함산소 DME 연료의 분무 거동특성에 관한 연구

Abstract

본 연구는 차세대 청정 대체에너지로 주목받은 DME와 디젤연료를 커먼레일 연료시스템에서 분사 압력 변화 및 분위기 압력의 변화에 따른 분사량, 분무거리, 분사각의 거시적 분무 특성을 실험적으로 연구한 것이다. DME 연료의 분무 및 분무거시적 특성은 연료공급압력과 인젝터 니들밸브 개방시간 변화에 따른 분무거리 및 분무각의 특성의 규명에 중점을 두어 연구하였다. 본 실험에서는 현재 사용되는 커먼레일 디젤연료시스템에 사용되는 Euro-4에 적용되는 7공형 인젝터를 사용하였으며 인젝터드라이버와 고속카메라를 디지털 함수 발생기를 이용하여 동기화 시켜 인젝터 분무 후 분사량, 분무거리, 분무각을 측정하여 그 특성을 분석하였다. 분사량 특성비교 실험은 분사압력 40MPa 와 70MPa에서 DME와 디젤연료의 낮은 압력과 높은 압력에서 분사량을 비교 분석 하였다. 또한 분사압력의 영향 실험에서는 연료압력은 30MPa, 40MPa, 50MPa, 60MPa을 공급하였고, 분위압력은 0.5MPa과 2.0MPa일 때의 분무거리와 분무각을 측정하여 비교분석하였다. 분위기압력 영향에 대한 실험에서 DME와 디젤연료의 분무거리와 분무각을 측정 분석한 결과, 초기 분사시기, 니들밸브 개방시간의 변화, 중점적으로 관찰했고 낮은 압력에서 높은 압력까지 변화시켜 분무각을 측정하였다. 인젝터 통전기간의 영향에 관한 실험에서 분무거리 및 분무각 특성을 측정 분석한 결과 DME가 디젤연료 보다는 통전기간이 증가함에 따라 분무거리가 디젤연료보다 증가함을 확인할 수 있었고, 분무각은 DME와 디젤연료 모두 통전기간이 증가함에 따라 분무각이 감소함을 확인하였다. 하지만 DME는 증발이 활발하며 밀도가 디젤보다 낮기 때문에 전반적으로 분사압력변화, 분위기압력변화, 통전시간변화에 따른 분무각의 변화가 디젤연료보다 증가함을 확인하였다.