• 대한기계학회논문집B
• /
• 제28권7호
• /
• pp.857-862
• /
• 2004

HCCI engines take advantage of high compression ratio and heat release rate, they exhibit high efficiency in compression ignition engines. HCCI engines also utilize a lean air/fuel ratio resulting in low emissions of NOx and particulate matter(PM). The objective of this research is to determine the effects of EGR rate on the combustion processes of HCCI. For this purpose, a 4-cylinder, compression ignition engine was converted into a HCCI engine, and a heating device was installed to raise the temperature of the intake air and also to make it more consistent. In addition, a pressure sensor was inserted into each of the cylinders to investigate the differences in characteristics among the cylinders.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권8호
• /
• pp.8-13
• /
• 2018

질소산화물은 최근에 초미세먼지 발생에 많은 영향을 주고 있어서 대기환경 개선 측면에서 사회적으로도 크게 관심이 되고 있다. 질소산화물은 주로 화력발전 등의 연소기기에서 고온의 연소가스 분위기에서 공기 중의 질소와 산소가 반응하여 발생한다. 이에 대한 저감 방법으로 원통형 버너에 코안다 노즐을 이용한 배관으로 배기가스를 재순환하는 연소에 대한 연구가 최근에 이루어지고 있다. 본 연구에서는 코안다 노즐을 사용하여 배기가스를 재순환하는 원통형 버너의 연소가스 출구의 위치를 오른쪽으로 하는 버너(Case 1 버너), 양쪽을 출구로 하는 버너(Case 2 버너), 왼쪽을 출구로 하는 버너(Case 3 버너) 형상에 대하여 전산유체해석을 통해 연구를 수행하였으며 연소 유동의 압력, 유선, 온도, 연소 반응 속도와 질소산화물의 분포 특성을 비교 분석하였다. 연소반응은 Case 1과 Case 2버너는 연소가스 재순환 유입구가 있는 오른쪽 방향으로 일어나고 Case 3 버너는 혼합가스 유입구 부근에서 일어나고 있었다. 출구에서의 온도는 Case 2버너가 양쪽으로 배출되면서 다른 버너 보다 약 $100^{\circ}C$ 정도 온도가 낮게 나타났으며 출구에서의 NOx 농도는 Case 1버너가 다른 형상 버너 보다 약 20배 크게 나타났다. 이로부터 NOx 저감을 위해서는 배기가스 재순환 버너의 출구는 양쪽으로 배출되게 하거나 연소가스 재순환 유입구 반대 방향으로 배출 되도록 하는 것이 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국대기환경학회지
• /
• 제16권3호
• /
• pp.285-291
• /
• 2000

EGR(Exhaust Gas Recirculation) is known as the technique reducing the NOx emissions from diesel engine. Low pressure roote and high pressure roote are applied for heavy-duty diesel engine are. In this study, as research for the heavy duty diesel engine equipped with EGR, reduction characteristic of CO, THC, NOx, and PM in HD diesel engines are investigated by applying EGR device. Also, through the experiments using 11 liters, turbocharged diesel engine with EGR valve and intercooler, exhaust gas reduction characteristics were measured as changing in EGR rate according to D-13 mode.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제20권3호
• /
• pp.141-147
• /
• 2012

A direct injection diesel engine with large amount of exhaust gas recirculation was used to investigate low temperature diesel combustion. Pilot injection strategy was adopted in low temperature diesel combustion to reduce high carbon monoxide and hydrocarbon emissions. Combustion characteristics and exhaust emissions of low temperature diesel combustion under different pilot injection timings, pilot injection quantities and injection pressures were analyzed. Retarding pilot injection timing, increasing pilot injection quantity and higher injection pressure advanced main combustion timing and increased peak heat release rate of main combustion. As a result of these strategies, carbon monoxide and hydrocarbon emissions were reduced. Soot emission was slightly increased with retarded pilot injection timing while the effect of pilot injection on nitrogen oxides emission was negligible under low combustion temperature condition. Spatial distribution of fuel from the spray targeting visualization was also investigated to provide more insight into the reason for the reduction in carbon monoxide and hydrocarbon emissions.

