진동 신호를 이용한 스파크 점화 기관 노킹 제어 알고리즘의 개발

함윤영(Yun Young Ham),전광민(Kwang Min Chun),장광수(Kwang Soo Chang) 제어로봇시스템학회 1994 제어로봇시스템학회 국내학술대회 논문집 Vol.1 No.1

직분식 디젤엔진에서 엔진 매개변수들이 NO 및 soot 배출에 미치는 영향에 대한 수치해석 연구

함윤영(Yun young Ham),전광민(Kwang Min Chun) 한국자동차공학회 2002 한국 자동차공학회논문집 Vol.10 No.5

직분식 디젤엔진에서 EGR이 연소특성 및 배출가스에 미치는 영향에 대한 시뮬레이션 연구

함윤영(Yun Young Ham),전광민(Kwang Min Chun) 한국자동차공학회 2002 한국 자동차공학회논문집 Vol.10 No.4

비지배 정렬 유전 알고리즘(NSGA-II)을 이용한 이중연료 RCCI 엔진의 연소성능 최적화에 대한 수치적 연구

함윤영(Yun-Young Ham),장효정(Xiaojing Zhang) 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.10

디젤엔진의 열효율을 높이면서 NOx와 PM을 효과적으로 저감시키기 위해 저온연소(LTC: Low Temperature Combustion)전략이 개발되어 왔다. 최근 이중 연료를 사용하는 반응성 제어 압축착화(RCCI ; Reactivity Controlled Compression Ignition) 방식에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. RCCI방식은 HCCI나 PCCI방식보다 연소 제어에유리하기 때문에 보다 넓은 작동영역에서 운전이 가능한 것으로 알려져 있으나 두 개의 연료를 사용하기 때문에 연료분사와 관련된 제어인자가 많아 전체 운전 영역에서 최적의 운전조건을 설정하는 매핑작업에 많은 시간과 비용이 소요되는 문제가 있다. 본 연구에서는 저반응성 연료로는 가솔린을 사용하고 고반응성 연료로는 디젤을 사용하는 RCCI 엔진에서 비지배 정렬 유전 알고리즘(NSGA-II)을 도입하여 연소성능 최적화를 위한 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과, NSGA-II를 이용한 방법이 RCCI엔진의 연소성능 최적화에 효과적으로 사용될 수 있음을 확인하였으며, 1300rpm, 6bar 조건에서 저반응성연료비율은 0.68, 이단 분사 시 첫 번째 연료분사시기는 -56°ATDC, 두 번째 연료분사시기는 -26°ATDC, 이단 분사 시 첫 번째 분사량 비율은 0.4의 조건으로 운전 시 열효율 0.47, NOx는 0.054g/kWh, soot는 0.00072g/kWh의 결과를 얻었다. 최적화 시뮬레이션 과정을 통해 실제 엔진 매핑 시험 시간 및 비용을 크게 절감할 수 있을 것으로 기대된다. Low-temperature combustion (LTC) strategies have been developed to effectively reduce NOx and PM while increasing the thermal efficiency of diesel engines. Recently, reactivity controlled compression ignition (RCCI) using dual fuel has been studied. The RCCI method is known to be able to operate in a wider operating area than HCCI or PCCI because it has an advantage in combustion control. But because it uses two fuels, there are many control factors related to fuel injection, and mapping work to set optimal operating conditions in the entire operating area is time-consuming and costly. In this study, the non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) was introduced to optimize the combustion performance of an RCCI engine using gasoline as a low-reactivity fuel and diesel as a high-reactivity fuel. A numerical analysis was performed, and the results confirm that the method using NSGA-II can be effectively used to optimize the combustion performance. A thermal efficiency of 0.47, NOx level of 0.054 g/kWh, and soot level of 0.00072 g/kWh were obtained when the ratio of low-reactive fuel was 0.68, the first fuel injection timing was -56° ATDC, the second fuel injection timing was -26° ATDC, and the first injection fuel ratio was 0.4 for two-stage injection at 1300 rpm and 6 bar. The optimization simulation process is expected to significantly reduce the time and cost of engine mapping tests.

