인젝터(Injector)

가. 인젝터 구성
고압의 연료를 실린더 연소실로 분사하는 장치로서, 엔진 ECU에 의해 제어되며 분사 개시와 분사된 연료량은 전기적으로 작동되는 인젝터에 의해 조정된다.
이러한 인젝터는 솔레노이드 밸브와 노즐로서 이루어져 있다.
인젝터는 실린더헤드에 장착되며 인젝터를 장착할때 클램프에 의해 체결되고 정비시 주의를 하여야 하는 부분이다.
연료는 고압 통로를 통해 인젝터에 공급되고, 오리피스를 통해 제어챔버에 공급된다.
제어 챔버는 솔레노이드 밸브에 의해 열리는 배를 경유하여 연료 리턴라인에 연결되어 있다.
블리드 오리피스가 닫힌 채, 밸브 제어 플런저에 적용된 유압은 노즐니들 압력값을 이기고 니들밸브는 밸브 시트로 강제 이동되면서 고압통로가 개방되고 연료가 분사된다.

나. 노즐
인젝터 노즐은 노즐홀더 어셈블리의 역할을 하는 커먼레일의 인젝터에 설치된다.
인젝터 노즐은 분사된 연료의 측정(분사시간과 단위 크랭크샤프트당 분사된 연료량) 연료 관리(분사제트의 수, 분무형상 그리고 분사 분무의 무화), 연소실에서 연료의 분포, 연소실로부터 발생되는 압력에 대해 기밀을 유지한다. 배기가스 및 연비향상 실현을 위해 6홀 인젝터를 적용하였다.

다. 인젝터 작동 설명
인젝터의 솔레노이드 밸브가 작동되면, 블리드 오리피스(볼 밸브)가 열리고 따라서 제어챔버 압력이 낮아지고 그 결과로서, 플런저에 작용하는 유압힘도 또한 떨어진다. 유압힘이 노즐니들 압력에 작용하는 힘보다 약해지면, 노즐-니들밸브는 열린다.
그리고 연료는 스프레이 홀을 통해 연소실에 분사된다. 유압힘-증대시스템을 사용하는 이러한 간접적인 노즐-니들의 제어는 니들을 신속하게 열기 위해 필요한 힘이 솔레노이드 밸브로부터 직접적으로 생성되지 않기 때문이다. 노즐니들을 열기 위해 요구되는 제어량은 실제로 분사되는 연료량에 추가된다.
그리고 이것은 제어 챔버의 오리피스를 통해 연료 리턴라인으로 돌아간다.
또한 연료는 노즐-니들과 밸브플런저 가이드에서도 또한 손실이 생길 수 있다. 이러한 제어와 누출 연료량은 리턴 라인과 오버플로워 밸브, 고압 펌프, 그리고 압력제어 밸브가 연결된 리턴 라인을 통해 연료탱크로 돌아간다.


인젝터의 작동은 엔진의 시동과 압력을 생성하는 고압 펌프와 더불어 4단계의 작동을 나누어 볼 수 있다.
인젝터 닫힘(고압 적용), 인젝터열림(분사개시), 인젝터 완전히 열림, 인젝터 닫힘(분사종료) 이러한 작동 단계는 인젝터의 구성성분에 작용하는 힘의 분배에 의해 결정되며 엔진정지와 레일에서 압력이 없는 상태에서는 노즐의 스프링은 인젝터를 닫는다.

(1) 인젝터 닫힘- 휴식상태(D-엔진) :
솔레노이드 밸브에 전원이 인가되지 않은 상태로 휴식상태이다.
오리피스가 닫힌 채, 밸브 스프링은 전기자의 볼을 블리드-오리피스의 시트로 이동시킨다.
레일의 고압은 밸브-제어 챔버에서 형성되고, 같은 압력이 노즐의 챔버체적에서도 존재한다.
제어 플런저의 끝면에 작용하는 레일의 압력은 노즐을 압력단계에서 적용된 전개 힘에 대하여 닫힘 위치로 유지시킨다.

