D 엔진 개요(COMMONRAILSYSTEM)
인젝터 적용 - 적용연료를 피스톤상단부의연소실로 직접분사하여 연소 방식
고압펌프의 적용 - 기존의 인젝션펌프가 없어지고 별도의 고압펌프 적용
연료저장기 (COMMON RAIL) 적용 - 연료를 일정압력 이상 축압저장
ECU 적용 - 전자제어 디젤시스템 실현 - 입출력 센서 에의한 시스템제어
- 높은 고압발생 (1350bar) / 엔진부하감소 - 분사과정에서 특별압축 불필요
- 무화 ( 고압 ) 및 관통효율 (Hi-speed injection) 극대화
- 연료분사량 정밀제어 결정적 역할
- 엔진 시스템 의 전자제어- 연료 가변분사
High speed direct injection 해석
배터리
연료휠터
고압펌프 커먼레일
ECU
인젝터
HI -SCAN
EGR터보챠져
글로우플러그
CPS
TDC
저압펌프
초고압 직접분사 디젤엔진 (HIGH SPEED DIRECT INJECTIO
N)① 고성능및연비향상 실현- SOHC4 밸브 직접분사디젤엔진
- 터보챠져 및 인터쿨러 적용
- 최첨단전자제어축압식 연료분사장치
② 저공해및 저소음 달성
- 세계모든국가배기가스규제만족- 연소실중앙 직립 인젝터- 주분사전 예비분사- 크랭크축 발란스샤프트적용
(COMMON RAIL)
D 엔진 제원형식 직렬 SOHC 4 밸브 -TCI
배기량 (CC)
실린더 X 행정 (MM)
압축비
최고출력최대토크 (kgm/rpm)점화시스템
공회전 RPM
배기가스 제어시스템연료시스템
오일용량 / 냉각수용량
1991
83.0 X 92.0
18.4:1111/4000
25.5/2000
DI 압축착화
840 ± 20
산화촉매 , 배기가스재순환장치전자축압식 ( 커먼레일 )
5.5 리터 / 3.5 리터
연료 흐름도
연료 탱크
전기식모터
냉각수 (IN)
연소식 히터 버너
연료 공급 라인 ( 청 )
연료 리턴 라인 ( 녹 )
( 고압펌프 )
엔진 본체 구성
오일휠터 , 쿨러
터보 챠져
HIVEC 변속기
알미뉴 오일팬
알터 네이터
파워스티어링 펌프
에어컨컴프레셔
크랭크축 풀리
엔진 본체 구성
연료압력 조절밸브
고압펌프
연료 온도 센서
공기질량센서
기동전동기
엔진 본체 구성
연료저장 축압기 ( 커먼레일 )
레일 압력 센서
연료 압력 조절밸브
인 젝 터
고압파이프
TDC 센서
고압펌프
엔진 본체 구성
터보 챠져
EGR 밸브
가열플러그
HIVEC
AFS
D - ENG 구조 - 단면도
발란스 샤프트
터보챠져
C P S피스톤
커넥팅 로드
커먼 레일
인젝터
연소실
4 - 7
D - 엔진 - 본체
베드 플레이트
메인베어링 캡 체결 :3.0kgm + 120 。
소성역 각도법 적용
1
23
4
5
6
D - ENG - 피스톤 조립 4-22
피스톤 링 엔드 각도 120 도
피스톤 링 문자 타각부분 을 위로할것
컨로드 체결토크 : 2 . 5 kg-m + 90 。콘로드 볼트는 소성역 각도 체결 되므로 분해 조립시 반드시 신품사용
D - ENG 본체 - 발란스샤프트
◆ 엔진오일 팬 內 설치 - 엔진 진동 흡수
◆3 개의 샤프트 일체형 기어물림 .
◆ 기어 타각된 타이밍마크 일치 조립
크랭크축기어
A
B 밸런스축중간 기어
엔진전면 1 번실린더 상사점위치
크랭크 축 기어
밸런스 샤프트 중간기어
L/H 샤프트 드라이브 기어 R/H 샤프트 드라이브 기어
4-25
D - ENG 본체 - 오일쿨러 ( 휠터 )4-27
엔진오일 쿨러 역할은 ?
4-27
오일쿨러
디젤 차량은 압축압력이 높으므로 연소실에서 크랭크축에가해지는 토크가 증대 되므로 토크가 가해지는 부위에 오일의 점도가 중요하다 .오일 과열시 점도변화로 윤활기능이 떨어지면 컨로드 저널과크랭크축 사이가 마모될수 있다 .
