• 한국자동차공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.136-144
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• 2010

Exhaust gas recirculation (EGR) is an emission control technology allowing significant NOx emission reduction from light-and heavy duty diesel engines. The future EGR type, dual loop EGR, combining features of high pressure loop EGR and low pressure loop EGR, was developed and optimized by using a commercial engine simulation program, GT-POWER. Some variables were selected to control dual loop EGR system such as VGT (Variable Geometry Turbocharger)performance, especially turbo speed, flap valve opening diameter at the exhaust tail pipe, and EGR valve opening diameter. Applying the dual loop EGR system in the light-duty diesel engine might cause some problems, such as decrease of engine performance and increase of brake specific fuel consumption (BSFC). So proper EGR rate (or mass flow) control would be needed because there are trade-offs of two types of the EGR (HPL and LPL) features. In this study, a diesel engine under dual loop EGR system was optimized by using design of experiment (DoE). Some dominant variables were determined which had effects on torque, BSFC, NOx, and EGR rate. As a result, optimization was performed to compensate the torque and BSFC by controlling start of injection (SOI), injection mass and EGR valves, etc.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권9호
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• pp.1185-1194
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• 2000

The characteristics of intake port flow and engine performance with swirl ratio variance in a turbocharged D.I. diesel engine were studied in this paper. The intake port flow is important factor which have influence on the engine performance and exhaust emission because the properties in the injected fuel depend on the combustion characteristics. Through these experiments it can be expected to satisfy performance and emission by optimizing the main parameters; the swirl ratio of intake port, injection timing and compression ratio. The swirl ratio for ports was modified by hand-working and measured by impulse swirl meter. For the effects on performance and emission, the brake torque and brake specific fuel consumption were measured by engine dynamometer, NOx and smoke were measured by gas analyzer and smoke meter. The results of steady flow test are as follows; as the valve eccentricity ratio are closed to cylinder wall, the flow coefficient and swirl intensity are increased. Also we realized that there is a trade-off that the increase of swirl ratio decreases mean flow coefficient and increases the Gulf factor. And the optimum parameters to meet performance and emission through engine test are as follows; the swirl ratio 2.43, injection timing BTDC 13oCA and compression ratio 15.5.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2007년도 추계학술대회논문집
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• pp.918-922
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• 2007

Aero-pulsation noise, generally caused by geometric asymmetry of a rotating device, is considerable source of annoyance in passenger cars using the turbocharged diesel engine. Main source of this noise is the compressor wheel in the turbocharger system, and can be reduced by after-treatment such as silencers, but which may increase the manufacturing cost. More effective solution is to improve the geometric symmetry over all, or to control the quality of components by sorting out inferior ones. The latter is more effective and reasonable than the former in view of manufacturing. So, an appropriate discrimination method should be needed to evaluate aero-pulsation noise level at the production line. In this paper, we introduce the accurate method which can measure the noise level of aeropulsation and also present its evaluation criteria. Besides verifying the reliability of a measurement system - a rig test system -, we analyze the correlation between the results from rig tests and those from vehicle tests. The gage R&R method is carried out to check the repeatability of measurements over 25 samples. From the result, we propose the standard specification which can discriminate inferior products from superior ones on the basis of aero-pulsation noise level.

• 한국생산제조학회지
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• 제9권4호
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• pp.123-130
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• 2000

Studies on the turbocharger itself or various aspects generated from turbocharged engine have been made on the performance for the natural aspirated engine equipped with the turbocharger and the intercooler. In this study, the performance prediction program based on turbocharger theory is developed for simulation which may reduced the cost and the trial -and-error time. The program is verified with the experimental results for 11, 000 cc diesel engine with the turbocharger and the intercooler . Also, various factors which are invisible in experiment are predicted using this program.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권5호
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• pp.525-531
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• 2011

