디젤연료공급시스템

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디젤연료공급시스템에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

디젤 직접분사식 연료장치(Common Rail Direct Injection Engine)

커먼레일 엔진 개요커먼레일은 Common Rail Direct Injection Engine의 약자로 운전상태에 알맞은 연료를 ECU(전자콘트롤 유닛)에 의해 제어하여 직접 연료를 연소실에 직접 분사하는 방식이다. 이에 따라 엔진 효율이 높아지고, 공해물질이 적게 배출되며, 엔진과 관계없이 제어가 가능하여 경량화가 가능하게 되었다. 커먼레일 엔진 장점 1) 연료의 압력을 제어하여 직접 분사하기 때문에 고압을 유지할 수 있어 연소 효율을 높일 수 있다. 2) 엔진의 회전수와는 관계 없이 분사압, 분사량, 분사율, 분사시기를 독립적으로 제어할 수 있다.3) 엔진이 회전수에 의해 연료분사 제어를 하는 것과 달리 엔진과 연료분사를 독립적으로 하기 때문 에 설계가 용이하고, 부품수가 줄어 경량화가 가능하게 되었다.4) 연소효율이 높아 출력이 올라가고, 유해물질의 배출량이 줄일 수 있다.5) 승차감에서는 기존의 기계적인 연결에서 생기는 진동과 소음이 커먼레일 방식에서는 발생하지 않아 가솔린 엔진보다 조금 더 높다.
디젤연료공급시스템
고압연료펌프
고압펌프는 고압연료라인의 일부분으로, 엔진 작동조건에 필요한 시스템 압력을 발생시키는 부품이다. 엔진 캠축에 의해 구동되며 레이디얼 펌프 방식으로 저압펌프에서 송출된 연료를 다시 고압으로 형성하여 커먼레일로 토출한다.고압펌프는 저압과 고압단계의 중간 영역으로 연료시스템에 고압 연료를 발생하여 이송하는 역할을 하며 또한 급출발이나 커먼레일에서 압력의 급격한 변화에 대해 필요한 여분의 연료를 공급 및 압력을 지속적으로 발생시킨다. 따라서 기존 인젝션펌프처럼 연료가 각각의 분사과정에 대해 압축될 필요가 없는 시스템이다.
설정 압력은 1350 bar이며 엔진의 파워는 이것을 바탕으로 인젝터 분사량에의해 결정된다. 따라서 연료의 누출 또는 압력제어 밸브이 이상 발생 시 엔진출력에 영향을 줄 수 있다는 것을 명심해야 한다.
고압펌프의 내부 및 외부의 구성은 아래와 같다.
엔진의 캠축에 의해 구동되며 윤활은 연료에 의해 이루어진다. 고압펌프 내측에는 서로 120˚의 각도로 되어 있는 세 개의 반경 방향의 펌프 피스톤에 의해 연료가 압축된다. 매회전마다 세 번의 이송 행정이 일어나기 때문에 펌프 구동 장치에 응력이 일정하게 유지되도록 낮은 피크의 구동 토크가 발생된다. 기존의 인제션펌프를 구동하기 위해 요구되는 토크값의 1/9배이다. 이것은 커먼레일에서 기존의 분사시스템의 경우보다 펌프구동에 더 작은 부하가 걸린다는 것을 의미한다. 펌프를 구동하기 위해 요구되는 파워는 레일에 설정된 압력과 펌프의 속도(이송량)와 비례하여 증가한다.
작동원리
펌프피스톤이 BDC를 지나면 입구밸브가 닫힌다. 연료가 펌핌요소의 챔버에서 빠져나가는 것이 불가능하기 때문에 연료는 압축된다.증가하는 압력은 레일압력에 도달하면 출구밸브를 개방한다. 압축된 연료는 고압회로로 들어간다.펌프 피스톤이 TDC에 도달할 때까지 연료의 압송은 계속되고 그 후 압력이 떨어지면 출구 밸브가 닫힌다.펌핑요소 챔버에 남아있는 연료는 이완되고, 펌프피스톤은 다시 아래로 이동한다.펌핑 요소 쳄버의 압력이 1차 공급펌프 이하로 떨어지자마자 입구밸브가 열려 펌핑과정이 다시 시작된다.
저압연료 펌프(일차 연료공급 펌프)는 예비필터를 가진 전기식 연료펌프로, 연료탱크로 부터 연료를 이끌어 내고, 연속적으로 요구되는 연료량을 고압펌프 방향으로 이송하는 기능을 한다. 또한 시스템 감시기능으로 저압 연료라인 구조내의 비상 시에 연료의 유동을 막는 역할을 한다.엔진의 크랭킹 과정과 함께 시작하는 전기식 연료펌프는 엔진의 속도에 독립적으로 연속하여 작동하며 또한 펌프가가 연료탱크로 부터 연료를 이송하여 필터를 거쳐 고압펌프로 이송시키는 것을 의미하며, 과잉 공급된 연료는 오버플로워 밸브를 통해 탱크로 돌아간다.엔진 정지와 동시에 연료의 점화를 막기 위해, 안전 회로가 설치되어 있으며, 연료펌프의 설치는 특수한 마운팅을 사용하여 연료탱크 바