• 에너지공학
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• 제11권2호
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• pp.90-98
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• 2002

본 연구는 선회유동과 연소인자가 9.4L인 터보과급 디젤엔진의 성능과 배기가스특성에 미치는 영향을 실험적으로 고찰하였다. 일반적으로 디젤엔진의 연소과정에서 선회유동은 분사되고 있는 연료와 흡칩공기의 혼합을 촉진시켜 줌으로써 엔진성능을 향상시키는데 매우 중요한 인자가 된다. 특히 터보과급 디젤엔진에서는 실린더내의 고온.고압가스로 인하여 연비와 NO$_{x}$ 농도는 서로 상반관계를 가지므로 적절한 용량의 과급기선정으로 흡.배기시스템, 분사시스템 및 연소실의 설계 등을 고려할 필요가 있다. 본 연구의 결과로서, 정상유동실험을 통하여 선회비가 증가함으로써 평균유량계수가 감소하고, 반면에 걸프 펙터가 증가함을 알 수 있었다. 또한 엔진실험을 통하여 흡기포트의 선회비 2.43, 분사시기 BTDC 13$^{\circ}$ CA, 압축비 16, 리앤트란트 5$^{\circ}$형 연소실, 노즐분공경 $\Phi$0.28*6 및 과급기 GT40(압축기 A/R 0.58, 터빈 A/R 1.19)의 적용인자가 최적의 성능 및 배기가스를 만족시킬 수 있었다.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제8권4호
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• pp.437-444
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• 2007

This paper experimentally investigates the effects of oxygen-enriched air (OEA) on the running behaviors of an LPG SI engine during both start/warm-up (SW) and hot idling (HI) stages. The experiments were performed on an air-cooled, single-cylinder, 4-stroke, LPG SI engine with an electronic fuel injection system and an electrically-heated oxygen sensor. OEA containing 23% and 25% oxygen (by volume) was supplied for the experiments. The throttle position was fixed at that of idle condition. A fueling strategy was used as following: the fuel injection pulse width (FIPW) in the first cycle of injection was set 5.05 ms, and 2.6 ms in the subsequent cycles till the achieving of closed-loop control. In closed-loop mode, the FIPW was adjusted by the ECU in terms of the oxygen sensor feedback. Instantaneous engine speed, cylinder pressure, engine-out time-resolved HC, CO and NOx emissions and excess air coefficient (EAC) were measured and compared to the intake air baseline (ambient air, 21% oxygen). The results show that during SW stage, with the increase in the oxygen concentration in the intake air, the EAC of the mixture is much closer to the stoichiometric one and more oxygen is made available for oxidation, which results in evidently-improved combustion. The ignition in the first firing cycle starts earlier and peak pressure and maximum heat release rate both notably increase. The maximum engine speed is elevated and HC and CO emissions are reduced considerably. The percent reductions in HC emissions are about 48% and 68% in CO emissions about 52% and 78%; with 23% and 25% OEA, respectively, compared to ambient air. During HI stage, with OEA, the fuel amount per cycle increases due to closed-loop control, the engine speed rises, and speed stability is improved. The HC emissions notably decrease: about 60% and 80% with 23% and 25% OEA, respectively, compared to ambient air. The CO emissions remain at the same low level as with ambient air. During both SW and HI stages, intake air oxygen enrichment causes the delay of spark timing and the increased NOx emissions.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권11호
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• pp.1005-1013
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• 2010

본 연구는 HCCI 엔진의 운전조건을 고려한 혼합연료의 감압비등 분무제어방법을 평가하기 위하여 수행하였다. 2상영역이 존재하는 혼합연료는 고비점성분의 증발촉진과 함께 연료분무의 급격한 증발을 유도할 수 있는 감압비등분무를 이용함으로써 저온 및 저밀도장에서 혼합기형성과정의 제어가 가능하다. HCCI 엔진은 이러한 분위기조건에서 연료를 조기분사하기 때문에 착화성이 높은 경유와 휘발성이 높은 가솔린성분으로 함유한 혼합연료의 감압비등현상을 이용함으로써 액체연료의 분열, 미립화와 같은 물리적 제어 및 착화연소에 의한 화학적 제어를 실현할 수 있다. 본 연구는 혼합연료의 성분과 몰분율을 주요변수로 설정하여 정적용기 내에 분사된 연료분무의 감압비등현상을 슐리렌 화상 및 Mie 산란광을 촬영한 후, 화상처리과정을 통하여 이루어졌다. 그 결과로 감압비등현상은 비교적 저온 및 저밀도장에서 분무구조가 크게 변화함을 알 수 있었으며, 조기 연료분사시기에서 감압비등분무를 이용한 혼합기형성을 제어함으로써 HCCI 연소에 적용이 가능할 것으로 분석하였다.

