분사율을 이용한 직접 분사식 다공 가솔린 인젝터의 분사특성 연구
박정현*·신달호*·박수한†
Study on the Injection Characteristics using Injection Rate in a Direct-injection Gasoline Injector with Multi-hole
Jeonghyun Park, Dalho Shin and Su Han Park
Key Words: GDI(Gasoline Direct Injection, 가솔린 직접 분사), n-heptane(노말 헵탄), Injection rate(분사율), Injection quantity(분사량), Injection delay(분사 지연)
Abstract
This paper presents an experimental study on the GDI injector with Bosch method. The injection characteristics, such as the injection quantity, the injection rate, the maximum velocity of the nozzle exit and the injection delay were studied through the change of the injection pressure, the tube pressure and energizing duration in injection rate measurement device using n- heptane. The injection quantity is increased by increasing injection pressure, decreasing tube pressure or increasing energizing duration. As the difference of the injection quantity changed, the shape of injection rate was moved with a constant form.
The maximum velocity of the nozzle exit showed a tendency to increase as the injection pressure is increased. However, tube pressure did not affect. Overall, it was confirmed that the closing delay is longer than the opening delay in all conditions.
As the injection pressure increased, the result has a tendency to decrease the closing delay, it did not affect the opening delay.
Reduction of the closing delay showed the reduction of the injection duration. the tube pressure and energizing duration did not affect the injection delay (opening delay, closing delay).
기호설명
: 질량유량 (mass flow rate, 단위) ρf : 연료의 밀도 (density of fuel, kg·m3) An : 오리피스 면적 (area of orifice, cm2) Ptube: 관내압력 (pressure of tube, kg/cm2) Pinj : 분사압력 (pressure of injeciton, kg.cm2) Cd : 유량계수 (flow coefficient)
Q : 분사량 (injection quantity, mg)
a : 음속 (Speed of sound in fluid, m/s) teng : 통전기간 (energizing duration, m/s)
Vmax: 최대노즐출구분출속도(The maximum of the nozzle velocity, m/s)
CV : 속도계수 (Coefficient of velocity) u : 관내 유동 속도 (Flow velocity, N) F : 전단력 (Shearing force, N/m2) τ : 전단응력 (Shear stress, N·s/m2)
µ : 점성계수 (Coefficient of viscosity, N·s/m2)
1. 서 론
최근 자동차 배기가스저감 및 연비향상에 대한 관심 이 커지고, 관련 규제가 강화됨에 따라 가솔린엔진의 분 m·
(Recieved: 7 Feb 2016, Recieved in revised form: 9 March 2016, Accepted: 10 March 2016)
*전남대학교 대학원 기계공학과
†책임저자, 회원, 전남대학교 기계공학부 E-mail : suhanpark@jnu.ac.kr
TEL : (062)530-1674 FAX : (062)530-1689
사방식도 포트분사식(PFI, Port Fuel Injection)에서 직접 분사식(DI, Direct Injection)으로 변화하고 있다. 가솔린 직접 분사식(GDI, Gasoline Direct Injection) 엔진은 흡 기 포트에 연료를 분사하는 포트분사식 엔진과는 달리 실린더 내부에 직접 연료를 분사함으로써 연소제어의 용이성과 높은 분사응답성의 장점을 가지고 있다. 또한 직접 분사된 연료의 증발잠열로 인해 체적 효율이 향상 되어 압축비가 상승해 연비, 토크 및 출력이 향상된다.
이와 같은 이유로 가솔린 직접분사식 엔진은 연료소비 율을 줄일 수 있어 이산화탄소의 배출량이 줄어드는 장 점이 있다.(1-3).
