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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 울산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2014
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HCCI(예혼합압축자기착화) 기관은 예혼합기를 실린더 내부로 공급하고, 피스톤 압축을 통해 실린더 내부의 온도를 상승시켜 예혼합기를 자기착화 시키는 기관이다. HCCI엔진 은 연소방식의 차이 때문에 기존의 가솔린 엔진이나 디젤 엔진과 달리 희박한 조건에서 운전이 가능하고 낮은 연소온도를 유지할 수 있어, 높은 효율과 낮은 배기가스 배출량을 갖는 차세대 엔진으로 각광받고 있다. 하지만 HCCI엔진이 상용화되기 위해서는 해결되어야 하는 문제가 남아있다. 대표적으로 고부하 영역에서 실런더 내의 급격한 압력상승으로 인한 노킹과 이에 따른 운전영역이 제한되는 문제가 있다. 최근 이러한 문제를 해결하기 위해 온도성층화, 농도성층화, EGR 및 혼합연료를 이용하여 연소를 제어하고 문제를 해결하기 위한 연구가 진행되고 있다.
본 연구에서는 과급과 EGR이 DME/LPG 혼합연료를 사용한 HCCI엔진에 어떠한 영향을 미치고, 운전영역 확대에 어떻게 기여하는지에 대하여 연구하기 위해 수치해석을 진행하였다.
연소시기에 따른 효과를 배제하기 위하여 연소시기를 CA50=5CA aTDC로 일정하게 설정하였고, 연료 차이와 과급, EGR 영향에 따른 투입발열량의 차이에 따른 효과를 배제하기 위해 투입열량은 898J로 일정하게 설정하여 수치해석을 진행하였다.
수치해석 결과 EGR율이 증가함에 따라 연소기간은 길어지고 압력상승률은 EGR율이 γ=0 일때 38MPa/deg에서 γ=0.5일 때 21MPa/deg로 감소하고, IMEP또한 EGR율이 γ=0 일때 0.078MPa에서 γ=0.5일 때 0.073MPa로 감소하는 경향을 보인다. 이에 따라 출력은 소폭 감소하지만 연소기간이 연장됨에 따라 압력상승률을 큰 폭으로 감소시킬 수 있었다. EGR율이 증가함에 따라 연소기간은 길어지고 압력상승률은 EGR율이 γ=0.5 일때 21MPa/deg에서 과급조건에서 EGR율 γ=0.5을 적용하면 1.6MPa/deg로 대폭 감소하는 경향을 보였다. IMEP또한 EGR율이 γ=0.5 일때 0.073MPa에서 과급조건에서 EGR율 γ=0.5을 적용하면 0.065MPa로 감소하는 경향을 보인다.
본 연구에서는 과급과 EGR이 DME/LPG 혼합연료를 사용한 HCCI엔진에 어떠한 영향을 미치고, 운전영역 확대에 어떻게 기여하는지에 대하여 연구하기 위해 수치해석을 진행하였다.
연소시기에 따른 효과를 배제하기 위하여 연소시기를 CA50=5CA aTDC로 일정하게 설정하였고, 연료 차이와 과급, EGR 영향에 따른 투입발열량의 차이에 따른 효과를 배제하기 위해 투입열량은 898J로 일정하게 설정하여 수치해석을 진행하였다.
수치해석 결과 EGR율이 증가함에 따라 연소기간은 길어지고 압력상승률은 EGR율이 γ=0 일때 38MPa/deg에서 γ=0.5일 때 21MPa/deg로 감소하고, IMEP또한 EGR율이 γ=0 일때 0.078MPa에서 γ=0.5일 때 0.073MPa로 감소하는 경향을 보인다. 이에 따라 출력은 소폭 감소하지만 연소기간이 연장됨에 따라 압력상승률을 큰 폭으로 감소시킬 수 있었다. EGR율이 증가함에 따라 연소기간은 길어지고 압력상승률은 EGR율이 γ=0.5 일때 21MPa/deg에서 과급조건에서 EGR율 γ=0.5을 적용하면 1.6MPa/deg로 대폭 감소하는 경향을 보였다. IMEP또한 EGR율이 γ=0.5 일때 0.073MPa에서 과급조건에서 EGR율 γ=0.5을 적용하면 0.065MPa로 감소하는 경향을 보인다.
목차
목 차국문 요약 4목차 6그림 목차 9표 목차 12제1장 서론1.1 연구배경 131.1.1 스파크 점화 기관 151.1.2 압축 착화 기관 161.1.3 예혼합 압축 자기착화 기관 171.1.4 대체 연료를 이용한 예혼합 압축 자기착화 연소 191.2 연구동향1.2.1 연료 혼합이 HCCI 엔진의 연소 특성에 미치는 영향1.2.1.1 DME/Methane을 이용한 HCCI 엔진 연소 제어 201.2.1.2 DME/Gasoline을 이용한 HCCI 엔진 연소 제어 211.3 연구목적 22제2장 단위반응 수치계산의 이론 및 계산 방법2.1 계산방법2.1.1 CHEMKIN-PRO 232.1.2 계산과정에서의 가정과 지배방정식2.1.3 엔진 제원 262.2 저온산화반응, NTC, 고온산화반응 및 연소기간의 정의 282.3 CA50 고정 292.4 Contribution Matrix의 정의 302.5 공기 및 EGR 모델링 312.6 혼합비율 정의 332.7 DME/n-Butane 혼합연료의 기본 반응 스킴 342.8 DME/n-Butane 기본 반응 스킴 및 시뮬레이션 유효성 검증 37제3장 연료의 특성3.1 DME3.1.1 DME의 특성 413.1.2 DME 산화반응 매커니즘 33.2 LPG3.1.1 LPG의 특성 473.1.2 n-Butane 산화반응 매커니즘 48제4장 DME, LPG 및 DME/LPG 혼합연료 HCCI의 연소특성4.1 당량비에 따른 DME HCCI의 연소특성 514.2 당량비에 따른 LPG HCCI의 연소특성 554.3 혼합비율에 따른 DME/LPG 혼합연료 HCCI의 연소특성 58제5장 EGR이 DME/LPG HCCI 연소에 미치는 영향5.1 EGR율에 따른 DME/LPG HCCI의 연소특성 615.2 Contribution Matrix와 열발생률 분석 65제6장 과급과 EGR이 DME/LPG HCCI 연소에 미치는 영향6.1 과급시 EGR율에 따른 DME/LPG HCCI의 연소특성 706.2 Contribution Matrix와 열발생률 분석 73제7장 결론 79참고문헌 81영문요약 84학술활동 85연구논문 86학술대회 87감사의글 89
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