디젤 엔진의 연소 과정에서 흡입공기와 분사된 연료의 최적 혼합기 형성이 배기성분, 연료효율 등 엔진의 성능을 향상시키는데 있어 매우 중요한 과제중의 하나이다. 이를 위하여 연료분무 현상에 대한 연구와 더불어 연소실내 공기유동 현상에 대한 연구가 주요 관심대상이 되어왔다. LDV를 이용한 3-D 유속측정 및 각종 CFD Code를 이용한 유동해석등의 방법으로 엔진 실린더 내부의 유동현상을 이해하는데 많은 도움이 되고 있으나 아직도 엔진연소실설계 등 엔진 개발에 있어서는 종래의 방법에 의한 실린더내 와류 강도의 비교평가에 크게 의존하고 있으므로 여기서는 디젤 엔진의 와류를 측정 평가하는 방법으로 Paddle Wheel회전을 이용한 Paddle Wheel식 Swirl Meter방식과 실린더내 흡입공기의 각 운동량을 측정하는 Impulse식 Swirl Meter 방식에 대해 고찰하고자 한다.
자동차의 엔진에서 불완전 연소는 유해 배기가스 생성의 주요 원인이다. 따라서 본 연구에서는 자동차 엔진에서 불완전 연소를 방지하고 배출되는 배기가스의 양을 줄이기 위하여 흡기 매니폴드에 가스켓 블레이드를 적용하여 유입되는 공기의 유속 증가에 따른 배기가스의 변화를 해석과 실험을 통하여 고찰하였다. 먼저 3D 유동 해석 프로그램을 사용하여 가스켓 블레이드의 개수와 각도에 따른 유동 해석을 수행하였으며, 해석 결과 가스켓 블레이드를 적용한 흡기 매니폴드 출구에서 공기의 평균 유속은 블레이드 개수가 6개와 $30^{\circ}$각도에서 가장 좋게 나타났다. 해석 결과를 기반으로 무부하 엔진 시뮬레이션 시스템에서 가스켓 블레이드가 배기가스에 미치는 영향을 확인하기 위하여 실험을 진행하였으며 엔진 회전수가 2000 rpm에서 4000 rpm으로 증가함에 따라 배기가스인 HC, CO, NOx는 평균적으로 각각 23.4%, 16.5%, 3.8% 감소하였으며 배기가스의 배출량 감소 효과는 점점 줄어드는 것으로 나타났다.
본 논문에서는 연료 소모량을 예측하기 위해 차량 데이터를 이용한 신경회로망 모델링 방식을 제안하였다. 제안한 신경회로망의 훈련과 시험 데이터를 획득하기 위해 시내를 중형 가솔린 차량을 주행하였고, OBD-II 포트에서 입력 데이터로 속도, 엔진 RPM, 쓰로틀 위치 센서(TPS), 흡기 공기량(MAF)을 측정하였고, 목표값으로 연료 소모량을 측정하였다. 입력과 출력 데이터의 빈선형 맵핑을 위해 다층 퍼셉트론 네트워크를 사용하였다. 신경회로망 모델은 평균 제곱오차가 $1.306{\times}10^{-6}$로 연료 소모량을 매우 잘 예측함을 확인하였다.
패드엔팬을 이용하여 물 공급량, 팬 회전속도의 변화에 따른 온실 냉방효과 시험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 가. 패드에 흐르는 물 공급량별로 일중 11:00-16:00경에 물 공급량이 분당 60$\ell$이상 공급하면 8.0~9.5$^{\circ}C$의 온도차를 낼 수 있으며, 팬을 1170rpm으로 회전시킬 경우 6.0~9.$0^{\circ}C$의 온도차를 낼 수 있었다. 나. 온실과 팬출구 공기의 온도차는 일중 14:30~16:00 경에 60$\ell$이상의 물을 패드에 공급하는 경우 6.0~7.8$^{\circ}C$ 온도 강하 효과가 있고 팬을 1170rpm으로 회전시킬 경우에는 외기온 28$^{\circ}C$일 때 3$0^{\circ}C$이하로 온도를 강하시킬 수 있었다. 다. 패드에 흘리는 물의량을 60 $\ell$/min 이상을 공급하여 주면 30분당 20~28$\ell$의 물을 증발시킬 수 있다. 배출팬 회전속도가 1170rpm일 경우에 30분당 20~30$\ell$의 물을 증발시키는 것으로 나타났다. 라. 본시험에 사용된 패드엔팬의 흡.배기의 엔탈피변화는 8:30이전에는 흡기가 배기보다 온도가 낮아 엔탈피가 양(+)의 값을 나타났고, 8:30 이후에는 흡기가 배기 보다 온도가 높아 -2.0~-4.OkJ/kg의 엔탈피 차만큼 냉각효과가 있었으며, 냉방효율을 65~80% 수준으로 나타났다. 마. 본시험결과로 패드엔팬의 냉기 공급방식만 개선된다면 이동식인 박스형 패드엔팬도 냉방장치로 사용 가능할 것으로 판단된다.
