• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권9호
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• pp.870-875
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• 2015

디젤 엔진은 출력 및 연료소비율이 우수하여 많이 사용되고 있다. 그러나 디젤엔진은 가솔린엔진에 비하여 배출가스 저감 기술 등에서 아직 해결해야할 문제점들이 많고, 대기오염의 주범이다. 디젤엔진에 있어 배기가스 재순환(EGR; Exhaust Gas Recirculation) 기술은 여러 촉매 기술에 비해 질소산화물(NOx) 배출 저감을 위한 가장 효과적인 기술이며 또한 경제성, 적용 가능성 측면에서도 많은 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 EGR 시스템을 장착한 디젤 엔진을 대상으로 EGR이 디젤기관의 출력 성능 및 배기특성에 미치는 영향을 고찰하였고, 다음과 같은 결론을 얻었다. EGR율이 증가함에 따라 IHP 및 BHP는 감소하며, 순수EGR에 의한 영향은 엔진회전수에 따라 차이는 있지만, 순수 EGR에 의한 BHP는 저속 운전에서는 약 9%, 고속운전에서는 3.5% 정도 감소하였다. 그리고 NOx는 EGR율이 증가함에 따라 감소하고, 엔진회전수 증가할수록 증가한다. 또한 매연(smoke)은 EGR율이 증가함에 따라서 증가하고, 엔진회전수가 증가할수록 감소한다. EGR율에 따라 NOx와 매연 배출을 동시에 최소로 할 수 있는 최적의 운전 상태가 존재하며, EGR율이 증가할 수록 NOx 및 매연을 위한 최적운전 속도는 증가한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제23권1호
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• pp.25-32
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• 1999

This study was carried out to reduce NOx emissions from diesel engine and to investigate the variation of engine performance using the water injection. In this study the water was extracted from the exhaust gas and injected directly into the intake port with the inlet charge. The water condensing system operated as a closed system without any supplementary water supply. The experimental parameters such as the revolution the torque and the water injection rate are varied and the result from this experiment found the significant NOx reduction whereas the smoke emission increases as water/air ratio increases as the cases like the EGR. In spite of increasing the quantity of the water injection the engine output was slightly decreased and the specific fuel consumption was increased as was anticipated. Especially the system was founded to be effective on the reduction of the NOx emissions at the high load region relatively.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2013년도 제46회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.1-3
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• 2013

The premixed combustion system applying exhaust gas recirculation was investigated to achieve the low pollutant emission and the high thermal efficiency. In this study, it was studied the effects of EGR on the thermal efficiency, $NO_x$ and CO emissions with various EGR ratios and equivalence ratios. As results, when equivalence ratio was increased, thermal efficiency increased and $NO_x$ and CO concentration increased. When EGR was applied, $NO_x$ and CO concentration decreased and thermal efficiency increased. Especially, in the case of 15% of EGR ratio at 0.85 of equivalence ratio, $NO_x$ and CO concentration will be a smaller than these of a current operating condition of the boiler and thermal efficiency was about 1.7% higher.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권7호
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• pp.806-813
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• 2014

가솔린엔진에서 흡기계를 통하여 배기가스의 일부를 재연소시키는 EGR시스템은 NOx를 저감하기 위하여 양호한 배기배출특성을 나타내지만, 엔진으로 유입되는 배기가스량이 적절하지 않을 경우 불안정한 연소를 일으켜 엔진의 출력이 저하된다. 본 연구에서는 흡기관압력을 바탕으로 다양한 엔진운전조건에 따른 EGR율을 예측하는 방법을 검토하고, 이러한 예측자료를 실험적 방법을 통하여 확인하였다. 그리고 이러한 예측자료를 바탕으로 피드백 EGR제어 알고리즘을 구성한 후, 엔진운전조건에 대한 잔류 가스량을 계산한 데이터와 EGR 피드백 제어실험을 통해 얻어진 데이터를 비교한 결과를 통하여 정성적으로 유사한 결과치를 얻었다. 따라서 적용된 피드백 EGR제어 알고리즘 및 시스템은 실제 전자제어식 EGR기술에 응용될 실현 가능성을 보여주었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권3호
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• pp.400-407
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• 2019

