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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 임옥택
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 울산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2014
2013
DME-LPG 혼합연료에 따른 HCCI 연소 및 배기특성에 관한연구
박영진
,
Otgonbat Pionye
,
임옥택
외 2명
한국자동차공학회 추계학술대회 및 전시회
2013.11
학술대회자료
가솔린-DME 혼합연료를 이용한 HCCI 엔진연소에 관한 연구 - 제1보
박영진
,
정재훈
,
임옥택
외 4명
한국자동차공학회 춘계학술대회
2013.05
학술대회자료
HCCI 엔진에서 가솔린-DME 혼합연료를 이용한 연소 및 배기특성에 관한 연구
박영진
,
정재훈
,
임옥택
외 4명
한국자동차공학회 지회 학술대회 논문집
2013.04
학술대회자료
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HCCI 기관은 고효율?저공해를 실현하는 내연기관으로서 주목 받고 있지만, 고 부하 영역에서의 운전이 노킹의 발생에 의해서 제한되고 있다. HCCI 엔진은 혼합기의 화학적 특성과 온도에 의하여 좌우된다. 실린더 내부의 어느 영역에서 연소가 시작하게 되면 온도가 상승하고 그로 인하여 반응은 더욱 더 촉진된다. 그 때문에 고 부하 영역에서는 단기간에 급격한 열 발생에 의해서 실린더 내의 압력이 빠르게 증가하여 노킹을 유발하는 문제점이 있다. 최근 이러한 문제점을 해결하기 위해서 온도 성층화, 농도성층화, EGR 및 연료혼합을 이용하여 연소를 제어하고자 하는 연구들이 진행되고 있다.
본 연구에서는 DME/LPG두 연료의 혼합비율에 따른 HCCI 연소특성을 해석하고자 하였다. 그리고 DME/n-butane 혼합모델을 이용한 수치해석을 통해 연소에 미치는 요소들에 대해 해석하고자 하였다.
그 결과 LPG 의 혼합비율이 증가함에 따라 IMEP 값이 점진적으로 상승하는 것을 확인 할 수 있다. XDME 0.6 일 때 최고값 455 kPa 을 가지고, 열효율은 최고값 51.2 % 을 가진다. 이러한 결과는 연소 시기를 피스톤 압축 말기부터 TDC(Top dead center, 상사점) 이후, 즉 팽창행정까지 시간을 지연 시켰기 때문이다. LPG의 혼합비율이 증가함에 따라 CA50 값이 지연되기 때문이다. XDME 0.6 일 때, CA50 값이 3.6 o aTDC 로 팽창 초기에 대부분의 연소가 진행되었다. 따라서 팽창행정에서 일의 이득을 얻었기 때문에 IMEP 와 열효율이 XDME 0.6 에서 가장 높은 것을 확인 할 수 있다.
지연효과에 따른 IMEP 와 열효율의 상승을 제외하고, 혼합비율만을 변화시켰을 때의 연소특성을 확인하기 위해 CA50 를 동일하게 맞추어 연소하였다. 그 결과 혼합비율만의 변화에도 IMEP 와 열효율이 상승함을 확인 할 수 있었다.
동일한 CA50 에서 혼합비율에 따라 연소에 영향을 미치는 요소를 확인하기 위한 수치해서 결과는 다음과 같다. n-butane 의 혼합에 따라 저온산화반응을 약화시켜 고온산화반응의 시작 온도를 낮추는 효과를 가진다. 이러한 결과는 저온산화반응의 발생량과 연소기간을 단축시키지만 고온산화반응의 시작시기를 앞당겨 고온산화반응의 연소기간을 길게 만드는 효과를 가져온다. 따라서 전체적인 연소기간은 감소하지만 고온산화반응의 열발생 기간을 길게 만들어 IMEP 와 열효율을 상승시키게 된다.
본 연구에서는 DME/LPG두 연료의 혼합비율에 따른 HCCI 연소특성을 해석하고자 하였다. 그리고 DME/n-butane 혼합모델을 이용한 수치해석을 통해 연소에 미치는 요소들에 대해 해석하고자 하였다.
