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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 임옥택
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 울산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수5
이 논문의 연구 히스토리 (8)
2014
2013
2012
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최근 강화되어 가는 이산화탄소(CO2: Carbon dioxides)및 배출가스 규제에 대응하기 위한 고효율?친환경 엔진으로써 압축착화엔진(Compression ignition engine, CI engine)이 다시 주목 받고 있다. 그러나 압축착화엔진은 연소실 내의 공기와 연료가 불균일한 혼합기를 형성함으로써 연소과정 중 국부적인 고온영역이 발생하고, 이로 인해 유해배출물인 질소산화물과 입자상물질이 다량으로 발생된다.
압축착화엔진(Compression ignition engine, CI engine)은 가솔린엔진에 비하여 고압축비로 인한 높은 열효율과 펌핑 손실 감소 효과가 있고 희박연소 함으로 연료소비율이 향상되는 것으로 알려져 있으며, 배출가스(CO, HC) 및 이산화탄소(CO2) 규제를 동시에 해결 할 수 있는 엔진이다.1) 압축착화 엔진은 점차 강화되고 있는 CO2 및 연비규제를 만족하는 친환경 자동차로 주목 받고 있으나, 연소실 내의 공기 및 연료가 불균일한 혼합기를 형성함으로써 연소과정 중 국부적인 고 당량비 영역이 발생하고, 이로 인해 유해배출물인 입자상물질(PM; Particulate Matter)이 많이 발생되며, 이론 공연비 및 고온 영역에서는 질소산화물(NOx; Nitrogen Oxides)이 다량으로 배출되는 문제점이 존재한다. 압축착화 엔진의 주요 유해배출물인 PM과 NOx에 대한 엄격한 규제에 대응하기 위해서는 신 연소기술과 후처리장치, 대체연료 사용 등 유해 배출가스를 줄이기 위한 연구들이 여러 기관에서 수행되고 있다.
본 연구의 목적은 압축착화엔진의 문제점인 NOx와 PM의 동시저감을 이루고자 PM 발생이 거의 없는 DME연료를 diesel연료에 혼합하여 PM을 줄이고, NOx 저감을 위해 Pilot 분사를 적용 하고자 한다. 두 연료의 혼합비 및 파일럿 분사시점에 따른 연소특성 및 배기가스 특성을 확인한다. 혼합연료의 DME 와 diesel 비중은 질량비로 혼합하였으며, DME와 diesel 비는 각각 05:95, 10:90 으로 혼합하였다. 단일분사의 연료량은 각 연료 당 BMEP 4.2~4.3 bar로 고정하였으며, pilot분사시 연료량은 전체량의 5%, 10%, 20%로 나눠 분사하였다. 또한, pilot 분사시점과 메인 분사시점의 간격인 dSOI를 변화시켜가며 실험하였다. 연료분사압은 700 bar, 엔진 운전속도는 1200 rpm으로 고정하였다. 혼합연료의 분사시스템은 낮은 DME 혼합비로 인해 기존의 diesel 연료분사시스템 사용이 가능하다.
압축착화엔진(Compression ignition engine, CI engine)은 가솔린엔진에 비하여 고압축비로 인한 높은 열효율과 펌핑 손실 감소 효과가 있고 희박연소 함으로 연료소비율이 향상되는 것으로 알려져 있으며, 배출가스(CO, HC) 및 이산화탄소(CO2) 규제를 동시에 해결 할 수 있는 엔진이다.1) 압축착화 엔진은 점차 강화되고 있는 CO2 및 연비규제를 만족하는 친환경 자동차로 주목 받고 있으나, 연소실 내의 공기 및 연료가 불균일한 혼합기를 형성함으로써 연소과정 중 국부적인 고 당량비 영역이 발생하고, 이로 인해 유해배출물인 입자상물질(PM; Particulate Matter)이 많이 발생되며, 이론 공연비 및 고온 영역에서는 질소산화물(NOx; Nitrogen Oxides)이 다량으로 배출되는 문제점이 존재한다. 압축착화 엔진의 주요 유해배출물인 PM과 NOx에 대한 엄격한 규제에 대응하기 위해서는 신 연소기술과 후처리장치, 대체연료 사용 등 유해 배출가스를 줄이기 위한 연구들이 여러 기관에서 수행되고 있다.
