연료분사시기와 압력이 함정용 디젤연료의 분무 및 연소특성에 미치는 영향

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이형민
Lee, Hyung-min

  • 투고 : 2015.07.29
  • 심사 : 2015.09.21
  • 발행 : 2015.11.30

초록

본 논문에서는 함정용 디젤연료를 단기통 커먼레일 디젤엔진에 적용하여 연료분사압력 변화에 따른 분사율 특성, 거시적 분무 특성 및 연료분사시기와 연료압력변화에 따른 연소 및 배기가스 배출특성을 분석하는데 초점을 두었다. 분사율 특성은 Bosch법을 적용한 분사율 측정 시험 장치를 이용하여 분석하였고, 거시적 분무 특성은 정적용기 및 초고속 카메라를 이용하여 분석하였다. 또한, 연료분사시기 및 연료압력 변화를 정밀하게 제어할 수 있는 단기통 엔진을 이용하여 연소 및 배기가스 배출특성을 분석하였다. 30MPa과 50MPa의 분사조건에서 초기 분사율은 50MPa의 분사조건에서 크게 나타났으며, 분무 발달(투과) 또한 동일시간대에서 큰 것으로 분석되었다. 연료분사시기가 지각될수록 실린더 내부 최대 압력과 최대 열발생량은 떨어지는 경향으로 나타났으며, 고압분사조건에서 실린더 내부 최대압력과 최대 열발생량은 다소 큰 것으로 분석되었다. 고압분사조건에서 도시평균유효압력은 낮은 것으로 분석되었고, 연료분사시기가 TDC 쪽으로 지각될수록 도시평균유효압력 및 토크는 증가하는 것으로 나타났다. 연료분사시기가 $BTDC20^{\circ}$(30MPa)와 $BTDC15^{\circ}$(50MPa)에서 질소산화물 발생수준이 가장 높았으며, 일산화탄소는 $BTDC30^{\circ}$를 기준으로 지각될수록 저감되었다.

키워드

분사율;거시적 분무;도시평균유효압력;일산화탄소;질소산화물

참고문헌

  1. M. J, Bae, D. S. Han, Y. J. Chang, J -H. Song, and C. H. Jeon, "A numerical study on effect of pilot injection on combustion and emission characteristics in a marine diesel engine", Journal of the Korean Society of Marine Engineering, vol. 34, no. 1, pp. 37-45, 2010 (in Korean). https://doi.org/10.5916/jkosme.2010.34.1.037
  2. J. D. Kim, G. Ainull, K. K. Song, J. Y. Jung, and H. G. Kim, "An experimental study on spray characteristics of diesel and biodiesel fuel", Journal of the Korean Society of Marine Engineering, vol. 35, no. 1, pp. 53-59, 2011 (in Korean). https://doi.org/10.5916/jkosme.2011.35.1.053
  3. J. G, Hong, K. W. Ku, J. H, Kim, and C. W, Lee, "Spray characteristics of CRDi for injection and ambient pressure", Spring academic conference proceeding of the Korean Society of Automotive Engineering, KSAE 12-G0011, 2012 (in Korean).
  4. H. M. Lee, "Effect of fuel injection timing on the combustion and NOx emission characteristics in a single cylinder diesel engine applied with diesel fuel for naval vessel and biodiesel", Journal of the Korean Society of Marine Engineering, vol. 38, No. 6 pp. 681-687, 2014 (in Korean).
  5. C. Arcoumanis and M. S. Baniasad, "Analysis of consecutive fuel injection rate signals obtained by the Zeuch and Bosch methods", SAE technical paper, SAE 930921, 1993.
  6. M. Ikegami, "Fuel injection rate shaping and its effect on exhaust emissions in a direct-injection diesel engine using a spool acceleration type injection", SAE technical paper, SAE 970347, 1997.
  7. S. H. Park, S. H. Yoon, and C. S. Lee, "Effect of multiple-injection strategies on overall spray behavior, combustion, and emissions reduction characteristics of biodiesel", Applied Energy, vol. 88, pp. 88-98, 2011. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2010.07.024
  8. J. G. Ramirez-Hernandze, Combustion Studies for High Speed Direct Injection Diesel Engines under Low Temperature Cold Start Conditions, Ph.d. Dissertation, Department of Mechanical Engineering, University of Politecnica in Valencia, Spain, 2012.