Abstract
In this study, a thermoelectric module (TEM) and a diesel engine were modeled using 1-D commercial software AMESim, and the performance of the TEM was evaluated when the engine was operated under the NEDC driving cycle. The goal of TEM modeling was to investigate not only the waste heat recovery (WHR) rate and energy converting efficiency, but also the heat transfer rate by taking the materials characteristics into account. In addition, a diesel oxidation catalyst (DOC) was designed, and it was found that the waste heat recovery with TEM affects the activation of DOC and alters engine exhaust composition. The simulation indicated that the WHR using TEM is beneficial for decreasing the fuel consumption of vehicles, but the reduction in the exhaust temperature affects the activation of DOC, resulting in an approximately 14% increase in CO and HC emissions. Therefore, the effect of waste heat recovery on the automotive emission characteristics must be considered in the development of automotive engine WHR systems.
본 연구에서는 1-D 해석 프로그램인 AMESim을 활용하여 열전소자와 디젤엔진을 모델링하여 이를 New European Driving Cycle (NEDC) 운전모드에서 구동시킨 자동차에서 나오는 폐열을 이용해 열전소자로 발전을 하고 이에 따른 결과를 분석해보는 연구를 수행하였다. 열전소자 모델링 시 배기폐열 회수율 및 전기 에너지 변환률 뿐만 아니라 재료적 특성을 고려하여 열전달부분에 초점을 맞추었다. 또한, 디젤 산화 촉매(DOC)를 설계하여 열전소자로 인한 폐열회수가 디젤 산화촉매 활성화에 미치는 영향과, 그 결과 배기가스의 성분별 증감을 조사하였다. 열전소자를 이용한 폐열회수는 자동차 연비개선에 도움이 되지만, 배기가스의 온도를 떨어뜨려 촉매 활성화에 영향을 미치게 되면, CO와 HC 배출이 최대 14% 증가하는 것을 관찰하였다. 따라서, 열전소자를 이용한 배기 폐열 회수 시스템 개발 시에 배기에 미치는 영향을 고려해야 한다.
