인젝터 구동 전류 패턴 변화가 솔레노이드 타입 커먼레일 인젝터 분사율 특성에 미치는 영향에 대한 컴퓨터시뮬레이션
이 충 훈
†
A Computer Simulation of Injection Rate Characteristics of Solenoid Type Common Rail Injector According to Injector Driving Current Patterns
Choong Hoon Lee
Key Words: Solenoid type common rail injector(솔레노이드 타입 커먼레일 인젝터), Fuel injection rate(연료분사율), Current pattern(전류 파형), Peak and hold(픽앤홀드)
Abstract
The effect of injector driving current pattern on fuel injection rate of solenoid diesel common rail injector was studied by computer simulation. The time resolved fuel injection rate and injected quantity per stroke of a common rail injector driven with the five current patterns were computer simulated. The fuel injection rate and injected quantity per stroke according to the rail pressure and fuel injection period were also computer simulated. When the common rail injector was driven with the five driving current patterns of peak & hold, there was no difference in the fuel injection rate in the peak section regard- less of all the current patterns of the five cases. On the other hand, the magnitude of the hold current value influenced the injection rate and injected quantity per stroke. That is, in the current pattern of three cases where the hold current value is equal to or more than a constant value of the peak current value, the fuel injection rates for the given common rail rail pres- sure and injection period are same one another. On the other hand, the current pattern of the two cases, in which the hold current value is smaller than a certain value, there is a large fluctuation in the fuel injection rate.
1. 서 론
디젤 엔진의 성능에 가장 큰 영향을 주는 인자는 연료 분사압, 연료 분사률 패턴 그리고 분사 타이밍이다. 연료 분사압이 높으면 연료가 고속으로 분사되면서 미립화가
촉진된다(1-4). 분무의 미립화가 촉진될수록 연료 액적이
신속하게 증발되면서 연료 공기 혼합이 촉진 된다. 또한 연료 분사압이 높으면 인젝터 노즐 구멍의 직경을 줄일 수 있기 때문에 연료 제트의 미립화가 더욱 더 촉진된다.
디젤 엔진에 커먼레일과 전자적으로 제어되는 인젝터 가 적용되면서 연료 분사 패턴의 형태가 다중 분사를 띠고 있다. 연료의 다중 분사는 디젤 엔진에 성능에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 기계식 연료 분사시 스템에서도 인젝터 내에 다단 스프링을 사용하여 다중 분사가 가능하다. 그러나, 다중 분사가 엔진 성능 개선 에 효과를 보려면 연료 분사량 및 분사 타이밍 제어가 정확해야 되는데 기계식 연료 분사시스템은 그렇지 못 하다. 다중 분사 중에 가장 중요한 패턴은 주분사(main injection) 전에 하는 파일롯 분사(pilot injection) 이다.
파일롯 분사는 디젤 엔진 연소에서 착화 지연 기간을 단축함으로써 자발화(auto ignition) 이전까지 생성되는 예혼합기(pre-mixture) 량을 줄이는 역할을 한다. 예혼합 기량을 줄임으로써 NOx및 엔진 소음을 줄일 수 있다.
(Recieved: 27 Mar 2019, Recieved in revised form: 26 May 2019, Accepted: 2 June 2019)
†
교신저자, 회원, 서울과학기술대학교 기계자동차공학과 E-mail : [email protected]
FAX : (02)979-7032
파일롯 분사를 통해 효과적으로 NOx 및 엔진 소음을 줄이려면 전술한 바와 같이 연료 분사량 및 분사 타이 밍 제어가 매우 정확 하여야 한다. 이것을 가능하게 한 것이 커먼레일과 전자 제어 방식으로 구동되는 인젝터 이다(5-8).
