56강. 커먼레일엔진의 연료분사장치 6
2) 주 분사(main injection)
기관의 출력에 대한 에너지는 주 분사로부터 나온다. 주 분사는 착화분사가 실
행되었는지를 고려하여 연료량을 계측한다. 주 분사의 기본 값으로 사용되는 것
은 기관 회전력(가속 페달 위치 센서의 값), 기관 회전속도, 냉각수 온도, 대기압
력 등이다.
3) 사후분사(post injection)
사후분사는 디젤연료(탄화수소)를 촉매 변환기에 공급하기 위한 것이며, 이것
은 배기가스에서 질소산화물을 감소시키기 위한 것이다. 사후분사의 계측은 20ms
간격으로 동시에 실행되며, 최소 연료량과 작동시간을 계산한다. 그리고 다음과 같
은 문제가 발생하였을 때에는 사후분사는 중단된다.
① 공기 유량 센서의 고장
② 배기가스 재순환(EGR)관련 계통의 고장
(나) 레일압력 조정밸브
이 밸브는 커먼레일의 연료압력을 조정하는 것이며, 냉각수 온도, 축전지 전압, 흡
입 공기 온도에 따른 보정을 하며, 연료 온도가 높을 경우에는 연료 온도를 제한하기
위해 압력을 특정 작동점 수준으로 낮추기도 한다.
(다) 배기가스 재 순환장치
배기가스 재순환(EGR)제어는 배기가스 중 질소 산화물을 줄이기 위해 연소가 끝
난 배기가스를 흡입행정에서 넣어주는 제어를 말하며 배기가스 재순환의 설정값은 기
관 회전속도, 연료분사량, 흡기온도, 냉각수 온도 및 대기 압력과 함수 관계가 있다.
크루즈 루프제어(closed loop control)를 할 경우에는 흡입되는 공기량을 통해
EGR가스의 피드백 제어(feed back control)를 하며, 오픈 루프제어(open loop control)의 경우에는 EGR밸브의 ON/OFF 비율을 계산하여 제어한다
1) EGR밸브
이 밸브는 기관에서 배출되는 가스 중 질소산화물 배출을 억제하기 위한 것이다.
2) EGR 솔레노이드밸브
이 밸브는 컴퓨터에서 계산된 값을 PWM 방식으로 제어하는데 제어값에 따라
EGR 밸브의 작동량이 결정되며 각종 센서에서 입력되는 값과 흡입 공기량을 계산
하여 실제 제어 값을 출력한다. 배기가스 재순환장치를 제어하는 동안 기타 보조장
치(연료량 제어 등)의 경우 공기량의 실제값이 추가로 계산된다. 또한 EGR 작동시
간은 부하를 감소시키기 위해 회전속도를 제한한다.
| ▶ PWM(plus width modulation) 전류 제어방식은 펄스폭 변조방식으로 전류가 흐를 때 ON/OFF를 반복하여 흐르는 방식으로 솔레노이드 밸브를 제어할 때 정밀한 제어를 위하여 선택한다. |
3) 배기가스 재순환장치 중지명령
① 기관이 공전할 때(1000rpm 이하에서 52초 이상)
② 연료 압력 조정밸브가 고장일 때
③ 공기 유량 센서가 고장일 때
④ EGR밸브가 고장일 때
⑤ 냉각수 온도가 37℃ 이하 또는 100℃ 이상일 때
⑥ 축전지 전압이 8.99V 이하일 때
⑦ 연료 분사량이 42ms 이상 분사될 때
⑧ 기관을 시동할 때
(라) 예열장치
예열장치는 냉각수 온도와 기관 회전속도에 의해 제어되며, 예비 예열(pre-glow),
시동 예열(start-glow), 사후 예열(post-glow) 등이 있다.
1) 예비 예열(pre-glow)
예비 예열단계는 컴퓨터 전원공급과 동시에 작동된다. 작동중 기관의 회전속도
45 rpm, 분사시간 480ms 이상을 초과하면 예비 예열은 작동을 중지한다. 또한 수
온 센서값에 따라 예비 예열 제어시간이 변화하는데 변화되는 시간은 아래 표를 참
조하고 수온센서가 고장일 경우에는 -24.9℃로 결정하여 활용한다.
표 4-2. 예비 예열 제어시간
2) 시동 예열(start-glow)
시동 예열은 60℃ 이하인 경우에는 매번 실시되며, 기관 회전속도 45rpm과 분
사시간 480ms 이상을 초과하는 경우에 실시한다. 동시에 시동 예열상태와 관련된
분사시기 조정기가 작동한다. 수온 센서가 고장일 경우에는 -24.9℃로 대처한다.
또한 시동 예열은 다음의 경우에 종료된다.
① 시동 예열시간 15초 경과 후
② 냉각수 온도가 60℃ 이상일 때
3) 사후 예열(post-glow)
사후 예열시간은 냉각수 온도에 따라 결정되며, 전원 공급 후 단 1회만 실시하
며, 수온 센서가 고장일 경우에는 -24.9℃로 대처한다. 또한 사후 예열은 다음의
경우 종료된다.
① 연료량이 75mm3를 초과할 때
② 기관 회전속도가 3500rpm 이상일 때
(마) 프리 히터(pre-heater)
1) 프리 히터의 개요
프리 히터란 냉각수 라인에 설치되어 있으며, 외부의 온도가 낮을 경우 일정 시
간동안 작동시켜 기관에서 히터로 유입되는 냉각수 온도를 높여줌으로써 히터의
난방성능을 향상시키는 장치이다.
2) 가열 플러그 방식의 프리 히터
추운 날씨에 전류에 의한 발열로 기관의 냉각수를 가열하여 실내 히터의 열 교
환기로 보내는 방식으로 냉각수 라인에 직접 설치되며 3개의 가열 플러그가 냉각
수와 닿게 되어 있다.
냉각수는 가열 플러그를 지나서 히터 코어방향으로 흘러가며, 이 때 냉각수 온
도가 높아진다. 기관 컴퓨터에 의한 자동 제어방식이며 컴퓨터는 냉각수 온도가
65℃ 이상 되면 프리 히터의 전원을 OFF시킨다.
