Abstract
The International Maritime Organization (IMO) has adopted several regulations for the prevention of air pollution from ships. In addition, there is a requirement for shipping liners to reduce greenhouse gas emissions. Accordingly, we need to take measurements to ensure that the steps taken are both efficient and environmentally friendly. It has been determined that the application of the Miller cycle in diesel engines has the effect of both reducing the amount of NOx and improving thermal efficiency. However, this method requires a considerably larger charge air pressure. Therefore, we consider a two-stage turbo-charging system, which not only results in a high charging pressure, but also improves the part load performance with an exhaust-gas bypass system or the application of the Miller cycle. Because of complications associated with the two-stage turbo-charging system, it is complex and difficult to realize a design that optimizes matching between diesel engine and turbo-chargers. Accordingly, it is necessary to perform a quantitative analysis to determine the effects and optimal conditions of these different systems in the early stage of system design. In this paper, we develop a simulation program to model these systems, and we verify that the results of this program are reliable. Further, we discuss methods that can be employed to improve its efficiency.
국제해사기구(IMO)에서는 선박으로부터의 대기오염방지를 위한 규제와 여기에 더하여 지구온난화의 방지를 위한 규제가 이미 시행되고 있거나 또는 논의 중에 있다. 따라서 고효율 친환경에 대한 요구들을 동시에 만족시킬 수 있는 대책이 요구된다. 디젤엔진에 있어서 밀러 사이클의 채택이 NOx 저감과 열효율향상을 동시에 꾀할 수 있는 방법으로 많은 관심을 받고 있다. 그러나 이 방법은 높은 급기압력이 요구되며 그 대책의 하나로 2단과급에 의한 방법이 주목을 받고 있다. 2단 과급시스템을 이용하면 고과급의 효과는 물론 여기에 바이패스기술과 밀러사이클을 이용하면 특정 부하영역에서의 성능향상 등 더욱 다양한 성능개선을 이룩할 수 있다. 그러나 2단 과급시스템의 디젤기관은 그만큼 구조가 복잡하게 되어 과급기 최적 매칭 등 시스템의 최적설계가 매우 복잡하고 어렵게 된다. 따라서 설계초기단계에서 이러한 다양한 방법들의 개선효과를 정량적으로 확인하고 또한 최적조건을 검토할 필요가 있다. 본 연구에서는 과급 시스템의 최적 설계를 위한 시뮬레이션 프로그램을 개발하였으며, 개발 된 프로그램의 신뢰성을 확인하고 이 프로그램의 활용방법에 관하여 고찰한 결과를 보고한다.