배 경 : 기관 내관 풍선(cuff)의 압력은 과도하게 높으면 기관에 손상을 일으키고, 낮으면 압력 누출이 초래되므로 적절한 압력 유지가 필요하다. 적절한 cuff의 압력을 유지하기 위해서 시행하는 최소 밀폐압 (minimal occlusion pressure) 방법에서 cuff의 압력은 최고 흡기압(peak inspiratory pressure)의 영향을 받는다고 알려져 있다. 그러나 최고 흡기압 이외의 다른 요소, 특히 환기 용적과의 관련성은 잘 알려져 있지 않다. 이에 저자들은 인공호흡기 치료를 받는 환자들에서 동일한 최고 흡기압을 유지하면서 상시량을 변화시키는 것이 기관 내관 cuff의 최소 밀폐압에 영향을 주는지 보고자 하였다. 방 법 : 인공 호흡기 치료 중인 환자 10명을 대상으로 cuff 압력 측정계를 이용하여 공기 누출이 일어나지 않는 cuff의 최소 압력(최소 밀폐압)을 구하였다. 최고 흡기압을 일정하게 유지하도록 인공호흡기의 설정을 조절하면서 1회 호흡량을 10% 증가시킨 용적과 10% 감소시킨 용적을 각각 적용하면서 최소 밀폐압을 측정하여 비교하였다. 결 과 : 초기 설정에서 최고 흡기압은 $32.6{\pm}4.72cmH_2O$ 였고, 최소 밀폐압은 $19.0{\pm}2.26$ mmHg 였다. 각 환자의 최고 흡기압과 최소 밀폐압 사이에는 의미 있는 상관관계가 있었다(r=0.77, p<0.01). 상시량을 10% 증가시킨 경우(high volume state)의 최소 밀폐압은 $20.3{\pm}2.41$ mmHg로 증가하였고(p<0.05), 상시량을 감소시킨 경우(low volume state)의 최소 밀폐압은 $16.8{\pm}3.01$ mmHg로 감소하였다(p<0.001). 결 론 : 최고 흡기압 뿐만 아니라 1회 호흡량도 기관 내관 cuff의 최소 밀폐압에 영향을 미칠 수 있다.
본 연구는 배기량이 16.7ι인 V8형 터보차져 인터쿨러 직접분사식 디젤기관에서 흡기포트의 선회유동과 연료분사계 및 과급기가 기관성능 및 배출가스특성에 미치는 영향을 실험적으로 고찰하며 성능을 개선하는데 있다. 일반적으로 기관의 출력을 높이기 위하여 과급기 및 인터쿨러를 장착하여 과급공기를 냉각시켜 과급효율을 더욱 높인 TCI디젤기관이 보편화되고 있다 본 연구의 결과로서 흡기포트의 선회비가 2.25인 경우에서 압축비 17.5, re-entrant 8.5$^{\circ}$ 형 연소실, 노즐분공경 $\Phi$0.33*3+$\Phi$0.35*2, 노즐돌출량 3.18mm, 분사시기 BTDC 12$^{\circ}$CA, 과급기 T042(압축기 0.6A/R+46Trim, 터빈 1.0A/R+57Trim)경우가 기관성능 및 NO$_{x}$ 농도의 배출특성을 고려할 때 운전영역에서 가장 우수하여 흡기포트, 분사계 및 과급기에 대한 각 인자를 적정화할 수 있었다.
