• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권9호
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• pp.911-917
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• 2015

본 논문에서는 함정용 디젤연료를 단기통 커먼레일 디젤엔진에 적용하여 연료분사압력 변화에 따른 분사율 특성, 거시적 분무 특성 및 연료분사시기와 연료압력변화에 따른 연소 및 배기가스 배출특성을 분석하는데 초점을 두었다. 분사율 특성은 Bosch법을 적용한 분사율 측정 시험 장치를 이용하여 분석하였고, 거시적 분무 특성은 정적용기 및 초고속 카메라를 이용하여 분석하였다. 또한, 연료분사시기 및 연료압력 변화를 정밀하게 제어할 수 있는 단기통 엔진을 이용하여 연소 및 배기가스 배출특성을 분석하였다. 30MPa과 50MPa의 분사조건에서 초기 분사율은 50MPa의 분사조건에서 크게 나타났으며, 분무 발달(투과) 또한 동일시간대에서 큰 것으로 분석되었다. 연료분사시기가 지각될수록 실린더 내부 최대 압력과 최대 열발생량은 떨어지는 경향으로 나타났으며, 고압분사조건에서 실린더 내부 최대압력과 최대 열발생량은 다소 큰 것으로 분석되었다. 고압분사조건에서 도시평균유효압력은 낮은 것으로 분석되었고, 연료분사시기가 TDC 쪽으로 지각될수록 도시평균유효압력 및 토크는 증가하는 것으로 나타났다. 연료분사시기가 $BTDC20^{\circ}$(30MPa)와 $BTDC15^{\circ}$(50MPa)에서 질소산화물 발생수준이 가장 높았으며, 일산화탄소는 $BTDC30^{\circ}$를 기준으로 지각될수록 저감되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제19권5호
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• pp.525-530
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• 2013

본 연구에서는 건조 후 20여년 운항한 군산대학교 실습선 해림호의 발전기를 대상으로 직접 선박현장에서 실험하여 최적 연료 분사시기를 규명해서 선박의 경제적이고 친환경적인 운항에 도움을 주고자 연구하였다. 실험은 기관회전속도 1,200 rpm으로 일정히 유지하고, 기관부하를 0 kW에서 90 kW까지 30 kW간격으로 변화시켰으며, 연료분사시기는 BTDC $19^{\circ}$에서 $23^{\circ}$까지 $2^{\circ}$ 간격으로 변화시키면서 실험하였다. 실험결과 연료분사시기를 BTDC $21^{\circ}$에서 BTDC $23^{\circ}$로 앞당길 경우, 연료소비율은 1.37 % 감소하였고, 질소산화물은 11.59 % 증가하였으며, 매연은 23.5 % 감소하였고, 아황산가스는 2.8 % 감소하였다. 따라서 노후 발전기 엔진에 있어서 연료분사시기가 연소특성 및 배기배출물특성에 미치는 영향을 종합적으로 분석 고찰한 결과, 최적 연료분사시기는 원래의 분사시기보다 $2^{\circ}$ 앞당겨진 BTDC $23^{\circ}$로 확인되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.270-275
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• 2016

본 연구에서는 디젤 연료 온도에 따른 실제 분사되는 연료량, 분사율 그리고 거시적 분무 발달 과정에 대한 특성을 파악하고자 하였다. 시험 결과 동일한 분사 시작 신호 및 분사 기간 신호를 입력하였음에도 불구하고, 연료 온도가 낮아짐에 따라 실제 연료 분사량이 감소하는 경향을 보였다. 분사율 측정 결과를 통해 연료 온도가 낮은 조건에서 실제 분사 시작 시점이 지연되며, 실제 분사가 유지되는 기간이 짧아지는 것을 확인하였으며, 이를 통해 실제 분사되는 연료량 저감에 대한 근거를 찾을 수 있었다. 거시적 분무 이미지 촬영 결과를 연료 온도 별 분무 도달 거리로 표현하여 비교 하였으며, 낮은 연료 온도 조건에서 분무 미립화 성능 악화로 인해 분무 도달 거리가 길어지는 것을 확인하였다. 저온 조건에서의 연소 개선을 위해 향후 시도할 선행 평가로서 피스톤 타켓팅 평가를 수행하였으며, 이른 시기에 분사되는 파일럿 연료가 크레비스 영역으로 유입되는 것을 확인하였으며, 이를 통해 파일럿 분사 방식 적용 시 연료량 분배 및 분사 시기 선정이 매우 중요한 인자가 됨을 파악하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권5호
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• pp.603-608
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• 2012

요즈음 환경오염 문제와 대체에너지 문제에 관심이 증대되고 있다. 디젤기관은 일반적으로 육상과 해상에서 동력을 생산하는데 사용되고 있는데, 디젤기관의 연소특성과 배기배출물 특성은 기관의 운전시간이 증가함에 따라 연료계통의 마모와 연소실 주위상태의 변화로 달라진다. 본 논문은 약 20여년 사용한 디젤기관에 바이오디젤혼합유를 사용할 경우, 연소특성과 배기배출물 특성에 미치는 연료분사시기의 영향을 고찰하기 위하여 실험적으로 연구하였다. 실험기관의 원래 연료분사시기는 BTDC $22^{\circ}$ CA이었는데, 20여년 운전한 후에 연료소비율과 배기배출물 특성에 대하여 실험적으로 최적의 연료분사시기를 분석한 결과, BTDC $26^{\circ}$ CA로 변경되었음을 알았다.

