• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제38권6호
• /
• pp.681-687
• /
• 2014

본 논문에서는 해군함정의 추진용 디젤엔진의 연료로 사용되는 선박용 디젤연료와 바이오디젤을 단기통 엔진에 적용시켜 연료분사시기에 따른 실린더 내 연소특성, 엔진성능 및 질소산화물 배출 특성을 분석하고, 초고속 카메라를 이용하여 선박용 디젤연료와 바이오디젤연료의 연소과정을 분석하는데 초점을 두었다. 연료분사시기가 $BTDC25^{\circ}CA$에서 $BTDC5^{\circ}CA$까지 지각될수록 실린대 내 연소최고압력은 점점 떨어졌으나, 토크는 증가하는 경향을 보였다. 질소산화물은 $BTDC15^{\circ}CA$에서 가장 높게 측정되었으며, $BTDC15^{\circ}CA$를 기준으로 지각 및 진각조건에서는 저감되는 것으로 분석되었다. 연료분사시기가 $BTDC5^{\circ}CA$일 때 선박용 디젤연료와 바이오디젤연료의 연소과정을 비교한 결과 산소가 포함된 바이오디젤연료의 착화시기가 선박용 디젤연료보다 빠르나, 화염이 확산되어 발달할수록 화염강도는 선박용 디젤연료가 큰 것으로 분석되었다.

• 에너지공학
• /
• 제24권1호
• /
• pp.132-136
• /
• 2015

바이오디젤은 재생가능한 친환경적인 연료로서 화석연료의 대체에너지로 수송분야에서 각광받고 있다. 따라서 바이오디젤의 사용량은 향후 꾸준히 증가할 것으로 보이며, 이에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 순수 디젤 대비 바이오디젤이 질량기준으로 0%, 5%, 20%, 50%, 100% 혼합된 연료를 사용하여 분무 및 연소실험을 진행하고, 분무각, 평균 입경, 열발생율 등의 특성을 도출하였다. 실험 결과, 바이오디젤의 혼합률이 증가할수록 연료의 점도 및 밀도가 증가하여 분무각과 특정 위치에서의 평균 입경이 작아지는 것을 확인할 수 있었으며, 바이오디젤의 함산소 특성으로 인해 초기 연소가 촉진되며, 이로 인해 연소 종료 시점이 앞당겨 지는 것을 볼 수 있었다.

• 한국가스학회지
• /
• 제26권3호
• /
• pp.45-53
• /
• 2022

디젤엔진의 배출물 개선을 위해 탄소수가 낮은 천연가스를 혼합하여 사용하는 천연가스-디젤 혼소 연소가 각광받고 있다. 특히 자발화 특성에 차이가 있는 디젤과 천연가스의 특성을 이용한 반응성 제어 압축착화(reactivity controlled compression ignition, RCCI) 연소 전략을 통해 기존 디젤엔진의 효율과 배출가스를 동시에 개선시키는 연구가 활발하게 진행되어 왔다. 상사점보다 앞당겨진 디젤 직접 분사시기 적용을 통해 실린더 전체 영역의 균일 혼합기를 형성하여 전체적으로 희박한 자발화 기반 연소를 달성함으로써 질소산화물 (NOx) 및 입자상물질 (PM) 저감과 제동열효율 개선을 동시에 달성할 수 있다. 하지만 매우 희박한 저부하 영역에서 불완전 연소량이 증가하는 단점이 존재하며, 안정적인 연소 구현을 위해 디젤 분사시기가 민감하게 제어되어야 하는 어려움도 존재한다. 본 연구에서는 앞서 언급된 저부하 영역에서의 천연가스-디젤 혼소 엔진의 효율 및 배기 개선을 확인하고, 동시에 발전용 엔진 구동 영역에서 디젤 분사시기에 따른 연소안정성을 평가하였다. 실험에는 6 L급 상용디젤 엔진이 사용되었으며, 1,800 rpm, 50% 부하 영역 (~50 kW)에서 실험이 진행되었다. 제동효율 및 연소안정성을 개선하기 위한 전략으로 분무 패턴이 다른 2개의 인젝터를 적용하였으며, 천연가스/디젤 비율과 디젤 분사시기를 바꿔가면서 실험이 진행되었다. 실험 결과, 협각 분사가 추가된 수정 인젝터에서 제동 열효율이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 연소안정성 및 출력, 그리고 강화된 배기 규제를 고려하였을 때 수정 인젝터의 분무 패턴이 예혼합연소 형성에 적합하였고 이를 통해 질소산화물 배출량을 Tier-V 기준치인 0.4 g/kWh 이하로 저감함으로써 RCCI 연소 가능 영역을 확장할 수 있음을 실험적으로 확인하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제20권4호
• /
• pp.44-49
• /
• 2016

