자동차공학)가솔린 엔진 (연료공급장치)

가솔린 엔진의 연료공급장치는 배출가스 규제가 심화됨에 따라 기화기식, 전자제어 기화기식, 전자제어 연료분사식으로  발전되어 왔다. 현재는 모든 승용차가 전자제어 연료분사식(ECI)을 채용되고 있다. 전자제어 연료분사식은 더욱 발전하여 연료공급량의 전자제어뿐만 아니라 저화시기 제어, 아이들링 제어, 유해 배기가스 제어, 흡기량 제어 등 폭넓은 엔진제어로 발전하였다. 전자제어 연료분사 장치의 연료공급은 연료탱크 내에 있는 연료 펌프에 의해서 흡입필터, 펌프 내의 연료펌프를 통하여 딜리버리 파이프(delivery pipe)를 거쳐 전자제어 연료분사기(fuel injector)에 분배된다. 연료의 분사 압력은 엔진부하에 따라 압력조절기(pressure regulator)에 의해 일정하게 조정되며, 일반적으로 흡기 다기관(intake maniflod)의 압력보다 3.35kgf/cm^2 더 높은 압력으로 유지되도록 되어 있다. 딜리버리 파이프의 압력이 규정압력(3.35kgf/cm^2) 이상이 되면 연료를 리턴 파이프(return pipe)를 통해 연료탱크로 보내어 일정한 압력을 유지하도록 되어 있다. 최근에는 펌프에서 연료의 압력을 직접 일정하게 조절하여 연료를 되돌릴 리턴 파이프가 없는 것도 있다.

 

1. 연료 탱크

2. 연료 필터

3. 연료 펌프

4. 압력 레귤레이터

5. 분사기

 

1. 연료 탱크

가솔린 탱크로서 연료 주입구, 드레인 플러그, 연료의 잔량을 감지하는 연료 게이지 유닛등으로 구성되어 있으며, 급정차나 혹은 급발진 시에 연료가 출렁거리는 것을 방지하기 위하여 탱크 내부에 칸막이판이 용접되어 있다. 또 탱크 용량은 자동차의 용도나 구조에 다라 다르지만 1일 주행거리를 고려하여 결정하고 있다. 재료는 얇은 강판으로 내면은 녹이 슬지 않도록 아연으로 도금되어 있다. 차량 경량화를 위해 고밀도 폴리에틸렌 수지제 연료 탱크가 4WD 차량을 비롯한 고급승용차에 사용되고 있다. 수지제 연료 탱크는 강(steel)에 비하여 약 20%의 경량화를 꾀할 수 있고 방청성이 우수하며 자유롭게 성형할 수 있으므로 공간을 최대한으로 이용할 수 있어 탱크용량의 증대를 도모할 수 있는 장점이 있다.

 

2. 연료 필터

연료 속에 들어 있는 수분이나 먼지 등의 불순물을 여과하는 장치이다. 연료 필터는 유리용기 속에 여과지나 여과포로 만든 필터 엘리먼트가 들어있고, 연료 속의 수분이나 불순물은 이곳을 통과할 때 제거되어 유리 용기 밑부분에 침전된다.

 

3. 연료 펌프

탱크 내의 연료를 전자제어 연료분사기로 압송하는 장치로서, 연료 탱크 속에 잠긴채 구동하는 진동모터를 주로 사용하고 있다. 최근의 연료 펌프는 균일한 압력을 유지하기 위한 플렉시블 레귤레이터(flexible regulator)가 함께 설치되어 있다.

 

4. 압력 레귤레이터

흡기관 내의 압력 변화에 따라 연료 분사량이 변화하는 것을 방지하기 위하여, 연료의 분사압이 흡기매니폴드 내의 압력에 비해 항상 일정한 차압을 얻기 위한 장치이다.

 

5. 분사기

분사기(인젝터, injector)는 엔진 컴퓨터에 의해 제어되는 솔레노이드를 가진 분사 노즐이다. 인젝터는 분사압력, 노즐 직경이 일정하므로 ECU에서 결정하는 연료분사시간에 따라 공급하는 연료량이 조절된다. 작동은 솔레노이드에 전류가 인가되면 전자코일에 의하여 자장이 형성되어 노즐 니들과 동축으로 되어 있는 솔레노이드 플랜저가 리턴 스프링의 장력을 이기게 된다. 이때 니들밸브가 안쪽으로 들려져서 노즐 구멍이 열리면 내부에 채워져 있던 연료가 분출하게 된다.