커먼레일 인젝터는 솔레노이드 타입과 피에조 타입이 있다. 솔레노이드 타입 인젝터의 연료 분사 제어는 인젝 터에 공급되는 전류 패턴을 peak & hold 형태로 제어함 으로써 가능하다. 인젝터 내의 솔레노이드 밸브가 고압 의 연료 라인을 개폐함으로써 니들 밸브(needle valve) 상단에 작용하는 힘을 제어한다. 니들 밸브 상단에 작용 하는 힘이 작으면 연료가 분사되고 상대적으로 크면 연 료 분사가 차단된다. 피에조 타입 인젝터는 압전 물질 스택을 포함하고 있다. 압전 물질 스택이 팽창하면 니들 밸브에 작용하는 유압에 의한 힘이 작아져 연료가 분사 된다. 압전 물질이 수축하면 반대의 과정이 일어나 연료 분사가 차단된다. 피에조 인젝터는 압전 물질이 수축과 팽창을 할 수 있도록 하기 위해서 충전(charge)과 방전 (discharge) 전류가 압전 물질 스택에 흐르도록 인젝터 구동 회로를 구성하여야 한다(9-11). 피에조 인젝터가 다 중 분사 타이밍 제어의 정확성 및 신속성 측면에서 솔 레노이드 인젝터보다 우수하기 때문에 한때 많이 채택 되었다. 그러나, 피에조 인젝터가 가지고 있는 장점에도 불구하고 가격이 비싸기 때문에 최근에 몇몇 자동차 메 이커는 다시 솔레노이드 인젝터로 돌아가는 경향도 보 이고 있다(12,13).
다중 분사의 중요성이 부각되면서 인젝터의 시간 분 해 (time resolved) 분사율 측정이 중요하다. 특히 파일 롯 분사와 같이 분사 기간이 매우 짧은 경우에는 분사 량 및 타이밍의 정확성이 중요하고 이를 측정 또는 시 뮬레이션을 통해서 확인하는 것이 중요하다.
인젝터의 시간 분해 분사율 측정은 Bosch 방법(14)과 Zeuch 방법(15)이 많이 사용된다. 여러 연구자들이 커먼 레일 인젝터의 time resolved 분사율을 측정한 바가 있 다. Payri 등(16)은 시간 분해 분사율을 컴퓨터 시뮬레이 션으로 계산하였다. 대부분의 기존 연구자들은 전형적 인 전류 공급 패턴에 의한 연료 분사율을 측정하거나 시뮬레이션하였다. 솔레노이드 타입 인젝터에 공급되는 여러 전류 패턴에 대해서 시간 분해 분사압력파를 Bosch 방법으로 측정한 바가 있다(17,18). Lee and Lee(17) 는 솔레노이드 인젝터 구동 전류 패턴의 차이가 시간 분해 분사율의 변동을 가져올 수 있음을 보였다.
Lee and Lee(17), Kim and Lee(18)가 전류 패턴에 따른
분사율 변동 측정은 Bosch 방법(14)에 의한 압력파 변동 을 분석한 것으로 직접적으로 분사량 특성을 측정하지 는 못하였다. 직접적으로 솔레노이드 인젝터에 공급되 는 구동 전류 변화에 따른 시간 분해 분사율 특성 및 단 위 스크로크당 연료 분사량(injected fuel mass per stroke) 에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 연구는 알려진 바가 거의 없다. 본 연구에서는 솔레노이드 인젝터 구동 전류 패턴 변화가 시간 분해 분사율에 미치는 영향을 컴퓨터 시뮬 레이션 하였다. 또한 전류 패턴 변화에 따른 커먼 레일 압력 변동 패턴 및 누적 연료 분사량 변화를 컴퓨터 시 뮬레이션 하였다.
