디젤 에멀젼 연료의 연소 및 배기 특성 연구

Abstract

전 세계적으로 엔진의 배기가스로 인한 환경오염 증가로 배기규제가 점차 강화됨에 따라 이에 대응하기 위한 유해 배기가스 저감 기술이 필요 시 되고 있다. 유해 배기가스 저감을 위한 대체연료 중 water emulsion 연료는 연소과정 중 NOx와 Soot를 동시에 저감이 가능하고 기존의 엔진 및 후처리 기술과 달리 추가적인 장치가 필요하지 않으며, 별도의 개조 없이 기존 엔진에 사용이 가능하다. 그러나 자동차에 적용하기 위해서는 water emulsion 연료의 안정적인 제조•공급 시스템이 필요하며 자동차 엔진에 water emulsion 연료를 적용하기 위한 평가가 필요하다. 이에 본 연구에서는 diesel과 DWE를 자동차 엔진에 적용하여 연소 및 배기특성을 파악하였고 엔진실험을 바탕을 단기통 연소 가시화 엔진에서 diesel과 DWE의 연소 이미지를 통한 연소 특성을 파악하여 DWE 를 엔진에 사용하기 위한 방안을 모색 하였다. 또한 자동차에 적용할 수 있는 water emulsion 연료의 제조와 공급이 가능한 유화연료 제조장치를 고안하고 제조된 water emulsion 연료의 특성을 파악 하였다. 따라서 본 연구에서는 diesel과 water를 일정 비율로 혼합하여 homogenizer로 W/O type의 DWE5, 10, 15, 20의 diesel water emulsion 연료를 제조하여 DWE의 성분 분석 및 입도분석을 하였다. Diesel과 DWE를 상용 디젤 엔진에 적용하여 연소 및 배기 특성 실험 결과 DWE가 diesel보다 함수율을 제외한 연료소모량이 증가하나 NOx와 smoke의 동시저감이 가능하였다. 엔진 실험 결과를 바탕으로 단기통 연소 가시화 엔진에 diesel과 DWE를 적용하여 취득한 연소 이미지 분석 결과 엔진 실험의 결과와 같이 DWE의 함수율이 증가 할수록 연소기간이 단축되고 연소 화염 밝기가 약해지는 등의 NOx와 smoke가 저감되는 연소 특성을 확인 할 수 있었다. 또한 자동차에 water emulsion 연료를 제조•공급하기 위하여 고안한 유화연료장치를 구성하여 W/O type의 DWE20을 제조하여 입도분석을 한 결과 기존의 homogenizer로 제조한 DWE보다 water 입도가 미립화되었고 좀 더 균질한 분포로 제조되어 고안한 유화연료장치가 자동차에서 안정적인 wat