• 한국분무공학회지
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• 제17권4호
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• pp.197-204
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• 2012

The vast stores of biomass available in the worldwide have the potential to displace significant amounts of fuels that are currently derived from petroleum sources. Fast pyrolysis of biomass is one of possible paths by which we can convert biomass to higher value products. The wood pyrolysis oil (WPO), also known as the bio crude oil (BCO), has been regarded as an alternative fuel for petroleum fuels to be used in diesel engine. However, the use of WPO in a diesel engine requires modifications due to low energy density, high water contents, low acidity, and high viscosity of the WPO. One of the easiest way to adopt WPO to diesel engine without modifications is emulsification of WPO with diesel or bio diesel. In this study, a DI diesel engine operated with diesel, bio diesel (BD), WPO/BD emulsion was experimentally investigated. Performance and gaseous & particle emission characteristics of a diesel engine fuelled by WPO/BD emulsion were examined. Results showed that stable engine operation was possible with emulsion and engine output power was comparable to diesel and bio diesel operation.

• 한국분무공학회지
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• 제19권2호
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• pp.55-63
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• 2014

Pyrolysis oil (PO), also known as Bio crude oil (BCO), has the potential to displace significant amounts of fuels that are currently derived from petroleum sources. PO has been regarded as an alternative fuel for petroleum fuels to be used in diesel engine. However, the use of PO in a diesel engine requires modifications due to low energy density, high water contents, low acidity, and high viscosity of the PO. One of the easiest way to adopt PO to diesel engine without modifications is emulsification of PO with the fuels that has higher cetane number. However, PO that has high amount of polar chemicals is immiscible with non polar hydrocarbons of diesel. Thus, to stabilize a homogeneous phase of diesel-PO blends, a proper surfactant should be used. In this study, a DI diesel engine operated with diesel and diesel-PO emulsions was experimentally investigated. Performance and gaseous & particle emission characteristics of a diesel engine fuelled by diesel-PO emulsions were examined. Results showed that stable engine operation was possible with the emulsions and engine output power was comparable to diesel operation.

• 한국가스학회지
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• 제26권3호
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• pp.45-53
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• 2022

디젤엔진의 배출물 개선을 위해 탄소수가 낮은 천연가스를 혼합하여 사용하는 천연가스-디젤 혼소 연소가 각광받고 있다. 특히 자발화 특성에 차이가 있는 디젤과 천연가스의 특성을 이용한 반응성 제어 압축착화(reactivity controlled compression ignition, RCCI) 연소 전략을 통해 기존 디젤엔진의 효율과 배출가스를 동시에 개선시키는 연구가 활발하게 진행되어 왔다. 상사점보다 앞당겨진 디젤 직접 분사시기 적용을 통해 실린더 전체 영역의 균일 혼합기를 형성하여 전체적으로 희박한 자발화 기반 연소를 달성함으로써 질소산화물 (NOx) 및 입자상물질 (PM) 저감과 제동열효율 개선을 동시에 달성할 수 있다. 하지만 매우 희박한 저부하 영역에서 불완전 연소량이 증가하는 단점이 존재하며, 안정적인 연소 구현을 위해 디젤 분사시기가 민감하게 제어되어야 하는 어려움도 존재한다. 본 연구에서는 앞서 언급된 저부하 영역에서의 천연가스-디젤 혼소 엔진의 효율 및 배기 개선을 확인하고, 동시에 발전용 엔진 구동 영역에서 디젤 분사시기에 따른 연소안정성을 평가하였다. 실험에는 6 L급 상용디젤 엔진이 사용되었으며, 1,800 rpm, 50% 부하 영역 (~50 kW)에서 실험이 진행되었다. 제동효율 및 연소안정성을 개선하기 위한 전략으로 분무 패턴이 다른 2개의 인젝터를 적용하였으며, 천연가스/디젤 비율과 디젤 분사시기를 바꿔가면서 실험이 진행되었다. 실험 결과, 협각 분사가 추가된 수정 인젝터에서 제동 열효율이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 연소안정성 및 출력, 그리고 강화된 배기 규제를 고려하였을 때 수정 인젝터의 분무 패턴이 예혼합연소 형성에 적합하였고 이를 통해 질소산화물 배출량을 Tier-V 기준치인 0.4 g/kWh 이하로 저감함으로써 RCCI 연소 가능 영역을 확장할 수 있음을 실험적으로 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제20권6호
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• pp.43-49
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• 2016