2. 시간 분해 분사율 컴퓨터 시뮬레이션
Fig. 1은 본 연구에서 사용한 GT-Suite 가 제공하는 솔 레노이드 타입 커먼 레일 인젝터 모델 개략도이다(19). 인젝터는 Payri 등(16)의 모델과 동일하다. 컨트롤 밸브 (control valve)의 거동은 코니컬 시트 상부의 볼 포펫(ball poppet) 밸브 거동을 1-D mechanics와 FMT(fluid mechan- ical template)을 사용하여 모델링하였다. 컨트롤 체임버 (control chamber)의 압력은 전술한 바와 같이 니들의 움 직임에 결정적인 역할을 한다. 컨틀롤 체임버 압력에 영 향을 미치는 요소는 “A”, “Z” 오리피스이며 이들 오리 피스 전후로 큰 압력 손실이 일어나기 때문에 케비테이 션이 일어 날 수 있다. GT-Suite은 케이비테이션 특성을 테스트 리그로 실험적으로 측정하여 반영하였다. 컨트 롤 피스톤은 컨트롤 체임버에 접촉하지 않은 상태에서 최대 리프트(lift)를 유지하는(hovering) 모델을 사용하였 다. 솔레노이드 모델은 전류 소스, 코일, 반경 및 축방향 마그네틱 구성품, 그리고 솔레노이드와 아마추어(arma- ture) 사이의 간극으로 구성된다(19).
사용된 솔레노이드 커먼레일는 BOSCH CR12-16 인 젝터로, 인젝터의 분공경, 분공수는 각각 0.15 mm, 5개 이다.
Fig. 1 A schematic diagram of solenoid injector model used in this study(19)
Payri 등(16)은 솔레노이드 타입 커먼레일 인젝터의 시 간 분해 분사율을 실험적 방법과 1차원 컴퓨터 시뮬레 이션으로 비교하였다. Payri 등(16) 은 인젝터의 시간 분 해 분사율 컴퓨터 시뮬레이션에 AMESim(20)을 사용하 였다. Payri 등(16)은 인젝터를 3개의 부분으로 나누어 상 세 모델링하였다. 3개의 부분은 인젝터 노즐, 노즐 홀더, 전자밸브(electro valve) 모델으로 구성되어 있다. Payri 등(16)의 인젝터 시간 분해 분사율의 컴퓨터 시뮬레이션 결과는 실험 결과와 잘 일치함을 보였다.
Payri 등(16)이사용한 동일한 인젝터에 대해서 GT- Suite로 모델링한 결과는 Payri 등(16) 의 실험결과와 잘 일치함 보였다(20). 따라서 본 연구에서는 GT-Suite가 제 공하는 Payri 등(16)의 솔레노이드 인젝터에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 예제를 수정하여 사용하였다. 인젝터 구동 전류 패턴, 레일압, 연료 분사기간을 다양하게 변화시켰 을 때, 솔레노이드 타입 커먼 레일 인젝터의 시간 분해 분 사율을 GT-Suite을 사용하여 컴퓨터 시뮬레이션 하였다.
GT-Suite에 의한 컴퓨터 시뮬레이션 결과와 Payri 등(16) 의 결과가 거의 일치하는 결과를 보였다.
컴퓨터 시뮬레이션을 위한 솔레노이드 타입 커먼 레 일 인젝터의 구동 전류 패턴은 Lee and Lee(17)의 구동 전류 패턴에 기초하였으며 이를 수정하여 사용하였다.
솔레노이드 타입 커먼레일 인젝터 구동 전류 기본 패턴 은 peak & hold 형태이다. Peak 구간은 전류를 급격하 게 상승시켜 솔레노이드 밸브에 의해 차단되어 있는 유 압 통로를 신속하게 연다. 인젝터 내의 유압 통로가 열 리면 열린 상태를 유지하는 데에는 구동 전류가 클 필 요가 없기 때문에 낮은 전류 값을 유지한다. 이 구간을 hold 구간이라고 한다. 인젝터 내의 유압 통로가 열리면 니들 밸브의 상단에 작용하는 유압이 떨어져서 니들이 들려서(lift) 연료가 분사된다. 반대로 솔레노이드 밸브 에 공급되는 전원이 차단되면 유압 통로가 차단되며 니
들 밸브 상단에 작용하는 압력이 거의 레일압에 도달하 여 니들 밸브에 의해 연료 분사가 차단된다.
