Abstract
Low-temperature combustion (LTC) strategies, such as HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition), PCCI (Premixed Charge Compression Ignition), and RCCI (Reactivity Controlled Compression Ignition), have been developed to effectively reduce NOx and PM while increasing the thermal efficiency of diesel engines. Through numerical analysis, this study examined the effects of the injection timing and two-stage injection ratio of diesel fuel, a highly reactive fuel, on the performance and exhaust gas of RCCI engines using gasoline as the low reactive fuel and diesel as the highly reactive fuel. In the case of two-stage injection, combustion slows down if the first injection timing is too advanced. The combustion temperature decreases, resulting in lower combustion performance and an increase in HC and CO. The injection timing of approximately -60°ATDC is considered the optimal injection timing considering the combustion performance, exhaust gas, and maximum pressure rise rate. When the second injection timing was changed during the two-stage injection, considering the combustion performance, exhaust gas, and the maximum pressure increase rate, it was judged to be optimal around -30°ATDC. In the case of two-stage injection, the optimal result was obtained when the first injection amount was set to approximately 60%. Finally, a two-stage injection rather than a single injection was considered more effective on the combustion performance and exhaust gas.
디젤엔진의 열효율을 높이면서 NOx와 PM을 효과적으로 저감시키기 위해 HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition), PCCI(Premixed Charge Compression Ignition), RCCI(Reactivity Controlled Compression Ignition) 등의 저온연소(LTC: Low Temperature Combustion)전략이 개발되어 왔다. 본 연구에서는 저반응성 연료로는 가솔린을 사용하고 고반응성 연료로는 디젤을 사용하는 RCCI 엔진에서 고반응성 연료인 디젤연료의 분사 시기와 이단 분사비율이 성능 및 배출가스에 미치는 영향을 수치해석을 통하여 파악하고자 하였다. 이단 분사 시 첫 번째 분사시기가 너무 진각되면 연소가 느려지면서 연소온도가 낮아져 연소성능이 저하되고 HC, CO가 증가한다. 대략 -60°ATDC 의 분사시기가 연소성능, 배출가스 및 최대압력상승률을 고려하였을 때 가장 최적의 분사시기라고 판단된다. 이단 분사 시 두 번째 분사시기를 변경하였을 때 연소성능 및 배출가스, 최대압력상승률 등을 고려하면 대략 -30°ATDC 부근에서 최적인 것으로 판단된다. 이단 분사 시 분사량 비율은 첫 번째 분사량을 60% 정도로 하였을 때 최적의 결과를 얻었다. 마지막으로 단일 분사보다는 이단 분사한 경우 연소성능 및 배출가스 부분에서 더 효과적인 것으로 판단된다.