액체로켓 추진기관의 극저온 추진제는 추진제 탑재 및 지상운용, 발사과정에서의 밀도변화와 탑재시 설정된 공연비와 실제 연소 시 적용된 공연비의 차이를 고려하여 탑재되어야 한다. 연소 및 종단시 탱크에 남아있는 잔류 추진제의 양을 정확히 파악하고 최소화 하는 것은 발사체 전체 성능 및 신뢰성을 향상시키기 위해 매우 중요한 사항이다. 본 논문에서는 극저온 추진제인 액체산소의 탑재량 설정과 잔류추진제를 예측하는 절차와 기법을 제시한다. 충전, 대기, 선 가압, 비행의 전 단계에 걸쳐 액체 산소의 온도 변화에 따른 밀도변화를 예측하여 필요한 탑재량을 예측하였으며, 연소 시 설정 공연비와 실제 공연비에 차이에 대한 계측 방법 및 제어기법을 제시한다. 또한 제시된 절차 및 방법을 1단급 액체추진기관의 경우에 대하여 적용하여 추진제의 탑재량 및 잔류량을 계산하고 적절한 제어방안을 제시한다.
본 연구의 목적은 운행자동차에 있어서 안전운행과 환경에 문제가 없는 효과적인 엔진튜닝의 작업가능성을 확인하고, 튜닝엔진의 특징을 파악하여 엔진튜닝 검사의 기초자료를 분석하는 것이다. 비튜닝 및 튜닝 엔진 2-1, 2-2, 2-3의 4종류에 대한 넓은 범위의 엔진회전수 하에서 4행정, 4기통 DOHC, 터보 인터쿨러, 수냉 가솔린엔진의 실제 운행자동차를 사용하여 공연비 및 성능 특성에 미치는 튜닝엔진의 효과를 실험적으로 조사했다. 운행 가솔린자동차에 대한 엔진의 튜닝 부분은 흡기 다기관, 흡기 파이프, 공기필터, 배기 다기관, 배기 파이프 및 소음기를 포함한다. 1인이 탑승한 5단 자동변속기를 갖는 운행 가솔린자동차 비튜닝 및 튜닝 엔진의 공연비 및 토크는 차대 동력계(Dynojet 224xLC)에 의하여 실험에 의해 측정하였다. 운행 가솔린자동차 튜닝엔진의 최대 토크는 비튜닝엔진보다 평균 103.68% 만큼 증가되었고, 튜닝엔진의 최대 출력은 비튜닝엔진보다도 평균 119.68% 만큼 증가되었음을 알았다.
이론공연비방식 엔진은 삼원촉매를 이용하여 유해배기가스를 매우 효과적으로 저감시킬 수 있는 장점을 가지고 있다. 삼원촉매는 높은 정화효율을 보이는 공연비범위가 좁기 때문에 엔진에서의 공연비 제어가 매우 중요하다. 본 연구에서는 삼원촉매 성능을 평가하기 위하여 다양한 운전영역에서 삼원촉매의 전환효율을 비교 분석하였다. 최적의 전환효율을 보이는 당량비를 확인하기 위하여 당량비 제어값 변화에 의한 전환효율을 살펴보았다. 실험결과 당량비 제어를 통하여 각 운전조건에서 NMHC, CH4, CO 및 NOx의 전환효율이 95%이상 나타내는 최적 운전조건을 찾을 수 있었다. 동등한 배기가스 온도 조건에서는 출력이 증가할수록 최적당량비가 선형적으로 증가하는 경향을 보였다.
액체렘제트 엔진에서는 고온·고속의 공기가 공기흡입구로 유입되기 때문에 고성능 램제트 연소기의 설계를 위하여 실제 비행조건을 모사할 수 있는 고온 고속의 공기 발샐장치가 필요하다. 본 연구에서는 수소연소에 의해 Vitiated Air를 발생시키도록 설계된 Vitiated Air Heater(VAH)를 제작하였으며, VAH의 성능평가를 통하여 80∼120m/s 와 400∼800K 범위에서 손쉽게 속도와 온도의 조절이 가능하고 균일한 속도 및 온도분포로 대기공기와 같은 Vitiated Air를 얻을 수 있었다. 그리고 VAH을 연결하여 Dump형 연소기의 특성을 실험하였다. 액체 램제트 엔진에 있어서 공기흡입구가 하나인 Dump형 연소기에 주요변수로서 흡입공기의 온도와 공연비를 변화시키면서 연소기내의 화염형상을 관찰하고, 온도분포를 계측하였으며 Injection 위치에 따른 화염현상을 관찰하였다. 각 경우의 연소효율을 계산하여 실험범위에서의 최적 연소조건을 제시하였다.
본 실험 연구의 목적은 교사교육기관에서 예비 교사들에게 수송기술분야에서 엔진의 기본적인 인자들에 관한 개념 이해를 돕는 데에 있다. 실험엔진으로서 P8250을 사용하여 회전속도를 30~55 rps 범위 내에서 내연기관의 성능의 지배인자인 토크, 제동마력, 연료소비량 등의 기존자료를 구하였고, 이들을 바탕으로 기관의 제동마력과 토크선도로 구성되는 성능곡선을 만들었다. 이 연구에서 얻은 주요 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 엔진의 회전속도가 증가함에 따라서 동력 및 제동마력은 선형적으로 증가하고, 중속이상에서는 토크가 감소하였다. 둘째, 토크 및 비 연료 소모량의 변화를 확인할 수 있어 엔진성능의 개념을 이해할 수 있다. 셋째, 엔진성능의 제동마력과 토크의 실험값은 이론값과 유사한 경향을 보였다. 넷째, 회전속도에 따른 공연비는 엔진 회전수가 증가할수록 비례적으로 증가하였다.