The effects of an urea injection at the exhaust pipe for a 4-cylinder DI(Direct Injection) diesel engine were investigated with the parameters such as urea-SCR(Selective Catalytic Reduction) and EGR system. The urea quantity was controlled by NOx quantity and MAF(Manifold Air Flow). The urea injection quantity can be controlled with the urea syringe pump, precisely. The effects of NOx reduction for the urea-SCR system were investigated with and without ECR engine, respectively. It was concluded that the SUF(Stoichiometric Urea Flow) is calculated and the NOx results are visualized with engine speed and load. Furthermore, the NOx map is made from this experimental results. It was suggested, therefore, that NOx reduction effects of the urea-SCR system without the EGR engine were better than that with the EGR engine except of low load and low speed.
본 논문에서는 차량의 CO2 배출량을 추정하기 위한 방법들을 설명하였다. 전 세계적으로 에너지와 환경의 중요성이 부각되고 있으며 자동차 부문의 기술개발에서도 이 점이 크게 강조되고 있다. 특히 CO2는 지구 온난화에 영향을 미치는 온실가스로 배출 규제 대상이 되고 있다. 차량의 주행 거리에 따른 CO2 배출량 추정 방법, 기후 변화 위원회(IPCC))에서 제시한 CO2 배출량 추정 방법, MAF(Mass Air Flow)와 옥탄의 화학반응식을 이용한 CO2 배출량 추정 방법 등에 대해서 설명하고 각각의 방법들의 성능을 비교하였다. 각각의 CO2 추정 방법들에 대한 성능을 확인하기 위해 실차를 이용하여 약 5km의 도로를 주행하면서 OBD-II 포트로 차량의 진단 정보를 획득하고, 주행 거리, 연료 소모량을 구하였다. 정속 주행에서는 비슷한 CO2 배출량 결과를 얻었고, 급가속 주행에서는 IPCC 방식과 화학반응식 방식이 보다 현실적인 배출량 결과를 보임을 확인하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제29권6호
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pp.645-653
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2005
The effects of a WI(Water Injection) at the intake Pipe and an urea injection at the exhaust pipe for a 4-cylinder DI(Direct Injection) diesel engine were investigated experimentally The water quantity was controlled by temperature of intake manifold and MAF(Manifold Air Flow). In addition, the urea quantify was controlled by NOx quantify and MAF. Effects of WI system, urea-SCR system and tandem system were investigated for with and without EGR(Exhaust Gas Recirculation). As the results. the SUF(Stoichiometric Urea Flow) and NOx map were obtained. In addition, NOx results can be visualized with engine speed and engine load. It was concluded. therefore, that the NOx reduction effects of the tandem system without the EGR were more than those with the EGR base engine.
연구배경: 호기말에 흉부 촬영을 시행하면 폐 내의 공기의 부피가 감소되어 폐 감쇄도가 증가한다. 이런 폐 감쇄도의 변화가 국소적으로 저하되는 공기 가둠 현상에 대해서는 일부 연구들이 있었으나 전체 폐의 전반적인 감쇄도 변화에 대한 연구는 거의 없고, 특히 정상인을 대상으로 한 연구는 거의 없다. 저자들은 호흡기 질환이 없으며 폐기능 및 흡기 전산화단층촬영이 정상 소견이고 호기 영상에서 국소적인 공기 가둠 현상이 없는 100명을 대상으로 연구를 수행하였다. 방 법: 흉부 전산화단층촬영 영상에서 24개의 지점을 정하고, 흡기 및 호기 시 각 지점에서 폐 음영도를 측정한 후 호기말 폐 감쇄도 증가와 흡연량, 연령 사이의 상관 관계를 알아보았다. 결 과: 연구 대상 100명의 연령은 중앙값 49.0세(범위 25~71세)였고, 평균 흡연량은 $22.5{\pm}17.0$갑년이었다. 연령과 폐 감쇄도의 증가 사이에는 유의한 음의 상관관계가 있었으며 이는 흡연의 효과를 보정하였을 때에도 유지되었고, 연령을 기준으로 세 군으로 나누어 폐 감쇄도의 증가 정도를 비교하였을 때에도 유의한 차이가 있었다. 흡연량과 호기말 폐 감쇄도의 증가 사이에는 유의한 음의 상관관계가 관찰되었으나 연령을 보정하였을 때에는 유의성이 감소하였다. 결 론: 흡기-호기 시의 폐의 전반적인 감쇄도 변화 정도는 연령과 상관관계가 있으며, 노화를 반영할 가능성이 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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