천연가스/디젤 RCCI 엔진의 연소 특성에 관한 수치적 연구

함윤영(Yun-Young Ham),장효정(Xiaojing Zhang) 한국산학기술학회 2022 한국산학기술학회논문지 Vol.23 No.1

RCCI 엔진의 디젤 분사 파라미터에 따른 연소 및 배출가스 특성에 대한 수치적 연구

함윤영(Yun-Young Ham),민선기(Sunki Min) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.6

디젤엔진의 열효율을 높이면서 NOx와 PM을 효과적으로 저감시키기 위해 HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition), PCCI(Premixed Charge Compression Ignition), RCCI(Reactivity Controlled Compression Ignition) 등의 저온연소(LTC: Low Temperature Combustion)전략이 개발되어 왔다. 본 연구에서는 저반응성 연료로는 가솔린을 사용하고 고반응성 연료로는 디젤을 사용하는 RCCI 엔진에서 고반응성 연료인 디젤연료의 분사 시기와 이단 분사비율이 성능 및 배출가스에 미치는 영향을 수치해석을 통하여 파악하고자 하였다. 이단 분사 시 첫 번째 분사시기가 너무 진각되면 연소가 느려지면서 연소온도가 낮아져 연소성능이 저하되고 HC, CO가 증가한다. 대략 –60°ATDC 의 분사시기가 연소성능, 배출가스 및 최대압력상승률을 고려하였을 때 가장 최적의 분사시기라고 판단된다. 이단 분사 시 두 번째 분사시기를 변경하였을 때 연소성능 및 배출가스, 최대압력상승률 등을 고려하면 대략 –30°ATDC 부근에서 최적인 것으로 판단된다. 이단 분사 시 분사량 비율은 첫 번째 분사량을 60% 정도로 하였을 때 최적의 결과를 얻었다. 마지막으로 단일 분사보다는 이단 분사한 경우 연소성능 및 배출가스 부분에서 더 효과적인 것으로 판단된다. Low-temperature combustion (LTC) strategies, such as HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition), PCCI (Premixed Charge Compression Ignition), and RCCI (Reactivity Controlled Compression Ignition), have been developed to effectively reduce NOx and PM while increasing the thermal efficiency of diesel engines. Through numerical analysis, this study examined the effects of the injection timing and two-stage injection ratio of diesel fuel, a highly reactive fuel, on the performance and exhaust gas of RCCI engines using gasoline as the low reactive fuel and diesel as the highly reactive fuel. In the case of two-stage injection, combustion slows down if the first injection timing is too advanced. The combustion temperature decreases, resulting in lower combustion performance and an increase in HC and CO. The injection timing of approximately -60°ATDC is considered the optimal injection timing considering the combustion performance, exhaust gas, and maximum pressure rise rate. When the second injection timing was changed during the two-stage injection, considering the combustion performance, exhaust gas, and the maximum pressure increase rate, it was judged to be optimal around -30°ATDC. In the case of two-stage injection, the optimal result was obtained when the first injection amount was set to approximately 60%. Finally, a two-stage injection rather than a single injection was considered more effective on the combustion performance and exhaust gas.

스파크 점화 기관의 실린더 블록 진동 신호를 이용한 노킹 제어

함윤영(Yun Young Ham),전광민(Kwang Min Chun) 한국자동차공학회 1996 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.1996 No.6_2

The objective of this study is to develope knock control algorithms which can inhibit knock occurrence with engine power improvement. A four cylinder spark-ignition engine is used to develope knock control algorithms which use block vibration signals,<br/> Accurate knock detection is achieved by using knock threshold values which consider the difference of transmission path of each cylinder.<br/> In conventional knock control test. torque gain is achieved by using a knock control algorithm in which the retard angle on knock occurrence is proportional to the knock intensity, The individual knock control algorithm results in higher torque gain than the simultaneous knock control algorithm, The knock occurrence frequency of the individual knock control algorithm is about twice the value of the simultaneous knock control algorithm results. Both control algorithms give similar torque gain of about 3 % when they are optimized,<br/>

실린더 블럭 진동 신호를 이용한 스파크 점화 기관의 단순 노킹 제어

함윤영(Yun-Young Ham),이재형(Jae-Hung Lee),장광수(Kwang-Soo Chang),전광민(Kwang-Min Chun) 한국자동차공학회 1994 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.1994 No.11_1

