1. 가솔린 직접분사 기관(GDI ; gasoline direct injection)

가솔린 직접분사방식 기관은 부분부하에서는 연료를 압축행정 말기에 분사하여 혼합비를 점화플러그 주위에 농후하게 하는 성층연소로 초희박 혼합비(25～40:1)에서도 쉽게 점화가 가능하도록 되어 있으며, 높은 부하에서는 연료를 이론 혼합비로 흡입행정 초기에 분사하여 연료에 의한 흡입공기 냉각으로 충전효율을 향상시킨다. 높은 부하 영역에서는 10% 정도의 출력을 향상되며 낮은 부하 영역에서는 최대 30% 정도의 연료 소비율이 향상시키는 것이 가능하다고 알려져 있다.

가솔린 직접분사 기관의 구조

1.1. 와류형 인젝터(swirl injector)

인젝터의 분사시기는 기관의 부하에 따라서 흡입행정과 압축행정으로 나뉘는데, 부분 부하 영역에서는 압축행정 말기에 분사(초희박 연소)되며 전부하 영역에서는 흡입행정 중에 분사(일반 연소)하여 흡입공기 중의 열을 흡수해 기화와 동시에 흡입공기를 냉각하여 충전효율을 향상시킨다.

그리고 인젝터의 구동은 컴퓨터가 직접제어하지 아니하고 인젝터 구동장치가 분사시간을 컴퓨터로부터 입력받아 구동한다.

와류형 인젝터

1.2. 인젝터 구동장치(injector driver)

인젝터 구동장치는 릴레이로부터 전원을 공급받아 각 인젝터에 전원을 공급함과 동시에 인젝터 회로의 단선, 단락을 검출하여 컴퓨터로 입력시킨다. 또 컴퓨터로부터 분사시간을 출력 받아 인젝터를 구동시킨다.

1.3. 연료압력 센서(fuel pressure sensor)

연료압력 센서는 연료 공급계통에 설치되며, 검출된 압력을 전압신호로 컴퓨터에 입력시켜 인젝터의 연료 분사량 보정신호로 사용한다. 이 센서의 출력 특성은 연료압력 증가에 따라 일정하게 증가하며, 고압 연료조절기에 의해서 50kgf/cm2 이상으로는 증가하지 않으나 비정상적으로 압력이 증감될 경우에는 컴퓨터에서 연료 압력에 따른 인젝터의 구동시간을 보정한다. 이에 따라 컴퓨터는 고압 모드와 저압 모드를 연료압력 센서에 따라 판정하며, 고압 모드가 되는 경우는 다음의 3가지 조건을 만족하여야 한다.

① 기관 회전속도가 1,000rpm 이상

② 연료압력 센서가 정상이고, 연료압력이 40kgf/cm2 이상

③ 기관 작동 정지 및 시동 후 이외 다만, 한번 고압이 된 이후에는 재 시동할 때까지 저압 모드는 되지 않는다.

1.4. 연료펌프 저항기

고압 연료펌프의 유량 특성은 기관을 크랭킹할 때에는 회전속도가 낮기 때문에 연료 토출량이 적으며, 이 상태에서 저압 연료펌프가 작동하면 연료펌프의 전류 소모가 커진다. 고압 연료펌프 이전까지의 저압계통에서는 저압 연료조절기 바이패스 압력까지 상승하여 토출 부하가 걸리게 되어 연료펌프의 손상이 염려된다.

이를 방지하기 위해 연료펌프의 배선에 저항기를 두어 연료펌프가 천천히 구동되도록 컴퓨터에서 High/Low릴레이를 제어한다.

1.5. 고압 연료펌프와 고압 연료조절기

고압 연료펌프는 기관의 흡입 캠축의 캠으로 구동되며, 펌프 구동으로 인하여 연료탱크 내의 저압 연료펌프에서 배출된 3kgf/cm2 정도의 연료압력은 50kgf/cm2 정도의 압력으로 상승한다. 또 기관 회전속도가 상승하면 고압 연료펌프의 작동이 빨라져 압력이 상승하지만 고압 연료조절기에 의해 일정한 압력으로 유지된다. 고압 연료조절기 내에는 체크밸브(check valve)가 설치되어 있으나, 기관의 작동을 정지시킨 경우에는 압력이 저하되므로 기관을 재 시동하였을 때에는 연료 압력이 정상으로 되기까지는 다소 시간이 걸린다.