(2) 인젝터 열림 - 분사 개시(D-엔진) :
솔레노이드 밸브에 고전류가 인가되면서 인젝터는 신속하게 열린다.
솔레노이드 밸브는 밸브스프링의 힘을 이기면서 오리피스를 열어주고 이와 동시에 인젝터 초기작동에 인가되었던 높은 픽업 전류는 낮아지면서 지속적으로 솔레노이드에 가해진다.
오리피스가 열리면, 연료는 밸브-제어 챔버 위쪽으로 흐르게 되고 그 곳에서 연료리턴라인을 거쳐서 연료탱크로 흐른다.
오리피스는 압력균형을 막음으로 밸브 제어 챔버에서 압력은 가라앉게 되며, 밸브-제어 챔버에서 레일과 같은 압력에 있는 노즐의 챔버 압력을 낮춘다.
밸브-제어 챔버에서 감소된 이 압력은 제어 플런저에서 작용하는 힘을 떨어지게 하며, 노즐의 니들은 열리고 분사는 시작된다.
노즐의 니들 전개 속도는 블리드 오리피스를 통한 유동율의 차이에 의해 결정된다.
연료는 연료레일에서의 압력과 거의 동일하게 연소실로 분사되며, 분포력은 전개상태 동안의 힘에 의해 결정되며 분시기간은 동일하다.

(3) 인젝터 닫힘 -분사 종료(D-엔진) :
솔레노이드 밸브의 전원이 끊어지면 밸브 스프링은 솔레노이드를 아래 방향으로 가하고, 볼은 블리드 오리피스를 닫는다.
전기자는 2-조각 설계이다. 여기서, 비록 전기자 플레이트가 그것의 아래방향 이동에 있는 구동 숄더에 의해 가이드 되지만, 전기자와 볼에 아래 방향으로 작용하는 어떠한 힘도 가하지 않도록 하는 반환스프링이 있는 오버스프링이다.
오리피스의 닫힘은 공급 오리피스로부터 입력을 경유하여 제어챔버에 압력형성을 유도한다.
이 압력은 레일의 압력과 동일하고 제어플런저의 끝면을 통해 제어플런저에 압력을 가한다.
스프링의 힘과 더불어 이 힘은 이제 챔버체적에 의해 발생된 압력을 능가하고 노즐니들은 닫힌다.
노즐니들의 닫힘 속도는 공급 오리피스를 통한 유량에 의해 결정된다.
노즐 니들이 아래 정지 위치에 오르는 순간 분사는 정지한다.

(4) 그레이드화 인젝터(D-엔진)
갈수록 강화되는 배기가스 규제 만족과 엔진성능 향상을 목적으로 연소실에 분사되는 실린더당 유량 편차를 줄이기 위해 그레이드화 인젝터가 적용되었다. 인젝터 교환시는 동일 인젝터로 교환하고, 불가시는 그레이드화 인젝터 조립조합 방안에 따라 조립한다.
하이스캔 등을 이용한 데이터 입력은 불필요하며 만일 조립조합의 방법에 맞지 않게 조립할 경우 배기가스 및 엔진 출력에 문제가 발생할 수 있다.

1) 인젝터 구별하기(D-엔진)
두번째 그림 참조

2) 인젝터 조립조합표(D-엔진)

구분    X(상) Y(중) Z(하)
조합1    0       4       0
조합2    1       3       0
조합3    0       3       1
조합4    2       2       0
조합5    0       2       2

* 적용차종 스포티지, 투싼, 싼타페 일부, 카렌스2 디젤 X트랙 (D-2.0 WGT, VGT)
* 그레이드 마킹 각 기통사이의 조립구분없음


추신> 싼타페와 트라제의 경우 구형모델은 인젝터에서 연료를 소는 부분이 6홀이 아닌 5홀입니다. 최근데 6홀 인젝터로 구별되었죠..


오늘 내용도 어렵죠?
간단명료하게 설명하면 고압펌프에서 압축한 고압의 경유가 고압어큐뮬레이터에서 고압으로 보관되어 있다가, ECU에서 연료분사명령을 주면, 인젝터의 내부에 있는 솔레노이드벨브(전자식 벨브)가 순간적으로 열었다 닫으면서 고압의 연료가 실린더 내부로 분사되게 되어 엔진이 구동되는 원리입니다.

ECU가 최적의 요건을 찾아서 분사명령을 내리면 고압상태에서 인젝터의 문을 열었다 닫는 동작을 반복하여 실린더에 연료를 분사한다는 뜻입니다.

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