In order to prepare for the large power diesel vehicle, the current trend of advanced nations is to shift from the aluminum alloy piston to the steel piston. In this research, a steel forging piston which replaces the aluminum alloy piston is developed to improve the power performance of the diesel engine. The three dimensional flow and combustion analysis of the target engine is conducted. Using the result of the analysis, the piston is optimized, and a prototype of the articulated steel forging piston is built. The reliability of the piston has been evaluated through durability test using a Hydropuls Test Machine for 300,000 km.
The exhaust gas recirculation (EGR) is needed for one of various strategies to reduce NOx emission. But to get the proper EGR rate, the intake and exhaust system become complicated, also application of EGR system is difficult because of the penalty in fuel consumption and the increase in particulate matter. This study is focused on the development of EGR valve using the electrical method. The effects of EGR on the characteristics of NOx, CO, CO2 emissions and particulate mater have been investigated using small-displacement size 0.8-liters engine of diesel passenger car operating at several loads and speeds. After the analysis and comparison between conventional E-EGR valve and developed E-EGR valve performance by test bench, the estimation of vehicle application was executed through the EGR map and CVS-75 test result measured on the chassis dynamometer.
PEMS(Portable Emissions Measurement System)를 이용한 배기가스 시험절차는 소형 디젤자동차의 실제도로 배출가스를 효과적으로 제어하기 위한 수단으로 최근에 많은 주목을 받고 있으며, 현재의 배기가스 인증규제 시험절차의 제도적 보완장치로 2017년에 한국과 유럽에서 시행될 예정이다. 본 연구에서는 국내에 운행 중인 유로 5 소형 디젤자동차 4대에 대한 실제도로 NOx 배출량을 도심, 교외 및 자동차 전용도로에서 측정하였으며, 측정 결과를 이동평균구간 및 가중평균 배출량 방법으로 분석하였다. 시험 차량 및 주행경로에 대한 두 방법의 실제도로 NOx 배출량 분석결과는 유사한 경향을 갖는 것으로 나타났으며, 이동평균구간 분석방법의 경우 배출 허용기준을 1.8 ~ 8.5배, 가중평균 배출량은 허용기준을 2.0 ~ 10.6배 초과하는 것으로 분석되었다. 본 결과를 바탕으로 실도로 주행 조건에서 NOx 배출량 분석에 대한 기술적 토대를 확보하였고, 향후 배출가스 관리를 위한 정책적 기반 데이터로 활용가능하다.
디젤자동차용 소형브라운가스 생성 장치의 개발을 위하여 전극 셀의 재료로서 SuS와 Ni 및 Ag기반 셀을 제조하고 셀의 면적과 전해질의 농도 및 전류의 세기를 변화시켜 브라운가스 생성특성을 실험적으로 분석하였다. 전기분해 반응기는 셀의 표면적 및 전극 -극과 +극 배치를 다르게 하여 SMT30, SMT50, SMT50-1, SMT70, SMT90로 제조하였다. 이 때 각 반응기의 따른 브라운가스 생성특성은 셀의 접촉 면적이 클수록 생성특성이 증가하는 경향을 보였으며 전극배치의 경우는 같은 전극면적에서도 극의 배치 따라 차이가 있는 것을 보였다. 또한 전해질의 농도에 대한 영향은 NaOH를 1~3‰로 변화시켰을 때 농도가 적을수록 생성특성이 증가하였고, 전류의 세기의 따른 생성특성은 SMT30, SMT50, SMT50-1, SMT70, SMT90에서 각각 $0.74{\ell}/10min$, $1.0{\ell}/10min$, $1.10{\ell}/10min$, $0.97{\ell}/10min$, $1.13{\ell}/10min$가 얻어졌다.
In this paper, NIMONIC 86 material was tried to apply to exhaust valve for small-sized marine diesel engine. The both structural stability and thermal resistance in high temperature were needed to use the NIMONIC 86 material as exhaust valve for small-sized marine diesel eng ine. The purpose of this study is to investig ate the application of NIMONIC 86 material to exhaust valve of small-sized marine diesel engine by comparing, respectively, SUH 3 and STS 316 materials. As the results, NIMONIC 86 material has intermediate characteristics between SUH 3 and STS 316 materials in terms of the strength in condition of room temperature. Further NIMONIC 86 material was evaluated to have better characteristics than SUH 3 and STS 316 materials in terms of the thermal conductivity.
Emission standards for passenger diesel engines are becoming more and more stringent. Especially, Europe started the regulation of nano-particles from 2011 with EURO 5b. The objective of this study is to investigate the effect of fuel injection strategy on combustion and nano-particle emission in a small diesel engine. In this study, we conducted combustion analysis and measured both the weight of PM and number of nano-particels. At first, the optimum injection timing was determined with fixed engine operating conditions, such as engine speed, load, and fuel injection quantity. After that, the injection timing was controlled, and the effect of pilot injection was investigated. The number of nano-particles increased as engine load decreases, and it increased up to 10 times depending on the change of injection timing. The weight of PM emissions was increased at low load, and the PM emissions increased with increasing the number of pilot injections.
