연료 펌프
Fuel pump |
연료 펌프는 연료 탱크에서 내연기관의 카뷰레터 또는 연료 인젝터로 액체를 전달하는 자동차의 구성 요소입니다.
카뷰레티드 엔진은 연료 탱크 외부에 장착된 저압 기계식 펌프를 사용하는 반면, 연료 분사 엔진은 연료 탱크 내부에 장착된 전기 연료 펌프를 사용하는 경우가 많습니다(그리고 일부 연료 분사 엔진에는 연료 펌프 두 개가 있습니다. 하나는 저압/고량 공급 펌프이고 하나는 저압/저량 펌프입니다.엔진을 [1]작동시킨다).엔진이 올바르게 작동하려면 연료 압력이 특정 사양 내에 있어야 합니다.연료 압력이 너무 높으면 엔진이 거칠고 농후하게 작동하며, 펌핑되는 연료가 모두 연소되지 않아 엔진이 비효율적이고 오염 물질이 됩니다.압력이 너무 낮으면 엔진이 희박하게 작동하거나 실화 또는 정지할 수 있습니다.
엔진이 작동하기 위해 연료 펌프가 반드시 필요한 것은 아닙니다.카뷰레터 엔진에 필요한 저압 연료는 탱크를 카뷰레터보다 높게 장착하고 연료를 중력으로 공급하기만 하면 됩니다.이 방법은 보통 탱크가 엔진 바로 위에 있는 카뷰레드 모터사이클과 날개에 연료 탱크가 있는 하이윙 항공기에서 흔히 사용됩니다.
기계식 펌프
전자 연료 분사가 널리 보급되기 전에는 대부분의 카뷰레터 엔진에서 기계식 연료 펌프를 사용하여 연료를 연료 탱크에서 카뷰레터의 연료 볼로 옮겼습니다.가장 널리 사용되는 연료 공급 펌프는 다이어프램과 플런저형 기계식 펌프입니다.다이어프램 펌프는 정용량 펌프의 한 종류입니다.다이어프램 펌프에는 피스톤 펌프의 작용과 유사하게 유연한 다이어프램의 굴곡에 의해 부피가 증가하거나 감소하는 펌프실이 있습니다.체크 밸브는 펌프 챔버의 입구 및 출구 포트 양쪽에 위치하여 연료가 한 방향으로만 흐르도록 합니다.구체적인 설계는 다양하지만, 가장 일반적인 구성에서 이러한 펌프는 일반적으로 엔진 블록 또는 헤드에 볼트로 고정되며, 엔진의 캠축에는 다이어프램을 하사점까지 당겨 펌프에 있는 레버를 직접 또는 푸시 로드를 통해 작동시키는 여분의 편심 로브가 있습니다.이때 펌프실 내부의 체적이 증가하여 압력이 감소하였다.이를 통해 탱크에서 펌프로 연료를 밀어 넣을 수 있습니다(탱크 내 연료에 작용하는 기압에 의해 발생).다이어프램의 상사점 복귀 운동은 다이어프램 스프링에 의해 이루어지며, 이 동안 펌프실의 연료가 출구 포트를 통해 카뷰레터로 압착됩니다.따라서 연료가 펌프에서 배출되는 압력은 다이어프램 스프링에 의해 가해지는 힘에 의해 제한(따라서 조절)됩니다.
카뷰레터에는 일반적으로 배출된 연료가 주입되는 플로트 볼이 들어 있습니다.플로트 보울의 연료 레벨이 일정 레벨을 초과하면 카뷰레터의 흡기 밸브가 닫혀 연료 펌프가 카뷰레터로 더 많은 연료를 펌핑하지 못하게 됩니다.이때 펌프실 내부에 남아 있는 연료가 모두 갇히므로 입구 포트 또는 출구 포트를 통해 배출할 수 없습니다.다이어프램은 다이어프램에 계속 압력을 가하며, 이후 회전하는 동안 편심기가 다이어프램을 하사점으로 다시 끌어당겨 카뷰레터 입구 밸브가 다시 열릴 때까지 다이어프램이 그대로 유지됩니다.
펌프 다이어프램의 한쪽에는 가압된 연료가 들어 있고 다른 한쪽에는 엔진의 크랭크케이스가 연결되어 있기 때문에 다이어프램이 분리될 경우(일반적인 고장) 연료가 크랭크케이스로 누출될 수 있습니다.기계식 및 전기식 연료 펌프의 용량은 모두 psi(제곱인치당 파운드)로 측정됩니다.일반적으로 이 단위는 압력에 대한 일반적인 측정이지만 연료 펌프에 대해 이야기할 때 약간 다른 의미를 가집니다.
