커먼레일 연료분사 시스템 점검 및 정비 부산정보대학 김   종  규

점검 공구 진공테스트 저압 측정장비

3)압력센스(고압) 4)메스실린더(인젝터 리턴량 측정용) 3)압력센스(고압)                  4)메스실린더(인젝터 리턴량 측정용)

5)스켄 테스터                       6) 멀티 테스터

엔진 시동/가속/ 불량 문제 점검 절차

1. 연료 육안 검사 1).연료휠타에서 입구라인  (저압펌프에서 출력)호스를 탈거  2).호스끝단에 비이커를 놓는다  3). IG ON 상태에서 연료를 받는다.     주의: 주위오염이나 화재 조심할것  4)연료에 이물질 혼합여부 관찰   .연료에 수분이 섞여있는지 검사한다. -판정 및 점검   *연료의 색이 노랑 계통의 맑은색은 정상   *연료의 색이 비 정상이거나 이물질, 물 유입 흔적이 있으면 연료탱크를  탈거하여 내부를 깨끗이 비우고 녹이 발생되었으면 탱크(저압펌프포함)를 교체한다.   *연료필타 교환 및 연료 필타 이전 연료라인을 교체하거나 분해 수리한다.   *고압시스템 및 라인 이상여부 점검    하고 필요시 교체해야 한다.

3-2 저압라인 점검 -판정 및 점검 *라인 호스나 연결부에 누유가 없을 것 *누유 부위 재조임 또는 교환 1. 저압라인의 연료 누유 점검   1)차량을 LIFT UP한다 2)저압 파이프라인 연결부 등에서 누유  여부을 확인한다.                                                                                                                                                                  -판정 및 점검    *라인 호스나 연결부에 누유가 없을 것    *누유 부위 재조임 또는 교환

1)압력게이지(0-10bar범위)①를 연료 휠타 입구에 설치 2. 저압라인 압력측정   1)압력게이지(0-10bar범위)①를 연료 휠타 입구에 설치 2)스타팅 또는 IG ON을 수회 실시하여 회로에 에어를 배출한다. 3)IG ON하고 ①게이지 최고 압력을  확인한다,                                                                                                                                                                   -판정 및 점검     *최고압력 2.1-2.8bar 정상     *2.1bar 이하면 저압펌프 불량이거나, 입구 이하 호스 막힘 확인     *투명호스에 기포가 보이면 펌프 흡입부 이하 라인에 공기 유입 검사요     *연료가 탁하거나  탁한 흰색이면 물이나 다른 성분포함을 의심해야 한다.

*1.6-2.0bar정도에서 연료가 ③호스로 오버플로우 되는지 확인한다. 3. 오버플로우 밸브 개변압 점검   1) 연료휠타출구(고압펌프입구)라인에      압력게이지(0-6bar)설치 2) 연료 휠타 오버플로우 라인에   투명호스를 장착한다. 3) 게이지 압력을 확인한다.  -판정 및 점검      *1.6-2.0bar정도에서 연료가 ③호스로 오버플로우 되는지 확인한다.      *압력이 낮으면 오버플로우 밸브 불량으로 장기 주차시 시동 지연됨.      *압력이 높으면 오버플로우 밸브 불량으로 저압펌프 부하가 많이 걸린다.      *오브플로우 밸브 불량 시 교체 또는 수리(이물질, 녹제거)

*펌프 송출압력, 토출량 부족 시 연료저압펌프 교체 (전원 공급 전류 반드시 확인 할 것) 4. 저압펌프 토출량 점검     1).연료휠타에서 입구라인     (저압펌프에서 출력)호스를 탈거   2).호스끝단에 메스실린더를 놓는다.   3)IG ON 상태에서 연료를 받는다.   4) 저압펌프 약 2초간 작동함                                                                                                                                                                  -판정 및 점검      *토출량이 68±5㎖:정상      *펌프 송출압력, 토출량 부족 시 연료저압펌프 교체       (전원 공급 전류 반드시 확인 할 것)

1)펌프 전기커넥트에서 인가 전류량을 측정한다. 2)펌프 전기커넥트를 탈거한다. 3)인가 전압과 모타 저항을 측정한다. 1. 구동전류테스터   1)펌프 전기커넥트에서 인가 전류량을     측정한다. 2)펌프 전기커넥트를 탈거한다. 3)인가 전압과 모타 저항을 측정한다.                                                                                                                                                                  -판정 및 점검   *전압: 12V,  전류: 5A , 모타 저항: 2.2-2.4Ω   *전압, 전류량 부족시 전기배선 점검   *모타 저항 과, 부족시 모타 교환

