커먼레일 시스템 따라잡기

 

OBD2 대응 디젤 자동차는..

디젤차의 날로 심각해지는 환경문제와 OBD2 시스템 적용, 디젤승용차 등에 획기적인 기술로 등장한 것이 커먼레일(Common Rail) 디젤 엔진이다.

커먼레일 엔진은 기존 디젤엔진의 단점인 매연과 가속성 그리고 진동, 소음 등이 가솔린 차량에 근접할 만큼 향상된 엔진이다.

그렇다고 엔진의 작동원리가 바뀐 것은 아니다.  디젤 엔진의 작동 원리는 공기를 실린더에 흡입하고 피스톤이 압축을 시키면 공기온도가 높아진다. 이때 고온의 공기에 연료를 분사시켜, 스스로 연소를 일으키게 하여 동력을 얻는다. 따라서 이때 분사되는 연료의 미립화 정도, 분사시기, 분사압력 등은 연소에 커다란 영향을 준다. 커먼레일(Common Rail)방식은 이런 최적 분사조건을 구현할 수 있다.

디젤엔진의 커먼레일 방식은 직접분사실식 엔진에 적용되며, 초고압(1,350bar)으로 압축된 연료를 컴퓨터의 명령을 받은 전자 인젝터를 통해 연소실에 직접 분사시킨다.

이때 분사된 연료가 균일한 폭발력을 가지도록 연료가 최대한 빠르게 기체상태에 가까운 미립화를 위해 고압으로 분사한다

커먼레일(Common Rail) 의 주요 구성품은 고압펌프, 커먼레일, 압력조절밸브, 압력센서, 인젝터, 컴퓨터(ECU), 기타 센서와 액추에이터 등이 있다.

그 동안의 캠에 의한 분사방식(인젝션 펌프형식)은 최적의 분사조건을 만들기 불충분한 요소가 많았으며, 분사시기를 정밀하게 제어하는 데도 한계가 있었다.

그러나 커먼레일 방식은 분사압력을 고압화하고, 항상 일정한 압력으로 분배레일(Common Rail)에 충전했다가 필요시 적정양의 연료를 정확한 시기에 분사시켜 주어, 최상의 연소상태를 실현하도록 하고 있다.

그리고 최근에는 배기가스 제어 등 여러 가지 시스템을 추가해, 배기가스 중의 질소산화물을 줄이고, 연비를 20% 가량 향상되게 하고 있다.

특히 커먼레일은 기계적인 거버너나 타이머의 역할을 컴퓨터가 엔진의 회전수, 부하 등을 감지해 최적의 분사시기로 분사한다. 따라서 엔진회전 속도 및 부하변화에 알맞게, 저속에서 부하가 많이 걸릴 때에도 고압분사가 가능하다. 따라서 기존의 디젤엔진 보다 저속토크에서 50% 및 출력25% 향상 효과를 얻을 수 있다. 또한 전자 인젝터에 의해 분사하므로 소음이나 진동이 적다.

이러한 장점에도 불구하고 고압의 연료를 솔레노이드가 제어하므로 내구성 등의 배려와 급가속시나 급격한 부하 변동에 레일의 연료 충전압력이 신속히 대응하는 기술적인 배려 또한  요구된다하겠다.                                                                                                                         [본지부설 자동차정비기술연구원]