Improvement of combustion characteristics in a controlled auto-ignition engine by hot synthetic gas

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 기계공학전공, 2009. 8., [ xiv, 174 p. ]제어 자발화에 대한 내부EGR의 영향이 단일 사이클 모사장치인 급속흡입압축팽창장이에서 평가되었다. 메탄을 연료로 사용하였으며, 연료-공기 혼합기와 혼합기를 연소시켜 생성한 모사잔류가스가 연소실로 스풀형 밸브를 통해 흡입과정에 공급되었다. 다양한 공급시기, 성층화, 공연비 조건의 잔류가스가 연료-공기 혼합기의 자발화에 미치는 영향을 연구하였다. 다점점화와 급속연소가 관찰되었으며제어 자발화를 구현할 수 있었다. 모사잔류가스의 공급시기는 모사잔류가스의 온도와 상관성이 있었으며 자발화 시기와 연소기간에 영향을 미쳤다. 연료-공기 혼합기와 모사잔류가스 사이의 성층화는 모사잔류가스의 온도를 국부적으로 높게 유지함으로써 연료-공기 혼합기의 자발화에 도움을 주었다. 성층혼합조건에서의 자발화 온도는 균일혼합 조건과 비교하여 100K 이상 낮아졌다. 상대적으로 희박한 혼합기는 자발화가 어려웠으며 높은 온도에서도 실화가 빈번히 발생하였다. 단기통 엔진에서는 흡배기 모두 가변밸브시스템과 2mm의 밸브 양정을 갖는 캠을 사용하여 연소변동성과 노킹강도에 의해 제어자발화 영역을 정의하였다. 고온의 합성가스가 연료개질장치를 통해 생성되었으며 연소실로 공급됨으로써 제어자발화의 연소특성을 개선하였다. $O_2/C$ 비율, 공연비, 합성가스 공급비율 등의 변수를 변화시키면서 제어자발화에 미치는 영향을 평가하였다. 가솔린-합성가스 혼소의 경우, 외부EGR 공급에 의해 전체EGR은 2~12\%증가 하였으며 자발화시기가 진각되고 연소시간은 짧아졌다. 연소소비율과 배출가스도 개선되었다. 합성가스 전소의 경우 가솔린 제어자발화와 비슷한 특성을 보였으나 저부하영역에서 운전영역이 확장되었으며 배출가스도 감소하였다. 연비는 가솔린 제어자발화와 비교하여 13.5\% 개선되었다.한국과학기술원 : 기계공학전공

Simultaneous Reduction of NOx and Smoke Through the Low Temperature Diesel Combustion

This paper describes the simultaneous reduction of nitrogen oxides (NOx) and smoke in a modern light-duty diesel engine under high exhaust gas recirculation (EGR) levels. Simultaneous reduction of NO x and smoke emissions was achieved using two different approaches. The first approach utilizes a medium level of EGR (O2 concentration = 15%), retarded injection timing and high injection pressure. The second approach utilizes a high level EGR (O2 concentration = 13%), advanced injection timing and high injection pressure. The results showed the heat release rate of low temperature diesel combustion and the effects of a combustion control parameter incorporated in this combustion concept. The results also made clear the effects of the fuel injection parameters of a common rail injection system. Based on these results, this paper discusses the effects of combustion control parameters on low temperature combustion as well as emission characteristics

흡기포트 및 연소실 설계기술 개발

4-밸브형 엔진의 경사텀블을 이용한 흡기포트 및 연소실 형상에 대한 설계기법 개발을 위해 설계기준에 입각한 다양한 형태의 SCV(스월조절밸브)에 대해 유동실험을 통해 데이터베이스를 구축하고 유동 및 연소실험을 수행하였다. SCV형상에 따른 유동은 가시화엔진에 대해 LDV실험으로 텀블/스월속도와 난류특성을 산출하였고 연소특성은 실제 4기통엔진과 단기통 엔진에서 연소압력과 화염사진 가시화를 취득하므로서 해석하였다. 흡기포트 유입각이 텀블생성에 큰 영향을 미치며 SCV는 스월의 크기를 변화시켜 다양한 형태의 경사텀블을 생성하여 압축말기 난류강도 증가에 효과적임으로서 희박연소영역에서 급속연소에 크게 기여함을 확인하였다. 또한 가시화엔진내 화염전파사진을 통해 유동에 의한 연소개선효과를 확인할 수 있었다