디젤 엔진의 분사펌프 종류와 구조

 디젤 엔진을 연료를 디젤을 사용하는 기관으로 높은 토크를 활용하는 엔진이다. 가솔린 엔진과 다르게 디젤 엔진은 점화 플러그로 점화하는 방식이 아닌 피스톤 압축 시 발생되는 고온을 이용해 자기 착화시키는 방식이 사용된다. 디젤 엔진의 핵심은 연료 분사 펌프에 있는데 디젤 엔진 분사펌프 종류와 구조에 대해 알아보자.

 디젤 엔진 연료 분사 펌프는 연료 공급 펌프와 여과기로부터 공급받은 연료를 고압으로 압축하여 실린더가 폭발 하는 순서에 따라서 각각의 실린더에 있는 분사 노즐로 압송하는 펌프다. 연료 분사 펌프의 주요 기능은 연료를 엔진의 부하와 속도에 알맞도록 계량한 뒤 크랭크 각을 기준하여 알맞은 분사 시기에 따라 연소 사이클에 적합한 분사율로 분사 노즐에 공급하는 것이다. 분사 펌프 종류로는 독립식, 분배식, 공동식이 있다. 독립식 분사 펌프는 엔진의 각 실린더마다 한 개씩 분사 펌프를 설치한 것으로 구조가 복잡하나 고속에 유리해서 고속 디젤 엔진에 사용한다. 분배식은 엔진의 실린더 수에 관계없이 한 개의 펌프를 사용하며 여기에 분배 밸브를 조합하여 각 실린더에 고압의 연료를 분배하는 것으로 소형 고속 기관에 사용한다. 공동식은 분배식의 경우처럼 펌프는 한 개이며 어큐뮬레이터가 있어 여기에 고압의 연료를 저장하였다가 분배기로 각 실린더에 분배하는 형식이다. 연료 펌프 및 연료 라인은 플런저와 제어 랙, 제어 피니언, 제어 슬리브, 딜리버리 밸브, 분사노즐 등으로 구성되어 있다.

 이 중 플런저는 플런저 상단 중심부에 바이패스 홈과 몸체 측면에 분사량을 가감하기 위한 바이패스 구멍이 서로 연결되어 있어 가속 페달을 밟는 양에 따라 플런저 배럴의 연료 공급 구멍과 바이패스 구멍의 위치를 변화시켜 연료 분사량이 조절된다. 플런저는 태핏에 의해 상승 행정을 하며 스프링의 탄성으로 하강 행정을 한다. 제어 랙은 랙의 한 끝은 링크나 핀으로 조속기의 막이나 레버에 연결되어 있고 조속기는 가속 페달의 모든 조작을 랙에 전달한다. 제어 피니언은 제어 랙의 수평 직선 운동을 회전 운동으로 바꾸어 제어 슬리브를 회전시켜 피니언과 제어 랙의 상태 위치를 변화시킨다.

 제어 슬리브는 제어 피니언의 회전 운동을 펌프 엘리먼트의 플런저 구동 플랜지에 전달하여 플런저가 상하운동을 하면서 송출량을 증감한다. 딜리버리 밸브는 플런저의 상승 행정으로 배럴 내의 압력이 정해진 기준에 도달하면 밸브가 열려 분사 파이프에 연료를 압송하며, 유효 행정이 종료되어 배럴 내의 압력이 낮아지면 스프링의 장력에 의해 급속히 닫혀 연료의 역류를 방지하고 노즐의 후적을 방지한다. 이때 후적이란 연료 분사가 끝난 후에 노즐 끝에 연료 방울이 맺혀 있는 것을 뜻한다. 조속기는 엔진의 회전 속도나 부하 변동에 따라 자동적으로 랙을 움직여 분사량을 조절하는 것으로서 최고 회전 속도를 제어하고 동시에 저속 운전을 안정시키는 일은 한다.

 조속기는 연료분사 펌프 캠축에 설치된 원심추의 원심력에 의해 작동하는 기계식과 흡기 다기관의 진공 부압에 의해 작동되는 공기 식이 있다. 분사노즐은 연료 펌프로부터 송출되어온 연료를 연소실에 분사하는 장치이다.

 분사노즐은 실린더에 연료를 직접 분사하는 핵심적인 부품이기에 분사 시 연료의 무화가 좋아야 하며, 관통도가 있고, 분포가 좋아야 하며, 후적이 일어나지 않아야 한다. 분사노즐을 종류로는 개방형 노즐과 밀폐형 노즐, 핀들형 노즐, 스로틀형 노즐이 있다.