연료분사전자제어 기관의 공회전운전과 안정운전영역에 관한 연구

정연종,조규상,김원배 경북실업전문대학 산업개발연구소 1999 산업개발연구 Vol.5 No.1

전자제어연료분사기관의 공회전 상태에서 안정운전영역에 대한 평가를 하기 위하여 점화시기, 공기연료비, 연료분사시기 등을 변화시켜 본 결과 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. (1) 전자제어연료분사기관의 경우, 공회전 상태에서 점화시기변화에 대한 안정운전영역 (S0A:Stab1e Operating Area)은 SA=10-20˚btdc 이며 최적 운전점(OP)에서의 공회전 운전시 연료소모에 있어 약 6-27% 정도의 절감 효과가 있는 것을 알 수 있었다. (2) 공회전상태에서 부하운전으로 바뀔 때, 기관부조방지를 고려하여 점화시기 변화시 안정운전영역을 가급적 당기는 것이 유리하며, 본 실험기관의 경우 최적 공회전시기는 SA=10˚btdc, AF=14, IJ.Timing=90˚btdc임을 알 수 있었으며, 이러한 안정운전에서의 공회전 운전시 일반적인 공회전상태와 비교할 때 약 6% 정도의 연료 절감효과가 있음을 알 수 있었다. (3) 연료분사시기 변화에 대하여는 공회전 변동이 큰 폭의 변화를 보이지는 않지만 정숙한 운전을 위해서는 안정운전영역이 배기행정 중인 IJ.Timing =0-90˚btdc정도가 되어야 함을 알 수 있었다. (4) 최적의 연료분사시기는 연소압력 및 배기가스의 성분을 분석한 결과와 운전상태의 변화시 기관부조방지를 위하여 연료분사시기가 IJ.Timing=90˚btdc가 되어야 함을 알 수 있었다.

선박용 노후 디젤기관의 성능에 미치는 연료 분사시기의 영향(실습선 "해림호"를 중심으로)

임재근,조상곤,이호현,임형섭,Lim, Jae-Keun,Cho, Sang-Gon,Lee, Ho-Heon,Im, Hyung-Sup 해양환경안전학회 2013 海洋環境安全學會誌 Vol.19 No.5

In this study, the generator engine of training ship M/S "HAE RIM" of Kunsan National University which is being operated for 20 years was used in the experiment. The experiment was carried out under the engine speed of 1200rpm, then the load was varied 30 kW intervals from 0 to 90 kW and the injection timing was varied $2^{\circ}$CA intervals from BTDC $19^{\circ}$ to $23^{\circ}$CA. In the case of advancing fuel injection timing from BTDC $21^{\circ}$CA to $23^{\circ}$CA, specific fuel consumption is decreased by 1.37%, NOx is increased by 11.59 %, soot is decreased by 23.5 % and $SO_2$ is decreased by 2.8 %. Accoring to the analysis of effects of fuel injection timing on combustion & exhaust emissions characteristics on an old marine diesel engine, it is proved that the optimum fuel injection timing is BTDC $23^{\circ}$ which is $2^{\circ}$ faster than that of original injection timing. 본 연구에서는 건조 후 20여년 운항한 군산대학교 실습선 해림호의 발전기를 대상으로 직접 선박현장에서 실험하여 최적 연료 분사시기를 규명해서 선박의 경제적이고 친환경적인 운항에 도움을 주고자 연구하였다. 실험은 기관회전속도 1,200 rpm으로 일정히 유지하고, 기관부하를 0 kW에서 90 kW까지 30 kW간격으로 변화시켰으며, 연료분사시기는 BTDC $19^{\circ}$에서 $23^{\circ}$까지 $2^{\circ}$ 간격으로 변화시키면서 실험하였다. 실험결과 연료분사시기를 BTDC $21^{\circ}$에서 BTDC $23^{\circ}$로 앞당길 경우, 연료소비율은 1.37 % 감소하였고, 질소산화물은 11.59 % 증가하였으며, 매연은 23.5 % 감소하였고, 아황산가스는 2.8 % 감소하였다. 따라서 노후 발전기 엔진에 있어서 연료분사시기가 연소특성 및 배기배출물특성에 미치는 영향을 종합적으로 분석 고찰한 결과, 최적 연료분사시기는 원래의 분사시기보다 $2^{\circ}$ 앞당겨진 BTDC $23^{\circ}$로 확인되었다.