엔진오일 여과와 동시에 냉각이 된다 .
내수 양산챠량은기존형태 의 오일휠터적용
D - ENG 본체 - 밸브트레인하이드로릭 래쉬어져스터 로커암
밸브 브릿지 (SOHC 16 밸브 )
4-31
D - ENG 본체 - 밸브트레인
H L A캠 축
로커암
밸브브릿지
D - ENG 본체 - 인젝터 클램프 4-36
인젝터 클램프 고정 로케이터
클램프는 전후 유동이 있으며 인젝터및 인젝터 체결볼트가 조립이원할하게 이루어 지도록 하기위함 .-
오장착에 의한 연료 누출 방지목적
D - ENG - 인젝터설치
인젝터 체결 볼트는 로커암 커버를 조립후실시하며 , 인젝터 클램프 와 정교하게 맞춘후
볼트체결 ( 인젝터클램프는 전후 슬라이딩 유동 가능 )
클램프 체결 작업
인젝터
4-36
인젝터 단품분해금지 / 조립전 인젝터안착 접촉면 브러쉬이용 ( 특수공구 ) 청소
슬라이딩 클램프 조립 포트
D - ENG - 인젝터탈거용 공구 - 참조및 필기
인젝터조립 접합면 카본청소 브러쉬
인젝터 탈거용 공구
인젝터 탈거시에는무리한힘을 가하면 안되며조립전에는 카본퇴적부위청소가 반드시 요구된다 .
인젝터의 고장 또는연소가스 누설로
배기가스 제어불량오일 소모과다 발생
공구업체 : 제보영하이텍
전화 번호 : 031-498-2482
D - ENG - 타이밍벨트 4-41
캠축 스프로켓 타이밍 마크
크랭크축 스프로켓 타이밍 마크
D - ENG - 타이밍텐셔너
타이밍 텐셔너 조립
텐셔 조절 볼트가 블록과 일치해야한다
물펌프
크랭크축 스프로켓 타이밍마크
4-41
D - ENG 타이밍 텐셔너 4-42
텐션너 조절 스토퍼 볼트 탈거
텐셔너 핀 제거
텐션의 장력은 텐션내부의 스프링에 의해서 이루어지며최초 조립후 자동조정이다 .
D - ENG - 고압펌프 / 레일
부품의 청결도 유지
실린더 해드 캠축과 펌프커플링 일치되도록 조립
고압파이프너트 체결 토크 :1.8 -2.2kgm
고압 파이프 변형금지
초고압 직접분사 디젤엔진
COMMON RAIL
연소실 직접분사 노즐 고압연료펌프
인젝터가열플러그
5-1
고압 직접분사 방식 적용 : 가변연료압 250 -- 1350 bar
연비 출력 향상 - 독성 배기가스 현격히 저감 기존인젝션 펌프 대신 별도의 고압펌프 와 커먼레일 ( 연료저장축압기 ) 적용엔진 ECU 적용 - 공연비제어 관련 센서 적용및 연료 분사량 ( 시기 ) 전자제어
연료 요구 분사량 결정
맵 값대비연산레일압력 설정
인젝터 구동시점 연산레일압력제어
인젝터구동단계
연료탱크
고압펌프
커먼 레일
인젝터
인젝터
인젝터
인젝터
엔 진 차 량토크전달
운전 조건 입력 ( 액셀 레이터 페달 )
RPS
PRV
센서 데이터입력
E D C - 전자제어 디젤 시스템
D - ENG 엔진 - 연료탱크 . 게이지5-10
트라제 XG - 연료탱크 : 용량 65 리터
오버플로우 밸브 연료센더 /경고등 (±60 초 )
제트펌프 연결부 제트펌프
★ 전자식 연료모터 (1 차 ) 펌프는 탱크 밖에 있다
D - ENG 연료 장치 - 저압펌프 ( 전기식모터 )
고압펌프 로 연료 이송고압펌프 로 연료 이송
최초 발생토출압 :4 -5 bar최초 발생토출압 :4 -5 bar
전원 : 연료펌프 릴레이전원 : 연료펌프 릴레이
전기식모터 + 베인펌프전기식모터 + 베인펌프
장착위치 : 탱크 앞 or 위장착위치 : 탱크 앞 or 위
작동 불량시 - 엔진정지작동 불량시 - 엔진정지
메인 릴레이 / 연료펌프 ( 低壓 ) 릴레이 회로KEY ST
