Effects of Multi-stage Pilot Split Injection Strategy on Combustion and Emission Characteristics in a Single-Cylinder Diesel Engine

This paper examines the effects of a multi-stage pilot split injection strategy on combustion and exhaust emission factors in a single-cylinder diesel engine. One analysis noted that in the single-injection condition, the maximum in-cylinder pressure and rate of heat release were highest. The pilot injection quantity was evenly divided, showing a tendency to decrease as the number of injections increased. In another injection condition, when the multi-stage pilot split injection strategy was applied, IMEP, engine torque, and combustion increased. The COV_IMEP was greatest with the lowest combustion efficiency. The combustion ability was poor. In a single injection condition, the O₂ concentration in the exhaust gas was the lowest and the CO₂ was the highest. When the multi-stage split injection strategy was applied, the low temperature combustion process proceeded, and the oxidation rate of CO₂ decreased while the emission level increased. In a single injection condition in which a locally rich mixture was formed, the HC emission level showed the highest results. A 55.6% reduction of NOx emission occurred under a three-stage pilot injection condition while conducting a multi-stage pilot split injection strategy.

단기통 디젤엔진에서 다단 파일럿 분할 분사 전략이 연소 및 배기가스 특성에 미치는 영향

본 논문은 커먼레일 단기통 디젤엔진에서 다단 파일럿 분할 분사 전략이 연소 및 배기가스 배출특성에 미치는 영향을 분석하는 데 초점을 두었다. 실린더 내부 최고 압력과 열발생률은 단일분사 조건에서 가장 높았으며, 파일럿 분사량이 균등하게 분할되어 분사 횟수가 증가할수록 감소하는 경향으로 나타났다. IMEP, 엔진 토크 및 연소 효율은 1단 파일럿 분사 조건에서 가장 낮게 나타나는 특성을 보였으나, 다단 파일럿 분할 분사 전략 적용 시 증가하는 경향으로 분석되었다. COV_IMEP는 연소 효율이 가장 낮은 1단 파일럿 분사 조건에서 가장 높았으며, 이는 연소 안정성이 낮다는 것을 의미한다. 배기가스 중 산소농도는 단일분사 조건에서 가장 낮았고, 이산화탄소는 가장 높게 배출되는 특성을 보였다. 다단 분할 분사 전략 적용 시 저온 연소과정이 진행되기 때문에 일산화탄소의 산화율은 낮아지게 되고 배출수준은 증가하는 특성을 보였다. 탄화수소는 국부적으로 농후한 혼합기가 형성되는 단일분사 조건에서 가장 높은 결과를 보였다. 질소산화물은 다단 파일럿 분할 분사 전략 중 3단 파일럿 분사 조건에서 55.6%까지 감소하는 특성을 보였다.