• 한국가스학회지
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• 제22권6호
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• pp.34-39
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• 2018

최근 탈석유 에너지 이행의 목표가 분명해지는 가운데 천연가스가 가교연료로서 주목받고 있다. 천연가스는 옥탄가가 높아 압축비를 높여도 노킹이 일어나지 않기 때문에 열효율과 출력을 두루 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 기존 내연기관 하드웨어 시스템에 천연가스 공급 시스템 적용을 비교적 용이하게 할 수 있다. 본 연구에서는 승용 가솔린 직분사 터보 엔진을 천연가스 포트분사식 터보 엔진으로 개조하여 터보가 작동되는 운전 영역에서 대상 엔진의 연소 및 성능을 종합적으로 측정 및 비교하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.156-165
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• 2014

This paper is the first investigation on the effect of flow control methods on the part load performance in a spark ignition engine. For comparison of the methods, two control devices, port throttling and masking, were applied to a conventional engine without any design change of the intake port. Steady flow evaluation shows that steady flow rates per unit opening area and swirl ratio are very low compared with the port throttling and saturated from mid-stage valve lift, however, swirl increases slightly as the lift is higher in case of 1/4 masking control. In the part load performance, the effect of simple port throttling on lean misfire limit expansion is limited and insufficient; on the other hand a masking improves the limit considerably without any port modification for increasing swirl. Also the results show that the intake flow control improves the combustion with following two mechanisms: stratification induced by the combination of the flow pattern and the fuel injection timing attribute to ignition ability and the intensified flow ensure fast burn. In addition fuel consumption reduces under the flow controls and the reduction rate is different according to the operation conditions and control methods. At the Stoichiometric and/or low speed and low load the throttling method is more advantageous; however vice versa at lean and high load condition. Finally, the throttling is more efficient for HC reduction than masking, on the other side the NOx emissions increase under the masking and decrease under the port throttling compared with conventional port scheme.

• 한국가스학회지
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• 제20권6호
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• pp.43-49
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• 2016

전 세계적인 천연가스 저열량화 추세에 따라 우리나라 천연가스 열량 기준이 기존의 표준 열량제에서 보다 유연한 열량범위제로 개선되었다. 이 같은 변화는 가정이나 산업체 전반에 걸쳐 가스기기 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 이를 규명하고자 하는 연구가 필요하다. 특히 열병합 발전용 엔진으로 사용되는 디젤-CNG 혼소엔진의 경우 도시가스를 주 연료로 사용하기 때문에 발열량 변화는 발전 사업자의 수익성 확보와 연관되는 중요한 사안이다. 따라서 본 연구에서는 열량범위제 내에서 허용하는 CNG 발열량 변화가 디젤-CNG 혼소엔진의 배기특성에 주는 영향에 대해 조사하였다. 도시가스 발열량 변화를 모사하기 위해 열량 범위 상한선인 $10,400kcal/Nm^3$의 CNG 연료에 질소를 희석시켜 발열량을 $10,400kcal/Nm^3$에서 $9,400kcal/Nm^3$까지 변경하였다. 혼소율 80% 조건에서 디젤 연료 분사 시기는 16 CAD BTDC, 분사압력은 110 MPa로 고정하고 엔진회전수 및 토크는 1800 rpm/500 Nm으로 설정하여 시험을 수행하였다. 엔진시험 결과 발열량이 감소할수록 불완전연소가 증가하여 THC, $CH_4$ 및 CO 배출량은 증가하는 반면 NOx 배출량은 감소함을 확인하였다. 그리고 이 같은 결과를 바탕으로 배기 특성 변화에 대해 대응할 수 있는 방안에 대해 고찰하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.94-101
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• 2008

