• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권7호
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• pp.806-813
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• 2014

가솔린엔진에서 흡기계를 통하여 배기가스의 일부를 재연소시키는 EGR시스템은 NOx를 저감하기 위하여 양호한 배기배출특성을 나타내지만, 엔진으로 유입되는 배기가스량이 적절하지 않을 경우 불안정한 연소를 일으켜 엔진의 출력이 저하된다. 본 연구에서는 흡기관압력을 바탕으로 다양한 엔진운전조건에 따른 EGR율을 예측하는 방법을 검토하고, 이러한 예측자료를 실험적 방법을 통하여 확인하였다. 그리고 이러한 예측자료를 바탕으로 피드백 EGR제어 알고리즘을 구성한 후, 엔진운전조건에 대한 잔류 가스량을 계산한 데이터와 EGR 피드백 제어실험을 통해 얻어진 데이터를 비교한 결과를 통하여 정성적으로 유사한 결과치를 얻었다. 따라서 적용된 피드백 EGR제어 알고리즘 및 시스템은 실제 전자제어식 EGR기술에 응용될 실현 가능성을 보여주었다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.161-171
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• 2014

본 논문에서는 CFDRC 사의 상용 CFD 소프트웨어인 CFD-ACE+로 전산유체역학 기법을 적용하여 수치 해석을 수행하여 배연탈황 설비에서 Induced Draft Fan(I.D.Fan) 출구부터 Booster Up Fan(B.U.Fan) 입구까지 난류 유동장과 연소 유동 문제를 모사하여 배기가스 계통 설비의 유동 특성을 해석하였다. 배기가스가 I.D.Fan 출구 ~ B.U.Fan 입구 구간을 적정속도로 균일하게 유동하여 B.U.Fan로 균일하게 유입되도록 하며 압력손실이 적게 발생하도록 설계기준 보일러 부하와 최대연속 정격유량의 보일러 부하에서 이 구간의 안내깃을 검토하였다. 검토한 결과에 대해 CFD 해석을 수행하여 I.D.Fan 출구에서 안내깃을 제거하고 B.U.Fan 입구 전에 안내깃을 보강할 수 있도록 설계를 변경하였다. 배기가스 계통에 변경된 설계를 적용하여 수치모사한 결과에서 배연탈황 설비 내부의 배기가스 압력손실이 줄어들고 유속과 유선이 균일하게 유동할 수 있어 배연탈황 시스템의 효율이 향상한 것을 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제20권3호
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• pp.191-199
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• 2011

본 연구에서는 Drop Tube Furnace(DTF)를 이용한 $O_2/N_2$, $O_2/CO_2$ 조건에서 산소 농도(12, 21, 31%)에 따른 아역청탄 입자의 연소특성 및 질소산화물 배출특성에 관한 실험과 수치해석을 수행하였다. $O_2/N_2$, $O_2/CO_2$ 조건에서 산소 농도가 증가함에 따라 촤 연소율이 증가하였고 $O_2/CO_2$ 조건하에서 이산화탄소 경계층에서 석탄입자 표면으로의 산소 확산계수가 낮아지기 때문에 촤 연소율이 감소하였다. 산소 농도가 증가함에 따라 배출되는 NO의 농도는 증가하지만 완전 연소 조건인 31%의 산소 농도에서는 오히려 NO의 농도가 감소하였다. 반면, NO 배출 지수는 산소가 증가함에 따라 점차 감소하였다. $O_2/CO_2$ 조건에서 NO의 농도는 Thermal NO의 결여로 인해 $O_2/N_2$ 조건보다 작게 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권9호
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• pp.569-576
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• 2016

본 연구는 HSDI 디젤 엔진의 연소 성능 향상을 위해 연료 분사 타겟팅의 최적화를 수치 해석적으로 연구하였다. 연구에 적용된 연소모델은 ECFM-3Z모델을 사용하였고, 해석에 필요한 엔진 부하 및 연료의 타겟팅은 분사량, 분사각도, 분사시기를 변경하여 해석한 실린더압력, 열 발생률, 배기 배출물 특성의 결과를 비교 분석하여 연구하였다. 연구결과, 분사시기와 분사각도에 따라 연료가 피스톤 보울 안쪽으로 많이 유입될수록 열 발생률의 증가로 인하여 $NO_x$는 증가하였고, CO, Soot은 연소성능의 증진으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 분사시기가 진각될수록 균일 혼합기 형성시간이 충분하여 연소성능이 증진되고, 실린더압력은 증가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.641-647
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• 2017