전 세계적인 천연가스 저열량화 추세에 따라 우리나라 천연가스 열량 기준이 기존의 표준 열량제에서 보다 유연한 열량범위제로 개선되었다. 이 같은 변화는 가정이나 산업체 전반에 걸쳐 가스기기 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 이를 규명하고자 하는 연구가 필요하다. 특히 열병합 발전용 엔진으로 사용되는 디젤-CNG 혼소엔진의 경우 도시가스를 주 연료로 사용하기 때문에 발열량 변화는 발전 사업자의 수익성 확보와 연관되는 중요한 사안이다. 따라서 본 연구에서는 열량범위제 내에서 허용하는 CNG 발열량 변화가 디젤-CNG 혼소엔진의 배기특성에 주는 영향에 대해 조사하였다. 도시가스 발열량 변화를 모사하기 위해 열량 범위 상한선인 $10,400kcal/Nm^3$의 CNG 연료에 질소를 희석시켜 발열량을 $10,400kcal/Nm^3$에서 $9,400kcal/Nm^3$까지 변경하였다. 혼소율 80% 조건에서 디젤 연료 분사 시기는 16 CAD BTDC, 분사압력은 110 MPa로 고정하고 엔진회전수 및 토크는 1800 rpm/500 Nm으로 설정하여 시험을 수행하였다. 엔진시험 결과 발열량이 감소할수록 불완전연소가 증가하여 THC, $CH_4$ 및 CO 배출량은 증가하는 반면 NOx 배출량은 감소함을 확인하였다. 그리고 이 같은 결과를 바탕으로 배기 특성 변화에 대해 대응할 수 있는 방안에 대해 고찰하였다.

• 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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• 제22권3호
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• pp.42-49
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• 2014

The gasoline direct injection (GDI) system is considerably spreading in automotive market due to its advantages. Nevertheless, since GDI system emit higher particle matter (PM) due to its combustion characteristics, it is difficult to meet strengthened emission regulation in near future. For this reason, a combined GDI with MPI system, so-called, dual injection (DUI) system is being investigated as a supplemental measure for the GDI system. This paper focused on power and fuel consumption effect by injection mode strategy of DUI system in part load and idle engine operating condition. In this study, port fuel injectors are installed on 2.4 liters GDI production engine in order to realize DUI system. And, at each injection mode, DOE (design of experiment) method is used to optimize engine control parameters such as dual injection ratio, start of injection timing, end of injection timing, CAM position and so on. As a consequence, DUI mode shows slightly better or equivalent fuel efficiency compared to conventional GDI engine on 9 points fuel economy mode as well as MPI mode shows less fuel consumption than GDI mode during idle operation. Furthermore, DUI system shows improvement potential of maximum 2.0% fuel consumption and 1.1% performance compared to GDI system in WOT operating condition.

• 한국정밀공학회지
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• 제26권2호
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• pp.54-62
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• 2009

The purpose of this study is to develop a piezo injector driver for common-rail direct injection diesel engines. In this research, we analyzed the electrical and mechanical characteristics of the piezo actuator through experiments. Current flow and charging voltage of the piezo injector are controlled by the PWM signal of variable duty ratio in order to realize both fast response and low peak current. The optimal switching duty ratio was designed by modeling and analyzing of the piezo driver circuit. In order to avoid resonance and unacceptably long settling time, appropriate frequency range of the PWM signal was derived based on the driver circuit model. The developed injector driver was validated by experiments under various fuel rail pressure, injection duration, and charging voltage.

• 한국분무공학회지
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• 제20권1호
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• pp.14-19
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• 2015

Recently, R&D demand for environmental friendly vehicle has rapidly increased due to its global environmental issues such as global warming, energy and economic crisis. Under this situation, the most realistic alternative way for environmental friendly vehicle is a clean diesel vehicle. The common-rail fuel injection system, as key technology of clean diesel vehicle, consists of a high pressure pump, common-rail, high pressure fuel line and electronic control injector. In common-rail high-pressure fuel injection system, high pressure wave of injection system and geometry of injector elements have a major effects on high-pressure fuel spray. Therefore, in this study, the numerical model was developed for analysis about the common-rail fuel pressure pulsation by using AMESim code. We could secure stability of common-rail high-pressure fuel injection system through optimal design of fuel line.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.24-30
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• 2004

As the environmental pollution becomes serious global problem, the regulation of emission exhausted from automobiles is strengthened. Therefore, it is very important to know how to reduce the NOx and PM simultaneously in diesel engines, which has lot of merits such as high thermal efficiency, low fuel consumption and durability. By this reason, the new concept called as Homogeneous Charge Compression Ignition(HCCI) engines are spotlighted because this concept reduced NOx and P.M. simultaneously. However, there is trade off between output and NOx in a HCCI engine. In this study, output and emission characteristics for a gasoline direct injection type HCCI engine were investigated to clarify the effects of intake air temperature, injection time and mixture formation. From these experiments, we found that the smoke was not produced when the fuel was injected earlier than BTDC 90$^{\circ}$. In addition, the output was increased because of delay of ignition time and NOx emission was decreased because of homogeneous charge of first injection in case of split injection.