연소제어인자의 변화에 따른 직접분사식 초희박 LPG엔진의 연소특성 연구

박윤서(Yun Seo Park),박철웅(Cheol Woong Park),오승묵(Seung Mook Oh),김태영(Tae Young Kim),최영(Young Choi),이용규(Yong Gyu Lee) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集B Vol.37 No.6

오늘날 전 세계의 자동차 회사들은 연비를 향상시키고 배기가스를 저감시키기 위해 다양한 기술을 개발하고 있다. 그 중 직접분사식 초희박 연소기술은 연료제어의 정확도를 향상시켜 연소 효율을 극대화하고 초희박 연소를 통해 연비를 향상 시킬 수 있는 차세대 기술로 평가받고 있다. 따라서 기존 가스엔진에 초희박 직접분사 기술을 적용한 초희박 LPG 직접분사 엔진을 개발하기 위해 2ℓ 급 MPI 엔진을 베이스 엔진으로 실린더 헤드를 재설계하였다. 재설계된 헤드는 초희박 연소를 구현하기 위해 인젝터와 점화플러그가 헤드 중앙에 장착되는 분무유도방식 연소시스템을 적용하였다. 연료 분사 압력별 연료 분사 시기와 점화 시기의 변경을 통해 연료 소비율과 연소 안정성을 측정하였으며 이를 통해 최적연료 분사시기와 점화시기를 선정하였다. Nowadays, automotive manufacturers have developed various technologies to improve fuel economy and reduce harmful emissions. The ultra-lean direct injection engine is a promising technology because it has the advantage of improving thermal efficiency through the deliberate control of fuel and ignition. This study aims to investigate the development of a spray-guided-type lean-burn LPG direct injection engine through the redesign of the combustion system. This engine uses a central-injection-type cylinder head in which the injector is installed adjacent to the spark plug. Fuel consumption and combustion stability were estimated depending on the ignition timing and injection timing at various air-fuel ratios. The optimal injection timing and ignition timing were based on the best fuel consumption and combustion stability.

직접분사식 희박연소 LPG엔진에서 흡배기 밸브시기가 연소 및 배기특성에 미치는 영향

박철웅(Cheolwoong Park),김태영(Taeyoung Kim),조시현(Seehyoen Cho),오승묵(Seungmook Oh) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集B Vol.39 No.1

최근 강화되는 연료소비율과 배기 규제에 대응하기 위해 자동차용 엔진에 다양한 신기술들이 적용되고 있다. 직접분사식 희박연소 엔진은 안정적인 성층혼합기 연소를 통해 연료소비율 및 배출가스 개선이 가능하지만 과잉공기 조건에서 상대적으로 높은 수준은 질소산화물의 배출은 해결되어야 할 과제이다. 본 연구에서는 직접분사식 희박연소 LPG 엔진에서 가변 밸브 기구를 이용한 흡기 및 배기밸브 시기의 변경이 엔진의 성능 및 배출가스에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 스로틀링을 하지 않은 부분부하 운전 조건에서 흡기밸브 열림 시기의 진각은 공기과잉률의 증가에 의한 질소산화물 배출 증가에 원인으로 작용하였다. 배기밸브 열림 시기를 진각할 경우 팽창일 감소와 펌핑손실 증가에 의해 연료소비율이 악화되었다. In order to meet the enforced emission regulations and reduce fuel consumption, various new technologies are employed in engines. The problem of NOx emissions under a lean mixture condition should be solved, because a lean-burn direct-injection engine can realize stable lean combustion with a stratified mixture, which results in improvements in fuel economy and emissions. This study investigated the effects of intake and exhaust valve timing changes on the performance and emission characteristics of a lean-burn LPG direct-injection engine. Under a partial-load operating condition without throttling, an increase in the intake valve opening led to an increase in NOx emissions due to an increase in the amount of excess air. The fuel consumption deteriorated with an increase in the exhaust valve opening due to a decrease in the expansion work and an increase in the pumping loss.

LPi기관에서 수소첨가에 따른 성능특성에 관한 실험적연구

최경호 한국수소및신에너지학회 2004 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.15 No.2

환경문제와 석유자원의 고갈이 많은 연구자들을 기존 탄화수소연료를 대체할수 있는 재생 가능한 연료를 구하는데 많은 노력을 기울이고 있다. 수소연료는 유해배기물질이 없는 연소와 또한 연소후에 재생 가능한 물성분만 배출하는 속성으로 미래의 청정에너지로 각광을 받고 있다. 이러한 이유로 수소연료는 수송기계의 연료로도 주목을 받고 있다. 따라서 수소연료기관 개발은 21세기에도 지속적으로 진행될 것이다. 이에대한 초기연구로 기체 LPG 연료가 아닌 액체 LPG 연료를 흡기관에 분사하여 기화된 LPG 연료를 엔진으로 흡입하는 LPi엔진에 수소연료를 과급하여 엔진에 성능을 연구하고자 하였다.