IG
30A
15A
10A
58135ECU
메인릴레이
B +
연료펌프 릴레이
저압펌프( 연료모
터 )
24
메인 릴레이 : KEY ON
연료펌프 릴레이 : 엔진 회전수 입력
작동조건
D - ENG 연료 장치 - 연료휠터
연료온도스위치
연료히팅 장치
수분감지세서 연료휠터
연료 휠터에 히팅 장치 설치 - 냉간시 연료 내 이물질 생성 응고 방지 - 시동성 .내구성연료 휠터에 히팅 장치 설치 - 냉간시 연료 내 이물질 생성 응고 방지 - 시동성 .내구성히팅 절환온도 : 연료온도 스위치 상온 3 도 기준 . 으로 온도 스위치 작동히팅 절환온도 : 연료온도 스위치 상온 3 도 기준 . 으로 온도 스위치 작동
수분감지시 수분경고등 점등 - 업체 : 동우산업수분감지시 수분경고등 점등 - 업체 : 동우산업
연료휠터 가열 장치 ( FUEL FILTER HEATER )
연료휠터히터
메인와이어링 B +
60A80A 30A 30A
휴즈블링크박스
연료휠터가열 릴레이
히터
연료온도스위치 연료
온도스위치
D - ENG 연료 장치 - 고압펌프 제원
(3000 RPM)작동 최고압력 1420 bar 작동온도 - 40 ℃ - 140℃ 비고
(1700 RPM)작동 평상압력 1350 bar 토출연료온도 70℃ 고압 발생 부품이며
(kw)일량 3. 6 연료 입구압력 2- 4 bar 시스템 이물질 유입 주의
/ (1 )회전속도 토출량 회전당 1/ 2, 3000mi n- 1/ 1 0. 687 cc엔진속도의 최대 회전당 충격 손상및 변형주의
인젝터
고압연료펌프
커먼레일
커먼 레일
5-12
고압토출
低리턴
D - ENG 연료 장치 - 고압펌프 작동 원리 5-13
캠축 1 회전 에 3개의 왕복 피스톤 1 회씩 이송행정 - 기존인젝션 펌프보다 낮은 부하
캠축 1 회전 에 3개의 왕복 피스톤 1 회씩 이송행정 - 기존인젝션 펌프보다 낮은 부하
펌프에 걸리는 부하는 설정된 압력과 펌프 이송량 ( 속도 ) 비례펌프에 걸리는 부하는 설정된 압력과 펌프 이송량 ( 속도 ) 비례
설정압력 : 1 3 5 0 bar 인젝터분사량 결정적 역할을 하며 출력에 직접 영향미침 .설정압력 : 1 3 5 0 bar 인젝터분사량 결정적 역할을 하며 출력에 직접 영향미침 .
피스톤
D - ENG 엔진 - 고압펌프흡입
배출
연료입구
입구밸브
피스톤
스프링
캠
출구밸브
편심 축
고압
5-14
D - ENG 연료 장치 - PRV커먼레일에 장착 - 레일압력 컨트롤
엔진 ECU 듀티제어
엔진 ECU 는 연료압력센서 신호
를 이력받아서 연료압력 밸브를
듀티 제어하며 곧 연분사량 계산
에 직접적 으로 영향을 미친다
커먼레일
리턴라인
리턴라인
5-15
전원 OFF 시 100 bar( 스프링 압력 )이하로 압력이 떨어진다 .
솔레노이드 제어주파수 : 1 KHz
D - ENG 엔진 - 커먼레일
고압연료부(TO INJECTOR)
고압연료부(FROM PUMP)
저압연료부(TO FUNCTION BLOCK)
저압연료부(FROM INJECTOR RETURN )
레일압력센서
고압펌프로부터 이송된 연료 가 저장축압되는 곳고압펌프로부터 이송된 연료 가 저장축압되는 곳
연료가 분사 될때의 압력 변화는 레일체적과 내부압력으로 유지연료가 분사 될때의 압력 변화는 레일체적과 내부압력으로 유지
레일의 압력 변화는 ECU 의해 제어되는 밸브와 고압펌프 의 속도 영향 .레일의 압력 변화는 ECU 의해 제어되는 밸브와 고압펌프 의 속도 영향 .