가솔린 직접 분사식 엔진은 디젤엔진과 마찬가지로 연료가 연소실 내로 직접 분사되며, PFI 엔진에 비해 높 은 압력으로 분사된다. 직접분사식 엔진에서 연료의 분 사 및 분무 특성은 착화지연이나 완전연소 등에 관계되 고, 연료의 미립화 및 주변 공기와 혼합, 연소발달과정 에도 큰 영향을 미치는 중요한 인자이다. 이처럼 분사율 을 포함하는 분사특성은 고압직접분사식 엔진에서 분무 를 제어하는 핵심 매개변수로써 분사율 파형의 정확한 측정은 분사시스템의 발전 및 연소, 배기 성능 개선에 중요한 영향을 끼친다(4-5).
Lee등(6)은 가솔린 직접 분사식 엔진과 포트분사식 방 식 엔진의 미세입자 배출 특성을 비교하였고, Yinhuia등(7) 은 가솔린의 구성성분에 따른 미세입자 배출 특성을 규
명하였다. 또한, Park등(8)은 정적연소챔버 내에서 바이 오에탄올-가솔린 혼합연료의 혼합비율에 따른 분사 및 배출 특성을 파악하였다. Park등(1)은 GDI 인젝터의 분 무 도달거리, 분무각, 분무면적과 같은 분무 거동에 미 치는 영향을 실험적으로 규명하였으며, Jung등(9)은 GDI 인젝터를 이용해 분위기압력, 온도 그리고 분사압력을 제어하며 LPG의 분무 거동을 가시화 하였다. 또한, Lee 등(10)은 GDI 인젝터를 이용해 분사조건을 변경하며 분 무형상의 특성을 규명하였다. 한편 디젤 엔진에서 분사 조건에 따른 연료의 분사 및 분무 특성에 관한 연구는 활발히 진행되어 왔으나, 가솔린 직접 분사식 엔진에서 인젝터의 분사특성에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 특 히, 분사율을 이용한 GDI 인젝터의 분사특성 파악은 매 우 중요함에도 불구하고 관련 연구가 많지 않다.
따라서 본 연구에서는 분사율 측정 및 분석을 통해 GDI 인젝터의 분사 특성을 파악하고자 하였다. 분사율 은 정밀도와 신뢰도가 높은 Bosch법(11)을 기반으로 제 작한 분사율 장치에 GDI 인젝터를 이용하여 분사특성 을 파악하였다. 연료는 가솔린 연료와 물리적 특성이 유 사한 n-heptane으로 대체하여 분사압력, 관내압력, 통전 기간에 따른 분사조건을 변경하며 전류파형, 압력파형, 분사량 데이터를 취득하였다. 취득한 데이터를 이용하 여 GDI 인젝터의 분사량, 분사율, 분사속도, 분사지연과 같은 분사특성을 파악하였다.
Fig. 1 Schematic diagram of injection rate devices
2. 실험장치 및 방법
2.1 분사량 및 분사율 측정 장치
분사율은 단위 시간당 분사되는 분사량을 뜻한다.
Bosch 법은 연료가 가득 채워진 측정관에 연료가 분사 될 때의 관 내부의 압력변화를 측정하는 방법이다. 다른 분사율 측정 방법에 비하여 정밀도와 신뢰도가 높아 가 장 널리 사용되고 있는 Bosch법을 적용하여 장치를 제 작하였다. GDI 인젝터의 분사율을 측정하기 위해 실험 장치는 연료공급 장치, 분사율 측정 장치, 제어장치로 나누어 구성하여 Fig. 1에 나타냈다. 실험에는 6공 GDI 인젝터를 사용 하였다. 연료공급장치는 최대 670 bar까 지 공급 가능한 공압펌프(Haskel, DSF-60)를 사용하였 으며 고압 어큐뮬레이터를 이용하여 고압의 연료를 저 장하고 분사 시에도 압력을 유지시켜줄 수 있게 하였다.
또한 고압호스, 연료탱크, 릴리프밸브를 이용하여 장치 를 구성하였다. Bosch법이 적용된 분사율 측정 장치를 Fig. 2(a)에 자세히 나타냈다.