간접분사식 디젤기관에서 바이오디젤유 적용시 연료분사시기 변화의 영향

최승훈 한국기계기술학회 2017 한국기계기술학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.04

Biodiesel fuel (BDF) can be effectively used as an alternative fuel in diesel engines. The BDF, however, may affect performance and exhaust emissions of the diesel engine because it's physical and chemical properties are different with from the diesel fuel such as viscosity, compressibility and so on. To investigate an effect of injection timing on characteristics of performance and exhaust emissions with the BDF in an IDI diesel engine, this research applied the BDF derived from soybean oil in this study. The engine was operated with six different injection timings from TDC to BTDC 12 ˚CA and six different loads at the engine speed of 1500 and 2000 rpm. In less then the BDF 20, it showed the similar trend compare to the diesel fuel. But, the best injection timing was 2˚ CA retarded compare to the diesel fuel with BDF 50.

선박용 디젤기관의 연료분사 시기가 배기배출물 특성에 미치는 영향

임재근,최순열 한국마린엔지니어링학회 2002 한국마린엔지니어링학회지 Vol.26 No.3

A study on the exhaust emissions of marine diesel engine with various fuel injection timing is performed experimentally .In this paper, fuel injection timing is changed from BTDC $14^{\circ}$ to $20^{\circ}$ by $2^{\circ}$ intervals, the experiments are performed at engine speed 1800rpm and from load 0% to 100% by 25% intervals, and main measured parameters are fuel consumption rate, Soot, NOx, HC and CO emissions etc. The obtained conclusions are as follows (1) Specific fuel consumption is indicated the least value at BTDC $18^{\circ}$ of fuel injection timing and it is increased in case of leading the injection timing. (2) Soot emission is decreased in case of leading fuel injection timing and it is increased in the form of convex downwards with increasing the load. (3) NOx emission is increased in case of leading fuel injection timing and it is increased in the form of straight line nearly with increasing the load. (4) HC and CO emissions are decreased in case of leading fuel injection timing and they are changed in the form of convex downwards with increasing the load.

분사시기와 분사량 비에 따른 PCCI의 연소 및 배기 특성에 관한 연구

김형민(Hyungmin Kim),이재현(Jaehyeon Lee),이기형(Kihyung Lee) 한국자동차공학회 2008 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.- No.-

As world attention has focused on global warming and air pollution, high efficiency diesel engines with low CO₂ emissions have become more attractive. Premixed diesel engines in particular have the potential to achieve the more homogeneous mixture in the cylinder which results in lower NOx and soot emission. It is well known that the injection strategies such as the injection timing and times are important to create the optimal mixture formation for a PCCI (Premixed Charge Compression Ignition) engine. In this research, we investigated the effect of injection timing, injection times and ratio on the combustion and exhaust gas in a direct injection type PCCI engine using the multiple injection strategy. The experimental results showed that the combustion, fuel consumption and emission characteristics in the PCCI engine were dominantly affected by the fuel injection timing, times and ratio.

디젤기관에서 바이오디젤 혼합유의 배기배출물 특성에 미치는 연료분사시기의 영향

임재근(Jae-Keun Lim),조상곤(Sang-Gon Cho) 한국마린엔지니어링학회 2012 한국마린엔지니어링학회지 Vol.36 No.5

직접분사식 LPG 및 가솔린 엔진의 연소 및 배기특성 비교 연구

오승묵(Seungmook Oh),이석환(Seokhwan Lee),조준호(Junho Cho),차경옥(Kyoungok Cha) 한국자동차공학회 2009 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2009 No.11

Combustion and emission characteristics of LPG(Liquefied Petroleum Gas) and gasoline fuels were compared in a single cylinder engine with direct fuel injection. While fuel injection pressure and IMEP(indicated mean effective pressure) were varied with 60, 90, 120 bar and 2 to 10 bar, another parameters for the engine operation as engine speed, air excess, and fuel injection timing were fixed at 1500 rpm, 1.0, and BTDC 300 CA respectively. Experimental results show that MBT timing for LPG is less sensitive to IMEP, and its combustion stablility(COVIMEP) is also better than gasoline fuel. However, LPG is found that thermal efficiency has lower values a little due to increase of pumping loss by higher throttling inherently. Gasoline shows longer burn durations in the early stage of combustion(10% MBF), but when considering total burn duration(90% MBF) gasoline was shorter than LPG for over IMEP 7 bar. Hydrocarbon emissions of gasoline rise to a level of three-fold than those of LPG. In addition, nitric oxides has higher values for gasoline but carbon monoxide for both fuels shows similar level for all test conditions