그 결과 LPG 의 혼합비율이 증가함에 따라 IMEP 값이 점진적으로 상승하는 것을 확인 할 수 있다. XDME 0.6 일 때 최고값 455 kPa 을 가지고, 열효율은 최고값 51.2 % 을 가진다. 이러한 결과는 연소 시기를 피스톤 압축 말기부터 TDC(Top dead center, 상사점) 이후, 즉 팽창행정까지 시간을 지연 시켰기 때문이다. LPG의 혼합비율이 증가함에 따라 CA50 값이 지연되기 때문이다. XDME 0.6 일 때, CA50 값이 3.6 o aTDC 로 팽창 초기에 대부분의 연소가 진행되었다. 따라서 팽창행정에서 일의 이득을 얻었기 때문에 IMEP 와 열효율이 XDME 0.6 에서 가장 높은 것을 확인 할 수 있다.
지연효과에 따른 IMEP 와 열효율의 상승을 제외하고, 혼합비율만을 변화시켰을 때의 연소특성을 확인하기 위해 CA50 를 동일하게 맞추어 연소하였다. 그 결과 혼합비율만의 변화에도 IMEP 와 열효율이 상승함을 확인 할 수 있었다.
동일한 CA50 에서 혼합비율에 따라 연소에 영향을 미치는 요소를 확인하기 위한 수치해서 결과는 다음과 같다. n-butane 의 혼합에 따라 저온산화반응을 약화시켜 고온산화반응의 시작 온도를 낮추는 효과를 가진다. 이러한 결과는 저온산화반응의 발생량과 연소기간을 단축시키지만 고온산화반응의 시작시기를 앞당겨 고온산화반응의 연소기간을 길게 만드는 효과를 가져온다. 따라서 전체적인 연소기간은 감소하지만 고온산화반응의 열발생 기간을 길게 만들어 IMEP 와 열효율을 상승시키게 된다.
목차
목 차국문요약목차그림목차표 목차기호설명제1장 서론1.1 연구배경1.1.1 스파크 점화기관1.1.2 압축 착화 기관1.1.3 예혼합 압축 자기착화 기관1.1.4 대체 연료를 이용한 예혼합 압축 자기착화 연소기술1.2 연구동향1.2.1 DME-LPG 혼합연료1.2.1.1 DME/Methane 을 이용한 HCCI 엔진 연소 제어1.2.1.2 DME/Gasoline 을 이용한 HCCI 엔진 연소 제어1.2.2 팽창행정에서의 연소1.3 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(Laminar Flow Meter)2.2.3 차압 송신기(Different Pressure Transmitter)2.2.4 흡기 및 배기 서지탱크2.2.4.1 흡기 서지탱크2.2.4.2 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 배기가스 분석기2.4.1 배기가스 분석기 및 원리제3장 실험방법 및 해석3.1 혼합비율 정의3.2 해석방법3.3.1 열 발생률(HRR, Heat release rate)3.3.2 도시평균유효압력(IMEP, Indicated Mean Effective Pressure)3.3.3 열효율(Thermal Efficiency)3.3.4 저온산화반응, 고온산화반응, CA50 및 연소기간 정의3.3.5 실화 및 불완전 연소의 정의제4장 실험결과4.1 DME(dimethyl ether)4.1.1 DME 연료의 특성4.1.2 DME의 산화 반응 메커니즘4.2 LPG(liquefied petroleum gas)4.2.1 LPG 연료의 특성4.2.2 LPG 의 산화 반응 메커니즘제5장 실험결과5.1 단일연료의 HCCI 연소5.1.1 DME HCCI 연소특성5.1.2 DME HCCI 배기특성5.1.3 LPG HCCI 연소특성5.1.4 LPG HCCI 배기특성5.2 DME/LPG혼합연료의 HCCI 연소5.2.1 DME/LPG 혼합연료 HCCI 연소특성5.2.2 DME/LPG 혼합연료 HCCI 배기특성5.3 동일한 CA50 에서의 HCCI 연소5.3.1 동일한 CA50 에서의 DME/LPG 혼합연료 HCCI 연소특성5.3.2 동일한 CA50 에서의 DME/LPG 혼합연료 HCCI 배기특성5.3.3 결론제6장 수치해석 결과6.1 혼합비율에 따른 DME/n-butane 수치해석 결과6.2 결론제7장 결론참고문헌Abstract이력서학력학술활동연구논문학술대회수상내역감사의 글
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