분사율 측정 장치는 기존 디젤 분사율 장치에서 GDI 인젝터를 장착하기 위한 GDI 인젝터용 어댑터를 제작하 여 챔버에 연결하였다. Measuring tube를 길이 5 m, 직경 1/4"로 제작하고, 관내압력을 형성하기 위하여 압력 레귤 레이터를 장착하였다. 분사량은 측정관 출구에서 저울을 이용해 측정하였다. 압력센서(Kistler, 4045A50V200S)와 Current Probe(Fluke, 80i-110s)를 이용하여 관내 압력과 인젝터 전류파형을 각각 측정하였으며, 오실로스코프 (TELEDYNE LECROY, WaveAce2014)를 이용해 얻은 두 파형을 실시간으로 확인하였다.
인젝터는 Compact RIO Controller(NI, cRIO-9024), Differential Digital Input(NI, NI 9411), Injector control- ler(NI, NI 9751) 등을 이용하여 제어하였다. 전류 및 압 력데이터는 LabVIEW프로그램을 이용하여 취득한 후, 자체 제작한 Matlab 기반 프로그램을 이용하여 정리하 였다.
2.2 분사량 측정방법
이론적인 분사량은 질량유량 방정식 (1)과 베르누이 방정식 (2)을 이용하여 계산할 수 있다.
(1)
(2)
분사량 계산식은 식 (1)에 식 (2)를 대입하여 다음과 같이 구할 수 있다.
(3)
2.3 분사율 측정방법
분사율은 Fig. 2(b)에 나타낸 것과 같은 순서로 계산 할 수 있으며, 압력에 대한 식으로 표현이 가능하다(12-13).
(4)
(5)
(6)
인젝터를 이용한 관내에 분사되는 연료의 분사율은 m·=ρf⋅ ⋅An V
P1 ρf
--- V12 --- gz2 1 + + P2
ρf
--- V22 --- gz2 2 + +
=
Q Cd A 2∆P ρf
--- teng
⋅ ⋅ ⋅
=
dq ---dt=An⋅u P=a⋅ ⋅ρ u dq ---dt An
a⋅ρf
--- P⋅
=
Fig. 2 (a) Schematic of the Bosch rate of injection meter.
(b) Flow chart of fuel injection rate analysis
식 (4)로 나타낼 수 있고, 비정상유동내의 단일 압력파 에 의한 압력과 유속의 관계식은 식 (5)로 나타낼 수 있 다. 식 (4)에 식 (5)를 대입하면 분사율은 식 (6)과 같이 압력에 대한 식으로 나타낼 수 있다.
2.4 노즐출구 분출속도
이론 노즐출구 분출속도는 베르누이 방정식 (2)로부 터 다음과 같이 나타낼 수 있다.
(7)
실제 노즐출구 분출속도는 실제 측정한 분사량으로부 터 다음과 같이 나타낼 수 있다. 이때 분사율 값은 각 실험조건의 분사율의 최대값을 사용하였다.
(8)
또한, 이론 노즐출구 분출속도와 실제 노즐출구 분 출속도에 대한 속도계수의 정의를 다음과 같이 나타 냈다.
(9)
2.5 실험조건 및 용어정의
본 실험에서 사용된 실험조건은 Table 1에 나타내었 다. 실험은 각 조건마다 3번씩 60초간 측정하였으며, RPM은 600으로 설정하였다. 분사압력에 따른 실험, 관 내압력에 따른 실험, 통전기간에 따른 실험의 조건을 각 각 나타 내었다.
