연료 시스템

커먼레일 연료 분사시스템의 연료시스템

1

연료탱크

8

레일

2

연료 필터(1차)

9

인젝터

3

연료 펌프(저압)

10

연료리턴 라인

4

연료 필터

11

ECU

5

저압 연료라인

12

압력조절밸브

6

고압 펌프

13

레일 압력센서

7

고압 연료라인

 

 

커먼 레일 연료-분사시스템에서 연료시스템은 연료의 저압이송에 대한 저압단계, 고압이송에 대한 고압단계, 그리고 ECU 구성된다.
저압 연료 공급계통
커먼 레일 연료분사시스템의 저압단계는 다음으로 구성된다.
1. 연료필터를 가진 연료탱크
2. 1차 공급 펌프
3. 연료필터
4. 저압연료라인

저압 시스템 구성품

1. 일차 공급 펌프
일차 공급 펌프는 예비 필터를 가진 전기적 연료펌프이다. 펌프는 연료탱크로부터 연료를 이끌어내고 연속적으로 요구되는 연료량을 고압펌프 방향으로 전달한다.

2. 연료 필터
부적절한 필터작업은 펌프의 구성성분, 운송 밸브, 인젝터 노즐에 손상을 초래한다.연료필터는 연료가 고압펌프에 이르기 이전에 연료를 정화하고 펌프의 예민한 요소에서의 때이른 손상을 막아준다.

3. 고압 연료 공급계통
커먼 레일이 장착된 연료시스템이 고압단계는 다음으로 구성된다.

● 압력-제어밸브를 가진 고압펌프
● 고압 연료라인
● 레일-압력센서, 압력제한 밸브, 인젝터가 장착된 고압 어큐머레이터로서의 레일
● 연료-리턴 라인

고압 시스템 구성품

1. 고압 펌프
고압펌프는 연료를 약 1,350bar의 시스템압력으로 가압시킨다. 이 가압된 연료는 고압라인을 통해 관모양의 고압연료 어큐머레이터(레일)로 통한다.

2. 고압 어큐머레이터(레일)
연료를 분사하기 위해 인젝터가 레일로부터 연료를 취한후일지라도, 레일내의 연료압력은 실재로 일정하게 유지된다. 이것은 연료 고유의 탄성으로부터 어큐머레이터의 효과가 증가하기 때문이다. 연료의 압력은 레일-압력 센서에 의해 측정된다. 그리고 압력-제어 밸브에 의해 원하는 값으로 유지된다. 연료압력을 레일내에서 최대 1,500bar로 제안하는 것은 압력-제한기의 역할이다. 상당히 가압된 연료는 유량제한기에 의해 레일로부터 인젝터로 향해진다. 이것은 과잉 연료가 연소실에 이르지 않도록 하는 것이다.

3. 인젝터
이러한 인젝터의 노즐은 솔레노이드 밸브가 트리거되어 연료의 유동이 허용되면 열린다. 인젝터는 연료를 엔진의 연소실로 직접 분사한다. 인젝터의 노즐이 열려서 요구되었던 연료의 여분은 채취라인을 통해 다시 탱크로 되돌아 간다. 압력-제어밸브와 저압단계로부터 반환된 연료도 고압펌프를 윤활하기 위해 사용된 연료와 함께 채취라인으로 돌아간다.

고압 부문의 연료라인

이러한 연료라인은 고압의 연료를 이송한다.

따라서 연료라인은 시스템의채대압력과 분사정지시, 때때로 일어나는 고압주파수의 압력변동을 경질수 있어야 한다. 그래서 연료라인은 스틸튜브로 만들어진다. 일반적으로 반경 6mm, 내부직경 2.4mm이다. 레일과 인젝터사이의 분사라인은 모두 같은 길이어야 한다. 레일과 각각의 인젝터 사이의 길이차이는 각각의 튜브의 길이에서 굽힘에 의해 보상된다. 그럼에도 불구하고 분사라인은 최대한 짧게 설치되어야 한다.

구성품의 디자인과 기능

저압단계

커먼레일 연료 분사시스템의 연료시스템

1

연료탱크

8

레일

2

연료 필터(1차)

9

인젝터

3

연료 펌프(저압)

10

연료리턴 라인

4

연료 필터

11

ECU

5

저압 연료라인

12

압력조절밸브

6

고압 펌프

13

레일 압력센서

7

고압 연료라인

 

 

저압단계는 고압부분에 대해 충분한 연료를 제공한다. 가장 중요한 구성 성분은 다음과 같다.

1. 연료탱크
2. 일차필터를 가진 일차공급펌프
3. 공급과 반환을 위한 저압 연료라인
4. 연료필터
5. 고압펌프의 저압 연료 영역

1차 공급펌프

연료를 고압펌프에 적절하게 공급하는 것이 1차 공급펌프의 역할이다.
- 모든 작동상태
- 필요한 압력
- 완벽한 서비스 수명
현재에는 두개의 가능한 버전이 있다. 전기적 롤러-셀 연료 펌프가 표준 방법이다. 또다른 하나는 기계적으로 구동되는 기어-타입 연료 펌프이다.