Figure 2는 Lee and Lee(17)가 사용한 솔레노이드 타입 커먼레일 인젝터 구동 회로이다. 인젝터 구동 전류를 제 어하기 위해서 80V 인젝터 구동 전원을 TR(transistor) MJ11016으로 스위칭하였다. TR MJ11016에 공급되는 스위칭 제어 신호는 마이크로컨트롤러 PIC16F917의 CCP(capture compare PWM) pin 단자로부터 peak &
hold 신호를 출력하였다. 이 신호를 TR MJ11016 base 단자에 공급하여 인젝터 구동 전원을 peak and hold 형 태로 스위칭하였다. CCP pin 으로부터 생성된 peak &
hold 형태의 구동 제어 신호는 peak 구간은 듀티비 100%, hold 구간은 duty 비를 10% 또는 30%로 구성되어 있다.
Figure 3은 PIC16F917 CCP pin으로부터 생성된 TR MJ11016 스위칭 제어용 신호의 예이다. Fig. 2에서 인젝 터 구동 시간은 1ms 이며 peak 구간은 100 ms hold 구 간은 900 ms 이다. Table 1은 Lee and Lee(17)가 5가지 인젝터 구동 전류 파형을 생성하기 위해 사용된 TR MJ11016 스위칭 제어용 CCP pin 제어 신호의 peak &
hold 파형 조합이다. case 1은 분사기간 1 ms 전 구간에 서 모두 듀티 100%인 인젝터 구동 제어 신호를 생성하 였다. Case 2와 case 3은 peak 100 ms hold 900 ms로 제 어 파형을 구성하였고, hold 파형의 듀티비는 각각 10%
Fig. 2 A common rail injector driver circuit for generat- ing the injector driving voltage of a peak-and-hold wave(17)
Fig. 3 A Typical peak-and-hold wave from a microcon- troller CCP pin as measured with a digital oscillo- scope(17)
Table 1 Summary of peak and hold wave set condition case Peak/Hold
(ms/ms)
Hold wave duty ratio (%)
1 1000/0
2 100/900 10
3 100/900 30
4 500/500 10
5 500/500 30
와 30%로 설정하였다.
Case 4와 case 5는 peak 500 ms hold 500 ms로 제어 파형을 구성하였고, hold 파형의 듀티비는 각각 10%와
30%로 설정하였다.
본 연구에서는 인젝터 구동 전류 패턴 변화에 따른 분사율 특성을 컴퓨터 시뮬레이션으로 연구하기 위해서 Fig. 4 Current patterns used for computer simulation of the time resolved fuel injection rate
Lee and Lee(17)가 사용한 전류 패턴을 기본으로 사용하 였다. 다만 구동 전류값을 Payri 등(16)의 pick 전류값과 일치하도록 스케일링 하였고, 시간축은 1 ms에 대한 연 료 분사 기간의 비로 스케일링하였다. Fig. 4(a)는 Payri 등(16)이 인젝터 분사율 컴퓨터 시뮬레이션에 사용한 전 류 파형을 나타낸 것이다. 연료 분사 기간은 0.24, 0.5, 1.0 그리고 2.0 ms 4가지 case이다. Peak 프로파일은 4 가지 분사 기간 모두 일치하고, 연료 분사 기간이 늘어 남에 따라 hold 기간이 늘어난 형태이다. 즉, Payri 등(16) 은 인젝터 구동 전류 중 peak 프로 파일은 하나의 패턴 이고 연료 분사 기간만 다르다. 본 연구에서 인젝터 분 사율 컴퓨터 시뮬레이션에 사용한 인젝터 구동 전류 패 턴은 Figs. 4(b)-4(f)에 나타내었다. 본 연구의 컴퓨터 시 뮬레이션에 사용된 연료 분사 기간은 0.24, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 ms 로 5가지 case이다. 각각의 연료 분사 기간에서 구동 전류 패턴을 5가지 case로 제어하였다. 5가지 case 의 인젝터 구동 전류 패턴을 획득하기 위한 제어 신호 는 Table 1에 나타낸 조건에 따랐다.