2. 토출압력 및 토출량 측정   3-2의 2, 4항 참조 -판정 및 점검   *토출압력:6.05-8.5bar, 토출량:68±5㎖   *토출압, 토출량 부족 시 펌프 교환   *저압펌프가 불량하여 연료공급이 부족하면 급가속시 가속불량이나  심하면 시동 꺼짐이 발생됨

연료 필타에 부착된 연료온도 센스는 단순히 연료 히타를 작동 시켜주는 ON/OFF 스위치 역활을 한다 1) 사양 2) 정비                                                                      1. 연료온도센서 연료 필타에 부착된 연료온도 센스는 단순히 연료 히타를 작동 시켜주는 ON/OFF 스위치 역활을 한다 1) 사양 2) 정비 2. 연료히타 연료히타는 연료필타 상부(프렌지 하부)에 설치되며, 저온시 연료응고에 의한 필터 막힘을 방지한다. 히타의 작동은 필타 프렌지에 설치된 연료온도 S/W에 의해 이루어진다.   1).희타작동조건 및 사양   -5℃이하 ON, +3℃이상 OFF    내부저항: 2).정비   내부저항 과다 시 교환 3. 연료 필타 필타는 여지를 주름형태로 만들어 여과면적을 크게한 구조로 되어있으며,  교환주기는 2-4만km이다. 4. 수분 감지 센서 연료필타의 주요기능은 연료 내에 이물질과 수분을 여과하는 것이며 분리된 수분은 필타 하부에 고이게 된다. 여과된 수분은 수시로 배출 시켜야하는데 배출시기는 수분감지센스가 운전자에게 경고등으로 알려준다. 1).사양 

연료 고압라인 점검 1. 고압라인 연료누유 점검 고압펌프로 부터 커먼레일, 고압파이프. 인젝터 까지 연료라인 및 커넥터 연결 부위 누유 여부를 확인 한다. 고압라인에서의 누유는 시동불량 등 기능상 문제 발생의 원인이 되지만, 화재발생 위험도 있으므로 꼼꼼히 살펴야한다. 우선 엔진 카버를 탈거한 다음 연료냄새가 나는지 확인한 다음 연료라인을 따라 손거울 등을 이용하여 누유여부를 확인한다.                                                                                                                                                                 

1)인젝터 전기 커넥터 2개 이상을 탈거한다(시동방지) 2. 연료장치 고압측정 1)인젝터 전기 커넥터 2개 이상을 탈거한다(시동방지) 2)스켄툴을 자기진단 단자에 연결 센스출력모드에서 연료압력 항목을 선택하여 그래프로 읽을 수 있게 설정한다. 3)엔진을 크랭킹하고 연료압력을 관찰한다.                                                                                                                 -판정 및 점검 *레일압력 250±10bar 정상 *압력이 기준보다 낮으면 시동지연의 원인이며, 고압펌프, 레귤레이터밸브의 불량, 연료 누유 등을 확인 할 것 *압력이 기준보다 높으면 매연, 소음발생, 엔진부조의 원인이 되며, 레귤레이터 밸브가 닫힌 상태로 고착된 경우임                                                                                                                               

*연료 압력 값이 목표 값을 따라 상 승하면 정상이고 *목표 값보다 낮거나 지연되면 불량이다. 3. 레일압력 응답성 검사    본 시험은 차량 상태에서 실시되며 펌프 이외 압력조절 밸브나 압력 센스의 이상 여부, 기타 기밀과 누유 여부 등을 종합적으로 파악한다. 1)스캔툴을 자기진단 커넥터에 연결 2)센스 값 출력화면에서 레일압력 목표   값, 레일 압력 값, 차속, 엑셀포지션센스(APS)를 선정 3)그래프 보기로 선정한다. 4)시동을 걸고 워밍업이 충분히 될 때  까지 기다린다(10분이상). 5)주행시험을 실시한다 (반드시 2인 1조로 실시 할 것). 6)엑셀 페달을 밟아 급가속하면서 연료  압력 값의 변화를 관찰한다. -판정 및 정비 *연료 압력 값이 목표 값을 따라 상     승하면 정상이고 *목표 값보다 낮거나 지연되면 불량이다. *출력 값과 목표 값의 차이가            250bar이상 이면 시동이 꺼진다. *불량일 경우 고,저압 펌프, 압력      조절 밸브, 압력 센스의 이상여부,     기타 기밀과 누유여부를 확인한다.

