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이선엽(Sunyoup Lee),박철웅(Chulwoong Park),김창기(Changgi Kim),원상연(Sangyeon Won),이장희(Jang Hee Lee) 한국자동차공학회 2009 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2009 No.11
최근 에너지 이용에 있어 화두가 되고 있는 지속가능한 발전을 위해 전 세계적으로 온실가스 저감에 관한 연구가 다양한 분야에서 활발히 이루어지고 있다. 그 중에서도 폐기물이나 Biomass로부터 생성되는 바이오가스를 왕복동 내연기관과 같은 대표적인 분산형 시스템에 바로 적용하여 전기에너지를 생산하는 것은 저탄소사회 실현을 위한 최선의 방법 중 하나라 할 수 있다. 이를 위해 이번 연구에서는 바이오가스를 이용한 발전용고효율 전소엔진을 개발하기 위한 전 단계로서 60㎾급 디젤 혼소엔진을 개발하였다. 저발열량의 바이오가스를 모사하기 위해 메탄(CH₄)에 N₂를 희석하여 연료로 사용하였으며 디젤 연료 분사를 제어하기 위한 인젝터 드라이버 장치 및 ECU를 적용하였다. 실험결과로 바이오가스 혼소율, 디젤 연료분사방법, 출력 등에 따른 엔진출력, 효율, 그리고 연소 성능 등을 제시하였다.
Heavy-duty HCNG엔진의 연소 및 배기성능 최적화에 관한 연구
최영(Young Choi),박철웅(Chulwoong Park),원상연(Sangyeon Won),김창기(Changgi Kim) 한국가스학회 2011 한국가스학회지 Vol.15 No.2
도심 대기오염을 줄이고자 도입된 CNG 버스는 현재의 배기규제 기준을 만족시켜 도시 대기환경 개선에 많은 기여를 했지만 추가적인 후처리 장치의 도움 없이는 차기 배기기준인 유로6 배기규제를 만족시키기 매우 어렵다. 수소는 매우 활발하고 빠른 반응성을 가지고 있으며 희박가연한계 또한 매우 넓어 기존 연료와 함께 사용 시 개선된 연소 및 배기성능을 기대할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 시내버스용 대형 CNG 엔진에 수소를 일정 부분 CNG와 혼합한 HCNG 연료를 공급하여 희박연소를 시킴으로서 연소 및 배기성능을 개선하는 실험을 수행하였다. 수소혼합비율, 공연비, 점화시기 변화에 따른 연소 및 배기성능을 살펴보고 최적운전조건을 찾아내었으며 산화촉매 성능평가를 통해 11리터 버스용 HCNG 엔진의 상용화 가능성을 검토하였다. Although CNG is able to meet the current emission standards, it is expected to be impossible to satisfy the requirements of the next EURO-6 emission regulation without an additional after-treatment device. Hydrogen is known to be a gaseous fuel which features the wide flammability limit and the fast reactivity. A certain amount of hydrogen addition to CNG is able to extend the lean combustion range and produce lesser amounts of harmful emissions. In this research, the combustion and emission characteristics of HCNG(mixture of Hydrogen and CNG) fuel were experimented in an 11-liter heavy duty lean burn engine varying hydrogen contents, air-to-fuel ratio and spark timing. The optimization of this HCNG engine for a city bus was performed through the evaluations of oxidation catalyst characteristics.
원상연(Sangyeon Won),박철웅(Chulwoong Park),김창기(Changgi Kim) 한국자동차공학회 2010 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2010 No.5
A turbocharged lean burn natural gas engine was upgraded to operate on a blend oh hydrogen and natural gas (HCNG). Lean burn is widely accepted as an effective approach to simultaneously improve spark ignition engine"s thermal efficiency and decrease NOx and CO₂ emissions. In this study, the experiment showed that hydrogen enrichment could significantly extend the lean operation limit, so it was found to improve the engine"s lean burn ability and CNG blend for H₂ fractions between 0 ~ 40 vol% then compare the HCNG with CNG engine performances. The HCNG calibration included operation at higher air-fuel ratios and retarded spark timing. The results indicated that the NOx, THC, CO and CO₂ emissions were reduced. It consider that hydrogen was increased due to fast burning speed and low exhaust gas temperature. The efficiency for HCNG is greater than CNG for the same λ value, and the difference in efficiency, between HCNG and CNG for the same λ increses with increasing excess air ratio.
