• 동력기계공학회지
• /
• 제11권4호
• /
• pp.18-25
• /
• 2007

제 2세대 직접분사식 가솔린 기관에서 6공 연료분사기의 연료분무특성을 관찰하였다. 실험에 사용한 직접분사식 가솔린 기관은 2개의 흡입밸브와 2개의 배기밸브를 갖는 텀블형 Spray Guided 연소실과 Quartz로 제작된 실린더 라이너와 실린더 헤드 창으로 구성되어 있다. 선회유동을 유도하기 위하여 흡입매니폴드에 선회유동 제어밸브를 부착하였다. 2차원 Mie 스캐터링 기법을 이용하여 연료분사시기, 연료분사압력과 실린더 내 유동 및 냉각수 온도가 연료분무에 미치는 영향을 관찰하였다. 실험결과로는 흡기과정동안 흡기 선회유동은 분사된 연료의 공간적 분포에 크게 작용하였고, 압축과정동안에는 텀블 및 선회유동의 영향이 흡기과정에 비해 크지 않음을 확인하였다. 또한 성층연소를 위해서 압축과정에서 연료를 분사하는 경우 고압의 연료분사압은 분무도달거리의 성장을 촉진시키나 상승하는 피스톤과 이로 인한 실린더 압력의 상승으로 분무도달거리의 성장이 억제됨을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권10호
• /
• pp.981-987
• /
• 2011

단기통 직접분사 가솔린엔진의 성층연소 조건에서 연소실험을 수행하였다. 각 분사압조건마다 실화가 발생하지 않는 성층연소가능 분사시기영역이 존재하였으며 이는 혼합기 형성과정의 분위기압에 따른 영향으로 판단하였다. 연소효율은 분사시기를 지각할수록 증가하며 32~28 CAD BTDC에서 최대값을 갖고 이후 감소하는 경향을 보였고 분사압이 높을수록 높은 연소효율이 나타났다. 이러한 연소효율의 경향은 IMEP와 다른 경향을 보였으며 그 이유는 높은 연소효율 조건에서 연소상이 진각되어 음의 일이 증가하였기 때문으로 판단된다. Smoke의 배출은 분사시기가 지각됨에 따라 증가하였으며 높은 분위기 압에서 국부적으로 농후한 영역이 증가하였기 때문으로 생각된다. NOx 배출도 분사시기를 지각함에 따라 감소하였으며 연소상의 지각으로 최대 연소실압력과 온도가 감소하였기 때문으로 생각된다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권2호
• /
• pp.137-143
• /
• 2012

현재 세계적으로 배출가스 규제 강화와 유가 상승으로 인해 가솔린엔진에서 배출되는 유해 배출 가스 저감기술 및 연비향상 기술 개발이 절실히 요구되고 있다. 가솔린 직접분사(GDI; Gasoline direct injection) 기술은 가솔린 연료를 직접 연소실에 분사하여 정밀한 연소제어를 통해 매우 희박한 혼합기에서도 고효율의 연소가 가능하게 함으로써 연비저감과 고출력을 동시에 만족할 수 있는 효과적인 기술이다. 본 연구에서는 분무유도방식(spray-guided type)을 이용한 GDI 엔진을 개발하여 안정적인 희박연소를 구현하였다. 자주 사용되는 운전영역에서 연료분사시기의 TDC(Top dead center) 인근으로의 지각을 통하여 안정적인 희박연소를 구현하였으며, 다단분사를 적용하여 추가적인 연료소비율의 개선이 가능한 반면 탄화수소(THC)와 질소산화물($NO_x$)의 배출은 증가하고 CO의 배출은 감소되었다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2010년도 춘계학술발표논문집 2부
• /
• pp.988-991
• /
• 2010

본 연구는 직접 연료분사 가솔린 엔진에 장착되는 고압연료 인젝터의 연료공급 특성에 대한 것으로, 두 종류 GDI 인젝터의 분무가시화 실험을 수행하였고, 분무특성을 분석하였다. 가시화 실험을 통하여 인젝터 끝단 분사 초단부근 연료거동을 확인하였고, 인젝터의 특성인 도달거리와 관통력을 확인하였으며, 분위기 압력의 변화에 따른 분무특성을 고려하여 실험을 수행하였다. 두 인젝터 모두 분위기 압력이 증가함에 따라 도달거리와 분사각이 감소하였다. B type의 인젝터 보다 A type의 인젝터가 분위기 압력에 민감한 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 분위기 압력의 변화에 따른 분무거동의 변화를 확인 하였으며 직접 분사인젝터의 엔진적용을 위한 기초 분무 데이터를 확보하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제36권11호
• /
• pp.1371-1379
• /
• 2012

본 논문에서는 직접분사 가솔린엔진 부품에 의해서 발생하는 진동에 대한 기여도를 분석하는 방법을 제시한다. 본 연구에서는 부분기여도함수를 적용하여 부품 상호간의 관련성에 대한 진동원을 규명 하는데 사용하였다. 직접분사 가솔린 엔진 부품의 진동원을 규명하는데 부분기여도함수 방법을 사용하기 위해서는 시스템의 모델링이 필요하며 본 연구에서는 진동 발생 경로를 2 입력과 단일 출력계로 시스템을 모델링하였다. 이 모델링을 증명 하기 위해서, 직접분사가솔린 엔진의 진동원인 고압펌프, 연료레일, 인젝터, 고압센서에 3 축 가속도계 센서로 각 부품의 진동을 측정했다. 이 모델링을 바탕으로 각각의 진동원에 대한 부분기여도 함수를 구했으며, 직접분사 부품들의 각각의 진동 기여도를 계산하였다. 부분기여도 함수를 바탕으로 한 모델링을 통해 각 부품들에서 발생되는 진동 출력 기여 값을 정량적으로 도출하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제39권4호
• /
• pp.351-358
• /
• 2015