디젤 엔진은 가솔린기관에 비해 강력한 파워와 연료의 경제성 및 $CO_2$ 배출양이 적어 상용차뿐만 아니라 일반승용차에서도 시장의 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 디젤 엔진의 연소특성상 국부적인 고온반응 영역에서 질소산화물과 확산연소 영역에서 입자상물질이 많이 배출되므로 엄격해진 배기규제를 충족시키기 위해서 자동차와 선박등 촉매후처리장치 장착의 비중이 점차 증가하고 있다. 그 중 입자상물질 저감장치로써 입자상물질필터가 장착되어 왔으나 PM중 약 50%가 연료와 엔진오일에서 석출된 재 성분이 침적되면 필터를 손상시키므로 고온의 연소방식이 아닌 세정제를 이용한 제거기술이 절실히 필요하다. 이 연구의 목적은 디젤 엔진용 촉매코팅된 디젤입자상물질필터에 침적된 재를 세정을 함에 있어서 촉매의 물질의 물리화학적인 특성을 연구하는 것이다. 30분 동안 세정제에 담근 S4 샘플은 침투력이 강한 성분으로 인하여 입자들끼리 응집되고 수축되었다. 재에 침투력이 강한 침투제와 물과 기름을 혼합시켜주는 계면활성제 성분이 적절하게 제조된 S1 샘플의 세정특성이 가장 좋았다. 침투제인 수산화칼륨과 규산나트륨 성분이 첨가된 S4 샘플의 와쉬코트 손실률은 약 13%로 증가하였다. 촉매코팅된 디젤입자상물질필터의 와쉬코트 손실률이 약 13% 이하조건에서 유해가스 성분을 저감시킬 수 있었다.

• 한국분무공학회지
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• 제21권2호
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• pp.95-103
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• 2016

The effect of pilot injection quantity on the combustion and emissions characteristics of a compression ignition engine with a biodiesel-compressed natural gas (CNG) dual fuel combustion (DFC) system is studied in this work. Biodiesel is used as a pilot injection fuel to ignite the main fuel, CNG of DFC. The pilot injection quantity is controlled to investigate the characteristics of combustion and exhaust emissions in a single cylinder diesel engine. The injection pressure and injection timing of pilot fuel are maintained at approximately 120 MPa and BTDC 17 crank angle, respectively. Results show that the indicated mean effective pressure (IMEP) of biodiesel-CNG DFC mode is similar to that of diesel-CNG DFC mode at all load conditions. Combustion stability of biodiesel-CNG DFC mode decreased with increase of engine load, but no notable trend of cycle-to-cycle variations with increase of pilot injection quantity is discovered. The combustion of biodiesel-CNG begins at a retarded crank angle compared to that of diesel-CNG at low load, but it is advanced at high loads. Smoke and NOx of biodiesel-CNG are simultaneously increased with the increase of pilot fuel quantity. Compared to the diesel-CNG DFC, however, smoke and NOx emissions are slightly reduced over all operating conditions. Biodiesel-CNG DFC yields higher $CO_2$ emissions compared to diesel-CNG DFC over all engine conditions. CO and HC emissions for biodiesel-CNG DFC is decreased with the increase of pilot injection quantity.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제26권1호
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• pp.37-47
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• 2002

Recently gasoline direct injection method has been applied to gasoline engine to reduce fuel consumption rate by controlling fuel air mixture on lean condition by means of stratified charging, and to reduce simultaneously. Pollutant emissions especially NOx and CO by lowering the combustion temperature. But difficulty of controling local fuel air ratio at ignition area in flammability limit unavoidably appeared, because it is merely controlled by injection timing with spatial and temporal distribution of fuel mixture. In this study, the authors devised a uniquely shaped combustion chamber so called three-chamber GDI engine, intended to keep the more reliable fuel air ratio at ignition area. The combustion chamber is divided into three regions. The first region is in the rich combustion division, where the fuel is injected from the fuel injection valve and ignited by the spark plug. The second region is in the lean combustion division, where the combustion gas from the rich combustion division flows out and burns on lean condition. And the last region is in the main combustion division ie in the cylinder, where the gas from the above two combustion divisions mixed together and completes the combustion during expansion stroke. They found that the stable range of operation of three-chamber GDI engine on low-load condition exists in the lean area of average equivalence ratio. And they also found that the reformed engine reveals less specific fuel consumption and less pollutant emissions compared with conventional carburettor type gasoline engine.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.17-22
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• 2011