일반적인 솔레노이드 타입 인젝터 구동 전류 패턴은 Fig. 4의 case 3의 형태이다. case 3의 구동 전류 패턴은 Payri 등(16)의 결과를 시뮬레이션하기 위해 GT-Suite에서 사용한 전류 패턴(Fig. 3(a) 참조)과 가장 유사하다. 본 연구에서 사용한 전류 패턴 case 3의 전류 패턴 및 Fig. 4(a)의 전류 패턴에 대해서 각각 GT-Suite 시뮬레이 션 하였다. GT-Suite 결 과와 Payri 등(16)의 실험 결과를 Fig. 5에 비교하여 나타내었다. Payri 등(16)의 실험 조건 은 레일압이 30 MPa, 80 MPa이고 연료 분사 기간은 0.5 ms, 1.0 ms, 2.0 ms 이다. 심볼(symbol)로 나타낸 것 은 Payri 등(16)의 실험 결과이다. 본 연구에서는 인젝터
구동 전류 패턴이 Payri 등(16)의 그것과 완전히 일치하 지 않지만 거의 유사하며 참고로 비교하였다. GT-Suite 에 의한 컴퓨터 시뮬레이션 결과와 Payri 등(16)의 실험 결과의 오차 %를 Table 2에 요약하여 나타냈다. 레일압 은 30, 80 MPa의 2 case, 연료분사기간은 0.5, 1.0, 2.0 ms의 3 case 조건에서 각각 오차를 계산하였다. 연료 분 사 기간이 짧을수록, 연료 레일압이 낮을수록 오차가 증 가하는 경향을 보이고 있다. 이러한 비교 결과를 참고하 여 본 연구에서는 5가지 case의 전류 패턴에 대해 레일 압, 연료 분사 기간을 조합하여 다양한 조건에서의 솔레 노이드 타입 커먼레일 인젝터의 분사율 및 분사량을 컴 퓨터 시뮬레이션 하였다.
Table 2 Summary of error % calculation between GT-Suite simulation and Payri et al.(16) experiment Injection duration
(ms)
GT-Suite Simulated injected fuel mass per stroke at 30 MPa (mg)
Payri et al. Measured injected fuel
mass per stroke at 30 MPa (mg) Error (%) at 30 MPa
0.5 1.926 1.235 56.01
1 9.276 7.068 31.23
2 23.325 22.850 2.08
Injection duration (ms)
GT-Suite Simulated injected fuel mass per stroke at 80 MPa (mg)
Payri et al. Measured injected fuel
mass per stroke at 80 MPa (mg) Error (%) at 80 MPa
0.5 8.302 7.722 7.52
1 25.219 25.246 -0.11
2 47.022 45.168 4.10
Fig. 5 Comparative results of injected fuel mass per stroke between computer simulation and experiment
3. 결과 및 검토
일반적으로 디젤 엔진을 장착한 차량이 주행시에 디 젤 커먼 레일의 압력은 항상 일정한 것이 아니라 엔진 속도 및 부하에 따라서 변한다. 엔진이 아이들 조건에서 는 20-30 MPa이고 일반 주행 조건에서는 60~120 MPa, 고부하 주행 조건에서는 140~150 MPa까지 올라 간다.
차량의 주행시 엔진 운전 속도와 엔진 부하를 고려하여 컴퓨터 시뮬레이션 할 연료 분사압과 연료 분사 기간을 정하였다. 연료 분사압은 30 MPa, 80 MPa, 110 MPa, 140 MPa에 대해서 컴퓨터시뮬레이션 하였다. 30 MPa 는 idle 조건에 대응하고 80, 110 MPa는 중부하에 대응 한다. 140 MPa는 고부하에 대응한다.