디젤엔진에서 배기가스 재순환(EGR; Exhaust Gas Recirculation)은 선택적 환원 촉매나 $NO_x$ 흡장 촉 매에 비해 $NO_x$ 배출 저감을 위한 가장 효과적인 기술이다. 점점 더 강화되어 가는 $NO_x$ 배출 규제를 만족시키기 위해서는 많은 양의 EGR 가스 공급이 필요하다. 저압 EGR은 일정한 과급 압력에서 가변형상 터보차져의 제어와 거의 독립적이기 때문에 EGR 공급 측면에서 보면 저압 EGR이 기존의 고압 EGR에 비해서 더 많은 장점을 갖는다. 본 연구에서는 저압 EGR이 연소 특성에 미치는 영향을 고압 EGR을 적용했을 때와 비교하였다. 각 EGR 루프에 대해 혼합기의 희석 정도에 따른 영향을 분석하기 위해 독립변수로써 희석비를 사용하였다. 저압 EGR을 적용하였을 때, 고압 EGR을 적용했을 때와 동등한 $NO_x$ 배출량을 유지하면서 연료 소비율과 매연 배출은 고압 EGR의 경우보다 좀 더 낮은 결과를 보였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.13-20
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• 2014

It is necessary to design a compressor with high pressure ratio that satisfies the IMO(international maritime organization) NOx emission regulation for the marine diesel engine. Impeller was designed using the modified slip factor with the flow coefficient. The main purpose of this study is to investigate the sensitivity of the compressor performance by the vaned diffuser geometries. The first vaned diffuser type was based on a NACA airfoil, the second was channel diffuser, and the third was conformally transformated configuration of a NACA65(4A10)06 airfoil. The sensitivity of the performance was calculated using a commercial CFD program for three different diffuser geometries. The channel diffuser showed the wide range of operation and higher pressure characteristics, comparing with the others. This is attributed to the flow stability at diffuser. Combined with this results with impeller design, the optimized compressor was designed and verified by the test results.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.47-52
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• 2016

Miller timing is one of the promising ways which can improve the fuel consumption of internal combustion engines. Indeed, Miller timing employing an early intake valve close is widely applied to large diesel and gas engines to enhance performance and reduce NOx emissions. In this study, performance evaluation is carried out by 1-D cycle simulation in order to estimate the effect of Miller CAM timing before BDC for a 32 L turbocharged diesel engine. To optimize Miller CAM timing, a single stage turbocharger is matched with an early intake valve close since boost pressure is a significant parameter that can control compression work in a turbocharged engine. The engine simulation result shows that there is enough potential to improve fuel consumption rate and also reduce NOx emissions at the same time.Abstract here.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권2호
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• pp.217-224
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• 2012

비도로용 차량의 경우 대부분 디젤엔진을 사용하여 엔진의 특성상 PM과 NOx의 배출이 많은 단점이 있다. 승용 및 상용 디젤 차량의 경우 CRDI 및 후처리 장치를 적용하였고 후처리 장치로 DOC/DPF를 장착함으로써 PM은 약 90% 이상 저감 가능하다. 상반관계인 NOx는 EGR 사용을 통해 1차적으로 NOx 배출량을 감소시키고 LNT, LNC, Urea-SCR 등의 DeNOx 시스템으로 NOx의 배출량을 보다 현저히 저감시켜 배기규제를 만족시키고 있다. 본 연구에서는 tier 4 interim 배기규제를 만족하기 위해 56kW급 오프로드 차량으로 연구를 진행하였다. NOx의 감소를 위해 WGT와 전자 제어방식의 HPL EGR 시스템을 적용하였고 CO와 THC, PM 배출가스를 줄이기 위해 DOC와 DPF를 사용하였다. EGR 시스템을 적용하기 위해 각 조건에 대한 기본 실험을 실시하여 EGR map을 작성하였다. 작성된 map을 NRTC 모드에서 시험하여 map의 적용성을 검증하고 tier 4 interim 배기규제 만족여부를 파악하였다.