• 에너지공학
• /
• 제22권4호
• /
• pp.413-419
• /
• 2013

본 연구에서는 동심원관 형태의 MILD 연소로에서 바깥 원통의 배기가스 통로에서부터 안쪽 원통의 연소통로 사이에 연결관을 설치하고 배기가스를 유입하기 위해 벤츄리 노즐을 사용할 경우 벤츄리 노즐의 기하학적 형상 변화와 고압공기 노즐의 유속 변화에 따라 고압공기 유량, 배기가스 유입량 특성을 수치해석을 통해 살펴봄으로써 최적의 벤츄리 노즐 형상과 고압공기 유속 조건들을 도출하는 것을 본 연구의 목적으로 하였다. 본 연구의 전산 해석을 통해 고압공기 노즐 출구가 연소로 벽면에 부착된 경우와 배기가스에 노출된 경우를 비교하였고, 이 두 가지 형상에 대하여 고압공기 노즐과 벤츄리 노즐의 간격을 고압공기 노즐 직경의 1배에서 3배로 변화할 때의 유입량 특성을 살펴보았다. 또한 고압공기 노즐에서의 출구 유속을 변화하여 유입량 특성을 살펴보았다. 이를 통해 고압공기 노즐과 벤츄리 노즐의 간격이 증가하면 고압공기 노즐이 벽면에 부착된 경우는 유입량이 상대적으로 변화가 적으나 배기가스에 노출된 경우는 유입량이 증가하는 경향을 확인하였다. 또한 고압공기 노즐의 유속이 증가하면 속도가 낮은 범위에서는 유입량비가 상대적으로 증가하는 경향이 크지만 속도가 큰 영역에서는 증가하는 경향이 줄어드는 것을 확인하였다.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제14권5호
• /
• pp.58-64
• /
• 2006

Homogeneous charge compression ignition(HCCI) combustion is an advanced technique for reducing the hazardous nitrogen oxide(NOx) and particulate matter(PM) in a diesel engine. NOx could be reduced by achieving lean homogeneous mixture resulting in combustion temperature. PM could be also reduced by eliminating fuel-rich zones which exist in conventional diesel combustion. However previous researches have reported that power-output of HCCI engine is limited by the high intensive knock and misfiring. In an attempt to extend the upper load limit for HCCI operation, supercharging in combination with Exhaust Gas Recirculation(EGR) has been applied: supercharging to increase the power density and EGR to control the combustion phase. The test was performed in a single cylinder engine operated at 1200 rpm. Boost pressures of 1.1 and 1.2 bar were applied. High EGR rates up to 45% were supplied. Most of fuel was injected at early timing to make homogeneous mixture. Small amount of fuel injection was followed near TDC to assist ignition. Results showed increasing boost pressure resulted in much higher power-output. Optimal EGR rate influenced by longer ignition delay and charge dilution simultaneously was observed.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제13권2호
• /
• pp.22-28
• /
• 2005

Exhaust gas emissions from internal combustion engines are one of the major sources of air pollution. And, it is extremely difficult to increase gasoline engine efficiency and to reduce $NO_X$ and PM(particulate matter) simultaneously in diesel combustion. This paper offers some basic concepts to overcome the above problems. To solve the problems, a recommended technique is CAI(controlled auto-ignition) combustion. In this paper, a flame trap was used to simulate internal EGR(exhaust gas recirculation) effect. An experimental study was carried out to find combustion characteristics using homogeneous premixed gas mixture in the constant volume combustion chamber(CVCC). Flame propagation photos and pressure signals were acquired to verify the flame trap effect. The flame trap creates high speed burned gas jet. It achieves higher flame propagation speed and more stable combustion due to the effect of geometry and burned gas jet.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제38권6호
• /
• pp.451-464
• /
• 2014

본 연구에서는 HCCI엔진의 과급조건에서 EGR의 영향에 대하여 수치해석적인 방법으로 연구하였다. 수치해석은 CHEMKIN-PRO에 있는 single-zone model을 사용하였고 연료로는 N-heptnae, Iso-octane 그리고 PRF50을 사용하였다. 사용된 연료의 화학반응 매커니즘과 열역학적 변수들은 Lawrence Livermore National Laboratory(LLNL)의 모델을 사용하였다. 연소상의 변화는 열효율에 큰 영향을 미치게 되므로 이영향을 배제하기 위해 본 연구에서는 CA50을 $365^{\circ}CA$($5^{\circ}CA$ aTDC)로 일정하게 고정하였다. 연구결과 EGR의 영향으로 줄어든 산소의 영향에 의해 저온산화반응과 NTC, 고온산화반응이 모두 약화되고 열발생률이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 과급과 EGR을 함께 사용하게 되면 과급에 의해 증가한 산소량과 연료의 영향으로 인해 연소가 강화되어 저온산화반응, NTC, 고온산화반응이 강화되고 열 발생률이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. EGR만을 사용하는 경우 IMEP가 감소하는 경향을 나타내지만 과급과 EGR을 함께 사용하는 경우 과급의 영향으로 인해 IMEP가 크게 증가하여 낮은 압력상승률과 높은 출력을 함께 얻을 수 있는 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제29권9호
• /
• pp.1006-1012
• /
• 2005

The effects of premixed fuels(diesel or n-heptane) and exhaust gas recirculation on combustion and exhaust emission characteristics in a DI diesel engine were experimentally investigated. To improve homogeneity of fuel-air mixture in the conventional diesel engine, the premixed fuel is injected by high pressure(5.5 MPa) into the premixing chamber prior to engine cylinder, And several additional systems such as an EGR system, air heating system and back pressure control system were equipped in the DI diesel engine. The results showed that premixed fuel-air mixture undergoes typical HCCI combustion prior to the combustion of DI diesel fuel. The ignition timing of HCCI combustion is delayed by application of EGR, and it also shows that HCCI combustion can be controlled by an EGR.

• 한국가스학회지
• /
• 제24권6호
• /
• pp.1-10
• /
• 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.