5-17
D - ENG 연료 장치 - 인젝터
노즐
고압연료공급부위
클램프볼트
저압연료 리턴부위
고압의 연료를 실린더연소실 분사 하는장치
실린더 헤드 중앙 직립 형태로 장착
솔레노이드 밸브 니들 밸브로 이루짐
엔진 ECU 에의해 제어됨
초기 작동전류 80 V 20 A
연료리턴 라인
연료공급라인
블리드 오리피스
노즐 니들밸브
솔레노이드밸브
5-19
D - ENG 연료 장치 - 인젝터5-21
D - ENG 연료 장치 - 인젝터6-12
D - ENG 엔진 - ECU
엔진 ECU
TCU
고전압 컨덴서
메인릴레이연료펌프릴레이
트라제 XG
5-23
인젝터 파형 - 접지선 전압 /전류인젝터 파형 - 접지선 전압 /전류
인젝터 접지선 파형
인젝터 전류
인젝터 파형 - 접지선 전압파형인젝터 파형 - 접지선 전압파형
1
3
4
2
인젝터 파형 - 본선 전압 / 전류파형인젝터 파형 - 본선 전압 / 전류파형
주분사예비분사
인젝터 파형 - 전류인가 파형인젝터 파형 - 전류인가 파형
D - ENG 엔진 - 분사기능1. 점화 ( 예비 ) 분사 : 주분사전 예비분사로 연소효율을 높이고 소음과 진동을 저감1. 점화 ( 예비 ) 분사 : 주분사전 예비분사로 연소효율을 높이고 소음과 진동을 저감
예비분사 가실시된연소압력 변화
예비분사가 없는연소압력변화
2. 주 (MAIN) 분사 : 실제엔진 출력을 내기위한 분사 (APS.RPM.WTS.ATS 보정 )2. 주 (MAIN) 분사 : 실제엔진 출력을 내기위한 분사 (APS.RPM.WTS.ATS 보정 )
3. 사후 분사 : 촉매 변환기에 HC 공급으로 Nox 환원 목적 (AFS.EGR 고장시작동 금지 ) 3. 사후 분사 : 촉매 변환기에 HC 공급으로 Nox 환원 목적 (AFS.EGR 고장시작동 금지 )
6-24
커먼레일 의 연료압력을 검출 엔진 ECU 입력
연료분사량 , 분사시기 조정 신호로 사용
150 MPS0 MPS 압 력
출력전압
4.5V
4.8V
0.2V
0.5V
연료 압력 센서 (RAIL PRESSURE SENSOR)
전자제어 디젤 시스템 - 입력요소 6-4
흡입공기량 검출 - EGR 피드백제어 제어 주신호
스모크 리미트제어
공기질량센서 (HOT FILM)
전자제어 디젤 시스템 - 입력요소 6-5
1.흡기온도센서 출력
2. 전원공급3. 접지4.5V 기준전압5. 에어 플로우 센서출력
엑셀레이터 페달 검출 하여 연료 분사량및 분사시기 결정 주신호
+
3 1 2 6 4 5
+- -
엑셀 레이터 포지션 센서 (APS)
전자제어 디젤 시스템 - 입력요소
센서 1: 주센서 이며 분량및 분사시기 결정
센서 2: 센서 1 을 감시하는 센서 ( 안전보상 )
6-7
센서 1 센서 2
배선 한가닥이라도 단서되면 고장
연료 온도 센서 : 부특성의 가변저항
전자제어 디젤 시스템 - 입력요소
연료온도에따라 연료량 보정
6-7
크랭크축 위치 센서 ( 엔진 RPM 연산및 크랭크 각도 연산 )
전자제어 디젤 시스템 - 입력요소 6-09
연료펌프릴레이
C P S
압력 조절밸브
인 젝 터
발 전 기KEY ON
시동후
연료펌프릴레이의 작동 과 C P S
냉각 수온 센서 (WTS) 부특성의 가변저항 /수온게이지유니트내장
전자제어 디젤 시스템 - 입력요소 6-8
게이지유니트
냉각 수온 센서
실린더 상사점센서 (TDC SENSOR) 홀센서 방식
전자제어 디젤 시스템 - 입력요소
캠축에 장착되며 실린더를 판별하여 연료분사 기통판별 신호로 사용된다
6-10
시동후 - 고장시 ?
고장후 - 시동시 ?