분사지연은 인젝터에 전류가 흐르는 시점과 인젝터가 구동하는 시점 간의 간격을 뜻한다. 분사지연 (Injection delay)은 Opening delay와 Closing delay로 구분할 수 있 다. 본 연구에서는 Opening delay를 전류가 가해진 시점 부터 분사율 파형의 최저점까지의 시간으로 정의하였고, Closing delay는 인젝터에 전류가 끊어진 시점부터 분사 율 파형이 급격하게 감소한 후 첫 번째 극소값까지의 시간으로 정의하였다. 통전기간(Energizing duration)은 전류가 시작된 시점부터 전류가 끊어진 시점까지의 기 간으로 정의하였고, 분사기간(Injection duration)은 분사 율 파형의 최저점부터 급격하게 감소한 후 첫 번째 극 소값까지의 시간으로 정의하였다. 최대 분사율(Maxi- mum injection rate)은 분사율 파형에서 분사가 시작된 후 첫 번째 피크 값을 제외한 분사율 최고지점의 값으 Vtheo.max 2Pinj–Ptube
ρf
---
=
Vexp.max m·
ρf⋅An ---
=
CV Vtheo.max Vexp.max ---
=
Table 1 Experimental conditions Type of
Experiment Conditions Value
Common conditions
Number of
measurement 3 Time of
measurement [sec] 60
RPM 600
Effect of injection pressure
teng [ms] 1.5 Pinj [bar] 50-200
(increase by 10) Ptube [bar] 25
Effect of tube pressure
teng [ms] 1.5 Pinj [bar] 100 Ptube [bar] 5,10,20,30,40,50 Effect of
energizing duration
teng [ms] 1.5,3.0 Pinj [bar] 100,200 Ptube [bar] 5,25,50
Table 2 Fuel properties (n-heptane and gasoline) n-heptane Gasoline Molecular formula n-C7H16 -
Molecular weight 100.2 - Density [g/cm3@20oC] 0.682 0.746
Viscosity [cSt] 0.689 0.55 Surface tension [mN/m] 20.53 21.3 Lower heat value [MJ/kg] 44.566 44.1 Latent heat [kJ/kg] 316 310-340
Fig. 3 Definition of terms in injection rate graph
로 정의 하였다. 식 (3)에서 사용된 인젝터의 Cd값을 구 하기 위하여 실험으로부터 얻은 분사량 값과 식 (3)의 Cd값을 변경해가며 구해지는 이론 분사량 값을 비교하 고 오차율이 가장 작은 Cd값을 채택하여 사용하였다. 이 론 분사량과 실험 분사량의 오차율이 가장 작은 0.61 (오차율 0.68%)로 Cd값을 결정하였다.
2.6 연료의 물성
본 연구에서는 실험의 안전상 가솔린 연료와 물리적 분사특성이 유사한 n-heptane을 이용하였으며(14),Table 2에 실험에 사용된 n-heptane의 물성치를 가솔린과 비교 하였다.
3. 실험결과 및 고찰
3.1 분사압력의 영향
분사압력 변화에 따른 n-heptane의 분사특성 실험은 관내압력과 통전기간을 각각 25 bar, 1.5 ms로 고정한 후 분사압력을 50 bar에서 200 bar까지 10 bar 단위로 증가시키며 진행하였다. Fig. 4는 분사압력변화에 따른 이론 분사량과 측정 분사량을 나타낸 것이다. 그림에서 보는 바와 같이 분사압력의 증가로 이론 및 측정 분사 량은 증가하는 경향을 나타냈으며, 단위압력(10 bar) 당 증가율은 감소하는 것으로 나타났다. 이것은 식 (3)에 나타난 바와 같이 분사량에 대한 이론값은 압력차(분사 압력과 관내압력)의 제곱근에 비례하는 형태로 나타나 기 때문이다.
분사압력 변화에 따른 n-heptane의 실험 및 이론 최대
노즐출구 분출속도를 Fig. 5에 나타내었다. 그림에서 보 는 바와 같이 분사압력이 증가함에 따라 최대 노즐출구 분출속도는 증가하였으며, 이론값과 실제값의 차이는 점점 커졌다.
