D 엔진 개요 (COMMONRAILSYSTEM)

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


연료압력 조절밸브

고압펌프

연료 온도 센서

공기질량센서

기동전동기


연료저장 축압기 ( 커먼레일 )

레일 압력 센서

연료 압력 조절밸브

인 젝 터

고압파이프

TDC 센서

고압펌프


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)


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


연료온도에따라 연료량 보정

6-7

크랭크축 위치 센서 ( 엔진 RPM 연산및 크랭크 각도 연산 )


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


게이지유니트

냉각 수온 센서

실린더 상사점센서 (TDC SENSOR) 홀센서 방식


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


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

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D 엔진 개요 (COMMONRAILSYSTEM)