고압펌프 작동원리

1)펌프 고압 출구-커먼레일 입구 쪽 고압 파이프를 분리 2)이곳에 압력 센스를 연결하고 압력센서 전기커넥터를 연결한다. 1. 차량상태 (1) 육안관찰 외부 누유 여부를 관찰한다. 작동 이상음 여부를 확인한다.                                                                                                                                                            2. 최대토출압력 테스트 1)펌프 고압 출구-커먼레일 입구 쪽 고압 파이프를 분리 2)이곳에 압력 센스를 연결하고 압력센서 전기커넥터를 연결한다. 3)스캔 툴을 자기진단 커넥터에 연결한    다음 센스 값 출력화면에서 레일 압력값을 그래프 보기로 선정한다. 4)약 3초간 크랭킹 하면서 압력변화  상태를 관찰한다.                                                                                                                                                                 -판정 및 점검 *최고압력이 1000bar 이상이고 크랭킹 중단 후 압력이 약1분 이상 유지되면 정상이다. *압력이 낮거나 즉시 압력이 감소하면  시동불량, 지연이 발생 될 수 있으며 고압펌프불량이거나 저압공급부족, 연료누유 등을 점검한다.                                                                    주의) 본 시험을 할 때 크랭킹 시간을 4초 이상, 3회 이상 반복하면 압력센스나 펌프에 이상이 발생됨 참조) CP3 펌프(A-ENG용) 1)펌프에 부착된 연료 압력조절기의 전기 커넥터와 인젝터의 전기커넥터를 모두 탈거하고, 2) 약5초간 크랭킹하면서 레일압력과 엔진회전수를 관찰한다. *판정은 압력이 1200bar 이상이고 크랭킹 중단 후 압력이 서서히 떨어지면 정상, 압력이 1200bar 낮거나 크랭킹 후 압력이 급강하면 불량이다.                                                                    

3. 단품상태 1)펌프를 탈거 한 다음 2)누유여부와 샤프트 키 부분 손상여부를 확인한다. 3)샤프트를 손으로 구동방향으로 돌려 프리로드를 확인한다.   -판정 및 점검 *120˚간격으로 약간의 반발탄력감이 있어야 하며, *손으로 돌릴 수 없거나 프리로드가 지나치게 크면 펌프내부 이상을 조사해야 한다.(분해조사      참조) *토출 량과 토출압력 벤치테스트는 별첨            참조 할 것

커먼레일 구조

2) 회로도 및 특성도                                                                                                                                         

(5)센서 커낵터 연결, 2번 단자에 오실로스코프 연결 (6)아이들에서 가속 상태의 파형 점검 3)레일압력센스(RPS)단자 점검 (1)센서 커낵터 탈거 (2) IG KEY ON (3)커넥터 쪽 1번 단자 전원 전압 측정 (4)커넥터 쪽 2번 단자 신호선 전압 측정 (5)센서 커낵터 연결, 2번 단자에 오실로스코프 연결 (6)아이들에서 가속 상태의 파형 점검                                                                                                                                                                  -판정 및 정비 *1번 단자 전원 전압: 4.8-5.1V ,*2번 단자 전원 전압: 4.8-5.1V *단자 전원 이상시 배선 확인 망 *아이들 신호출력 1.3V-4.0V 점차적 증가 *신호출력 문제시  센서 교환 주의) 교환 후 반드시 스켄툴로  학습값 리셋을 실시한다.

5. 압력조절밸브(DRV) 1) 기능 및 작동원리 작동 주파수: 1 KHZ 작동 전류: 2.5A 저항:2.3±0.23Ω                                                                                압력조절 밸브 제원 작동 주파수: 1 KHZ 작동 전류: 2.5A 저항:2.3±0.23Ω 리턴 압력:1bar이하 스프링 압력:100bar                                                            

2) 압력조절기(DRV)의 솔레노이드 저항및 제어 파형 테스트 (1)밸브 컨넥터를 탈거하고 (2)단자 1, 2사이의 저항을 측정한다. (3)밸브 컨넥터 연결 (4)오실로 스코프를 단자 1, 2에 연결 (5)전압 5V, 시간 2.0ms 로 조정 (6)IG KEY ON 시동 (7)공회전 및 스톨 부하 가속하면서 (8)파형 및 듀티 관찰                                                                                                                                                                  -판정 및 점검 *규정저항(20℃): 2.0-2.7Ω *공회전시 약 35% 정도 듀티 *가속 부하 증가시 약 40% 정도 듀티로 변화