본 연구는 연소실 형상 변화에 따른 디젤연소와 배출가스의 특성에 대해 살펴보았다. 발전용 커먼레일 디젤엔진의 최적화 설계를 위한 연소실형상을 제시하기 위해 5가지 타입형상을 연비 측면에서 계산하였다. 연소실 형상은 연소 시 분무면적을 변화시킴으로서 연소특성에 영향을 주었으며 이러한 주요요소는 연소실 형상 비였다. 이러한 수치해석의 결과는 연소실 형상의 변화는 발전기의 연비 개선을 가능하도록 한다고 판단되었다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.19-24
• /
• 2009

자동차의 비약적인 증가로 인해 비롯된 환경오염이 사회적 주된 문제가 되기 때문에 유해한 배기가스의 방출을 감소시키는 방법에 대해 관심이 고조되고 있다. 바이오디젤을 생산 원료로서의 폐식용유의 활용은 원료의 안정적인 공급뿐만 아니라 바이오디젤의 가격을 낮추는데 유용하다. 본 연구는 바이오디젤 연료의 혼합 비율에 따른 연소성 및 열적 특성을 검토하기 위해 수행되었다. 이 연구를 위하여 Tag 밀폐식, Cleveland 개방식 인화점 시험기와 자연발화점 시험기를 이용하여 인화점 및 연소점, 자연발화점을 측정하였다. 그 결과 바이오디젤의 혼합 비율이 높아짐에 따라 인화점 및 연소점, 자연발화점이 증가하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제14권1호
• /
• pp.8-14
• /
• 2010

본 연구에서는 LPG/바이오디젤 혼합연료의 직접분사식 디젤엔진 적용성에 관한 실험을 수행하였다. 특히, 혼합연료를 엔진에 적용하는 경우 엔진성능, 배출가스 (미연탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물, 이산화탄소), 연소안정성에 대한 실험을 1,500 rpm의 엔진회전수 조건에서 수행하였다. 바이오디젤은 질량대비 20-60% 범위로 LPG에 혼합하였다. 바이오디젤을 40% 이상 혼합하는 경우 엔진은 모든 부하영역에서 매우 안정적으로 연소되었다. 바이오디젤의 혼합율이 증가할수록 혼합연료의 세탄가가 향상되어 연소시작 시점이 진각되었다. 혼합연료를 사용하면 저부하에서는 과혼합에 의한 부분연소로 인하여 THC와 CO의 배출량이 급증하였으며, NOx의 경우 저부하에서는 배출량이 디젤연료에 비해서 낮았으며 고부하에서는 더 많이 배출되었다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권1호
• /
• pp.67-73
• /
• 2011

본 연구는 DME-바이오디젤 혼합연료의 분무 및 연소, 배기 특성을 바이오디젤과 비교한 실험적 연구이며 실험연료는 바이오디젤 (BD100)과 중량 기준으로 DME를 20% 혼합한 DME-바이오디젤 혼합연료 (B-DME20)이다. 거시적 분무 특성을 연구하기 위하여 분무 이미지로부터 분무도달거리, 분무각을 측정하였으며, 연소 및 배기 특성은 단기통 직접 분사식 압축착화 기관을 이용하여 분석하였다. 실험결과 바이오디젤과 DME-바이오디젤 혼합연료는 분사율에서는 큰 차이가 없었지만 혼합연료의 경우에 착화지연기간이 짧고 연소압력이 높았으며soot 배출물이 현저하게 줄어들었다.

