부산대학교 도서관

본 논문은 승용 커먼레일 직접분사 시스템용 솔레노이드 및 피에조 구동방식 인젝터의 이론해석과 바이패스 내장형 피에조 인젝터의 내부 유압서보회로에 대한 수치해석 모델링 개발 및 검증, 해석에 관하여 이론 해석을 수행한 것이다.첫째, 솔레노이드 코일과 피에조 세라믹으로 구동되는 커먼레일 디젤 분사용 인젝터의 단분사 및 2단 분사 시, 응답 특성을 AMESim 코드를 사용하여 상대 비교 연구를 수행하였다.둘째, 바이패스 방식 피에조 인젝터의 내부 유압 거동 및 분사 민감도 특성 해석을 수행하였다.셋째, 바이패스 내장형 피에조 인젝터 유압 구동방식인 Piezo Indirect Acting FIE에 대해, 내부 유압서보회로에 대한 수치해석 모델링을 개발하고 실험 데이터 자료를 통한 검증으로 신뢰도를 확보하였다. 이를 바탕으로, 바이패스 방식 피에조 인젝터와 내부 유압특성을 비교 해석하였고, 고압분사를 기반으로 다양한 변수에 따른 피에조 인젝터 내부 동적 특성을 분석하였다.본 연구 결과, 3-way 피에조 인젝터는 솔레노이드 인젝터에 비해 초기 구동시 압력 강하의 크기가 상대적으로 작음을 알 수 있었고, 니들 구동응답성이 빨라져서 궁극적으로 고압으로 구동되는 인젝터 니들 제어에 유리한 것으로 판단된다.2단 분사의 파일럿 분사 시, 3-way 피에조 인젝터의 파일럿 분사율은 솔레노이드에 비해 현격한 차이를 보였고, 메인분사의 기간도 짧아짐을 알 수 있었다. 또한 메인 분사 시, 피에조의 연료량 증가 속도가 빨라지며, 연료압력 상승 시, 분사 말기 압력회복 시간지연으로, 3-way 피에조 인젝터는 솔레노이드 인젝터 대비 약 0.1 ms 빠른 연료압력 회복 속도를 가짐을 알 수 있었다.바이패스 회로를 내장한 바이패스 방식 피에조 인젝터의 AMESim 수치 모델을 개발하였으며, 실험 데이터 및 해석 데이터와의 상호 비교를 통해 해석 모델의 신뢰성을 검증할 수 있었다.바이패스 방식 피에조 인젝터는 3-way 피에조 인젝터보다 상대적으로 빠른 분사종료를 보였으며, 연료압력의 증가 시, 바이패스 라인으로 연료유동이 일정량 발생하기 때문에 3-way 피에조 인젝터 대비 압력 변동이 상대적으로 크게 발생함을 알 수 있었다.
In this paper, dynamic characteristics of solenoid injector and 3-way type piezo injector for common rail diesel injection(CRDi) system in passenger vehicle were investigated by theoretical analysis. And numerical model of bypass type piezo-driven injector was designed by using the AMESim simulation code to analyze the hydraulic performance and verified by experiment data.First, it was investigated the internal dynamic characteristics of single-stage injection and two-stage injection with CRDi injectors driven by a solenoid coil and a piezo-actuator. Also, the sensitivity characteristics of 3-way type piezo-driven injector was examined.Secondly, numerical model of bypass type piezo-driven injector was designed to analyze the hydraulic performance. Also the injection response characteristics was investigated by using the AMESim simulation code.As a result, it was shown that the piezo-driven injector has a faster response than the solenoid-driven injector. In addition, it was found that the piezo-driven injector can be utilized more effectively in a two-stage injection scheme than a solenoid-driven injector. Specially, bypass type piezo-driven injector has better control capability due to its hydraulic bypass-circuit and good potential to higher hydraulic characteristics and improved accuracy of injected fuel quantity.