• 에너지공학
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• 제27권2호
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• pp.49-54
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• 2018

본 연구 대상인 발전기용 커먼레일 디젤엔진은 폐엔진을 재제조한 것으로서 폐엔진의 연료분사시기는 차량 운전조건에 적합하도록 설정되어 있다. 그러나 발전기용 엔진은 회전속도가 일정하고 주로 부분부하에서 운전된다. 따라서, 발전용 엔진에 적합한 연료분사시기의 변경이 필요하고 이러한 변경에 필요한 비용과 시간은 가능한 최소화시켜야 한다. 본 연구에서는 이에 적합한 연료분사시기 변경을 적용하였으며 실제 제작에 따른 시행착오를 줄이기 위해 선행적으로 엔진성능 수치해석을 도입하였다. 해석결과, 발전기용 엔진에 적합한 연료분사시기 변경에 따라 연소 효율성을 높아져서 성능 및 연비가 증가함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.2573-2578
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• 2014

본 연구는 4실린더 커먼레일 디젤 기관에서 바이오 디젤 혼합 연료를 사용하여 예비 분사시기와 EGR율을 변화시켰을 때 연소 압력과 배기 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 실험을 수행하였다. 예비 분사 시기와 EGR율은 디젤 기관의 연소 및 배기 배출 특성에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 일반적으로 많이 사용되고 있는 기관 회전 속도 2,000rpm에서 바이오 디젤 혼합율 20%의 연료를 사용하여 예비 분사 시기와 EGR율에 다양하게 변화를 주어 실험을 하였다. 실험결과, 도시 평균 유효 압력은 예비 분사 시기가 상사점전 BTDC $10^{\circ}$에서 가장 높았으며, 연소 압력과 열 발생율은 동일 예비 분사 시기에서 EGR율에 비례하여 감소하였다. NOx배 출량은 예비 분사시기에 관계없이 EGR율이 증가할수록 큰 폭으로 감소하였으며, 매연(Soot)은 예비 분사 시기 BTDC $20^{\circ}$에서 가장 적게 배출되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권6호
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• pp.607-614
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• 2013

오늘날 전 세계의 자동차 회사들은 연비를 향상시키고 배기가스를 저감시키기 위해 다양한 기술을 개발하고 있다. 그 중 직접분사식 초희박 연소기술은 연료제어의 정확도를 향상시켜 연소 효율을 극대화하고 초희박 연소를 통해 연비를 향상 시킬 수 있는 차세대 기술로 평가받고 있다. 따라서 기존 가스엔진에 초희박 직접분사 기술을 적용한 초희박 LPG 직접분사 엔진을 개발하기 위해 $2{\ell}$ 급 MPI 엔진을 베이스 엔진으로 실린더 헤드를 재설계하였다. 재설계된 헤드는 초희박 연소를 구현하기 위해 인젝터와 점화플러그가 헤드 중앙에 장착되는 분무유도방식 연소시스템을 적용하였다. 연료 분사 압력별 연료 분사 시기와 점화 시기의 변경을 통해 연료 소비율과 연소 안정성을 측정하였으며 이를 통해 최적연료 분사시기와 점화시기를 선정하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권9호
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• pp.569-576
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• 2016

본 연구는 HSDI 디젤 엔진의 연소 성능 향상을 위해 연료 분사 타겟팅의 최적화를 수치 해석적으로 연구하였다. 연구에 적용된 연소모델은 ECFM-3Z모델을 사용하였고, 해석에 필요한 엔진 부하 및 연료의 타겟팅은 분사량, 분사각도, 분사시기를 변경하여 해석한 실린더압력, 열 발생률, 배기 배출물 특성의 결과를 비교 분석하여 연구하였다. 연구결과, 분사시기와 분사각도에 따라 연료가 피스톤 보울 안쪽으로 많이 유입될수록 열 발생률의 증가로 인하여 $NO_x$는 증가하였고, CO, Soot은 연소성능의 증진으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 분사시기가 진각될수록 균일 혼합기 형성시간이 충분하여 연소성능이 증진되고, 실린더압력은 증가하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제15권1호
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• pp.11-17
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• 2011

본 연구는 라디칼 착화(Radical Ignition이하 RI) 기술을 적용한 부실직분식 CNG(Compressed Natural Gas) 엔진의 구동특성에 관한 것이다. 실험엔진은 단기통 디젤엔진을 개조하여 사용하였으며, 이는 부실식 디젤엔진처럼 연소실이 주실과 부실로 나누어져 있다. 부실에 분사된 CNG는 스파크플러그로 점화하며, 부실로 부터의 연소가스가 주실 희박 혼합기를 시켜 구동하는 엔진이다. RI 기술은 연소속도를 향상시킬 수 있다. 본 연구는 주로 저부하 RI-CNG 엔진의 성능을 연구하였다. 연료분사기간은 9 ms, 공기과잉률은 1.0, 1.2, 1.4로 하였다. 연료분사시기는 엔진의 배가밸브가 닫히는 ATDC $20^{\circ}CA$ 부터 $120^{\circ}CA$ 사이로, $20^{\circ}CA$ 간격으로 지각시켜 가며 실험하였다. 본 연구는 연료분사시기 및 공기과잉률이 연소최고압력 ($P_{max}$), 연소최고압력시기(${\Theta}_{pmax}$), 도시평균유효압력(IMEP), 사이클 변동계수($COV_{imep}$), 연소속도에 미치는 양향 등을 구하고 분석하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제11권4호
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• pp.18-25
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• 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.