또한 이론 및 실제 최대 노즐출구 분출속도의 차이가 증가함에 따라 Cv값이 낮아지는 것을 Fig. 6에서 확인 할 수 있다. 식 (7)에 따라 계산되어진 이론 최대 노즐 출구 분출속도는 분사압력과 관내압력의 차이에 지배되 는 것을 확인할 수 있으며, 여기에는 유체와 노즐 오리 피스 내부 벽면과의 마찰, 전단응력에 의한 저항 등은 고려되지 않았다. 반면, 실제 노즐출구 분출속도는 분사 율을 노즐 오리피스의 단면적과 밀도로 나눈 값으로 유 동저항이 포함되어 있다. 유체의 유동저항은 노즐오리 피스벽면과 유체 사이에 형성되는 전단응력에 주로 영 향을 받게 되며, 식 (9)에서 보는 바와 같이 전단력은 유 체(연료)의 유동속도에 비례하여 커지게 된다. 이에 따 Fig. 4 Injection quantity for increasing injection pressure
at measuring tube pressure of 25 bar and energiz- ing duration of 1.5 ms
Fig. 5 The maximum velocity of the nozzle exit for increasing injection pressure at measuring tube pres- sure of 25 bar and energizing duration of 1.5 ms
Fig. 6 The coefficient of velocity for increasing injection pressure at measuring tube pressure of 25 bar and energizing duration of 1.5 ms
라 관내압력이 증가할수록 이론값과 실험값의 차이가 커지게 된다.
(9)
Figure 7은 분사압력 변화에 따른 n-heptane의 분사율 특성을 나타낸 것이다. 분사압력이 증가함에 따라 분사 율을 나타내는 곡선의 면적은 증가하였으며, 최대분사 율도 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 분사압력의 증가는 분사시작시기에 큰 영향을 주지 못했지만 분사 종료시기가 점차 빨라지는 것을 확인할 수 있었다. Fig. 7 의 분사율 그래프에서 분사지연기간을 분석할 수 있었다.
Figure 8은 분사지연기간과 실제분사기간을 나타낸 그래프로 Opening delay와 Closing delay를 구분하였다.
그림에서 보는 바와 같이 분사압력에 상관없이 Opening delay는 거의 일정한 형태 (0.28 ms로 수렴)를 나타냈으
며, Closing delay는 분사압력 증가에 따라 감소하는 경 향을 확인할 수 있었다(15). 이것은 분사압력이 높을수록 인젝터 구동 전류가 끊어진 후 인젝터 니들을 미는 힘 이 커짐에 따라 니들이 빠르게 닫히기 때문인 것으로 분석할 수 있다(16). 이에 따라 실제 분사기간은 분사압 력 증가에 따라 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
3.2 관내압력의 영향
분사율 측정 장치의 관내 압력 변화에 따른 n-heptane 의 분사특성을 Fig. 9~Fig. 12에 나타냈다. 관내압력 변 화에 따른 실험은 분사압력과 통전기간을 각각 100 bar, 1.5 ms로 고정하였으며, 관내압력은 5b ar, 10 bar, 20 bar, 30 bar, 40 bar, 50 bar로 증가시키며 실험을 진행하 였다.
Figure 9는 관내압력 변화에 따른 분사량 변화를 나타 냈다. 그림에서 보는 바와 같이 관내압력이 5 bar에서 50 bar로 증가하여 ∆P가 감소하는 경우 1회 분사량은 15.07 mg에서 12.57 mg 로 약 16.6% 정도 감소하는 것 으로 나타났다. 이것은 식 (3)에 나타난 것과 같이 분사 량은 ∆P에 영향을 받으며 ∆P가 감소함에 따라 분사량 이 감소한 것으로 판단할 수 있다. 또한 관내압력이 5 bar, 10 bar, 20 bar 일 때 분사량의 변화는 거의 없었 으나, 관내압력이 30 bar 이상일 때 분사량이 감소하는 경향이 뚜렷하게 나타났다.