세계적인 배출가스 규제의 강화와 함께 화석 연료의 매장량 감소와 유가 상승은 새로운 엔진 기술 개발을 촉진시켰다. 가솔린 직접 분사(GDI; Gasoline Direct Injection) 엔진은 연료를 직접 연소실에 공급하고 정밀한 연소제어를 통해 공연비가 희박한 혼합 상태에서도 연소가 가능하게 하였는데, 이러한 방식은 기존 포트 분사 엔진보다 연비와 출력을 모두 향상시킬 수 있다. 하지만 GDI엔진은 디젤 엔진의 경우와 마찬가지로 soot 발생률이 높아짐에 따라 입자상 물질의 배출이 증대되는 문제를 안고 있다. 이러한 문제를 해소하고자 본 연구에서는 가솔린 입자상 물질 필터(GPF; Gasoline Particulate Filter)를 개발하여 입자상 물질의 배출정도를 저감시키고자 하였다. 필터의 설계 효율에 따라 3가지의 Metal foam 필터와 단일 Metal fiber 필터를 실험에 적용하여 PM과 PN의 저감률을 비교하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권3호
• /
• pp.335-342
• /
• 2012

자동차배출가스는 이산화탄소($CO_2$)에 의한 지구온난화 및 탄화수소(HC)와 질소산화물($NO_x$)에 의한 오존 생성을 야기하는 등, 인체와 환경에 나쁜 영향을 미치기 때문에 이에 대한 관심이 증폭되고 있다. 가솔린 직접분사 (Gasoline Direct Injection; GDI)엔진은 디젤엔진과 같이 연소실내에 연료를 직접 공급하는 방식으로서 가솔린엔진의 취약점으로 지적되어 오던 높은 연료소비율 문제를 획기적으로 개선할 수 있는 기술로 평가되고 있다. 본 연구에서는 분무유도방식(Spray-guided type)의 GDI엔진을 이용하여 공기과잉률 2.0 이상의 초희박 연소를 통해 연료소비율을 개선하였다. 추가적인 연료소비율 개선 및 배출가스 저감을 위해 희박연소시 다단 분사전략과 Exhaust Gas Recirculation (EGR)을 적용하였다. 배출가스 수준과 운전성능을 평가하고 이를 배출가스 규제와 비교 검토함으로써 국내 관련기술 개발 방향 및 상용화 가능성에 대해 검토하고자 하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제39권7호
• /
• pp.609-615
• /
• 2015

본 연구는 직접분사식 가솔린엔진에서 공기 과잉률 및 바이오에탄올-가솔린 혼합연료의 혼합비에 따른 연소특성과 배기배출물 특성을 실험적으로 규명한 것이다. 다양한 공기 과잉률 및 혼합비 조건에서 실험을 수행하였으며, 연소실 압력, 열발생률, 연료소비율 등을 통해 연소특성을 분석하였으며, 배기배출물 특성은 미연탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 질소산화물($NO_x$) 분석을 통해 확인하였다. 혼합연료의 실험결과는 100% 가솔린 및 바이오에탄올 실험결과와 비교하였다. 실험결과 최고연소압력과 열발생률, 제동연료소비율은 혼합비의 증가에 따라 증가하였으며, CO, HC, $NO_x$와 같은 배기배출물은 바이오 에탄올 혼합비율이 증가함에 따라 감소하였다. 혼합연료의 배기배출물 수준은 가솔린 보다 낮게 나타났다.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제11권6호
• /
• pp.7-13
• /
• 2003

The purpose of this study is to investigate the effect of the in-cylinder flows and different injection timings on fuel behavior in the cylinder of a GDI engine. Three different flows types induced by using masked port, unmasked port, and port deactivation were tumble, swirl&tumble, and high swirl respectively. LIEF technique was applied to investigate the mixture formation and fuel distribution at ignition time in the transparent engine with optical access through the piston top and upper part of cylinder liner. Injection timings of 180,90, and 60 degrees before TDC were examined. It was found that tumble flow was more effective on the homogeneous mixture formation than other flow and swirl flow transported more fuel vapor to the exhaust side at early injection mode, and swirl and swirl & tumble flow made fuel vapor concentrate around the cylinder center at late injection mode.

• 한국분무공학회지
• /
• 제6권2호
• /
• pp.9-15
• /
• 2001

The internal flow characteristics of a gasoline direct injector have been studied to improve fuel economy and reduce exhaust emissions. Computational Fluid Dynamics (CFD) is used to examine the internal flow of the GDI with the purpose of designing the optimum geometry of the injector. This study tests orifice length, cone angle, swirl angle, orifice diameter and needle lift. The results show that optimum sizes of the orifice length, cone angle, swirl angle, orifice diameter and needle lift are 0.8mm, $140^{\circ},\;120^{\circ},\;80mm\;and\;70{\mu}m$, respectively. The size of the lift does not affect the formation of the air core signficantly near the tip of the needle compared to the ball-type needle. The vena contracta phenomenon near the orifice inlet can be released by smoothing the edge.