솔레노이드 타입 커먼레일 인젝터 시간 분해 분사율 에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 대상 연료 분사 기간은 0.24 ms, 0.5 ms, 1.0 ms, 1.5 ms, 2.0 ms로 하였다. 연료 분 사 기간 0.24 ms은 아이들 및 파일롯 분사 조건에 대응 한다. 연료 분사 기간 05 ms, 1.0 ms 중 부하 운전 조건 에 대응한다. 1.5 ms, 2.0 ms 는 고부하 운전 조건에 대 응한다.
Figure 6은 5 가지 case의 연료 분사 기간 (0.24 ms, 0.5 ms, 1.0 ms, 1.5 ms, 2.0 ms) 에 대해서 레일압 및 인젝 터구동 전류 패턴 변화에 따른 컴퓨터 시뮬레이션된 시 간 분해 연료 분사율을 나타내었다. Fig. 6(a)는 연료 분 사기간 0.24 ms 일 때 레일압 및 전류 패턴 조건에 따 른 컴퓨터 시뮬레이션된 시간 분해 연료 분사율을 나타 낸 것이다. 모든 연료 레일압 (30, 80, 110, 140 MPa)에 대해서 인젝터 구동 전류 패턴을 5가지 case로 하였을 때의 시간 분해 연료 분사율이, 연료 분사 기간 0.24 ms 에서는, 전체적으로 걸쳐서 변동이 크게 나타났다.
이것은 분사 기간이 짧으면 인젝터 니들이 충분히 리 프트되지 못하고 연료를 안정적으로 분사할 수 있는 시간이 충분하지 못하기때문이다. 즉, 인젝터 니들이 최대로 리프트 되기도 전에 연료 분사를 차단할 수 있 기때문이다.
Figure 6을 보면, 모든 연료 분사 기간(0.24 ms, 0.5 ms, 1.0 ms, 1.5 ms, 2.0 ms) 과 모든 레일압 (30 MPa, 80 MPa, 110 MPa, 140 MPa) 의 조합 조건에서 전류 패 턴 case 1, case 3, case 5으로 인젝터를 구동할 경우 시 간 분해 분사율 곡선은 거의 일치하였다. 반면에 구동 전류 패턴 case 2, case 4을 사용한 경우 peak 구간에서 는 시간 분해 분사율 곡선이 거의 일치하였으나 hold 및 전류가 차단되는 구간에서 는 전류 패턴 case 1, case 3,
case 5을 사용한 경우에 비교해 감소하는 결과를 보였다.
이것은 case 2와 case 4 구동 전류 패턴의 hold 전류 값 이 상대적으로 작기때문으로 판단된다. 이와 같은 구동 전류 패턴에 의한 시간 분해 분사율 결과는 커먼레일 인젝터 구동 hold 전류 값을 일정값 이상을 유지해야 함 을 의미한다. 본 연구 결과에 의하면 hold 전류값이 peak 전류값의 60% 이상을 유지해야 한다. 또한 커먼 레일압 30 MPa, 연료 분사 기간 0.24 ms, 전류 패턴 case 2의 조건에서는 연료 분사가 이루어지지 않았다.
case 2의 구동 전류 패턴은 hold 전류가 작을 뿐만 아니 라 peak 구동 전류의 유지 시간이 다른 전류 패턴과 비 교해 상대적으로 작아 시간 분해 분사량이 작거나 분사 가 되지 않은 것으로 판단된다.
Figure 6(c)를 보면 연료 분사 기간 1.0 ms이고 레일 Fig. 6 Time resolved fuel injection rate with GT-Suite computer simulation according to various simula- tion conditions
압이 80 MPa 이상에서는, 5가지 case 전류 패턴 모든 경우에 대해서 시간 분해 분사율 곡선이 전 분 사 기간 동안 걸쳐서 동일하게 나타났다. 이러한 결과는 레일압 이 일정한 값(80 MPa) 이상인 조건에서 전류 패턴 변화 에 관계없이 시간 분해 분사율이 동일하게 나타나는 특 정 연료 분사 기간이 존재함을 의미한다. 본 연구의 컴 퓨터 시뮬레이션에 사용된 인젝터 사양에서는 전류 패 턴에 영향을 받지 않는 연료 분사 기간이 1.0 ms 임을 알 수 있다.
