[펌] 인젝터 업그레이드 및 사이즈 계산 법 [injector duty cycle]

최근에 튜닝후에 에보 순정 인젝터 (560cc/min 분당 560cc 분사 용량)의 용량이 한계에 다다른 것을 발견하고, 일본에서 튜닝 파트로 유명한 SARD사의

700cc 인젝터로 업그레이드를 했습니다.

 

 

제조사는 덴소이며, 연료가 분사되는 노즐은 핀틀(pintle) 타입 (니들타입이라고 부르기도 함) 입니다. 저항의 크기에 따라서 하이와 로우로 나뉘는데,

랜서 에볼루션에는 로우 임피던스 타입이 사용됩니다. (10기부터는 하이 임피던스) 그리고 연료가 들어가는 입구의 위치에 따라서 탑-피드, 사이드-피드

등으로 나뉘는데, 이것은 위에서 들어와서 아래로 나가는 탑-피드 방식입니다.

 

잠깐 에보 순정 인젝터를 보면, 로우 임피던스, 탑-피드 방식은 동일하나, 노즐은 디스크 타입입니다. 핀틀 대신 디스크가 노즐을 막고 열리는 것에 따라서

연료가 분사되며, 핀틀 타입에 비해서 주로 반응속도가 빠르고 카본 퇴적물에 대한 저항성이 좋습니다.

 

 

노즐의 갯수도 4개로, 1개인 덴소 제품과 다르며, 흡기 밸브가 2개인 요즘 대부분 차량에 최적화를 위해서 2개의 노즐이 각각의 흡기밸브를 향해서

연료를 분사하도록 되어있습니다.

 

이렇게 설명하고 나니 모든 것이 오히려 SARD 인젝터가 더 열등한 것 같습니다만, 중요한 최대 분사량이 700cc로 크기 때문에 교환을 한 것입니다.

 

순정보다 많은 출력증가가 있기 때문에 인젝터를 선택해야 한다면 제일 먼저 궁금한 것이 얼마나 큰 사이즈의 인젝터를 사용해야 하는지가 중요하겠죠? ^^

 

기본적으로 무조건 크다고 좋은 것은 아닙니다. 기본적으로 항상 최대 분사량을 사용하는 것이 아니기 때문에, 인젝터는 아주 미세한 양의 연료분사부터

 (공회전 시처럼), 최대 출력을 내는 구간까지 (고rpm, 풀 가속 구간) 모두 커버해야 합니다. 너무 큰 인젝터의 경우 특히나 공회전시에 연료량 콘트롤이

쉽지 않은 경우가 있기 때문에, 자신이 타겟으로 하는 출력에 맞게 인젝터 사이즈를 결정하는 것이 맞습니다. 물론 중복 투자를 피하기 위해서 너무 딱

맞는 사이즈보다는 약간 마진이 있도록 잡는 것이 좋겠지요. ^^

 

제일 정확한 인젝터 사이즈 계산은 자신의 차량의 데이터를 로깅해서 보는 것이 제일 정확합니다. 저의 경우 순정 560cc 인젝터가 휠마력 약 320마력에서

6500rpm이 되니깐 듀티사이클 약 95%가 되면서 공연비 타겟이 11.5:1 정도였는데, 실제로 11.8:1로 희박해지면서 연료공급이 더 많이 이루어지지 않는

것을 발견하고 업그레이드를 한 것입니다.

 

혹시나 궁금해하실 분들을 위해서 인젝터 듀티사이클에 대해서 간단히 설명을 드리겠습니다.

 

 

위 그림은 연료 시스템을 간단하게 표시한 것입니다. (출처: http://www.2carpros.com/how_does_it_work/fuel_injection.htm 에 있는 그림을 수정)

 

일단 인젝터는 간단하게 말해서 열리고 닫히는 모드만 있는 밸브입니다. 연료펌프가 연료시스템에 압력을 주도록 돌고 있는 상태이고 압력레귤레이터가

항상 일정한 연료압을 유지하게 도와줍니다. 결국 압력을 받고 있는 상태에서 인젝터가 열리면 연료가 뿜어져 나오는 것입니다. 연료의 양은 이 인젝터를

얼마나 긴 시간 동안 열어주는 지에 따라서 결정이 됩니다. 그래서 인젝터에 인가하는 신호의 기간을 Injector pulse width (IPW)라고 부릅니다. 보통 일반

