점점 더 진화하고 있는 디젤 분사장치!

갈수록 강화되는 배출가스 기준(그중에서도 이산화탄소)을 만족시키기 위해 클린 디젤 엔진에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 이에 따라 클린 디젤 엔진의 핵심 부품인 커먼레일 시스템도 진화하고 있습니다.

우선, 커먼레일 시스템은 기존의 캠축구동 디젤 연료분사 시스템과 달리 연료 압력을 높이는 펌프와 분사를 담당하는 인젝터를 완전히 분리한 시스템입니다. 장점요? 설계자 입장에선 연료 압력 발생과 분사를 따로 제어 할 수 있습니다. 즉, 부하에 따라서 최적의 분사량을 컨트롤 할 수 있죠. 또 파이롯트 분사로 진동과 소음도 줄일 수 있습니다. 해서 최근에 등장하는 디젤 엔진은 거의 대부분 이러한 방식이지요.

헌데 이 커먼레일 시스템도 몇가지 방법이 있습니다. 쌍차와 현차를 비롯해 많은 메이커들이 SUV를 내놓으면서 광고하지요 2~3세대 커먼레일~ 이네 하고요. 오늘은 지금까지 선보인 시스템 중 가장 진보한 것으로 평가 받고 있는 델파이의 직접구동 커먼레일 장치에 대해서 이야기해 보죠.

델파이 직접구동 커먼레일 장치 구성 부품. 왼쪽부터 DCM4 컨트롤러, DFI3 피에조 인젝터, DFP3고압펌프, Series 9 연료필터입니다

사실 이 시스템의 핵심은 커먼레일 장치(노즐, 펌프, 라인) 중에서도 노즐에 있습니다. 노즐은 고압의 연료를 순간적으로 실린더에 뿜어주는 장치로 아주 작은 구멍과 이를 여닫는 장치로 이뤄졌습니다. 헌데 이 구멍을 여닫는 장치(보통은 니들밸브가 그 역할을 함)를 구동하는 방식이 직접구동형태로 바뀐 것이지요. 이전에 쓰이던 방식은 별도의 유압라인을 둔 솔레노이드 밸브에 의해서 이 구멍을 여닫았지만 델파이의 직접구동방식은 이러한 유압회로 대신에 직접 피에조 일렉트릭 액츄에이터를 써 니들밸브를 작동합니다.

오른쪽이 델파이 직접구동 커먼레일 노즐입니다

그럼 뭐가 좋을까요? 우선은 100마이크로초 정도로 작동시간이 매우 짧아 정교한 연료제어가 가능하고 분사압력을 2,000기압 이상으로 올릴 수 있습니다. 게다가 연료리턴라인이 없기 때문에 고장 날 확률도 확 줄지요. 초기 커먼레일 엔진은 연료에 불순물이 섞여 요 라인이 막히는 경우가 많았습니다. 또 연료의 역류로 인한 낭비가 없고 냉각에 필요한 연료 냉각제도 필요 없겠죠. 결과적으로 약 10%의 출력을 높이면서도 배출가스와 소음 및 진동을 줄일 수 있다고 하네요.

출처 : 오토씨스토리(http://autocstory.tistory.com)