본 연구의 목적은 압축착화엔진의 문제점인 NOx와 PM의 동시저감을 이루고자 PM 발생이 거의 없는 DME연료를 diesel연료에 혼합하여 PM을 줄이고, NOx 저감을 위해 Pilot 분사를 적용 하고자 한다. 두 연료의 혼합비 및 파일럿 분사시점에 따른 연소특성 및 배기가스 특성을 확인한다. 혼합연료의 DME 와 diesel 비중은 질량비로 혼합하였으며, DME와 diesel 비는 각각 05:95, 10:90 으로 혼합하였다. 단일분사의 연료량은 각 연료 당 BMEP 4.2~4.3 bar로 고정하였으며, pilot분사시 연료량은 전체량의 5%, 10%, 20%로 나눠 분사하였다. 또한, pilot 분사시점과 메인 분사시점의 간격인 dSOI를 변화시켜가며 실험하였다. 연료분사압은 700 bar, 엔진 운전속도는 1200 rpm으로 고정하였다. 혼합연료의 분사시스템은 낮은 DME 혼합비로 인해 기존의 diesel 연료분사시스템 사용이 가능하다.
목차
국문 요약목 차그림 목차표 목차기호설명제1장 서론1.1 연구배경1.1.1 압축착화엔진1.1.2 DME(dimethyl ether)1.1.2.1 DME연료의 특성1.1.2.2 국내 DME 생산 현황 및 전망1.2 연구동향1.2.1 Diesel-DME 혼합연료1.2.2 Pilot분사1.3 연구목적제2장 실험장치2.1 실험엔진 및 동력계2.1.1 실험엔진2.1.2 동력계(Dynamometer)2.2 흡기 및 배기 장치2.2.1 에어필터(Air Filter)2.2.2 층류 유량계(Lminar Flow Meter)2.2.3 차압 송신기(Different Pressure Transmitter)2.2.4 흡기 및 배기 서지탱크2.2.5 흡기 및 배기 온도센서2.2.6 소음기2.3 엔코더 및 실린더 압력 장치2.3.1 로터리 엔코더(Rotary Encoder)2.3.2 엔코더 인터페이싱 박스(Encoder Interfacing Box)2.3.3 실린더 압력센서2.3.4 Charge Meter2.3.5 데이터 보드판(BNC Board)2.4 연료분사 및 제어 장치2.4.1 엔진 컨트롤러(Engine Controller)2.4.2 인젝터 드라이버(Injector Driver)2.4.3 커먼레일 PCV(Pressure Control Valve) 드라이버2.4.4 diesel 분사장치2.5 배기가스 분석기 및 Smoke meter2.5.1 배기가스 분석기 및 원리2.5.2 Smoke meter 및 원리2.6 냉각수 온도 컨트롤러제3장 실험방법 및 해석3.1 혼합연료 정의3.1.1 DME-diesel 혼합방법3.1.2 분사량 측정방법3.2 실험조건3.2.1 엔진운전조건3.2.2 분사량조건3.2.2 분사시점조건3.3 해석방법3.3.1 열 발생률(HRR, Heat release rate)3.3.2 제동평균유효압력(BMEP, Brake Mean Effective Pressure)3.3.3 착화지연 및 연소기간3.2.4 제동 열 효율(Brake Thermal Efficiency)제4장 실험결과4.1 혼합연료의 분사량 특성4.2 단일분사에서 혼합연료의 영향4.2.1 연소특성4.2.2 배기특성4.3 Pilot분사시점에 따른 혼합연료의 영향4.3.1 연소특성4.3.2 배기특성4.4 Pilot분사량에 따른 혼합연료의 영향4.3.1 연소특성4.3.2 배기특성제5장 결론참고문헌Abstract이력서학력학술활동연구논문학술대회감사의 글
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