• 한국가스학회지
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• 제24권6호
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• pp.1-10
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• 2020

반응성 조정 압축착화 (Reactivity Controlled Compression Ignition, RCCI) 연소는 착화원인 디젤 연료를 압축 행정 중 이른 시점에 미리 분사하여, 공기와 미리 섞여 들어온 천연가스 연료뿐만 아니라 디젤 연료 자체도 미리 연소 전에 공기와 혼합하여 착화를 이루는 전체 예혼합 혼소(Dual-fuel combustion) 방식의 일종이다. 따라서 기존의 혼소 방식 중에서도 RCCI 연소는 질소산화물(Nitrogen Oxides, NOx) 및 매연(Smoke)을 획기적으로 줄일 수 있고, 또한 높은 열효율을 유지할 수 있는 장점을 지니고 있다. 특히 연소 중 NOx의 발생은 연소 온도와 국부적인 당량비에 관계된 상황에서 당량비를 낮추기 위해 예혼합율을 높이는 시도뿐만 아니라, 연소 온도 감소를 위한 배기재순환(Exhuast Gas Recirculation, EGR)을 적용하는 것이 효과적이다. 그러나 배기재순환은 대개의 경우 터보차저의 압축기 전단에서 추출하는 HP-EGR(High Pressure-EGR) 방식을 적용하는 경우가 많으므로, EGR율을 높일 경우 터빈으로 공급되는 배기의 양이 줄어 배기 엔탈피 감소로 인해 과급이 줄어드는 악영향을 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 서로 다른 두 운전조건에서 천연가스-디젤 RCCI 연소를 시행할 때, EGR율 변화에 따른 엔진 시스템의 제동 출력 및 열효율의 변화에 대하여 실험적으로 분석하였다. 실험 조건은 1,200 rpm/29 kW 수준의 조건과 1,800 rpm/90 kW 이하 조건에서 수행하였으며 NOx와 smoke의 배출조건은 Tier-4 final 배기규제를 기준으로 삼았으며 엔진의 내구성을 고려하여 최고 연소압력은 160 bar를 넘지 않게 제어하였다. 그 결과 1,200 rpm/29 kW 조건에서는 EGR율을 4에서 30 %로 높이더라도 출력 및 열효율의 변화는 미미하였으나, 1,800 rpm 조건에서는 EGR율을 4에서 28 %로 증가할 경우 최대 과급 압력이 2.3에서 1.8 bar로, 최고 출력은 90에서 65 kW로, 열효율은 37에서 33 %로 감소함을 알 수 있었다. 따라서 효과적인 EGR공급을 위해서는 현재 압축기 전단에서 추출하는 EGR을 후단에서 추출하는 LP-EGR (Low Pressure EGR) 시스템이 효과적일 수 있음을 시사한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권5호
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• pp.547-553
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• 2016

선박용 디젤엔진 배기가스에 포함된 입자상물질(PM) 가운데서 블랙카본(BC)은 극지방의 해빙을 촉진시키고 온난화를 유발하는 원인물질로서 큰 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 향후 예상되는 PM/BC 배출 규제에 선제적으로 대응하고, 저감기술 개발 및 실증을 위한 기초연구의 일환으로 한국해양대학교 실습선 한바다호를 이용하여 실제 운항 중에 주기관의 배기관 수 포인트에서 PM을 샘플링하여 HR-TEM을 통해 그 구조와 특성을 분석하였다. 또한 배기가스 분석기를 이용하여 운전조건별 배기가스 내 유해물질의 배출 경향을 확인하였다. 분석 결과 엔진에서 배출된 PM의 구조는 구형 입자들의 촘촘하지 않은 체인형 결합으로 이루어져 있으며, 과급기로부터 멀어질수록 온도 저하에 의한 응집이 더 많이 관찰되었고 BC 특유의 graphitic 구조를 잃어가면서 점점 amorphous 구조를 띠는 경향이 나타났다. 또한 배기가스 분석을 통해 엔진 회전수가 증가할수록 배기 내 PM의 농도는 감소할 것으로 예측되었다.