내연기관 가솔린엔진에서 점화전은 매우 중요하다. 그것은 2만볼트의 스파크를 흘려 혼합기를 연소시키기 때문이다. 본 고는 통상의 스파크화염보다 수십배 더 큰 화염의 생성을 이루는 몇가지 방법과 그것이 엔진에 미치는 영향들을 분석 제시하여 어느 한 요소가 향상한다고 할 때 혹 타 부문에 여타 영향을 주는지의 여부도 함께 고찰하여 실제로 사용할 수 있는 기술로서의 검토를 함이다.
고고도 장기체공 무인기의 추진 시스템에 다단 터보차저 가솔린 왕복기관 시스템의 적합성을 평가하기 위하여 성능 시뮬레이션을 진행하였다. Ricardo사의 1-D 엔진 시뮬레이션 WAVE를 사용하여 다단 터보차저를 포함한 엔진 시스템을 모델링하였다. 엔진 모델은 양산 2.4L 가솔린 4기통 엔진의 제원을 반영하였다. 터보차저 모델에는 상용 터보차저의 성능 맵을 적용하였다. 고도 60,000ft에서 엔진의 적정 흡기 압력을 확보하기 위해 3단 터보차저 및 인터쿨러를 구성하였다. 웨이스트 게이트는 하나로 구성하였다. 이를 통해 지상부터 고고도까지의 엔진 시스템 정상 상태 운전성을 평가하였다.
Cogeneration is an energy conversion process, where electricity and useful heat are produced simultaneously in one process. Also, carbon dioxide emissions can be reduced as well. The cogeneration process may be based on the use of steam, gas turbines or combustion engines. However, there have been few models with an output of less than 100 kilowatt. In the present study, a spark ignited gas engine with generation output of 10 kilowatts was developed for micro cogeneration package. The gas engine shows 29.2$\%$ of thermal efficiency under Stoichiometric combustion and 33.6$\%$ of thermal efficiency under lean combustion. NOx emission shows less than 10ppm at 13$\%$ oxygen under stoichiometric combustion and about 100ppm at 13$\%$ oxygen under lean combustion.
가솔린 엔진은 전 세계적으로 중소형 및 대형차 등 전반적으로 사용되고 있으며, 장기적으로 차량 부하에 따른 배기가스의 증가가 주변 환경에 대한 위협이 가중되고 있어 여기에 대한 대처가 필요하다. CNG엔진은 기존의 가솔린 SI 엔진에 비하여 유해 배출가스 농도가 적어 다른 연료에 비해여 청정연료로서 유리하며, 많은 관련 연구자들이 여기에 대한 여러 논문을 통하여 잠재적 청정연료로서 확인되었다. 출력과 열효율의 측면에서 약간 가솔린 연료에 비하여 떨어지지만 일산화탄소와 탄화수소 배출량은 유리하며, 질소산화물은 약간 증가하는 현상이 나타났다. 본 논문에서는 기존 가솔린엔진과 CNG엔진의 배출물을 비교 검토하였다.
내연기관 연소는 난류유동, 분무, 연소, 열전달의 복합적인 현상으로서 열역학적 해석이 주류를 이루어 왔으나 컴퓨터의 발전에 따라 효율 개선과 공해 저감을 목표로 전산유체해석 기법이 적극적으로 도입되고 있다. 내연 기관 연소의 근간을 형성하는 난류 연소 모델링의 기본 개념으로서 가솔린엔진에서의 예혼합연소와 디젤엔진에서의 확산연소에 대한 영역조건평균(zone conditional averaging) 모델과 조건평균닫힘(conditional moment closure) 모델에 대해 설명하였으며 $NO_x$와 soot 예측에 대한 적용과 엔진응용 사례를 소개하였다.
가솔린엔진유를 통한 저연비화 기술, 문제점, 대응기술 등의 동향에 관하여 기술하였다. 저연비화 기술에는 저점도화 및 마찰저감제의 첨가에 의한 방법 등이 있으나, 실제 여타 성능을 향상시 키면서 저연비화한다는 것은 매우 어려운 일이다. 우선, 고점도지수, 저휘발성을 가지는 고정제 기유 및 합성유인 PAO 등의 사용을 검토해야 하며, 여타첨가제가 연비에 미치는 영향도 충분히 고려해야만 한다. 또한, 가장 중요한 Cost의 면을 포함하여 시장의 요구를 십분 반영한 전반적인 성능 검토가 필요하다고 하겠다.
자동차엔진의 고성능화 및 경량화는 지속적으로 추구되어 왔으며, 향후에도 배기가스 저감 및 연비향상등의 문제 해결을 위한 기술개발이 지속될 것으로 예상된다. 이와 같은 엔진의 지속적인 성능향상에 따라 엔진유의 요구성능도 증가일로에 있는데, 특히 엔진유에 가해지는 열부하의 증대로 고온산화에 의한 열화가 촉진되기 때문에 이와 관련된 엔진유의 고성능화가 절실히 요구되고 있다. 국내에서도 가솔린엔진유의 신규격인 API SH 및 ILSAC GF-1 규격을 만족하는 신제품들이 개발되어 상업화되어 있다. 그러나, 이러한 고성능제품들의 성능이 구규격 제품인 API SG, SF, SE, SD 등의 제품과 어떻게 차이가 있는지에 대한 체계적인 연구가 되어있지 못한 실정이다. 본보에서는 성능등급이 서로 다른 가솔린엔진유에 대한 성능차이를 조사하기 위하여 수행항 실험결과를 보고하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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