Emissions from automobiles have long been considered a prime source of pollutants involved in smog formation and ozone production. Especially VOCs are associated with serious environmental problems such as photo-chemical smog as well as human health effects. Since motor vehicles are a major source of VOCs, estimating of emission from mobile source is the most important factor to control VOCs. VOCs are emitted from various pollution like motor vehicles, mobile and stationary source that has characteristics of toxicity, cancer-causing, bio-accumulation, durability in air and diffusion can exert a bad influence upon human health and environment. However we don't have any standard or regulation about VOCs emissions. This study is summarized as VOCs emission characteristics from in-use light-duty diesel and LPG fueled vehicles. The vehicle exhaust-gas test mode is CVS cycle and nier-10 cycles that developed on EPA and National Institute of Environmental Research. TO-14 method (Toxic Organic) was chosen for VOCs analysis from EPA in USA. This study results will be useful when make a emission factor and rule making of emission standard about domestic VOCs emission for the improve to air condition.
화석연료를 기반으로 하는 내연기관의 엄격한 배기가스규제를 충족시키기 위해 자동차와 선박용 후처리장치의 비중이 점차로 증가하고 있다. 디젤엔진은 $CO_2$ 배출량이 적고 강력한 파워와 연료의 경제성을 가지고 있으며, 상용차뿐만 아니라 승용차에서도 시장의 수요가 증가하고 있다. 디젤 연료 특성으로 인하여 질소산화물은 국부적인 고온연소 영역에서 생성되며, 입자상물질은 확산연소 영역에서 생성이 된다. LNT와 urea-SCR 촉매는 디젤엔진에서 NOx를 저감시키기 위한 후처리장치로 개발되어져왔다. 이 연구는 가혹해지고 있는 배기가스 규제 대응을 위해 소형과 중 대형 디젤기관에 많이 사용되고 있는 Cu SCR 촉매의 NOx 저감 성능 향상을 목적으로 한다. $5Cu-2ZrO_2$/Zeolyst(Si/Al=13.7)SCR 촉매는 $5Cu-2ZrO_2$/93Zeolite(Si/Al=2.9) 촉매에 비해 촉매온도 $300^{\circ}C$ 이상에서 약 5-50% 수준으로 de-NOx 성능이 높았다. Zeolite는 zeolyst에 비해 금속의 분산도가 낮고 평균 입경이 커짐에 따라 촉매의 반응속도가 저하되었다. 10wt% Cu가 담지된 $10Cu-2ZrO_2$/88Zeolyst 촉매는 $200^{\circ}C$에서 40%, $350^{\circ}C$에서 약 65%로 NOx 정화성능이 가장 높았고, Cu의 이온이 제올라이트의 결정화합물인 Al과의 이온교환율이 증가함에 따라 다른 촉매에 비해 20-40% de-NOx 성능이 향상되었다.
Cooled EGR system is widely used to reduce NOx emissions in diesel engine. But when EGR rate was increased, combustion stability was worsened and PM level was increased. So determining optimized control point of EGR rate is important. In order to determine this point, it is important to figure out the effect of EGR system on the exhaust emissions. In this research, NOx and PM emissions were analyzed with various coolant temperature supplied to the EGR cooler at several positions such as downstream of turbocharger, upstream and downstream of DPF. Effects of some variables such as EGR rate, hot / cooled EGR and change of injection timing were estimated. And $CO_2$ emissions were measured at exhaust and intake manifold to calculate EGR rate at each engine operating condition. Also combustion analysis was performed in each engine operating conditions. In the result of this study, there was trade-off between NOx emissions and PM emissions. When EGR rate was increased, combustion pressure was decreased and COV of IMEP was increased.
As a kind of distributed energy system, the co-generation system based Diesel engine using after-treatment device was devised for its environmental friendly and economic qualities. It is utilized in that the electric power is produced by the generator connected to the Diesel engine, and waste heat is recovered from both the exhaust gases and the engine itself by the finned tube and shell & tube heat exchangers. An after-treatment device composed ceramic heater and DOC(Diesel Oxidation Catalyst) is installed at the engine outlet in order to completely reignite the unburned fuel from the Diesel engine. In this study, mutual relation of each experimental condition was derived through minimum number of experiment using Taguchi Design and ANOVA recently used in the various fields. It is found that the total efficiency (thermal efficiency plus electric power generation efficiency) of this system reaches maximum 94.4% which is approximately higher than that of the typical diesel engine exhaust heat recovery system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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