한편 식 (3)에 의해 계산된 이론 분사량 값은 관내압 력 증가에 따른 감소 경향은 동일하나 감소량에서 차이 를 나타냈지만 실험결과에 영향을 줄 만큼 오차가 크지 않은 것으로 판단할 수 있다. 앞서 기술한 바와 같이 이 론 계산에 의한 분사량 값에는 관로마찰 및 유동저항
F τA µAdu ---dy
= =
Fig. 7 Injection rate for increasing injection pressure at measuring tube pressure of 25 bar and energizing duration of 1.5 ms
Fig. 8 Injection delay (opening delay and closing delay) for increasing injection pressure at measuring tube pressure of 25 bar and energizing duration of 1.5 ms
Fig. 9 Injection quantity for increasing tube pressure of 100 bar and energizing duration of 1.5 ms
등이 고려되지 않았기 때문이다. Fig. 9의 실제 측정값 과 이론값의 차이는 평균 0.895 mg이며, 이론값 기준 오차는 6.89%였다.
Figure 10은 관내압력 변화에 따른 최대 노즐출구분 출속도를 이론과 측정값으로 나타낸 것이다. 측정값은 분사유량을 밀도와 단면적으로 나누어 계산한 것이다.
그림에서 보는 바와 같이 최대 노즐출구 분출속도는 관 내압력의 영향을 거의 받지 않는 것으로 나타나 관내압 력이 5 bar에서 50 bar로 증가하는 동안 평균 101.59 m/s 에서 ±1.5 m/s 정도의 변화만 있었다. 그러나 베르누이 방정식과 질량유량방정식으로부터 계산된 이론 노즐출 구 분출속도는 관내압력의 증가로 166.13 m/s에서 120.14 m/s까지 뚜렷하게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이 것은 이론 노즐출구 분출속도 값이 온전히 밀도와 압력 차이에 의해서만 계산되었기 때문이다.
관내압력 변화에 따른 분사율 특성은 Fig. 11에 표시
하였다. 그림에서 보는 바와 같이 관내압력의 증가로 분 사율 파형의 면적이 작아지는 것을 확인할 수 있었으며, 관내압력 30 bar 미만에서는 변화량이 미미하였으나, 30 bar 이상일 경우 뚜렷한 감소현상을 확인할 수 있었다.
이것은 관내압력 변화에 따라 분사량이 감소하였기 때 문이다. 또한 Fig. 11의 최대 분사율 값 및 정상상태의 분사율 값 변화로부터 관내압력이 증가함에 따라 인젝 터 니들의 위치가 낮아진 것을 유추할 수 있으며 이것 이 분사량에 영향을 준 것으로 판단할 수 있다.
Figure 12는 관내압력 변화에 따른 분사지연기간 (Opening delay and Closing delay)과 실제분사기간을 나 타낸 것으로, 두 분사지연기간 모두 관내압력에는 크게 영향을 받지 않는 것을 확인할 수 있었으며, 이로 인해 실제 분사기간에도 큰 차이가 없음을 알 수 있었다.
3.3 통전기간의 영향
직접분사식 가솔린 인젝터에서 n-heptane의 통전기간 변화에 따른 분사특성을 Fig. 13~Fig. 15에 나타냈다. 통 전기간의 영향을 알아보기 위해 통전기간은 1.5 ms와 3.0 ms로 하였으며, 분사압력은 100 bar와 200 bar, 관내 압력은 5 bar, 25 bar, 50 bar로 설정하여 분사압력과 관 내압력의 차이로 그래프를 나타냈다. Fig. 13은 통전기 간의 변화에 따른 분사량 특성을 나타낸 것이다. 그림에 서 보는 바와 같이 모든 실험 조건에서 통전기간의 증 가는 분사량의 증가로 연결되었다. 통전기간의 증가는 인젝터 니들을 들어 주는 시간이 길어짐을 의미하며, 이 로 인해 노즐 오리피스를 통해 외부로 분사되는 연료의 양이 많아지는 것을 의미한다. 따라서 통전기간의 증가에 Fig. 10 The maximum velocity of the nozzle exit for
increasing tube pressure at injection 100 bar and energizing duration of 1.5 ms
Fig. 11 Injection rate for increasing tube pressure at injec- tion pressure of 100 bar energizing duration of 1.5 ms
Fig. 12 Injection delay (opening delay and closing delay) for increasing tube pressure at injection pressure of 100 bar and energizing duration of 1.5 ms
의한 분사량 증가는 당연한 실험 결과로 판단된다(17-18). 본 파트에서 확인하고자 한 것은 통전기간이 동일하게 1.5 ms에서 3.0 ms로 2배 증가하였을 때 실험조건(분사 압력 및 관내압력)에 따른 특성 변화가 있는지 확인하 는 것이었다.