Since regulations of exhaust emissions are continuously reinforced, studies to reduce harmful emissions during the cold start period of SI engines have been carried out very extensively worldwide. During the cold start period, raising the temperature of cold exhaust gas is a key strategy to minimize the light-off time of three way catalysts. In this study, a synthetic gas containing a large amount of hydrogen was injected into the exhaust manifold to raise the exhaust gas temperature and to reduce harmful emissions. The authors tried to evaluate changes in exhaust gas temperature and harmful emissions through controlling the engine operating parameters such as ignition timings and lambda values. Also the authors investigated both combustion stability and reduction of harmful emissions. Experimental results showed that combustion of the synthetic gas in the exhaust manifold is a very effective way for solving the problems of harmful emissions and light-off time. The results also showed that the strategy of retarded ignition timings and increased air/fuel ratios with ESGI is effective in raising exhaust gas temperature and reducing harmful emissions. Futhermore, the results showed that engine operating parameters ought to be controlled to lambda = 1.2 and ignition timing = $0{\sim}3^{\circ}$ conditions to reduce harmful emissions effectively under stable combustion conditions.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제14권4호
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• pp.1-11
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• 2006

The aim in this study is to develop the combined EGR system with a non-thermal plasma reactor for reducing exhaust emissions and improving fuel economy in turbo intercooler ECU common-rail diesel engines. In this study, the characteristics of soot, CO and $CO_2$ emissions under four kinds of engine loads are experimentally investigated by using a four-cycle, four-cylinder, direct injection type, water-cooled turbo intercooler ECU common-rail diesel engine with a combined plasma exhaust gas recirculation(EGR) system operating at three kinds of engine speeds. The EGR and non-thermal plasma reactor system are used to reduce $NO_x$ emissions, and the non-thermal plasma reactor and turbo intercooler system are used to reduce soot and THC emissions. The plasma system is a flat-to-flat type reactor operated by a plasma power supply. The fuel is sprayed by pilot and main injections at the variable injection timing between BTDC $15^{\circ}$ and ATDC $1^{\circ}$ according to experimental conditions. It is found that soot emissions with increasing EGR rate are increased, but are decreased as the applied electrical voltage of the non-thermal plasma reactor is elevated at the same engine speed and load. Results also show that CO and $CO_2$ emissions are increased as EGR rate is elevated, and CO emissions are increased, but $CO_2$ emissions are decreased as the applied electrical voltage of the non-thermal plasma reactor is elevated at the same engine speed and load.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권7호
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• pp.877-882
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• 2014

국제해사기구 해양환경보호위원회에서 그린하우스가스(GHG)의 주범인 CO2 배출량 감축을 위해 선박에서 대기로 방출하는 CO2의 양을 지수화 하고자 활발한 논의가 진행되고 있다. 이에 따라 에너지 효율 개선을 위해서 선체의 설계변경, 마찰저항을 줄이기 위한 도료개발, 엔진의 열효율을 개선하기 위한 첨가제 개발, 연료를 절감하기 위하여 저속운전 등 다양한 방법들이 적용되고 있다. 선박의 주 기관에서는 전 부하영역에서 효율을 높이기 위하여 전자엔진이 사용되고 있으나, 선박용 발전기 엔진은 여전히 캠으로 연료분사와 흡 배기 밸브를 구동하는 기계식 작동엔진이 대부분이다. 또한 선박용 발전기 엔진은 선박의 과부하 방지 시스템 내에서 운전되므로 대부분의 운전은 80% 이하의 부분부하 영역에서 사용되고 있다. 따라서 100%부하에 세팅된 발전기 엔진은 부분부하에서 효율적인 운전을 위해서는 연료분사시기 재조정이 필요하다. 본 연구는 현재 운항중인 선박발전용 디젤엔진의 운용특성을 파악하여 부분부하에서 연료분사시기 재조정을 통하여 연료소비량 개선에 관한 결과를 보고 하고자 한다.

• 한국분무공학회지
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• 제15권1호
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• pp.31-37
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• 2010

The aim of this work is to investigate the spray and combustion characteristics of dimethyl-ether (DME) at various injection conditions. The spray characteristics such as spray tip penetration and spray cone angle were experimentally studied from the spray images which obtained from the spray visualization system. Combustion and emissions characteristics were numerically investigated by using KIVA-3V code coupled with Chemkin chemistry solver. From these results, it revealed that DME spray had a shorter spray tip penetration and wider spray cone angle than that of diesel spray due to the low density, low surface tension, and fast evaporation characteristics. At the constant heating value condition, DME fuel showed higher peak combustion pressure and earlier ignition timing, because of high cetane number and superior evaporation characteristics. In addition, the combustion of DME exhausted more $NO_x$ emission and lower HC emission due to the active combustion reaction in the combustion chamber. The result shows that DME had a little soot emission due to its molecular structure characteristics with no direct connection between carbons.