자동차상식 + 자동자학과, 자동차정비기능사 등 내연기관 필수과목 자동차기관 요점 51강. 커먼레일엔진의 연료분사장치 1
51강. 커먼레일엔진의 연료분사장치 1
가. 직접분사장치의 개요
커먼레일방식에서는 연료분사 압력발생 과정과 분사과정이 서로 분리되어 있다. 연료
분사 압력은 기관 회전속도와 분사된 연료량에 독립적으로 생성되고 각각의 분사 과정
에서 커먼레일에 저장된다. 분사 개시와 연료 분사량은 컴퓨터에서 계산되고, 분사 유
닛을 경유하여 인젝터를 통해 각 실린더에 공급된다.
나. 연료장치의 전자제어 개요
① 컴퓨터는 센서로부터의 입력신호를 기준으로 운전자의 요구(가속 페달 설정)를 계
측하고 기관과 자동차의 순간적인 작동성능을 총괄 제어한다.
② 컴퓨터는 센서들의 신호를 데이터 라인을 통하여 입력받고 이 정보를 기초로 하여
공연비를 효율적으로 제어한다.
③ 기관 회전속도는 크랭크축 위치 센서에 의하여 측정되며, 캠축위치 센서는 분사순
서를 결정하고, 컴퓨터는 가속페달 센서에서 가변저항의 변화로 발생한 전기적신
호를 받아 운전자가 가속페달을 밟은 양을 감지한다.
④ 공기 유량 센서(핫 필름방식 사용)는 흡입 공기량을 검출하여 컴퓨터로 입력한다.
컴퓨터는 공기 유량 센서로부터 순간적인 공기 변화량을 감지하여 공연비를 제어
하여 유해 배기가스 배출을 감소시킨다. 또한 컴퓨터는 분사 개시와 사후 분사에
대한 설정값 및 다양한 작동과 변수에 대처하기 위해 냉각수 온도와 공기 온도 센
서의 신호를 입력받아 보정신호로 사용한다.
다. 연료장치의 단계별 구성
(1) 연료장치의 개요
기관 ECU는 각종 센서로부터의 입력신호를 기본으로 운전자의 요구(가속페달 설정)
를 계산하고 기관과 차량의 순간적인 작동성능을 총괄적으로 제어한다. ECU는 각종 센서로부터 나오는 신호를 입력받아 이들 정보를 근거로 하여 공기-연료 혼합비율을 효율적으로 제어를 실시한다.
기관 회전속도는 크랭크축 위치센서에 의해 측정되며, 캠축 위치 센서는 연료분사 순
서를 결정하고, ECU는 가속 페달위치 센서에서 발생한 전기적 신호를 입력받아 운전
자의 페달 밟는 양을 감지한다. 특히 공기 유량센서를 부착하여 EGR 가스량을 피드백
(Feed Back)제어를 하여 질소산화물(NOx)의 배출을 최대한 억제하며 또 순간적인 공기
변화량을 인지하여 스모그 리미터 제어(smog limiter contol.매연 적게 나오게 하는 제
어)를 실시하여 유해 배기가스를 감소시킨다.
(2) 연료장치의 구성요소
연료장치의 구성요소들은 고압의 연료를 형성 분배할 수 있도록 되어 있으며, 컴퓨터
에 의해 제어된다. 따라서 연료장치는 기존의 분사 펌프에 의한 연료 공급방식과는 완
전히 다르다. 커먼레일방식은 저압 연료 라인, 고압 연료 라인, 컴퓨터 등으로 구성되
며, 연료 공급과정은 저압 연료펌프 → 연료 여과기 → 고압 연료펌프 → 커먼레일 →
인젝터이다.
(3)저압 연료라인
커먼레일방식의 저압 연료 라인의 구성은 다음과 같다.
① 연료탱크(스트레이너 포함)
② 저압 연료펌프(1차 공급펌프)
③ 연료 여과기
④ 저압 연료 파이프
(가) 연료탱크(fuel tank)
연료탱크는 부식에 강한 재질을 사용하며, 허용압력은 작동압력의 2배(최소 0.3bar
이상)이며, 과도한 압력발생을 방지하기 위하여 적당한 플러그와 안전밸브가 설치되
어 있다.
(나) 저압 연료펌프(low pressure fuel pump)
전자제어 디젤기관에는 저압 연료펌프(1차 연료공급펌프)의 종류에는 기어방식과
전동기 방식이 있다. 기어방식은 고압펌프와 일체로 구성되어 있으며 펌프의 구성은
기관에 의해 구동되는 캠축에 의해 작동되나, 타이밍 체인과 연결된 구동축에 의해
구동되며 연료 탱크의 연료를 흡입하여 고압펌프로 이송하는 역할을 한다.
