• 한국가스학회지
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• 제17권5호
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• pp.8-14
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• 2013

천연가스에 수소를 첨가하는 수소-천연가스 혼합연료 (HCNG) 엔진 기술은 수소의 빠른 화염속도와 넓은 가연범위를 이용하여 출력 및 배기성능을 최적화하는 기술로서 희박연소 한계를 증가시킴으로써 열효율의 개선은 물론 유해배출물의 저감을 얻을 수 있다. 그러나 과급장치를 사용하는 희박연소 엔진의 경우 전부하 운전조건에서 희박연소 한계의 증가는 충분한 공기량을 공급할 수 있도록 과급용량의 증가가 선결되어야 구현될 수 있다. 본 연구에서는 HCNG 엔진 개발의 일환으로 과급시스템의 변경에 의한 엔진의 출력특성을 파악하고, 과급용량 증대의 적용가능성을 검토하고자 하였다. 터보차저가 과급압력의 증대 보다는 유량이 증가된 영역에서 효율이 높게 설계된 경우 농후한 혼합기 조건에서는 과급압력이 감소되더라도 제원상의 출력을 만족하며 효율적인 운전이 가능하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.136-141
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• 2013

In order to achieve simultaneously the ultra-low NOx, the high power and the high efficiency in a hydrogen-fueled engine with SI and the external mixture, the effects of low temperature combustion, performance and exhaust are compared and analyzed by the application of the lean boosting. As the results, the decrease rate of the high temperature in the hydrogen is less decreased than the other fuels by high constant-volume specific heat. However, when the conditions of 1.7bar and ${\Phi}=0.33$ are reached by the lean boosting, the maximum gas temperature of hydrogen is decreased under the temperature of NOx formation and it is possible to stabilize combustion below 2% of COVimep. Also, at that condition, it is feasible to achieve simultaneously NOx-free and the power of gasoline level. Therefore, it is found that the lean boosting is useful in the hydrogen-fueled engine.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.573-579
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• 2013

Hydrogen engine with homogeneous charged compression ignition can achieve high efficiency by high compression ratio and rapid chemical reaction rates spatially. However, it needs to expansion of the operation range with over-all load conditions which is very narrow due to extremely high pressure rise rate. The adoption of the lean boosting in a HCCI $H_2$ engine is expected to be effective in expansion of operation range since minimum compression ratio for spontaneous ignition is decreased by low temperature combustion and increased surround in-cylinder pressure. In order to grasp its possibility by using lean boosting in the HCCI $H_2$ engine, compression ratio required for spontaneous ignition, expansion degree of the operation range and over-all engine performance are experimentally analyzed with the boosting pressure and supply energy. As the results, it is found that minimum compression ratio for spontaneous ignition is down to the compression ratio(${\varepsilon}$=19) of conventional diesel engine due to decreased self-ignition temperature, and operation range is extended to 170% in term of the equivalence ratio and 12 times in term of the supply energy than that of naturally aspirated type. Though indicated thermal efficiency is decreased by reduced compression ratio, it is over at least 46%.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.77-84
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• 2002

For the purpose of obtaining a fundamental data which is needed to develope the port injection type charged LPLi engine system, we manufactured intake port injection system of liquid charging LPG and modified heavy duty single cylinder LPLi engine from heavy duty diesel engine. Engine output and emission characteristics were analyzed under variable air/fuel ratio and charging pressure. Since LPG is consisted of propane and butane, we investigated combustion characteristics using this two kinds of fuel. From the result of charging engine performance test, engine torque increase about 30% ∼ 40% with 0.3bar charging pressure. In low speed condition, as charging pressure increase, combustion stability improve ill lean bum condition, but, in high speed condition, combustion stability make worse in lean bum condition. We know that engine output decreased rapidly from the condition of air excess ratio 1.3. In addition, we measured emission characteristics under the lean bum and charging condition. From this experiment, we found that CO emission is out of the question in the range from stiochiometric to lean burn and charging condition, but charging pressure has influence on HC emission.

• 한국분무공학회지
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• 제26권1호
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• pp.40-48
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• 2021

Lean combustion was applied to improve the thermal efficiency and emission in a single-cylinder, spark-ignition engine fueled with syngas. Under naturally aspirated conditions, the lean combustion significantly improved the thermal efficiency compared to the stoichiometric combustion, mainly due to the reduction in heat transfer loss. Intake air boost was applied to compensate the low power output of the lean combustion. The gross indicated power of 24.8 kW was achieved by increasing the intake pressure up to 1.6 bar at excess air ratio of 2.2. The nitrogen oxides showed near zero level, but the carbon monoxide emission was significant.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.41-46
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• 2018

본 연구에서는 바이오가스 기반 예혼합 압축착화(Homogeneous charged compression ignition, HCCI) 엔진에 수소를 첨가하였을 때, 연소실 내부 압력, 온도 배출가스에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 자세히는 수소 첨가량과 과다공기량(${\lambda}$) 변화에 따른 연소실 압력 온도, 그리고 생성물로서의 NO, $CO_2$ 배출 특성을 화학 반응 해석 프로그램을 사용하여 고찰하였다. 대상의 엔진은 2300cc 바이오가스 엔진 발전기로서 압축비 13:1, 발전량 15kW 급이다. 과급압은 1.2bar 고정 조건이며, rpm은 1800rpm의 정속 조건이다. 엔진 연소 방식은 예혼합 압축 착화를 모사하였다. 본 연구를 진행하기에 앞서 바이오가스의 주요 조성인 메탄의 연소 및 산화 메커니즘에 대한 선행 연구에 대한 고찰을 통하여 연소반응 메커니즘을 규명하기 위한 반응 메커니즘 연구 기술의 경향을 살펴보고, 본 연구에 적용 가능한 반응 메커니즘을 선정하여 해석을 진행하였다. 수소를 첨가할 때 NO는 증가하는 반면, $CO_2$등의 배출량은 감소하였고 실린더 내부 압력이 상승하며, 상승 구간이 진각 됨을 알 수 있었다. 또한, 희박영역에서 수소 첨가가 가연 한계를 증가시켰다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권7호
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• pp.749-755
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• 2011

현재 상용되고 있는 CNG(Compressed Natural Gas) 엔진에서 천연가스 조성만 변경했을 때 엔진성능 변화를 실험적으로 규명하였다. 실험에 사용된 엔진은 6606 cc, 희박 연소, 공기 과급기가 장착된 타입이며, 점화 시기는 발열량 10454 kcal/$Nm^3$의 가스에 최적화하여 고정시켰다. 실험결과 LNG 발열량이 10454 kcal/$Nm^3$에서 9811 kcal/$Nm^3$과 9523 kcal/$Nm^3$으로 낮아질 때 출력의 경우 평균 3.2, 3.4 %(공연비 미 제어시 3.4, 4.7 %) 각각 낮아지고 열효율은 평균 1.1, 1.5 % 포인트(공연비 미 제어시 1.5, 2.1 % 포인트) 낮아지는 것으로 관찰되었다. 배가스의 경우, 발열량 저하에 따라 이산화탄소, 일산화탄소, 질소산화물의 배출 농도는 모두 감소하는 것으로 나타났으나 THC(Total Hydrocarbon)의 경우에는 일정한 경향이 보이지 않았고 변화량은 크지 않았다.