(2)진공게이지와 DRV 고압 쪽을 호스로 연결하고 (3)레바를 작동시켜 진공을 가한다. 3) 진공테스트 (1)압력조절기(DRV)를 탈거한다. (2)진공게이지와 DRV 고압 쪽을 호스로 연결하고 (3)레바를 작동시켜 진공을 가한다. (4)진공을 유지하는지 여부 확인한다.                                                                                                                                                                    -판정 및 점검 *만약 진공상태를 유지 못하면 시동지연이나 꺼짐이 발생 할 수 있다

(3)스캔 툴을 장착하고 엔진센스출력에서 엔진회전수와 연료압력을 선택한다. 4)실차상태 (1)시동을 켜고 (2)충분히 워밍업한 다음 (3)스캔 툴을 장착하고 엔진센스출력에서 엔진회전수와 연료압력을 선택한다. (4)ECU퓨즈 또는 연료 펌프 퓨즈를 탈거하여 엔진 시동 꺼짐을 유발 시킨다. (6)연료압력의 변화를 그래프상태로 관찰한다.                                                                                                                                                               -판단 및 정비 *연료압력이 시동 off후 100bar 근처에서 압력강하가 멈춘 다음 서서히 떨어지면 정상으로 판정하고, *계속해서 급강하하면 압력조절밸브의 불량이나 레일의 기밀성을 의심해야한다.                                                               주의; 불량상태의 경우 시동지연이 발생 할 수도 있다.

인젝터 회로도 및 제원 *인젝터는 전류제어형 유압서보 분사노즐이며 전기적 특성은 다음과 같다.                                                             1)회로도 2) 제원 *인젝터는 전류제어형 유압서보 분사노즐이며 전기적 특성은 다음과 같다. *인젝터 단품저항; 0.255Ω±0.04(20℃) *인젝터 구동 전압; 80V *인젝터 구동 전력; 피크전류;18A±1                  홀드인전류;12A±1                  재충전전류;7A

(1) 제어 전류의 확인 인젝터의 이상 유무 확인 전 제어회로의 전류상태를 먼저 점검해야한다. 1. IG KEY "ON"상태에서 2. 인젝터 컨넥트 단자 연결 상태에서 3. 오실로스코프를 통하여 제어전류를 파악한다.   -판정 및 정비 *정상적인 구동 전원은 다음과 같다(그림    참조).   인젝터 구동전압:80A   피크전류:   18±1A   홀드인 전류:12±1A   재충전 전류:7A *정상치를 벗어나는 인젝터는 전원 공급회로(ECU에서 인젝터까지)를 점검해야한다.

엔진에서 이상진동이 발생되면 각 실린더의 파워 밸런스가 불 균일 한 것으로 볼 수 있다. 1) 육감 테스터 엔진에서 이상진동이 발생되면 각 실린더의 파워 밸런스가 불 균일 한 것으로 볼 수 있다. 1. IG ON상태에서 2. 각 실린더에 장착된 인젝터의 전기 커넥터를 순차적으로 분리시키면서 3. 회전수와 연료 분사 량의 변화를 관찰 한다.                                                                     -판정 및 정비 *특정 실린더에서 분리 전 후의 엔진회전수와 연료 보정 량에 차이가 없다면 해당 실린더 이상으로 볼 수 있다. *예;  위 그림과 같은 결과가 나왔다면 3번 실린더 쪽의 불량임을 알 수 있다. *파워 밸런스 불량은 인젝터 이외 실린더 압축압력 불량에 의한 것일 수 있기 때문에 실린더의 압축압력 테스터를 병행해야 정확한 판단을 할 수 있다. *압축압력 테스터는 종래의 방법으로 압력계기를 실린더에 직접 설치하여 실시  할 수도 있지만, 최근에 개발된 거의 모든 엔진은 크랭크샤프트 회전속도 센스가 설치되어 있으므로 스캔 툴로 크랭킹 시 속도 차이로 불량 실린더의 판별이 가능하다. 이는 스캔 툴로 장비 지원 여부를 확인하면 알 수 있다.

