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Spray-Guided GDI 엔진의 희박 연소 특성에 관한 연구
김성대(Sung Dae Kim),윤병규(Byoung Kyu Yun),박철웅(Cheol Woong Park),김홍석(Hong Suk Kim) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.5
현재 세계적으로 배출가스 규제 강화와 유가 상승으로 가솔린엔진에서의 유해 배출가스 저감 및 연비 향상 기술이 절실히 필요한 상황이다. GDI 기술은 가솔린 연료를 직접 연소실에 분사하여 고정밀도의 연소제어로 매우 희박한 혼합기에서도 고효율의 연소가 가능함으로 연비저감과 고출력을 동시에 만족할 수 있는 효과적인 기술이다. 따라서 본 연구에서는 GDI 엔진에서 spray-guided 방식을 이용한 희박연소를 가능하도록 하였다. 엔진회전속도 1500 rpm, 도시평균유효압력(IMEP) 0.22 ㎫ 조건에서 연료 분사시기와 점화시기 및 연료분사압력을 변경하며 희박연소특성을 파악하였다. 단기통엔진을 이용한 실험결과, 희박연소 구간에서는 일반적인 MPI 엔진의 연료분사시기보다 늦은 연료분사시기를 통해서 초희박연소(λ=4.2, P<SUB>INJ</SUB>=20 ㎫)가 가능하였다. 또한, NO<SUB>x</SUB>의 배출은 공기과잉율(λ)이 증가할수록 감소하였지만 λ=2.6~4.2와 같은 희박한 영역에서는 큰 차이를 보이지 않았다. GDI system have advantage of the higher power and fuel efficiency compare to MPI system. The fuel injected into the combustion chamber directly while expansion process has cooling effect due to fuel evaporation, and knocking capacity and volume efficiency is improved. The fuel injection system and combustion mechanism are the most important component for a lean burn operation. In this research, the spray-guided type injection system was accessed for the lean-combustion GDI engine. This study was investigated the lean burn characteristics at a constant operating condition (1500 rpm, IMEP 0.22 ㎫). The fuel pressure was varied from 10 ㎫ to 20 ㎫ and the stable combustion was achieved even at ultra lean condition (λ=4.2) with 20 ㎫ injection pressure. Lean-combustion GDI engine can be achieved better performance through late stage of the injection. The results showed that NO<SUB>x</SUB> emission was no significant change in the range of λ=2.6~4.2.