This study is to investigate the effect of the cetane number in ultra low sulfur diesel fuel on combustion characteristics and exhaust emissions at 1500 rpm and 2.6bar BMEP in low-temperature diesel combustion with 1.9L common rail direct injection diesel engine. Low-temperature diesel combustion was achieved by adopting external high EGR rate with the strategic injection control without modification of engine components. Test fuels are ultra low sulfur diesel fuel (sulfur less than 12 ppm) with two cetane numbers (CN), i.e., CN30 and CN55. For the CN30 fuel, as a start of injection (SOI) timing is retarded, the duration of an ignition delay was decreased while still longer than $20^{\circ}CA$ for all the SOI timings. In the meanwhile, the CN55 fuel showed that an ignition delay was monotonically extended as an SOI timing is retarded but much shorter than that of the CN30 fuel. The duration of combustion for both fuels was increased as an SOI timing is retarded. For the SOI timing for the minimum BSFC, the CN30 produced nearly zero PM much less than the CN55, while keeping the level of NOx and the fuel consumption similar to the CN55 fuel. However, the CN30 produced more THC and CO than the CN55 fuel, which may come from the longer ignition delay of CN30 to make fuel and air over-mixed.

• 한국추진공학회지
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• 제19권1호
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• pp.61-67
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• 2015

연소기 시험 장치의 구축 시 고온의 연소 가스의 냉각은 중요한 설계요구조건이다. 물 분무(Water spray) 냉각 방식은 증발 과정에서 물의 잠열을 이용하므로, 효과적인 연소 가스 냉각이 가능하다. 본 연구에서는 연소기 시험 설비 구축 과정의 일환으로, 물 분무를 이용한 연소 가스의 냉각을 이해하기 위하여 연속방정식, 에너지 보존식과 포화 증기의 압력-온도 관계식을 이용한 1차원 해석을 수행하였다. 연소기 시험 장치에서 배출되는 고온, 고압의 연소 가스는 냉각수와의 혼합과정에서 배출가스의 온도가 낮아지며, 분무된 물의 일부는 기화하여 연소가스와 함께 배출되고, 일부는 다시 응축 되어 집수조로 모인다. 냉각수는 연소 가스의 온도를 낮춰주는 동시에, 증발된 증기는 연소기 내부의 압력을 증가시키므로 1차원 해석에서 증기의 압력-온도 관계식을 고려하여 해석을 수행하였다. 1차원 해석으로부터 연소가스의 적절한 냉각과 배기 덕트 내부의 압력의 지나친 상승을 피하기 위한 최적의 물 분무량을 확인하였으며, 물 분무 냉각 방식에 대한 물리적 이해를 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권5호
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• pp.525-531
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• 2011

디젤엔진에서 배기가스 재순환(EGR; Exhaust Gas Recirculation)은 선택적 환원 촉매나 $NO_x$ 흡장 촉 매에 비해 $NO_x$ 배출 저감을 위한 가장 효과적인 기술이다. 점점 더 강화되어 가는 $NO_x$ 배출 규제를 만족시키기 위해서는 많은 양의 EGR 가스 공급이 필요하다. 저압 EGR은 일정한 과급 압력에서 가변형상 터보차져의 제어와 거의 독립적이기 때문에 EGR 공급 측면에서 보면 저압 EGR이 기존의 고압 EGR에 비해서 더 많은 장점을 갖는다. 본 연구에서는 저압 EGR이 연소 특성에 미치는 영향을 고압 EGR을 적용했을 때와 비교하였다. 각 EGR 루프에 대해 혼합기의 희석 정도에 따른 영향을 분석하기 위해 독립변수로써 희석비를 사용하였다. 저압 EGR을 적용하였을 때, 고압 EGR을 적용했을 때와 동등한 $NO_x$ 배출량을 유지하면서 연료 소비율과 매연 배출은 고압 EGR의 경우보다 좀 더 낮은 결과를 보였다.