가솔린 압축착화 엔진의 착화시점 감지에 대한 연구

Abstract

가슬린 압축착화 (CAI) 연소에서 착화시점은 엔진 성능에 지대한 영항을 미치는 중요한 인자이다. 이 연구에서 CAI 연소에서 실시간제어기를 위한 착화시점 감지 방법을 제안하였다. 이러한 착화 시점감지 방법은 다양한 운전조건에서의 CAI 연소 실험을 통하여 개발되었다CAI 연소는 압축착화라는 점에서 디젤엔진의 연소와 착화 방법이동일하므로 디젤엔진의 착화시점 감지방법을 적용할 수 있다. 실린더의연소압과 모터링 압력의 차이(difference pressure)가 10 bar가 되는크랭크 각도인 CA_(DP10)은 ERDI 디젤엔진의 착화시점 감지를 위하여개발된 방법으로 CAI 연소에 적용하였다. 착화 시점과 CA(_DP10)은 거의선형관계에 있으며 다른 운전 조건에 영향을 받지 않으므로,CA_(DP10)으로CAI의 착화시점을 결정할 수 있다. 그러나 CA_(DP10)과 착화시점의 차이인 detection delay의 편차가디젤엔진의 보다 크게 나타나므로 착화시점의 정확도가 다소 떨어진다. 보다 정확한 CAI 연소의 착화시점 감지하기 위하여 50% Normalizeddifference pressure (CA(_NDPO.5))를 제안하였다. CA(_NDPO.5)는 CA(_DP10)과 같은특성을 가지면서 detection delay의 편차가 14.6% 향상되어 보다정확하게 착화시점을 감지할 수 있다CAI 연소에서 실린더 압력 신호를 이용한 연소시점 감지방법인 CA_(DP10)과CA(_NDPO.5)는 복잡한 계산이 없이 정확하게 연소시점을 감지할 수 있으므로실시간 제어기에 적용할 수 있다.; Controlled Auto-Ignition (CAI) combustion, also known as gasoline Homogeneous Charge Compression Ignition (gasoline HCCI) is a new combustion concept. Unlike the conventional internal combustion engine, CAI combustion takes place homogeneously throughout the fuel/air mixture with self ignition, and the mixture is burned without flame propagation. The start of combustion (SOC) is a critical factor in the combustion because SOC affects exhaust gas emissions, engine power and combustion characteristics. This paper presents a control oriented SOC detection method using a 10 bar difference pressure, and proposes a 50 percent normalized difference pressure as the SOC detection parameter for CAI combustion. Difference pressure is defined as the difference between the in-cylinder firing and motoring pressure. These methods were determined through the CAI combustion experiments under the various operating conditions such such as different fuel injection timing, residual gas fraction engine load. Managing the difference pressure is a fast and precise method for detecting the SOC of CAI combustion.