Figure 13의 결과에서 분사압력과 관내압력의 차이가 증가함에 따라 통전기간 증가에 따른 분사량 증가율은 일정하였다. 또한 통전기간이 1.5 ms에서 3.0 ms로 2배 증가하였을 때 모든 분사압력과 관내압력 차이에서 분 사량의 증가도 2배가 증가하였다. 이는 분사지연은 통 전기간 조건에는 변화가 없는 것으로 예상되며, 실제 Fig. 14에서 볼 수 있듯이 통전기간이 1.5ms에서 3.0ms 로 변화함에도 불구하고 Opening delay에는 다른조건과 마찬가지로 통전기간도 거의 영향을 미치지 못하였다.
하지만 Closing delay는 다른 조건과는 다르게 통전기간 에서는 Closing delay에 영향을 주지 못하였다. 통전기 간의 변화는 Injection delay에 영향을 미치지 못하는 것 을 확인 하였다.
Figure 15는 분사압력 100 bar, 관내압력 25 bar에서 통전기간이 변화함에 따른 분사율 그래프를 나타낸 것 이다. 통전기간이 변화함에도 불구하고 분사율의 그래 프 형태는 유지되었으며, 통전기간에 따라 분사율 그래 프의 형태만 길어졌다.
4. 결 론
본 연구는 Bosch법을 이용하여 GDI 분사율 장치를 제작해 다양한 조건에 따라 GDI inejctor의 분사특성을 파악하였다. 이 연구를 통하여 얻은 결론은 다음과 같다.
1)분사압력이 50 bar에서 200 bar까지 증가함에 따라 분사량은 최대 195% 증가하였으며 분사량의 변화율 은 점차 감소하였다. 최대 노즐 출구 분출속도는 증 가하였으며, Closing delay가 감소하는 경향을 보였다.
2)관내압력이 증가할수록 분사량은 감소하는 경향을 보였지만, 비교적 낮은 관내압력에서는 분사량이 일정한 현상을 보였다. 최대 노즐 출구 분출속도와 Injection delay에는 영향을 주지 않았다.
3)통전기간에 따른 분사량은 선형적으로 변화하였으 며, Injection delay에는 영향을 주지 못 하였다.
4) Opening delay는 어떠한 분사조건에도 영향을 받지 못하였으며, 항상 일정한 delay를 유지하는 것을 알 수 있었다.
Fig. 13 Injection quantity for changing energizing dura- tion at injection pressure of 100 bar, 200 bar and tube pressure of 5 bar, 25 bar, 50 bar
Fig. 14 Injection delay (opening delay and closing delay) for changing energizing duration at injection pres- sure of 100 bar, 200 bar and tube pressure of 5 bar, 25 bar, 50 bar
Fig. 15 Injection rate for changing energizing duration at injection pressure of 100 bar and tube pressure of 25 bar
후 기
이 논문은 2015년 한국연구재단 일반연구자 지원사 업(2014R1A1A2057805), 기초연구실사업(2015 R1A 4A1041746)의 지원으로 수행된 연구임.
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