플런저형 연료 펌프
플런저형 펌프는 흡입 및 배출 정지 체크 밸브가 있는 연료로 가득 찬 챔버를 드나드는 플런저에 의해 부피가 증가 및/또는 감소되는 펌프 챔버를 포함하는 일종의 양의 배기량 펌프입니다.피스톤 펌프와 유사하지만 고압 씰은 정지해 있고 부드러운 원통형 플런저는 씰을 통해 미끄러집니다.이러한 펌프는 일반적으로 다이어프램형 펌프보다 높은 압력으로 작동합니다.구체적인 설계는 다양하지만, 가장 일반적인 구성에서는 이러한 펌프가 분사 펌프의 측면에 장착되고 캠축에 의해 직접 또는 푸시 [2]로드를 통해 구동됩니다.캠축 로브가 상사점에 있을 때 플런저는 방금 연료를 배출 밸브를 통해 밀어넣는 작업을 마쳤습니다.스프링은 플런저를 바깥쪽으로 당겨 연료를 흡입 밸브에서 챔버로 끌어당기는 낮은 압력을 생성하는 데 사용됩니다.이러한 펌프는 250~1800bar(3,625~26,000psi)[3] 사이에서 가동할 수 있습니다.이 펌프는 캠축에 연결되어 있기 때문에 이러한 펌프의 토출 압력은 일정하지만 펌프가 펌핑하는 속도는 엔진의 분당 회전수(rpm)와 직접 관련이 있습니다.
두 펌프 모두 부압을 생성하여 연료를 라인을 통해 흡입합니다.그러나 펌프와 연료 탱크 사이의 저압과 엔진의 열 및/또는 고온의 날씨로 인해 연료가 공급 라인에서 증발할 수 있습니다.이 경우 증기가 아닌 액체를 펌프하도록 설계된 연료 펌프가 더 많은 연료를 엔진으로 흡입할 수 없어 엔진이 멈춥니다.이 상태는 펌프의 압력 측(펌프와 카뷰레터 사이)에서 높은 엔진 열로 인해 연료가 라인 내에서 끓어오르면서 엔진에 충분한 연료가 고갈되는 증기 잠금과는 다릅니다.기계식 자동차 연료 펌프는 일반적으로 대부분의 카뷰레터에 충분한 10~15psi 이상의 에너지를 발생시키지 않습니다.
기계식 펌프의 감소
엔진이 카뷰레터에서 벗어나 연료 분사 쪽으로 이동함에 따라, 연료 분사 시스템은 기계식 다이어프램 펌프보다 더 높은 연료 압력(40-60psi)에서 더 효율적으로 작동하기 때문에 기계식 연료 펌프가 전기식 연료 펌프로 대체되었습니다.전기 연료 펌프는 일반적으로 연료 탱크에 위치하며, 연료 탱크의 연료를 사용하여 펌프를 냉각시키고 연료를 안정적으로 공급하기 위해 사용됩니다.
탱크에 장착된 연료 펌프의 또 다른 장점은 엔진의 흡입 펌프가 고장 난 호스 연결부를 통해 공기를 흡입할 수 있는 반면 압력 라인의 누출 연결부가 즉시 나타날 수 있다는 것입니다.탱크에 장착된 연료 펌프의 잠재적 위험은 탱크에서 엔진에 이르는 모든 연료 라인에 압력이 가해질 수 있다는 것입니다.누출은 쉽게 감지되지만 위험하기도 합니다.
전기 펌프
현대 자동차와 연료 인젝터가 장착된 오토바이에서 연료 펌프는 일반적으로 전기식이며 연료 탱크 안에 위치합니다.이 펌프는 연료 라인에서 더 높은 압력을 만들어 가솔린을 엔진으로 밀어냅니다.압력이 높을수록 휘발유의 비등점이 높아집니다.펌프를 탱크에 넣으면 가솔린 증기를 처리할 가능성이 가장 낮은 구성 요소(펌프 자체)가 엔진에서 가장 멀리 떨어져 차가운 액체에 담깁니다.탱크 내부에 펌프를 설치하는 또 다른 이점은 불이 날 가능성이 낮다는 것입니다.연료 펌프와 같은 전기 구성 요소는 연료 증기를 점화 및 점화할 수 있지만 액체 연료는 폭발하지 않으므로(가연성 한계 참조) 펌프를 탱크에 담그는 것이 가장 안전한 위치 중 하나입니다.대부분의 차량에서 연료 펌프는 엔진으로 휘발유를 지속적으로 공급하며, 사용되지 않은 연료는 탱크로 반환됩니다.따라서 뜨거운 엔진에 너무 오랫동안 가까이 있지 않기 때문에 연료가 비등할 가능성이 더욱 낮아집니다.
기계식 연료 펌프를 전동식 연료 펌프로 교체하면 엔진에서 액세서리 부하가 제거되고 엔진 연료 소모량이 줄어듭니다.또한 전자 컨트롤 유닛(ECU)을 통해 연료 공급을 보다 정확하게 모니터링할 수 있습니다.펌프가 계속 작동 중일 때 예를 들어 연료를 절약하기 위해 정지 신호등에서 엔진을 정지할 수 있지만, 빠른 시동을 위해 필요한 연료 압력을 계속 사용할 수 있습니다.