순산소 순환유동층 연소기술은 기후변화 및 연료 수급 문제들을 해결할 수 있는 기술로 주목 받고 있다. 순산소 순환유동층 연소기술은 배기가스재순환 공정을 통해 이산화탄소를 비교적 쉽게 포집할 수 있으며 대기오염물질 배출도 줄일 수 있는 친환경 연소기술이다. 새롭게 개발된 $100kW_{th}$ 급 순산소 순환유동층 연소 시스템은 연료다변화에 대응하기 위해 다양한 연료들의 순산소연소 특성을 분석하고 있으며, 본 연구에서는 높은 고정탄소 및 회분함량으로 인해 연소성이 낮은 연료로 알려진 무연탄을 활용하여 높은 이산화탄소를 생산하고 연소효율을 향상시키고자 하였다. 그 결과로서, 무연탄 순산소 연소는 아역청탄 공기연소 대비, 연소효율이 2% 향상되었으며 대기오염물질인 $SO_2$, CO, NO은 각각 15%, 60%, 99% 감소하였다. 또한, 안정적인 순산소순환유동층 연소를 통해 배기가스 내 94 vol.% 이상의 $CO_2$ 가 포집될 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권8호
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• pp.755-760
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• 2010

본 연구는 승용 디젤엔진의 입자상 물질 배출특성에 관한 것으로써, 엔진에서 배출된 입자상 물질이 배기관 및 후처리장치인 디젤산화촉매와 매연여과장치를 통과할 때의 특성 변화를 파악하기 위하여 후처리장치 각각 전 후단 및 배기관에서 직접 측정하였다. 또한 다양한 엔진회전속도 및 부하조건에서 측정함으로써 입자상 물질 배출 맵을 구축하였으며, 디젤산화촉매 및 매연여과장치의 입자상 물질 저감효과에 대해 평가하였다. 뿐만 아니라 배기재순환율과 연료분사시기를 변경시켜 입자상 물질의 배출특성 변화를 파악하였다. 모든 시험에서 입자상 물질을 5~1000nm 크기까지 측정할 수 있는 DMS500을 이용하였다.

• 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.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.135-146
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• 2013

This paper presents a feedforward control algorithm for the EGR and VGT systems of passenger car diesel engines. The air-to-fuel ratio and boost pressure are selected as control indicators and the positions of EGR valve and VGT vane are used as control inputs of the EGR and VGT controller. In order to compensate the non-linearity and coupled dynamics of the EGR and VGT systems, we have proposed a non-linear model-based feedforward control algorithm which is obtained from static model inversion approach. It is observed that the average modeling errors of the feedforward algorithm is about 2% using stationary engine experiment data of 225 operating conditions. Using a feedback controller including proportional-integral, the modeling error is compensated. Furthermore, it is validated that the proposed feedforward algorithm generates physically acceptable trajectories of the actuator and successfully tracks the desired values through engine experiments.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제23권3호
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• pp.398-404
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• 1999

The EGR is needed for one of various strategies to reduce NOx emission. But to get the proper EGR rate the intake and exhaust system become complicated. That is a reason why we consider using the built0in EGR system. The built-in EGR is a system which reduces Nox by controling the residual gas fraction in cylinder by changing valve timing and valve lift of intake and exhaust. In this paper characteristics of volumetric efficiency and residual gas fraction in cylinder were investigated for various engine speeds by changing valve timing and valve lift of intake and exhaust. In this paper characteristics of volumetric efficiency and residual gas fraction in cylinder were investigated for various engine speeds by changing valve timing and valve lift of intake and exhaust in the 4 stroke-cycle diesel engine. Volumetric efficiency and residual gas fraction were calculated by the method of characteristics. As the results the possibility of suing the built-in EGR system was confirmed.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제7권5호
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• pp.778-783
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• 2006

엔진출력에 영향을 미치지 않고 질소산화물을 제거하기 위한 최적의 EGR율을 산정하기 위해서 여러 가지 방면의 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 EGR와 산소과급에 의한 시스템을 장착함으로써 대형디젤에 미칠 수 있는 엔진 영향에 미칠 수 있는 변수들 사이의 관계를 집중적으로 검토했다.