• 오토저널
• /
• 제9권3호
• /
• pp.16-22
• /
• 1987

직접분사식 디젤기관의 성능과 배기가스 문제에 여향을 주는 실린더 내에서의 연소형태는 크게 연료분사계와 흡입공기 유동계 두 가지에 의해 결정된다. 즉 분사율, 부사시기, 분무형태와 같은 분사계의 특성과 공기선회, 스퀴시(squish), 난류와 같은 공기 유동 특성에 의하여 연소형태가 결 정된다. 이러한 복잡한 연소형테를 기관 특성에 맞게 조정한다는 것은 대단히 어려운 문제인데 이것은 연료화 공기의 혼합이 연소실형상과 흡기계의 형상에 큰 영향을 받으며 연료가 액체 상 태로 연소실내로 들어와 분무과정을 통하여 증발이 되어야만 연소가 가능하기 때문이다. 특히 흡입공기 유동계에 있어서 현재의 직접 분사식 대젤기관의 흡입구 형상은 흡입공기의 운동에너 지에 모멘트를 가하여 연소실내에서 공기의 선희(swirl)를 발생시켜 줌으로써 연료와 공기의 혼 합기를 형성시키는 Helical type이 많이 이용되고 있다. 그러나 기관 성능과 배기가스 특히 NOx는 상반관계를 이루기 때문에 연소실내로 들어오는 흡입공기의 선희강도(swirl ratio)를 너무 강하게만 한다고 하여 좋은 결과를 얻을 수는 없다. 따라서 설계하고자 하는 각 기관에 있어서 요구되는 성능과 배기가스 문제를 만족하는 흡입공기의 선희강도가 얻어질 수 있도록 흡입구 형상을 설계한다는 것은 많은 연구와 경험이 요구되고 있다. 본 자료에서는 직접분사식 디젤기 관에 있어서 흡입공기의 최적 선희강도에 대한 설정방법과 흡입구 형상 설계를 위한 설계 이론 및 정상류 Rig test상에서의 흡입공기 선희강도의 평가방법을 소개하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권12호
• /
• pp.1375-1381
• /
• 2011

커먼레일 분사 시스템이 장착된 대형 단기통 가시화 엔진에서 디젤과 JP-8 의 연소 및 배기 특성을 분석하였다. 두 연료 적용 시, 배기 배출 경향을 분석하기 위해 직접 화염가시화와 이색법을 적용하였다. 연소 과정은 직접 화염 가시화로부터 화염 강도 분석을 통해 이루어 졌다. 이색법 결과는 화염 온도 및 KL 값을 도출하여 분석을 하였다. 직접 화염 가시화 결과, JP-8 연소 시, 점화 지연 기간이 길며, 디젤 연소에 비해 화염이 빠르게 소멸되는 것을 확인하였다. 화염 강도 분석을 통해 디젤 연소의 경우, 연소 전 기간에 걸쳐 높은 화염 강도 수준을 유지하며 화염 지속 기간이 긴 것을 알 수 있었다. 이색법 결과를 통해, JP-8 연소의 경우, 국부적으로 고온의 화염 면이 더 많이 분포하는 것을 확인하였으며, 이는 $NO_x$가 더 많이 배출된 경향을 설명해준다. 또한 KL 치 분석 결과, JP-8 연소 시 낮은 수준의 KL 값이 더 고르게 분포하는 것을 알 수 있었으며, 이는 JP-8 연소 시 스모크 가 덜 배출된 결과를 뒷받침 해준다.

• 에너지공학
• /
• 제18권2호
• /
• pp.101-107
• /
• 2009

경유와 바이오 디젤이 혼합된 액적을 고온의 연소실에서 액적의 크기, 주위온도 그리고 각각의 혼합비율에 따라 연소특성에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 경유에 0%, 20%, 50% 80%, 100%의 비율로 바이오 디젤을 혼합하여 다양한 크기의 액적을 만든 후 서스펜더에 매달고 970K에서 1070K까지 50K 간격으로 고온에서 자발화를 시키면서, 전체의 연소 과정을 고속 디지털 카메라로 촬영하여 점화지연, 수명시간, 전연소기간, 그리고 미소폭발 등의 연소 특성을 파악하였다. 액적의 크기가 증가하고 연소실 온도가 낮을수록 점화가 지연되었다. 경유에 대한 바이오 디젤의 혼합비율이 감소할수록 점화지연이 증가하였고 미소폭발 발생률도 증가하였다. 또한, 미소폭발이 발생하는 경우 전연소기간이 짧아짐을 확인하였다.