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다단 분사 방식을 적용한 디젤엔진에서 부분 예혼합 분사전략에 따른 연소 및 배기 특성에 관한 연구

Title
다단 분사 방식을 적용한 디젤엔진에서 부분 예혼합 분사전략에 따른 연소 및 배기 특성에 관한 연구
Other Titles
A Study on the Characteristics of Combustion and Emission using a Partial Premixed Charge Compression Ignition strategy in a multiple injection diesel engine
Author
김재웅
Alternative Author(s)
Kim, Jae Woong
Advisor(s)
이기형
Issue Date
2014-02
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
최근 전 세계적으로 자동차용 엔진에는 연비 및 CO2 규제에 대응하기 위한 연료소비율 개선 기술과 엔진의 배기가스로 인한 환경오염 증가로 배기규제가 점점 더 강화됨에 따라 이에 대응하기 위한 배기 배출물 저감 기술이 더욱 요구되는 실정이다. 이를 해결하기 위하여 배기 배출물을 저감시킬 수 있는 기술인 PCCI 연소가 주목을 받고 있다. 일반적으로 PCCI 연소는 연소실 내에 연료를 압축초기에 분사하여 공기와 연료의 혼합이 충분히 형성되어 질 수 있는 여건을 만들어 준 후 압축열에 의한 연료공기 혼합기의 자착화를 이용하는 것이다. 기존 디젤 연소에 비해서 균일한 혼합기의 연소와 전체적으로 낮은 연소온도로 인해 배기배출물의 주범인 PM과 NOx를 동시에 저감하며, 열효율 또한 향상되는 효과를 나타낸다. 그러나 PCCI 연소의 경우, 압축행정 중에 혼합기의 자착화가 진행되어 연소가 TDC이전부터 이루어져 결국 연비가 악화되는 경향을 나타내는 문제점을 가지고 있다. 이에 대한 대응책으로 PCCI의 장점인 NOx와 PM의 저감은 유지하면서 열효율의 저하를 방지하고자 총 분사량의 일부만을 미리 분사하여 혼합기를 생성하고 피스톤 압축한 후 나머지 연료를 분사하는 부분 예혼합 연소(Partial PCCI)를 본 연구에 적용하였다. 따라서 본 연구에서는 상용 디젤 엔진에 부분예혼합 연소를 구현하기 위해 예혼합구간에 Early 분사를 추가하는 형태의 분사전략을 사용하였다. 기존 상용화된 분사전략과 부분예혼합 분사전략을 상용 디젤엔진에 적용하여 연소 및 배기 특성 실험 결과 부분예혼합 분사전략이 상용화된 분사전략보다 THC를 제외한 NOx와 PM의 동일 출력 대비 동시 저감이 가능하였다. 엔진 실험 결과를 바탕으로 단기통 연소 가시화 엔진에 부분예혼합 분사전략과 상용화된 분사전략을 적용하여 취득한 연소 이미지 분석 결과 엔진 실험이 결과와 같이 상용화된 분사전략보다 연소기간이 단축되고 연소 화염의 밝기가 약해지는 등의 NOx와 PM이 저감되는 연소 특성을 확인 할 수 있었다. 이에 상용화 분사전략을 예혼합 연소의 조건에서 제어 시 연비와 배기배출물 저감이 가능할 것이라 기대된다.|Recently, emission regulation for diesel engine has been enchanced, researchers tried to fin a way to decease NOx and PM such as clean combustion and after treatment. Among these clean combustion, PCCI(premixed charge compression ignition)is spotlighted as one of candidates for reducing NOx and PM simultaneously. because homogeneous mixture formation and lower combustion temperature. It has also merit of increasing thermal efficiency owing to better air-fuel mixture. However, it is well known that PCCI combustion has a weakness in fuel economy because PCCI combustion tends to start before TDC. Therefore, it is necessary to find an optimal conditions for PCCI combustion which maintains reduction of NOx, PM and increase of thermal efficiency. One of the ways, Partial PCCI which is comprised from half premixed combustion and half diffusion combustion is being studied. In this study, partial PCCI combustion was realized by adding early injection strategy to a conventional diesel engine. early injections were used to get better combustion stability and characteristics of combustion and emissions were investigated with early injection strategies such as various early injection numbers and timings.
Recently, emission regulation for diesel engine has been enchanced, researchers tried to fin a way to decease NOx and PM such as clean combustion and after treatment. Among these clean combustion, PCCI(premixed charge compression ignition)is spotlighted as one of candidates for reducing NOx and PM simultaneously. because homogeneous mixture formation and lower combustion temperature. It has also merit of increasing thermal efficiency owing to better air-fuel mixture. However, it is well known that PCCI combustion has a weakness in fuel economy because PCCI combustion tends to start before TDC. Therefore, it is necessary to find an optimal conditions for PCCI combustion which maintains reduction of NOx, PM and increase of thermal efficiency. One of the ways, Partial PCCI which is comprised from half premixed combustion and half diffusion combustion is being studied. In this study, partial PCCI combustion was realized by adding early injection strategy to a conventional diesel engine. early injections were used to get better combustion stability and characteristics of combustion and emissions were investigated with early injection strategies such as various early injection numbers and timings.
URI
http://dcollection.hanyang.ac.kr/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000000075544https://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/131571
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GRADUATE SCHOOL[S](대학원) > MECHANICAL ENGINEERING(기계공학과) > Theses (Master)
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