• 대한기계학회논문집B
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• 제36권11호
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• pp.1065-1072
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• 2012

바이오디젤 연료는 그 안에 포함된 산소성분으로 인해 압축착화엔진에 사용했을 때 일반디젤 연료보다 더 적은 입자상 물질을 배출한다. 따라서 이 연료를 저온연소 기법에 적용하는 경우 보다 효과적으로 $NO_x$-PM을 동시 저감할 수 있고 그로부터 저온연소 운전영역의 확장을 기대할 수 있다. 이번 연구에서는 일반디젤과 대두유 기반의 바이오디젤 연료를 이용하여 산소농도 5~7%의 Dilution controlled regime에서 저온연소 운전을 구현하고 성능 및 배기 특성을 조사하였다. 엔진 실험 결과로부터 바이오디젤 연료의 경우 디젤에 비해 약 14% 낮은 발열량에도 불구하고 높은 세탄가 및 함산소 성질로 인한 연소효율 증가로 동일 연료량 분사 시 이보다 더 낮은 약 10~12% 정도의 출력이 감소함을 볼 수 있었다. 배기 측면에서도 바이오디젤 내 산소원자가 입자상물질의 산화반응을 촉진하여 최대 90%의 smoke 저감이 가능함을 관찰하였다. 또한 엔진 과급 실험으로부터 과급을 사용하여 저온연소 및 바이오디젤 사용으로 인한 출력 저하를 개선할 수 있음을 확인하였으며 과급과 바이오디젤 연료의 동시 적용을 통해 산소농도 11~12%의 EGR 가스 투입으로도 저온연소에 상응하는 PM-$NO_x$ 동시 저감이 가능함을 보여주었다. 이런 결과는 결국 이와 같은 과급 및 바이오디젤 연료의 적절한 조합으로부터 엔진 출력 향상과 배기특성 개선이 동시에 달성할 수 있고 이로부터 운전영역의 확대가 가능함을 의미한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권10호
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• pp.941-946
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• 2010

1.7L 커먼레일 직접분사 디젤엔진에 대하여 바이오 디젤 연료가 conventional 연소(PM-NOx 트레이드오프 존재)와 저온 연소(low temperature combustion, LTC)에서 배기가스 배출에 미치는 영향을 분석하였다. LTC 연소는 conventional 연소 대비 다량의 EGR 과 연료분사 조건 최적화를 통하여 이루어졌다. 실험에 사용한 두 가지 연료는 초저유황 디젤연료(ultra low sulfur diesel fuel, ULSD), ULSD 에 대두유를 20%(vol. base)혼합한 바이오 디젤 연료(B20)이다. 사용된 연료에 관계없이 LTC 연소를 통하여 conventional 연소 대비 PM 및 NOx 의 동시 저감이 가능하였다. 동일한 엔진작동 조건에 대하여 conventional 연소의 경우 B20 는 ULSD 보다 PM은 적게 배출되나, NOx 는 많이 배출되었다. LTC 연소의 경우 B20 는 ULSD 보다 PM 및 NOx 생성이 많았다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권12호
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• pp.1121-1126
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• 2010

1.9L 커먼레일 직접분사 디젤 엔진을 이용하여 1500rpm 2.6bar BMEP 에서 다량의 EGR (약 41%)과 연료분사 제어를 통한 저온디젤연소 영역에서 연료의 특성이 연소와 배기가스에 미치는 영향을 분석하 였다. 사용한 연료는 세탄가 30 에 대하여 방향족 성분 (20%: A20, 45%: A45)과 T90 온도($270^{\circ}C$: T270, $340^{\circ}C$: T340)의 조합으로 네 개이다. 주어진 엔진 운전 영역에서 실험계획법을 이용하여 방향족 성분 및 T90 온도에 따른 연소 및 배기가스에 미치는 영향을 분석하였다. 착화지연 기간은 T90 온도가 지배적인 인자로 T90 온도 증가에 따라 착화지연 기간도 증가하였다. 저세탄가에 의한 착화지연 기간의 증가로 네 가지 연료 모두 PM 배출은 거의 없었다. NOx 배출은 방향족 성분이 지배적인 인자로 방향족 성분증가에 따라 NOx 배출이 증가하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권4호
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• pp.371-377
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• 2011

1.9L 커먼레일 직접분사 디젤 엔진을 이용하여 1500rpm 2.6bar BMEP 에서 다량의 EGR(약 41%)과 연료분사 제어를 통한 저온디젤연소 영역에서 연료의 특성이 연소와 배기가스에 미치는 영향을 분석하였다. 사용한 연료는 세탄가 55 에 대하여 방향족 성분(20%, 45%, vol. %)과 T90 온도($270^{\circ}C$, $340^{\circ}C$)의 조합으로 네 개이다. 주어진 실험 조건에서 모든 연료에 대하여 착화지연 기간이 증가함에 따라 PM 은 단조적으로 저감되었다. 동일한 착화지연 기간에 대하여 T90 온도가 높은 연료들의 PM 발생이 높았다. NOx 는 동일한 MFB50% 위치에서 모든 연료가 동등 수준이었다. THC, CO 발생은 연료 조성에 관계없이 동일한 착화지연 기간에 대하여 동등 수준이었다. 또한 착화지연 기간 증가에 따라 THC, CO 배출이 증가하였는데 이는 과혼합 증가가 주 원인으로 판단된다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2015년도 제51회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.283-283
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• 2015