Air hybrid 엔진 기술 개발을 위한 기초 타당성 연구
이용규(Yonggyu Lee),김용래(Yongrae Kim),박철웅(Chulwoong Park),임현식(Hyunsik Lim),최교남(Kyonam Choi),정동수(Dongsoo Jeong) 한국자동차공학회 2010 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2010 No.11
A preliminary study of new concept air-hybrid engine, which stores compressed air in the tank during braking and re-use it to propel vehicle during crusing and acceleration, was carried out in this study. A single cylinder engine with displacement volume of 500㏄ and 4 valve DOHC system was modified to realize the concept of air-hybrid engine. Independent variable valve lift system, which can varies valve lift from 0 to 5 ㎜, was adopted in one of exhaust valve to store the compressed air in the air tank during compression stroke. For air motoring mode, air injector module was installed in place of spark plug and compressed air was supplied during the expansion period. The test engine was operated at the engine speed of 800 and 1,500 rpm with various throttle positions. For air compression mode, the tank with volume of 30 liter could be charged up to more than 13 bar at the engine speed of 800 rpm and full throttle condition by optimizing valve lift and timing. For air motoring mode, gas injector for heavy duty compressed natural gas engine was installed in place of spark plug. Compressed air charged in the air tank was injected with this gas injector during the expansion period of piston.
Air hybrid 엔진의 구동 특성에 관한 실험적 연구
이용규(Yonggyu Lee),김용래(Yongrae Kim),김영민(Youngmin Kim),박철웅(Chulwoong Park),최교남(Kyonam Choi),정동수(Dongsoo Jeong) 한국가스학회 2011 한국가스학회지 Vol.15 No.5
엔진의 제동시의 유효일을 이용하여 고압의 압축 공기를 저장하고 운전 시에는 저장된 압축 공기를 동력원으로 사용하는 신개념의 Air hybrid 엔진의 구현 가능성 검토를 위한 실험적인 연구를 진행하였다. Air hybrid 엔진 시스템의 구현을 위하여 연구용 단기통엔진을 개조하였고, 배기 밸브 중의 하나에 독립 가변 밸브리프트 시스템을 장착하여 압축 행정 동안에 고압의 공기를 저장할 수 있도록 하였다. 또한, 엔진의 구동을 위하여 점화플러그 위치에 공기 분사 모듈을 장착하여 팽창행정 중에 고압의 공기를 분사할 수 있도록 하였다. 압축 공기 저장 모드에서는 800rpm 아이들 조건에서 800 사이클 동안 30리터의 공기 저장 탱크를 최대 13 bar 까지 충전할 수 있었고, 충전된 고압의 공기를 이용하여 800rpm 아이들 조건에서 0.41 bar의 평균도시유효압력의 일을 얻을 수 있었는데 이것은 정상적인 아이들 조건보다 1.1 bar의 유효일이 증가한 것이다. A preliminary experimental study of new concept air hybrid engine, which stores compressed air in the tank during braking and re-use it to propel vehicle during crusing or acceleration, was carried out in this study. A single cylinder engine was modified to realize the concept of air hybrid engine. Independent variable valve lift system was adopted in one of the exhaust valves to store the compressed air into the air tank during compression period. An air injector module was installed in the place of spark plug, and the stored compressed air was supplied during the expansion period to realize air motoring mode. For air compression mode, the tank with volume of 30 liter could be charged up to more than 13 bar. By utilizing this stored compressed air, motoring work of 0.41 bar of IMEP(Indicated mean effective pressure) at maximum can be generated at the 800rpm conditions, which is higher than the case of normal idle condition by 1.1 bar of IMEP.