• Journal of Biosystems Engineering
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• 제36권2호
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• pp.79-88
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• 2011

The purpose of this study was to analyze power requirement of an agricultural tractor by major field operations. First a survey was conducted to obtain annual usage ratio of agricultural tractor by field operation. Plowing, rotary tillage, and loader operations were selected as major field operations of agricultural tractor. Second, a power measurement system was constructed with strain-gauge sensors to measure torque of four driving axles and a PTO axle, speed sensors to measure rotational speed of the driving axles and an engine shaft, pressure sensors to measure pressure of hydraulic pumps, an I/O interface to acquire the sensor signals, and an embedded system to calculate power requirement. Third, the major field operations were experimented under fields with different soil conditions following planned operation paths. Power requirement was analyzed during the total operation period consisted of actual operation period (plowing, rotary tillage, and loader operations) and period before and after the actual operation (3-point hitch operating, forward and reverse driving, braking, and steering). Power requirement of tractor major components such as driving axle part, PTO part, main hydraulic part, and auxiliary hydraulic part were measured and calculated to determine usage ratio of agricultural tractor power. Results of averaged power requirement for actual field operation and total operation were 23.1 and 17.5 kW, 24.6 and 19.1 kW, and 14.9 and 8.9 kW, respectively, for plowing, rotary tillage, and loader operations. The results showed that rotary tillage required the greatest power among the operations. Averaged power requirement of driving axles, PTO axle, main hydraulic part, and auxiliary part during the actual field operation were 8.1, 7.8, 3.4, and 1.5 kW, respectively, and the total requirement power was about 70 % (20.8 kW) of the rated power. Averaged power requirement of driving axles, PTO axle, main hydraulic, and auxiliary hydraulic for the total operation period were 6.5, 6.0, 2.1, 0.9 kW, respectively, and total requirement power was about 52 % (15.5 kW) of the rated power. Driving axles required the greatest amount of power among the components.

• 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.