To minimize fuel efficiency loss and power loss by knocking, spark timing was controlled near the knock occuring limit, using cylinder block vibration signal. Vibration signals of a 1498cc four-cylinder spark ignition engine was measured using accelerometer which was attached to the cylinder block. The signals from this sensor was put through the band-pass filter and knock occurrence was determined by comparator.<br/> In this study, the simple knock control algorithm in which spark timing was advanced when knock occurred and retarded when knock did not occur was tested experimentally. Experiment was carried out varying the correction interval of spark timing advance at WOT. 2000 rpm. Knock occurrence was reduced when the correction interval increased and when retard crank angle was 3° rather than 2° . The engine torque was increased with this knock control system, without continuous knocking.<br/>

레인지 익스텐더 전기자동차 엔진용 저가형 2단속도 고정밀 운전제어시스템 개발

함윤영(Yun-Young Ham),이정준(Jeong-Jun Lee) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.11

레인지 익스텐더 전기자동차는 소형의 발전용 엔진이 가장 효율이 좋은 특정 운전영역에서 기동하여 배터리를 충전시키며 주행거리를 연장하는 메커니즘으로 주행한다. 본 연구에서는 저가이면서 제어 로직이 간단한 시스템을 개발하기 위하여 기존 쓰로틀바디시스템을 대체하는 스텝모터방식 흡입공기량 공급시스템을 개발하여 기존 base 엔진에 적용하고, 흡입공기량 증대를 통한 성능 개선을 위해 흡·배기다기관의 길이 변경 효과를 실험적으로 살펴보았다. 실험결과, 하나의 스텝모터로 작동하는 Type B의 흡입공기량조절장치가 Type A보다 전 운전영역에서 성능이 높았으나 유동저항의 증가로 base 엔진보다는 성능이 낮았다. 이를 개선하기 위해 흡기매니폴드에 140mm 어댑터를 장착한 경우와 새로 설계된 70mm 길이의 배기 매니폴드를 적용한 경우 2200rpm과 4300rpm 두 속도조건에서 엔진성능이 향상됨을 확인할 수 있었다. 최적 설계된 엔진을 대상으로 레인지 익스텐더 전기자동차에 적용 가능하도록 발전기 부하를 연결하여 2단 속도로 고정밀 운전제어를 구현하였으며 그 결과, 1단 2200rpm과 2단 4300rpm 운전조건에서 ±2.5% 이내의 속도변화율을 나타내었고, 1단 속도에서 2단 속도로 상승 시 610rpm/s의 목표속도 추종성 결과를 얻었다. The range extender vehicle runs on a mechanism that allows the small power generation engine to start in the most efficient specific operating range to charge the battery and extend the mileage. In this study, we developed a step motor type intake air supply system that replaces existing throttle body system to develop a simple low cost control logic system. The system was applied to the existing base engine, and in order to improve the performance by increasing the amount of intake air, the effect of changing the length of the intake and exhaust manifold was experimentally examined. As a result, the Type B intake air control actuator operated by one step motor showed higher performance than the Type A in all the operation region, but the performance was lower than that of the base engine due to the increase of flow resistance. To improve this, it was confirmed that the engine performance was improved at both speeds of 2200rpm and 4300rpm when the 140mm adapter was installed in the intake manifold and when the newly designed 70mm exhaust manifold was applied. Through this process, high - precision operation control was realized by connecting the generator load to the optimized engine for the range extender electric vehicle. Experimental results showed that the speed change rate was within ±2.5% at 2200rpm in 1st stage and 4300rpm in 2nd stage and the speed follow-up result of 610 rpm/s was obtained when the speed was increased from 2200rpm to 4300rpm.

스파크 점화기관의 노킹제어를 위한 퍼지제어기 개발

이재형,함윤영,장광수,전광민,Lee, Jae-Hyung,Ham, Yun-Young,Chang, Kwang-Soo,Chun, Kwang-Min 대한기계학회 1997 大韓機械學會論文集A Vol.21 No.2

A variety of approaches have been investigated for the application of spark-ignition engine knock control. The control method implemented, here as "Fuzzy Control", has the advantage of not requiring the knowledge of a mathematical model of the controlled object and is more robust and flexible than conventional approaches. Knock control in this study is performed using vibration signal which is measured with accelerometer attached to the cylinder block of a 1498cc four-cylinder spark-ignition engine. The experimental results obtained with this method are compared with those obtained with a knock interval controller and with those of a conventional controller. Those results illustrate better performance in torque than knock interval controller and conventional controller.ontroller.