1.1 연구의 배경
디젤기관은 연료의 경제성, 내구성 등이 우수하여 대부분의 중․대 형 상용차에 탑재되어 왔으나, 화석연료의 유한성에 따른 에너지 소 비절약 및 환경개선을 위한 사회적 요구가 점점 강해지고 있어서 자동차의 기관으로부터 배출되는 유해배출가스에 대한 규제가 강화 되고 있는 실정이다.
연비성능의 면에서 가솔린기관에 비하여 디젤기관은 고압축비화에 따른 열효율의 증가와 희박연소가 용이하다는 장점이 있다. 그러나 가솔린기관의 경우 연료와 공기의 혼합이 연소실 밖에서부터 이루 어지므로, 고회전화 할수록 연소실내 유동장의 발달과 난류 강도의 상승으로 연소의 효율이 높아지는 반면, 디젤기관은 연소실내로 연 료를 직접 분사 후 압축 착화하여 연소시키는 원리를 이용하므로, 고속 회전시에는 연료와 공기의 혼합 시간이 부족하여 혼합 효율이 저감되는 단점을 가지고 있다.1),2)
디젤기관의 고회전화를 가능하게 하는 방법으로 간접 분사식 디젤 기관이 탄생되었으나, 간접 분사식 디젤기관은 부실의 존재로 인하 여 연소실 형상이 복잡하게 되어 압력의 손실이 발생하며, 또한 연 소실 표면적의 증가로 인한 냉각손실의 증가 및 연소실 표면의 국 부적인 가열 등이 발생하는 단점을 가지고 있다. 이에 반하여 직분 식 디젤기관의 경우 고압축비화가 가능하여 구조가 단순할 뿐만 아 니라 효율이 증대되는 장점이 있다. 과거에는 대형차량에만 적용되
었던 직접분사식 디젤기관이 강화되는 배기가스 규제를 만족시키는 연료 분사 시스템의 개발에 의해 그 적용범위가 상용차에서 RV 및 승용차에까지 확대되고 있는 추세이다.
1.2 연구의 개요 및 목적
승용 차량용 고속 직분식(HSDI) 디젤기관의 증가와 디젤기관에 대 한 배기가스 규제의 강화는 보다 정밀하고 완전한 전자 제어 고압 연료분사장치에 대한 요구를 증가시키고 있다.3),4),5) Common-rail 연 료분사 시스템은 압력발생부와 분사를 분리할 수 있기 때문에 기존 의 디젤기관용 연료분사 시스템에 비해 많은 유연성을 가지고 있다.
분사압력은 엔진회전속도와 분사량에 관계없이 조절될 수 있으며, 초고압화에 의해 매연(soot) 저감에 매우 유리한 특징을 가지고 있
다.6)∼13) 또한, 전자제어를 통한 최적의 분사시기 및 분사량의 조절
로,14)∼17) 동일 출력 성능하에서 trade-off 관계에 있는 NOx와 PM의
저감을 기대할 수 있으며, 파일럿(Pilot) 분사에 의해 연소에 의한 소음도 상당부분 감소될 수 있다.18)
따라서 본 연구에서는 단기통 디젤기관에 장착한 Common-rail 연 료분사 시스템의 분사압력, 분사시기, 분사기간 등을 변화시켜 최적 의 분사조건을 찾고자 하였으며, 또한 파일럿 분사에 의한 연소특성 도 실험하였다.