1.3 연구 목적
2.1.3 Independent Injection Type 펌프
Independent Injection Type 펌프는 펌프의 각 실린더가 개별적인 토출부위를 가지고 있기 때문에 실험에 사용된 펌프는 총 4개의 토출부를 가지고 있다. 해당 부위를 커먼레일에 연결하기 위해서는 커먼레일에 4개의 펌프 토출 연결부와 더불어 리턴부, 인젝터 토출부의 6개의 커먼레일 토출부가 필요하다. 하지만 펌프의 토출부를 전부 커먼레일에 연결시킬 경우 실제 차량에서 구조적인 문제가 발생할 수 있고 인젝터를 하나밖에 사용할 수 없다는 문제가 발생한다.
본 연구는 Independent Injection Type 펌프 실험 이후 인젝터 실험과 실제 차량의 실증까지 목표로 하고 있기 때문에 차량에 적용이 가능한 시스템을 구축하였다. Figure 2-3과 Figure 2-6에서 볼 수 있듯이 커먼레일을 두 개 사용하여 전단부 커먼레일은 압력을 유지시켜주는 탱크로 사용하였고 후단부 커먼레일에 인젝터 및 기타 장치를 추가로 설치할 수 있게 구성하였다. 또한 펌프의 내구성 평가를 위하여 펌프의 토출부 중 한 부분에 압력 센서를 설치하여 실린더 내부의 압력을 측정할 수 있게 하였다. 펌프의 자세한 사양은 Table 2-3에 명시되어 있다.
Figure 2-4 Picture of Independent Injection Type Pump
Figure 2-5 Picture of the connection between the Independent Injection Type Pump and the Common Rail
Figure 2-6 Ball Check Valve Installation Pictures
Table 2-3 Specification of Independent Injection Pump
Type Independent injection piston pump
Maximum Pressure 680 bar
Maximum Flow Rate (Diesel) 133 LPH (1,000 RPM. 300bar)
Maximum Speed 1,450 RPM
Number of Piston 4
Maximum Temperature 80°C
Cylinder Diameter 100 mm
Cylinder Length 100 mm, 90 mm
Independent Injection Type 펌프는 내부가 기계식 실린더로 이루어져 있기 때문에 토출부가 직접 인젝터와 연결되면 펌프 성능에 문제가 없으나 커먼레일에 연결된 경우 피스톤이 하강하는 시기에 연료가 커먼레일에서 역류할 가능성을 가지게 된다. 해당 문제를 개선하기 위하여 펌프의 토출부에 Swagelok 社의 볼 체크 밸브를 Figure 2-6과 같이 설치하여 해당 현상을 방지하였다. 볼 체크 밸브의 작동 원리 이해를 위한 그림은 Figure 2-7에 나와 있으며 상세한 사양은 Table 2-4와 같다.
Figure 2-7 Picture of CV6MFB20 Ball check valve
Table 2-4 Specification of Ball Check Valve
Parameter Value
Type Ball Check Valve
Reference Temperature 20℃
Reference Fluid Water
Maximum Pressure 1,378 [bar]
Pressure Drop ≈0 bar / 720LPH
6.89 bar / 1440LPH
실험에 사용된 Independent Injection Type 펌프는 Control Rack을 보유하고 있으며, Figure 2-8에서 확인할 수 있듯이 Control Rack의 위치에 따라 내부의 Pinion이 회전하여 플런저의 위치를 조절하여 유량을 조정할 수 있게 되어있다. Rack의 변경에 따른 분사 유량은 Table 2-5와 같으며 Rack이 1mm 움직일 때 실린더 당 유량이 50/st 차이가 나는 것을 확인할 수 있다. 해당 데이터에 기초하여 실제 실험에서는 실린더의 유량이 50/st 감소하였을 때 실제 펌프의 토출 성능과 내부 압력이 어떻게 변화하는지 확인하고자 하였다.
Figure 2-8 Independent Injection Type pump Internal Structure
Table 2-5 Flow rate according to rack change
RPM Rack 위치
(mm)
분사 유량 (/st.)
1450 14.2 250
13.2 200