Journal of the Korean Institute of Gas (한국가스학회지)

The Korean Institute of GAS (한국가스학회)
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Dynamic Performance of Natural Gas Injection Valve for Heavy-Duty Power Generation Engine - Part I

발전용 대형엔진용 천연가스 분사밸브 동특성 연구 (I)

  • Choi, Young (Dept. of Engine Research, Korea Institute of Machinery and Materials) ;
  • Kim, Yong-Rae (Dept. of Engine Research, Korea Institute of Machinery and Materials) ;
  • Lee, Seok-Whan (Dept. of Engine Research, Korea Institute of Machinery and Materials) ;
  • Kim, Chang-Gi (Dept. of Engine Research, Korea Institute of Machinery and Materials)
  • 최영 (한국기계연구원 그린동력연구실) ;
  • 김용래 (한국기계연구원 그린동력연구실) ;
  • 이석환 (한국기계연구원 그린동력연구실) ;
  • 김창기 (한국기계연구원 그린동력연구실)
  • Received : 2015.11.16
  • Accepted : 2015.12.24
  • Published : 2015.12.31
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Abstract

Natural gas fuel has known to be very promising in terms of abundancy and economic value. Therefore it is widely treated as research topics in a variety field of production, storage and utilization. Natural gas has become one of the major sources for the power generation by using internal combustion engines(ICE). Development of natural gas fuel injection device should be preceded to realize a reliable natural gas fuel supply system for a MW class power generation reciprocating ICE. In this research, an injection valve which consists of solenoid and body part with a moving plate was designed and its dynamic performance was experimented in the engine-like environment. As a result of the experiments, linearity of flow rate was obtained and overall around 2ms of response time was observed at the pressure difference of 1bar. In addition, more than 100Liter/min(@2Hz) of gas flow rate was witnessed, which is expected to be adequate for the fuel supply system of a MW class natural gas engine.

천연가스 연료는 매장량과 경제성 측면에서 미래 가치가 매우 높기 때문에 여러 가지 이용 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있으며 내연기관을 이용한 발전 분야에서도 그 중요성이 점점 증가하고 있는 실정이다. 천연가스 연료를 이용하는 MW급 발전용 대형 왕복엔진의 경우 연료공급시스템의 고도화 개발이 필요한데 그 중에서도 천연가스 분사기의 개발은 실질적인 천연가스 연료 이용을 위한 핵심이다. 본 연구에서는 천연가스 분사기를 상부에 위치한 솔레노이드의 전자기력에 의해 구동되고 하부의 밸브 바디부 전기자와 이동판이 상하로 움직이는 구조의 분사밸브 형태로 고안 및 설계하였으며 이 시작품의 동특성을 엔진 흡기 모사 조건에서 실험하였다. 전기자의 변위와 지름을 변경해 가면서 실험을 수행하였는데, 그 결과 유량의 선형성이 잘 보장되고 1bar 의 차압에서 2ms 이내의 응답성으로 분사밸브가 열리는 결과를 얻었다. 가스 유량 또한 100Liter/min(@2Hz) 이상으로 충분하기 때문에 본 연구에서 고안한 천연가스 분사밸브는 요구되는 동특성 성능실험을 만족하였기 때문에 MW급 발전용 천연가스 엔진 연료공급시스템에 적합할 것으로 판단된다.

Keywords

References

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