본 연구에서는 터보과급기 테스트 벤치, 실시간용 소프트웨어와 DAQ의 HIL 플랫폼, 그리고 Matlab/ Simulink로 작성한 엔진 모델로 구성된 HIL 시스템을 구축하고, HIL 시스템의 정상 작동 여부를 파악하기 위해 연료 공급량을 단계적으로 변화시키는 시뮬레이션을 수행하였다. 연료 공급량을 1.8944 kg/h와 4.7360 kg/h 사이에서 단계적으로 변화시키고, 시스템이 설정된 목표 공연비 32를 추종하는지 여부를 분석하였다. 시뮬레이션의 결과 연료 공급량을 변화시킨 상태에서 20초 정도의 시간이 경과한 후 설정된 목표 공연비에 정상적으로 수렴하였다. 또한 연료 공급량의 변화에 따라 터빈 베인 듀티비와 압축기의 부스트 압력도 적절하게 변화함을 확인하였다. 따라서 본 시스템은 터보과급기 개발 및 성능 개선에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
도심 대기오염을 줄이고자 도입된 CNG 버스는 현재의 배기규제 기준을 만족시켜 도시 대기환경 개선에 많은 기여를 했지만 추가적인 후처리 장치의 도움 없이는 차기 배기기준인 유로6 배기규제를 만족시키기 매우 어렵다. 수소는 매우 활발하고 빠른 반응성을 가지고 있으며 희박가연한계 또한 매우 넓어 기존 연료와 함께 사용 시 개선된 연소 및 배기성능을 기대할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 시내버스용 대형 CNG 엔진에 수소를 일정 부분 CNG와 혼합한 HCNG 연료를 공급하여 희박연소를 시킴으로서 연소 및 배기성능을 개선하는 실험을 수행하였다. 수소혼합비율, 공연비, 점화시기 변화에 따른 연소 및 배기성능을 살펴보고 최적운전조건을 찾아내었으며 산화촉매 성능평가를 통해 11리터 버스용 HCNG 엔진의 상용화 가능성을 검토하였다.
천연가스는 기존 내연기관의 구조를 크게 변경시키지 않고도 사용이 가능하며, 저공해성, 안전성, 내구성 등에 있어서 우수한 특성을 가지고 있고, 매장량이 풍부하다는 점에서 자동차용 대체연료로서 유망시 되고 있다. 본 연구에서는 기존 가솔린 기관을 CNG 전용기관으로 개조한 후, 공연비, 점화시기 등과 같은 기관 운전조건들을 최적화한 CNG전용기관을 기존 가솔린차량에 탑재하여, 샤시동력계상에서 연료소비량 및 배기배출물 농도를 측정·비교하였다. 또한, 실도로상에서 가속성, 운전성 등의 차량 주행특성에 대해서도 평가하였다. 그 결과, 시작 CNG차량의 경우에는 가솔린 차량에 비하여 연비는 향상되었고 배기배출물은 저감되었으나 출력은 약간 감소되었다.
In this paper, the test and result of flow and combustion for 21AFR lean fuel models are described. The necessity to develop the low emission combustor has been issued from the concern on the increase of green house and the destruction of ozone layer. To evaluate the flow and combustion performance of new designed 21AFR lean modules, the hydraulic tests in stereo lithographic airflows models, the low pressure combustion tests in three injectors model for weak extinction and ignition and the high pressure combustion tests in single sector for NOx, SAE and efficiency are performed. The low pressure tests reveal that the governing parameters in weak extinction and ignition at atmospheric condition are prefilmer length, swirl flow rotation direction, secondary swirl angle and flow split. As a results of combustion test at high pressure, the efficiency and smoke level are satisfied with performance targets, but EINOx of 17.8 is higher than target value of 13.1. The high pressure tests show that the main parameters influenced on NOx are primary swirl angle, swirl flow rotation direction, heatshield exit angle and liner mixing hole location.
In this paper, the test results of the combustion for 2 IAFR lean fuel models are described. The need for the low emission combustor has been issued from the concern on the increase of green house and the destruction of ozone layer. To evaluate the flow and combustion performance of newly designed 21AFR lean modules, the hydraulic tests in stereolithographic airflows models, the low pressure combustion tests in three injectors model for weak extinction and ignition and the high pressure combustion tests in single sector for NOx, SAE and efficiency are performed. The low pressure tests reveal that the governing parameters in weak extinction and ignition at atmospheric condition are prefilmer length, swirl flow rotation direction, secondary swirl angle and flow split. As a result of combustion test at high pressure, the efficiency and smoke level are satisfied with performance targets, but EINOx of 17.8 is higher than target value of 13.1 The high pressure tests show that the main parameters influenced on NOx are primary swirl angle, swirl flow rotation direction, heatshield exit angle and liner mixing hole location.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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