[논문자료] 커먼레일 시스템용 고압펌프의 성능 특성에 관한 연구

출처: 픽사베이

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커먼레일 직접분사(CRDI, Common rail direct injection) 시스템은 기존의 디젤엔진을 획기적으로 개선한 방식으로서 연료 분사압력을 1,800 bar 이상의 고압으로 가압하여 커먼레일을 통하여 인젝트로 연료를 분사하는 새로운 형식의 디젤엔진 이다. 이러한 연료의 고압화와 새로운 형식의 인젝트 개발로 연료 미립화가 가능해졌고, 연료 미립화는 연료를 완전연소에 가깝게 연소시켜 각종 유해가스의 배출을 최소화한다. 또한 커먼레일 시스템은 A/F를 최적화하여 연비가 향상되고 연료의 분사압력은 차량의 엔진 및 부하와 무관하게 조절되므로 저속에서도 높은 분사압력이 가능하여 기존에 사용되는 일반적인 디젤엔진보다 저속에서 토크 및 출력이 크게 증가된다.

 

커먼레일은 Fig. 1에서와 같이 차량의 연료탱크 에서 저압펌프(fuel pump)를 거쳐 공급된 저압의 연료를 고압화하여 커먼레일에 공급하는 고압펌프, 고압펌프에서 공급된 고압의 연료를 일시적으로 저장하는 커먼레일, 커먼레일의 압력을 조절하는 압력조절밸브, 커먼레일의 압력을 측정하는 압력센서, 연료를 엔진 내부에 분사하는 인젝터, 모든 장치를 제어하는 전자제어장치(ECM)와 기타 센서 등으로 구성되어 있다.

논문 출처:  https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO201304260597852

 

이상과 같이 커먼레일용 고압펌프의 성능 해석을 통하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

 

1) 펌핑챔버 내부의 압력과 출구압력의 변동을 계산하였고, 흡입밸브와 펌핑밸브의 운동 특성을 분석하였다. 그 결과 펌핑챔버 내부의 최고압력은 펌프 출구압력의 변동에 영향을 미침을 알 수 있었고, 펌핑밸브는 초기에 급격히 개도가 열림을 확인 할 수 있었다. 이러한 급속한 개도의 변화는 급속한 압력변동을 야기해 유체소음 등의 문제를 야기 할 수 있으므로 고압펌프 설계 시 고려가 필요하다.

 

2) 고압펌프의 성능에 영향을 미치는 흡입밸브의 성능을 해석한 결과 흡입밸브는 적절한 입구의 직 경이 확보되어야 원활한 유체의 흡입이 가능해져서 정상적인 고압펌프로서 작동함을 알 수 있었다.

 

3) 흡입밸브 스프링의 초기접촉력 또한 그 값이 커질수록 압력변동이 커짐을 알 수 있었다.

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펌스터 ( http://pumster.com )

 

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