*각 실린더의 압축 부하에 의한 회전수 차이가 없다면 엔진의 각 실린더 압축행정은 정상이다. 01. 압축압력 테스트 이 시험은 연료분사를 차단한 상태에서 스타터 모타를 구동하여 크랭킹 하면서 각 실린더의 속도를 비교하여 압축행정의 정상 여부를 파악하는 시험이다. (1)IG KEY 크랭킹을 약30초간 실시, (2)분석과 평균값을 클릭 오른쪽과 같이 표시된다. -판정 및 정비 *각 실린더의 압축 부하에 의한 회전수 차이가 없다면 엔진의 각 실린더 압축행정은 정상이다. *회전속도가 평균값보다 크게 낮거나 크면 해당 실린더를 분해 조사해야한다. 실린더  별 엔진  회전수 회전수 200   250    300   350    평 균 1번 실린더   360 2번 실린더 355 3번 실린더 4번 실린더

앞의 압축압력 테스트와 다음의 보정량 테스트를 참조하여 불량 실린더와 인젝터를 선별한다. 02. 아이들 속도 비교 테스트 이 시험은 연료보정모드를 삭제한 상태에서 아이들 회전을 할 때 각 실린더의 속도를 비교하는 시험으로써 동일한 연료분사시 각 실린더의 출력을 비교할 수 있다. (1) IG ON 상태에서 (2) 충분히 워밍업(10분이상) 후 (3)아이들 속도 비교 테스트 (3) KEY OFF 후  (4) 측정치의 분석과 평균값을 선택 -판정 및 정비 앞의 압축압력 테스트와 다음의 보정량 테스트를 참조하여 불량 실린더와 인젝터를 선별한다. 실린더별 엔진  회전수(RPM) 회전수(RPM) 700    750     800    평균 1번 실린더   790 2번 실린더 800 3번 실린더 755 4번 실린더 773

03. 분사보정 목표량 비교 테스트 (1) 동일한 시험에서 (2) 연료 보정 량을 확인하면 다음과 같은 그래프를 볼 수 있다 -판정 및 정비 *보정 량이 ±3.0이상이면 불량으로 판정한다. *그림에서 3번 실린더의 연료 보정 량이 4.0 이상으로 결함으로 판정 *3번 인젝터를 교환한다. 주의) 연료보정량은 인접 실린더의 출력상태에 상호 영향을 미치므로 가장 불량한 인젝터 1개를 먼저 교환하고, 재 시험을 통하여 정상상태 유무를 반드시 확인하여야한다. 실린더별 엔진  회전수(RPM)   보정량(㎣) -2      0       2     4  평균 1번 실린더   -2.7 2번 실린더 -2.5 3번 실린더 4 4번 실린더 -2.3

04. 연료 리턴량 테스터 본시험은 인젝터가 하이드로 서보구동인 점에 착안하여 각 인젝터의 열림시간을 비교하는 시험이지만 백 리크량은 노즐 프렌지 작동시간 이외 내부기밀 상태에 따라서도 달라질 수 있기 때문에 평가 판단에 주의을 해야 한다.. (1). 인젝터의 리턴 라인을 각각 분리 (2). 리턴구멍 한 곳은 차단하고 (3). 다른 리턴호스 끝단에 메스실린더를 설치 (4). IG ON 아이들 상태에서  (5). 약 3분간 연료의 리턴량(백 프로우 량)을 측정 (6). 각 기통별 리턴량을 비교한다. -판정 및 정비 *가장 이상적인 것은 각 각의 리턴량이 같아야한다. *특별하게 다른 기통보다 누유 량이 3배이상 많으면 해당 인젝터는 불량으로 판정한다.

 인잭터 팁 그리닝 (1)인젝터의 노즐 부분을 초음파 세척기에 담근다. (2)오염 정도에 따라 크리닝 시간을 다르게한다 (3)보통 5분 정도가 좋다   주의)노즐 부는 금속 부러쉬나 바늘로 걸거나 오염된 면포로 문지르지 말 것  인젝터의 각부 커넥터는 분리 즉시 반드시 오염방지 캡을 씌워 이물질 유입을 방지해야한다

(1) 인젝터 단품 저항점검 인젝터 단품 1번과 2번 단자의 저항을 측정한다. -판정 및 정비                                                  -판정 및 정비 *규정 값:0.25Ω±0.04(20〫〫℃) *규정 값을 벗어나면 인젝터를 교환한다.

이때 화재발생우려가 있으므로 주의 하여야 한다. (2)분사테스터 인젝터를 전용시험기에 설치한 다음 분사 량과 분사 상태를 점검한다. 간이적 방법으로 1. 실차에서 인젝터를 엔진에서 분리한 다음 2. 해당 고압 파이프를 사용하여 커먼레일과 연결하고 3. 크랭킹 또는 시동, 아이들 상태에서 4. 분사모양을 관찰 할 수도 있다. 이때 화재발생우려가 있으므로 주의 하여야 한다.