전자제어 入力 신호 - CPS/TDC
TDC
CPS
108 도
1 번실린더상사점
배기가스 재순환 장치 ( 질소산화물억제 ) 6-20
버큠펌프
솔레노이드펌프
터빈 압축기
EGR 밸브 파이프
앞 뒤
배기
흡입구
엔진
HFM5
인터쿨러
진공 펌프 ECU
페달신호
RPM신호
EGR 겨냥 ( 공기 부피 )
피드백 EGR ( 공기 부피 )
PWM(듀티 )
조절된 진공 압력공기 출입 신호(EGR 피드백 콘트롤 )
공기 필터로부터
질소산화물 저감 목적 - ECU 에서 진공 모듈레이터를 20-95% 가변듀티 제어
AFS.WTS .RPS. B+ .APS. 시동 등의 신호가 필수적이며 - 작동금지 여부 판정
냉각휀제어
전자제어 디젤 시스템 - 입력요소
M
M
로우
E C U
콘덴서팬릴레이1
IG
IG
B+
B+
하이
콘덴서팬릴레이2
라디에이터 팬
라디에이터 팬릴레이
콘덴서 팬모터
D 엔진 냉각 로직S/ W에어컨 ( )압력 미들 차속 (℃)냉각 수온 센서
스위치 FAN -30 94 100 107ON 15. 5↑ RAD HI GH
(kg/ cm2) COND HI GH15. 5↓ V 45< RAD LOW HI GH
(kg/ c m2) COND LOW HI GH45≤ V 80< RAD OFF LOW HI GH
COND OFF LOW HI GH80 V< RAD OFF HI GH
COND OFF HI GHOFF V 45< RAD OFF LOW
COND OFF LOW45≤ V 80< RAD OFF LOW HI GH
COND OFF LOW HI GH80 V< RAD OFF HI GH
COND OFF HI GH A/ CON V 80< RAD OFF HI GH미장착 80≤ V RAD OFF HI GH
D - ENG - 고장진단 7-1
1. 테스트 드라이브 모드
2. 림프 홈 (LIMP HOME) 모드
3. 비상정지
고장발생시 하이스캔으로 ECU 고장코드를 지운후 동일문제 발생여부 확인하여야 하며이때 시운전은 ECU 에기억된 외기조건으로 실시 . 기억소거는 스캔 장비로만 할수있다
엔진 ECU 는 입출력센서 고장시 림프 홈 모드로 절환한다 (페일세이프기능 ) 이경우 엔진은 낮은 출력및 회전수 (1200 -1300) 로 유지된다 .
엔진 ECU 는 인젝터 . 엔진속도센서 . 압력조절밸브작동불량및연료누출시 엔진을 정지한다
D - ENG - 고장진단 4. 주의및 안전사항
엔진 시동중 , 시동후 OFF 후 30 초 이내에는 고압연료라인 작업금지
특히 고압펌프 커먼레일 . 인젝터 등에서는 엔진정지시에도 압력에의한 여료누출이 있을수있으며 주의한다 .
엔진 엨츄에이터 구동은 엔진 정지조건에서 실시
연료관련 시험시 엔진룸내 배선에 서 격리한다
7-1
초기시동시 센서 출력변화초기시동시 센서 출력변화
연료압력센서
크랭크축위치센서
상사점센서
인젝터
레일압력 조절밸브
인젝터 파형 - 접지선 전압파형인젝터 파형 - 접지선 전압파형
AFSAFS
TDC
CPS
인젝터
레일압력센서
D - ENG 스캔툴 진단※ 하이스캔 이용 자기진단 및 센서출력 분석
D - ENG’ 고장진단
59 54
이중 브레이크 스위치 ( DUAL BRAKE SWITCH )
KEY ST
IG
30A
15A
10A
58135ECU
메인릴레이
이중브레이크
스위치
STOP LAMP
브레이크 스위치 와 악셀페달 센서 연계 해서 악셀페달센서 고장 검출
악셀페달이 밟힌상태에서 나중에 브레이크 스위치가 밟힌상태이면 APS 고장이라고 판정 림프홈 모드 돌입 ( 단차속 5Km/h 이상 )
ECU 로 입력되는 브레이크신호가 2개이며 BRAKE S/W 1.2 로 구분
BRAKE S/W 1 . 2 를 조합하여 브레이크 스위치 고장 검출
엔진 예열 장치 ( 엔진 글로우 시스템 )
18
ECUECU
60A80A 30A 30A
휴즈블링크박스
엔진글로우 플러그
메인릴레이
13
6-21
1. 릴레이 위치 ?
2.릴레이 로직 ?
3. 릴레이 형상 ?
냉각수 가열장치 (PLUG TYPE-PRE HEATER)
13ECU
23
60A80A 30A 30A
휴즈블링크박스 보조히터릴레이 1
보조히터릴레이 2
30