디젤엔진의 흡기 및 연료 분사 제어전략 최적화 연구

Abstract

최근 자동차용 엔진에는 연비 및 규제에 대응하기 위한 연료소비율 개선 기술과 강화된 배기규제를 만족하기 위한 배기배출물 저감 기술이 요구되는 실정이다. 특히, 가솔린 엔진에 비해 디젤엔진은 해가 지나갈수록 엔진 및 후처리 시스템이 복잡해지면서 엔진 켈리브레이션이 복잡하고 정교하게 되었다. 이러한 복잡성의 증가는 최적화하여야 할 파라미터가 더 많아지고 실험측정 수 또한 기하급수적으로 증가하게 된다. 제어대상이 복잡하고 정교하므로 실험측정 수 증가는 엔진 제어와 최적화를 어렵게 하고 시간적으로 많은 어려움이 따르고 있는 실정이다. 이러한 문제점들은 엔지니어에게 부담을 초래한다. 따라서 차세대 디젤엔진 개발 시에는 고품질을 유지하면서 개발 기간을 단축하는 것이 과제이며, 본 연구에서는 이를 위하여 새로운 엔진 켈리브레이션 방법을 제시하고 최적화를 진행하였다. 기하급수적으로 증가하는 엔진 켈리브레이션 프로세스는 다음과 같다. 먼저 엔진의 켈리브레이션을 해야 할 파라미터를 선택하고 실험계획법을 이용하여 실험측정 수 및 경계범위를 결정한다. 둘째, 어떤 실험을 할 것인지 실험디자인을 하고 실험을 할 실험 테이블을 생성한다. 생성된 실험 테이블에 따라 엔진 실험을 진행하고, 그 실험 결과를 경험적 예측 모델을 생성하기 위한 데이터로 활용한다. 본 실험에서는 디젤엔진의 흡기 및 연료 제어전략 최적화를 진행하였으며 교호작용을 고려하여 최적의 제어 조건을 제시하였다. 또한 목적에 따라 다양한 제어 전략을 구성하였다. 본 연구는 복잡한 엔진 켈리브레이션 진행하는 방법을 제시하며, 이 방법을 사용하면 체계적으로 엔진 배기배출물과 연료소비율을 저감시킬 수 있는 프로세스 개발이 가능하다.