점화 스위치는 펌프 작동에 필요한 전류를 공급하지 않습니다. 이 스위치는 펌프 작동 전류에 맞게 설계된 릴레이를 작동시키는 더 적은 전류를 공급합니다.연료 펌프 릴레이가 산화되어 작동을 멈추는 것은 일반적이며, 연료 펌프 자체의 고장보다 훨씬 더 자주 발생합니다.최신 엔진은 펌프 전압의 펄스 폭 변조를 통해 연료 압력을 제어할 수 있는 솔리드 스테이트 제어를 사용합니다.이렇게 하면 펌프의 수명이 늘어나고, 더 작고 가벼운 펌프가 가능하며, 펌프가 소비하는 전력을 줄일 수 있습니다.
전자식 연료 분사가 장착된 차량에는 ECU(전자 컨트롤 유닛)가 있으며, 엔진 작동 중에도 전기 연료 펌프를 끄는 안전 논리로 프로그래밍될 수 있습니다.충돌 시 연료 라인의 파열로 인한 연료 누출을 방지합니다.또한 차량에는 충돌 시 "트립"되는 관성 스위치(일반적으로 조수석 시트 아래에 위치) 또는 차량이 전복될 경우 연료 펌프를 차단하는 롤오버 밸브가 있을 수 있습니다.
또한 일부 ECU는 기계적 고장이 임박했음을 나타내는 오일 압력이 낮거나 0임을 감지할 경우 연료 펌프를 차단하도록 프로그래밍될 수 있습니다.
연료 전송 장치는 탱크 내 연료량을 측정하는 데 사용되는 전기 연료 펌프, 필터, 스트레이너 및 전자 장치로 구성된 조립체일 수 있습니다.이 기능은 센서에 부착된 플로트를 사용하여 대시에 장착된 연료 게이지에 신호를 전송합니다.
고압 연료 펌프
직분사 디젤 및 가솔린 엔진용 펌프는 최대 30,000psi의[4] 훨씬 높은 압력으로 작동하며 커먼 레일 레이디얼 피스톤, 커먼 레일 2 피스톤 레이디얼, 인라인, 포트 및 나선, 미터링 유닛 등의 구성을 가지고 있습니다.분사 펌프는 오일이 연료를 오염시키지 않도록 연료 윤활을 합니다.오일 오염으로 인해 오일 관련 배출이 발생하고 [3]인젝터가 막힐 수 있습니다.많은 디젤 엔진은 커먼 레일입니다. 즉, 모든 인젝터는 연료 펌프에서 공급되는 공통 고압 연료 파이프에서 공급됩니다.커먼 레일은 인젝터의 간헐적 개폐로 인한 압력 변동을 흡수합니다.또한 커먼 레일은 연료 압력을 실린더당 [3]1개가 아닌 1개의 변환기로 쉽게 측정할 수 있도록 합니다.좌현 및 나선형(플런저형) 고압 연료 펌프는 단순성, 신뢰성 및 엔진 크기에 [2]비례하여 스케일업할 수 있는 기능 때문에 선박용 디젤에 가장 일반적으로 사용됩니다.
좌현 및 나선형 펌프
좌현 및 Helix 펌프는 4행정 엔진의 경우 1/2 엔진 rpm, 2행정 엔진의 경우 동일한 rpm으로 작동하는 캠 구동식 펌프입니다.이 펌프는 레이디얼 피스톤 유형의 펌프와 유사하지만 피스톤 대신 씰이 없는 가공된 플런저가 있습니다.플런저가 상사점에 있으면 실린더에 대한 주입이 종료되고 압축 [2]스프링에 의해 하향 행정으로 돌아갑니다.캠 로브의 높이를 쉽게 변경할 수 없기 때문에, 인젝터에 공급되는 연료량은 플런저를 회전시키는 랙 및 피니언 장치에 의해 제어되어 플런저 위쪽 영역까지 다양한 양의 연료가 공급됩니다.흡기 및 출구 포트는 펌프 실린더 벽의 양쪽에 위치하고 있어 플런저가 구동되어 두 포트를 닫고 압축 운동을 시작할 때까지 연료가 압축 챔버를 통해 흐를 수 있습니다.출구 포트는 엔진의 연료 탱크/세틀러에 다시 공급됩니다.그런 다음 연료는 18,000psi를 [3]초과할 수 있는 압력에서 인젝터 노즐로 역류를 방지하기 위해 정지 체크 밸브를 통해 강제됩니다.
터보펌프
레퍼런스
- ^ Hollembeak, Barry (2005). Classroom Manual for Automotive Fuels and Emissions. Cengage Learning. p. 154. Retrieved June 12, 2012.
- ^ a b c 판사 A.(1965년)현대식 소형 디젤 엔진(Vol. 7).매사추세츠주 캠브리지: 로버트 벤틀리 주식회사
- ^ a b c d 몰렌하우어, K. & Tschöke, H. (2010년)디젤 엔진 핸드북.베를린: 스프링거-베를라그.
- ^ https://www.chevron.com/-/media/chevron/operations/documents/diesel-fuel-tech-review.pdf[베어 URL PDF]
