• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.692-698
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• 2020

본 논문은 커먼레일 단기통 디젤엔진에서 다단 파일럿 분할 분사 전략이 연소 및 배기가스 배출특성에 미치는 영향을 분석하는 데 초점을 두었다. 실린더 내부 최고 압력과 열발생률은 단일분사 조건에서 가장 높았으며, 파일럿 분사량이 균등하게 분할되어 분사 횟수가 증가할수록 감소하는 경향으로 나타났다. IMEP, 엔진 토크 및 연소 효율은 1단 파일럿 분사 조건에서 가장 낮게 나타나는 특성을 보였으나, 다단 파일럿 분할 분사 전략 적용 시 증가하는 경향으로 분석되었다. COV_IMEP는 연소 효율이 가장 낮은 1단 파일럿 분사 조건에서 가장 높았으며, 이는 연소 안정성이 낮다는 것을 의미한다. 배기가스 중 산소농도는 단일분사 조건에서 가장 낮았고, 이산화탄소는 가장 높게 배출되는 특성을 보였다. 다단 분할 분사 전략 적용 시 저온 연소과정이 진행되기 때문에 일산화탄소의 산화율은 낮아지게 되고 배출수준은 증가하는 특성을 보였다. 탄화수소는 국부적으로 농후한 혼합기가 형성되는 단일분사 조건에서 가장 높은 결과를 보였다. 질소산화물은 다단 파일럿 분할 분사 전략 중 3단 파일럿 분사 조건에서 55.6%까지 감소하는 특성을 보였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.55-64
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• 2014

This work was investigated on pilot injection strategy of blended fuels(Diesel-DME) for combustion and emissions in a single cylinder direct injection compression ignition engine. Diesel and DME were blended by the method of weight ratio. Weight ratios for diesel and DME were 95:05 and 90:10 respectively. dSOI between main and pilot injection timing was varied. A total amount of injected fuels(single injection) was adjusted to obtain the fixed BMEP as 4.2 bar in order to compare with the fuel conditions. Also, the amount of pilot injection fuel was varied by 5%, 10% and 20% of total injection fuel. The engine was equipped with common rail and injection pressure is 700 bar at 1200 rpm. As a result, when mixing ratio increase, indicated thermal efficiency was increased in comparison with DD 100 and CO, THC and smoke were lower than DD 100. The influence of reducing NOx by pilot injection was more effective than DD 100. When pilot injection quantity increase, abrupt increase of NOx was occured at pilot injection quantity of 20%.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권1호
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• pp.37-45
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• 2010

본 논문에서는 박용 디젤엔진에서 NOx와 Soot의 배출량을 동시에 줄이기 위해 파일럿 분사의 특성을 알아보기 위해서 수치해석을 수행하였다. 수치해석결과의 압력 선도는 실험 결과와 일치시켜 1.6% 범위의 적은 오차에서 예측함으로써 수치해석의 신뢰성을 검증하였고 총 분사량이 고정된 상태에서 분사시기, 분사휴지 기간, 분사율을 주요 파라미터로 적용하였다. 파일럿 분사시기의 변화는 연료의 자발화와 열발생률에 영향을 주는 것을 결과로부터 알 수 있었다. 결과로부터 분사휴지기간이 $10^{\circ}$CA, 분사율이 0.022kg/s인 경우에 실린더의 압력 손실이 없는 범위에서 NOx와 Soot를 동시에 저감하는 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.270-275
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• 2016

본 연구에서는 디젤 연료 온도에 따른 실제 분사되는 연료량, 분사율 그리고 거시적 분무 발달 과정에 대한 특성을 파악하고자 하였다. 시험 결과 동일한 분사 시작 신호 및 분사 기간 신호를 입력하였음에도 불구하고, 연료 온도가 낮아짐에 따라 실제 연료 분사량이 감소하는 경향을 보였다. 분사율 측정 결과를 통해 연료 온도가 낮은 조건에서 실제 분사 시작 시점이 지연되며, 실제 분사가 유지되는 기간이 짧아지는 것을 확인하였으며, 이를 통해 실제 분사되는 연료량 저감에 대한 근거를 찾을 수 있었다. 거시적 분무 이미지 촬영 결과를 연료 온도 별 분무 도달 거리로 표현하여 비교 하였으며, 낮은 연료 온도 조건에서 분무 미립화 성능 악화로 인해 분무 도달 거리가 길어지는 것을 확인하였다. 저온 조건에서의 연소 개선을 위해 향후 시도할 선행 평가로서 피스톤 타켓팅 평가를 수행하였으며, 이른 시기에 분사되는 파일럿 연료가 크레비스 영역으로 유입되는 것을 확인하였으며, 이를 통해 파일럿 분사 방식 적용 시 연료량 분배 및 분사 시기 선정이 매우 중요한 인자가 됨을 파악하였다.

• 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.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.420-427
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• 2017

최근 화석연료의 고갈, 지구온난화 그리고 환경오염이 세계적인 공공의 문제로 대두됨으로써 신재생에너지에 관한 연구들이 많이 진행되고 있다. 이러한 신재생에너지들 중 바이오연료는 다루기 쉬울 뿐만 아니라, 낮은 가격과 풍부한 자원성이 미래에 화석연료를 대체할 수 있는 잠재성을 가지고 있다. 바이오연료 중 본 연구에서 사용한 급속 열분해유는 폐목재나 억새, 갈대와 같은 비식용작물에서부터 추출되었고, 이는 무한한 자원성 때문에 디젤엔진에서 디젤유를 대체할 신재생에너지로 주목받고 있다. 하지만 열분해유는 낮은 세탄가, 높은 점도, 높은 산도 그리고 낮은 발열량으로 인해 디젤엔진에 직접적으로 적용하기가 어렵다. 따라서 이러한 낮은 물질적 특성을 개선하기 위해서 본 연구에서는 에탄올과 같은 알코올계 연료와 혼합하여 투입하였다. 알코올계 연료인 에탄올이 열분해유의 저장 및 보관성에도 도움을 줄뿐 아니라 점도를 낮춰주어 엔진에 적용하기 수월하게 만들기 때문이다. 열분해유-에탄올 혼합연료를 파일럿 분사한 디젤유 이후 분사하여 연소시켜 이때의 연소 및 배기특성에 대해 고찰해 보았고, 그 결과로 미연탄화수소와 일산화탄소는 증가하는 경향을 띄지만 NOx와 PM이 현저히 줄어든 결과를 확인할 수 있었다.