1. 전지식 연료 펌프
전기적 연료펌프는 단지 승용차와 가벼운 상업용 차량에 쓰인다. 이것은 고압펌프로 연료를 이송하는 것 뿐만아니라, 시스템 감시의 구조내에서 비상시에 연료의 유동을 막는 역할을 한다. 엔진의 크랭킹과정과 함께 시작하는 전지적 연료펌프는 엔진의 속도에 독립적으로 연속하여 작동한다. 이것은 펌프가 연료탱크로부터 연료를 “이송하여 필터를 거쳐 고압펌프로 영구적으로 이송시키는 것을 의미한다. 과잉 공급된 연료는 오버플로워 밸브를“ 통해 탱크로 돌아간다. 엔진정지와 동시에 이송된 연료의 점화를 막기위해 안전회로가 제공된다. 전지적 연료펌프는 인-라인과 인-탱크 버전에도 또한 이용될 수 있다. 인-라인 연료 펌프는 탱크와 연료필터 사이에 있는 연료라인의 탱크 바깥쪽에 설치된다. 이들은 차량의 플로워 어셈블리에 부착된다. 반면에 인-탱크 연료 펌프 버젼은 특수한 마운팅을 사용하여 연료탱크자체에 설치된다. 외부로의 전기적 연결과 유압식 연결과는 별도로, 이 마운팅은 연료-스트레이너, 연료-레벨 지시계, 그리고 연료리져버로 사용되는 스윌 포트로 구성된다. 전기적 연료 펌프는 다음의 세가지 요소로 구성된다.

● 펌핑 요소
● 전지적 모터
● 엔드 커버

펌프의 특별한 적용영역에 의존해서 이용가능한 다른 다양한 펌핑요소버젼이 있다. 커먼레일에 대한 연료펌프는 롤러-셀타입(양의 용적 펌프)이다. 이러한 펌프의 형태는 기본적으로 슬롯형태의 로터가 장착된 챔버를 구성한다. 이동가능한 “롤러는 각각의 슬롯에 위치한다. 연료 압력과 더불어, 로터의 회전은 바깥롤러 통로와 슬롯의 구동측면에 대하여“ 롤러를 바깥쪽으로 이동하게 한다. 그결과, 롤러는 회전하는 씰처럼 동작하고, 챔버는 인접하는 슬롯의 롤러와 롤러 통로사이에 형성된다. 펌핑 그 자체는 일단 콩팥형태의 입구통로가 닫히면, 챔버체적은 계속적으로 감소한다는 사실에 의존한다. 출구통로가 열리면, 연료는 전기 모터를 통하여 흐르고 압력-측면 커버를 통해 펌프를 나간다. 전기모터는 영구-자석 시스템으로 구성된다. 그리고 전기자의 형상설계는 주어진 시스템 압력에서 요구되는 이송양에 의해 결정된다. 전기 모터와 펌핑 요소는 같은 하우징에 위치한다. 펌프 작동과 함께, 이들이 항상 차게 유지되도록 가솔린에 의해 잠겨있다. 이러한 설계는 펌핑요소와 전기 모터 사이에 복잡한 씰링없이 높은 모터 성능을 가능하게 한다. 엔드커버는 압력-측면 유압 연결뿐만아니라 전기적 연결을 포함한다. 간섭(interference)-억제(suppression)유니트도 또한 엔드커버에 통합된다.

2. 연료 필터
연료속의 오염물질은 펌프의 구성성분, 이송밸브 그리고 분사노즐의 손상을 초래한다. 따라서, 연료필터의 사용은 특별한 분사시스템에 필요한다. 그렇지 않으면, 오작동과 장기간의 서비스 수명을 보장받을수 없다. 디젤 연료는 수분을 함유할 수 있다.(즉, 온도 변화에 의한 수분의 응축), 만약 수분이 분사 시스템에 들어가면 부식의 결과로서 손상을 줄수 있다.) 다른 분사 시스템과 비슷하게, 커먼레일 또한 규칙적으로 수분이 유출되는 수분저장고가 장착된 연료필터를 필요로 한다. 승용차에서 디젤엔진은 점차 증가되고 있어 수분이 유출되어져야 할 때(연료에서 수분의 성분이 많은 국가에 한정) 경고램프에 의해 나타나는 자동수분경고장치가 요구되어 있다.

커먼레일 연료 분사시스템의 고압단계

1

연료탱크

8

레일

2

연료 필터(1차)

9

인젝터

3

연료 펌프(저압)

10

연료리턴 라인

4

연료 필터

11

ECU

5

저압 연료라인

12

압력조절밸브

6

고압 펌프

13

레일 압력센서

7

고압 연료라인

 

 

고압단계

고압-발생뿐만 아니라, 연료 분포와 연료측정이 고압단계에서 행해진다. 가장 주요한 구성성분은 다음과 같다.

1. 요소 셧오프(SHUTOFF)밸브와 압력-제어 밸브를 가진 고압-펌프
2. 고압 어큐머레이터
3. 레일-압력 센서
4. 압력-제한기 밸브
5. 유동 제한기
6. 인젝터


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