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권4호
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• pp.417-422
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• 2010

1.7L 커먼 레일 직접 연료분사 디젤엔진과 초저유황 스웨덴 디젤 연료를 이용하여 연료분사시기 8.5CA BTDC~0.5CA BTDC 와 배기가스 재순환률 37%, 43%, 48% 영역에서 실험을 수행하였다. 각각의 배기가스 재순환률에 대하여 연료분사시기가 지각됨에 따라 매연과 질소산화물이 동시에 저감되나 탄화수소와 일산화탄소는 증가하는 저온 디젤 연소영역에 있음을 확인하였다. 탄화수소를 가스크로마토그래프와 불꽃 이온 검출기를 사용하여 종 분석을 수행하였으며, 연료분사시기가 지각될수록, 그리고 배기가스 재순환률이 증가할수록 Partially burned HC, 알켄의 비율이 증가하였다. Partially burned HC 중에서 에텐이, 그리고 Unburned HC 중에서 노말 운데케인이 가장 많이 배출되었다. 이 두 개의 탄화수소 종은 촉매 연구에 사용되는 벤치 플로우리액터 시험에서 대표적인 탄화수소 종으로 사용할 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권7호
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• pp.759-765
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• 2012

1.7L 커먼레일 직접분사 디젤 엔진을 이용하여 1500rpm 3.9bar BMEP 조건에서 세가지 연소 전략에 따른 배기가스 배출 특성 및 탄화수소 종 분석을 수행하였다. 첫째 전략은 EGR 을 사용하지 않고 연료 분할 분사를 이용하는 방법(split injection), 둘째는 적절한 EGR 적용 및 단일 연료분사 방법(single-1)이며 셋째는 다량의 EGR 및 레일 압력 증대 등을 통한 저온디젤연소(single-2)이다. 본 실험 조건으로부터 split injection 방법과 single-1 방법은 PM-NOx 상반 관계를 보였고, single-2 방법은 PM-NOx 상관관계에서 벗어나 PM 및 NOx 동시 저감이 가능하였다. 탄화수소 종 분석 결과, THC 배출 경향과 동일하게 탄소번호에 관계없이 split injection 이 가장 적은 배출을 보였고, single-1 그리고 single-2 의 순서로 많이 배출하였다. 메탄, 아세틸렌 및 CO 의 THC 에 대한 비율은 공연비가 농후해 짐에 따라서 증가하였고 이는 공연비가 농후에 따른 연소 영역에서 산소 농도 감소로 열해리가 증가하였기 때문이다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.120-127
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• 2014

Robustness and controllability are the key factors in internal combustion engine commercialization. This study focuses on the combustion strategy to commercialize the low temperature diesel combustion technology. Various LTC combustion methods such as PPCI, MK and highly diluted mixing controlled LTC were conducted on 6.0L heavy duty diesel engine. To find the best feasible LTC strategy, emission level, fuel consumption and combustion safety during the combustion mode change were considered. Experiments were carried out under various engine operating conditions; engine speed & load, EGR level, injection timing. Finally, this study suggests realizable LTC combustion strategy; moderate EGR level and slight early injection are possible to considerably lower PM, NOx emission and expand LTC operating range up to 50% load without CO and HC emission.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.83-88
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• 2014

LTC(Low Temperature Combustion) technology has been studied to see feasibility of the combustion technology applied to heavy-duty engines on the laboratory scale. This study succeeded to develop a demo engine including realized low temperature combustion under partial load conditions. To find the best feasible LTC strategy, various LTC combustion methods such as PPCI, MK and highly diluted mixing controlled LTC were conducted on 6.0L heavy duty diesel engine. Air management system was re-designed to make these combustion scheme stable and the re-designed air system helped expand LTC operating range. This study finally revealed plausible LTC concept to maximize benefit of the alternative combustion technology while overcoming handicaps of the LTC strategy.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.711-717
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• 2017

디젤엔진은 저온 상태의 냉시동 조건에서 디젤 미립화 특성 악화로 인한 시동성 및 유해배출가스 생성의 문제를 안고 있다. 본 연구에서는 냉시동 시의 연소개선을 위한 방안으로 다단분사 전략 적용 시의 연소 특성을 파악하고자 하였다. 본 연구에서는 냉시동성 개선을 위해 방안으로 다단분사 적용 시의 연소 특성을 파악하고자 하였다. 정적 연소 챔버 내에 설치한 압력센서를 이용하여 취득한 연소압 및 열방출율, 직접 화염 가시화기법을 적용한 화염강도를 이용하여 연소현상을 분석하고자 하였다. 시험 결과 단일 분사 대비하여 다단 분사 적용 시, 주분사에 의한 최대 연소압력 및 열방출 상승률이 증가하며, 주분사에 의한 화염 감지 기간이 단축됨을 확인하였다. 파일럿 분사량 변경을 통해 분사량 증대 시 파일럿 연소에 의한 열방출 향상에 기인한 주분사에 의한 연소가 개선됨을 확인하였다. 또한 분사압력 증대 시 연료 미립화 개선으로 인한 연소개선을 화염 강도 증대를 통해 확인할 수 있었다. 다만 분사량 및 분사압 증대는 벽면적심현상으로 인한 HC, CO의 배출 수준 악화를 초래할 수 있으므로, 실제 엔진 개발 시 이에 대한 정밀한 선정이 필요할 것으로 판단된다.