면 전자석의 힘으로 스프링 장력이 추가되면서 압
력 조절밸브의 한쪽에서는 고압의 스프링 장력이 추가된 힘을, 그리고 다른 한쪽에서
는 전자석의 힘 사이에서 평형을 이루기 위해 닫히거나 닫힌상태를 유지하기 위해 에너
지가 인가된다. 이에 따라 밸브는 열림상태를 유지하고 연료 압력을 일정하게 유지한
다. 펌프 이송량에서 변화나 고압 단계에서의 연료 변화는 압력 조절밸브 제어량에 따라 보상된다.
라. 커먼레일(고압 어큐뮬레이터)
커먼레일은 고압 연료펌프로부터 이송된 연료가 압축 저장되는 부분이며, 모든 실린
더에 연료를 공급한다. 고압 연료펌프의 이송과 연료분사로 인하여 발생하는 압력변화
는 커먼레일의 체적에 의해 완충되며 연료가 많은 양으로 공급되더라도 커먼레일의 실
제 압력은 일정하게 유지된다.
이 압력은 인젝터가 열리는 순간부터 일정하게 유지되고 커먼레일의 체적은 가압된
연료로 채워진다. 고압에 의한 연료의 압축성은 어큐뮬레이터의 효과를 얻기 위해 이
용된다. 즉, 분사를 위해 연료가 커먼레일을 통과하면 커먼레일에 있는 압력은 일정하
게 유지된다.
연료장치의 압력이 한계(1,750bar)값 이상이 되면 플런저 및 스프링은 커먼레일의 연
료압력에 의해 뒤로 밀리게 되며, 고압의 연료는 복귀라인을 통하여 연료탱크로 돌아간
다. 즉 밸브가 열리면서 연료는 플런저의 내부를 통해 커먼레일을 빠져나가기 때문에
연료 압력은 설정 압력만큼 낮아진다.
(1) 레일 압력 센서(rail pressure sensor)
규정압력에 대응하는 전압신호를 컴퓨터에 보내기 위해 레일 압력 센서는 커먼레일
에서 순간적인 압력을 측정하여야 한다. 연료는 커먼레일에서 입구를 통하여 레일 압
력 센서로 들어간다. 이 센서의 끝 부분은 센서 다이어프램으로 실-오프(seal-OFF)되
어 있다. 압력이 가해진 연료는 블라인드 구멍(blind hole)을 통해 센서의 다이어프램에
도달한다. 압력을 전기 신호로 바꾸는 센서 요소는 이 다이어프램에 연결되어 있다. 센
서에 의해 생성된 신호는 측정신호를 증폭시켜 컴퓨터로 보내는 평가 회로에 입력된다.