4행정 엔진에서 인젝터는 한사이클에 (크랭크 회전으로는 두바퀴) 한번 연료를 분사합니다. (중학교 기술시간에 배우신게 기억 나시는지? ^^) 그래서

인젝터 듀티 사이클이란 한 사이클에 걸리는 기간 대비 실제로 인젝터가 열려있는 시간의 비율로 정의됩니다. 결국 인젝터가 엔진이 돌고 있는 내내

열려있어도 연료가 모자란다면 정말 모자라는 것이죠. ^^ (실제로는 인젝터의 레이턴시 때문에 그 전에도 연료량의 한계는 오게 되어있습니다.

제차 같은 경우는 95%부터 한계가 옴, 레이턴시에 대한 설명은 다음에 하도록 하겠습니다. 궁금하신 분이 있으면. ^^)

 

이야기를 하다보니 자꾸 딴데로 새는 것 같습니다만, 다시 본론으로 돌아와서, 필요한 인젝터 사이즈를 그럼 데이터 로깅을 안하고도 간단한 계산을 통해서

 하는 방법이 있습니다. 원하는 출력에 대한 알맞은 인젝터 사이즈 계산은 인터넷을 검색하면 생각보다 여러개가 나옵니다만, 간단하고 사용하기 쉬운 것으로

다음의 링크에 있는 것을 추천합니다.

 

http://www.fuelinjectorclinic.com/injectors/technical/flow-calculator.html

 

 

그림에 표시된 것 처럼 입력을 하고 노란색 버튼을 클릭하면 자동으로 인젝터의 분사량을 계산해 줍니다. ^^ 일단 위에서는 원하는 최대 엔진 출력,

그리고 인젝터의 수 (보통 기통당 한개라고 생각하면 됩니다. 요즘은 그보다 더 많은 인젝터를 사용하는 엔진도 있습니다만, 대부분의 경우는 기통수로

넣으시면 됩니다), 그리고 BSFC는 연료소모당 실제 엔진이 내는 파워가 얼마나 되는지 (효율)을 나타내는 수치인데, 보통 양산 가솔린엔진의 경우는

 0.5 정도가 됩니다. 하지만 순정 가솔린 터보엔진의 경우는 0.55~0.6 정도가 나오기도 하고, 튜닝 정도에 따라서 레이싱 엔진의 경우에는 0.4 정도가

나오기도 합니다. 그러므로 보수적으로 0.55 정도로 잡은 것입니다. (이 숫자가 낮을 수록 같은 연료소모량 대비 출력이 높음, 결국 고효율) 그리고

다음이 인젝터 최대 듀티 사이클인데, 이 역시 약 90% 정도로 잡았구요 (인젝터 파는 곳에서는 80%이라고 주장하지만 실제 본인 차량 기준으로 95%

까지도 연료는 추가되므로 90%로 설정), 그 다음은 연료 시스템의 압력을 쓰게 되어있는데, 기본적으로 43.5 psi면 3바 정도이고, 순정 연료압력이라면

3바로 보시면 됩니다. 추가로 가변 연료 레귤레이터를 달아서 압력을 높인 경우는 그에 알맞는 압력을 넣으면 되구요.

 

결국 엔진에서 약 400마력인 4기통 터보 가솔린 엔진의 경우 필요한 인젝터 사이즈는 약 646cc가 됩니다. 만약에 구동계의 손실이 약 15~20%라고

가정을 하면 휠마력으로는 320~340마력 정도가 됩니다. 그러므로 700cc 인젝터 정도면 충분히 커버가 되는 구간이라고 할 수 있습니다.

 

실제로 인젝터를 판매하는 곳에 따라 분명히 같은 제조사의 인젝터를 가지고도 인젝터의 용량이 다른 것으로 표기할 경우가 있는데요, 이 경우는

인젝터 용량을 가정하는 연료 압력이 다르다던가 (대부분 차량이 3바의 연료압을 사용하지만 일부에서는 2.5바를 사용하기도 합니다) 등의 가정이

조금씩 다른 것이므로 참고하실 필요가 있습니다.

 

 

== Self 참고 ==

http://www.stealth316.com/2-calc-idc.htm

InjectorDC = (rpm * injectorduration) / 1200