Figure 7은 하나의 레일압에 대해서 구동 전류 패턴 case 1, case 3, case 5를 사용하였을 분사 기간을 변화 하였을 때 스트로크 당 분사 연료량(injected fuel mass per stroke)을 시뮬레이션하여 나타낸 것이다. 즉, 레일압 및 인젝터 구동 전류 패턴 조합에 대해서 0.24 ms, 0.5 ms, 1.0 ms, 1.5 ms, 2.0 ms 각각의 연료 분사 기간 동안의 컴퓨터 시뮬레이션으로 얻어진 시간 분해 분사 율을 적분한 결과를 나타낸 것이다. case 1, case 3, case 5의 구동 전류 패턴에 따른 스트로크당 연료 분사량 차 이는 없는 것으로 나타났다. case 2, case 4의 구동 전류 패턴에서 시뮬레이션된 스트로크당 연료 분사량의 변동 은 Fig. 8에 나타내었다. Fig. 8을 보면 case 2, case 4의 구동 전류 패턴에서는 스트로크당 분사량 변동이 크게 나타났는데, 이는 case 2, case 4의 전류 패턴은 전술한 바와 같이 hold 전류 값이 다른 3가지 case 들에 비해 작은 값을 갖기 때문이다. Fig. 6의 결과에서 나타났듯
이 Hold 전류값이 일정값보다 작은 경우 연료 분사율의 변동이 크게 나타났다.
4. 결 론
다양한 구동 전류 패턴에 의한 커먼레일 인젝터의 시 간 분해 분사율과 스트로크당 분사량을 컴퓨터 시뮬레 이션 하였다. 레일압과 연료 분사 기간 변화에 따른 연 료 분사율과 스트로크당 분사량도 시뮬레이션 하였고 다음과 같은 결과를 얻었다.
(1) 인젝터의 구동을 peak & hold의 전류 패턴으로 구 동할 때 hold 전류 값이 peak 전류의 60% 이상인 경우 연료 분사율에 미치는 전류 패턴의 영향은 거의 없었다.
Hold 전류값이 일정값보다 작은 경우 hold 전류값의 크 기에 따라서 연료 분사율의 변화가 컸다.
(2) 특정 연료 분사 기간 (본 연구에서는 1.0 ms)과 레 일압이 일정한 값 (본 연구에서는 80 MPa) 이상인 경우 전류 패턴에 관계없이 동일한 연료 분사율을 보였다.
(3) 시간 분해 분사율의 분사 기간 동안 시간 적분값 인 스트로크당 분사량 역시 1번 결론과 동일하게 hold 전류 패턴의 영향을 받았다.
(4) 커먼 레일압이 작고 연료 분사 기간이 짧은경우 hold 전류가 상대적으로 작은 전류 패턴에서 연료 분사 가 되지 않는 경우가 존재하였다.
Fig. 7 Comparative results of injected fuel mass per stroke between computer simulation and experi- ment (current case 1, case 3, case 5)
Fig. 8 Comparative results of injected fuel mass per stroke between computer simulation and experi- ment (current case 2, case 4)
후 기
이 연구는 서울과학기술대학교 교내연구비의 지원으 로 수행되었습니다.
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(14) W. Bosch, “The Fuel Rate Indicator: A New Measur- ing Instrument for Display of the Characteristics of Individual Injection”, SAE Paper No. 660749, 1966.
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(18) T. Kim and C. H. Lee, “A Study on Characteristics of Injected fuel pressure waves of a solenoid type injec- tor diesel common rail injector with controlling cur- rent wave for driving the injector”, ILASS-KOREA, Vol. 21, No. 3, 2016, pp. 155~161.
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