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- 저자 : 황남기 (검색결과 2 건)
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황남기 국민대학교 산업기술대학원 2009 국내석사
자동차에서 배출되는 유해 배출물에 의한 심각한 지구온난화 및 환경오염에 따른 배기가스규제에 대응하기 위한 기관 기술로는, 직접분사식 소형 디젤기관 기술, 그리고 대체연료 기술로 크게 구분할 수 있다. 이 중에서도 직접분사식 소형 디젤기관 기술은 연비 향상과 유해 배출가스의 문제를 가장 효율적으로 해결할 수 있는 기술이며, 또한 대체연료 기술로 통해 세탄가를 높여 출력 및 유해 배출가스에 대한 법적 규제에 대응할 수 있는 좋은 기술이다. 이러한 두 가지 기술을 접목시킴으로써 배출가스 규제에 따른 환경오염 문제 및 유가상승에 대처 할 수 있을 것이다. GTL 연료는 대체 연료로서 사용 가능하지만, 100% 사용 시에는 상용 디젤기관에 기술적 문제점이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 디젤기관 고유의 자기착화방식에 실린더 내 디젤연료와 GTL 연료를 혼합하여 실험하였다. 먼저 고압(60 MPa, 100 MPa)분사를 위해 무 윤활방식의 고압펌프를 사용하였다. 또한 실린더 내에 직접 분사하여 분무 및 연소현상을 관찰하기 위해 먼저 수소와 산소 질소를 예혼합 연소시켜 디젤기관과 비슷한 고온 고압의 분위기 조건을 형성하였으며, 압축착화 방식의 GTL 연료를 21, 33, 46wt%의 비율로 디젤연료와 혼합하여 분무의 분무각과 관통거리, 연소화염의 확산과 착화지연 등의 연소특성을 파악하였다. 이를 실제 상용 기관에 적용하기 위한 실험을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1) 디젤연료 및 GTL 혼합률에 따른 분무실험 결과, 분무 압력이 높을수록 분무 관통거리는 길어지고 원활한 무화상태 및 넓은 분무각을 형성하였다. 하지만 GTL의 혼합률이 증가함에 따라 분사 압력 상승 시 분무상태 및 관통거리, 분무각의 큰 변화는 없었다. 2) 디젤연료 및 GTL 혼합률에 따른 연소실험 결과, 디젤연료와는 달리 GTL 혼합률이 증가함에 따라 분무 상단에서부터 착화가 시작되었고 이는 GTL 연료가 주위 공기와의 혼합이 원활히 이루어졌기 때문인 것으로 추측된다. 또한 세탄가의 상승효과로 착화성이 향상되었기 때문에 연소가 잘 이루어짐을 확인하였다. 3) 연소 압력 및 열 발생률 결과로부터 GTL 혼합률이 증가할수록 세탄가 상승효과로 인한 압력 및 열 발생률이 향상되고, 착화지연 기간이 줄어듦을 확인하였다. 4) 배출가스 실험 결과, GTL 혼합률이 증가할수록 균일한 혼합과 완전연소로 인한 CO 및 미연 HC의 배출량은 감소하는 경향을 보였다. 하지만 NOx는 세탄가 상승효과로 인한 착화성 향상으로 높은 온도 조건과 풍부한 산소 농도로 NOx 배출량은 증가하였다. There are direct injection diesel engine and alternative fuel technology in the engine technology to respond to the regulation of exhaust gas followed by the serious global warming and environmental pollution due to the hazardous emission from the vehicles. Among those, direct injection diesel engine technology can enhance the mileage and reduce the hazardous gas the most efficiently. Also, it can respond to the regulation for the generating power and hazardous emitting gas, enhancing cetane number through the alternative fuel technology. With combining these 2 technologies, we can cope with the environmental pollution and the increment of fuel cost followed by the regulation of emitting gas. GTL fuel can be used as a alternative kind of fuel but any technological problem may occur in the common diesel engine in case of using it to 100%. Therefore, we tested the diesel engine, mixing derv (diesel fuel) into the cylinders with GTL fuel for the existing autoignition method. First, we used non-lubrication patterned high pressuring pump for high pressuring injection (60 MPa, 100MPa). Also, to the condition of injection and combustion in case of injecting the fuel into the cylinders, we pre-mixed hydrogen and oxygen for combustion to form the high temperature and pressure condition similar to diesel engine. Moreover, we mixed pressuring ignition (patterned) GTL fuel of each 21, 33, 46wt% with diesel fuel to grasp the combustion properties such as the injection angle & penetration distance for injection and the diffusion & ignition delay of combustion flame. We acquired next conclusion. 1) From the injection test result according to diesel fuel and GTL mixture, the higher the injection pressure becomes, the far the distance becomes and the broader the injection angle becomes. However, as injection pressure increased according to the mixing rate of GTL GTL, there's only a little change in the injection condition, injected fuel reached distance and injection angle. 2) From the combustion test result according to diesel fuel and GTL mixing rate, ignition began on the top of injection part for the first time as GTL mixing rate. We assumed that this phenomenon occurred because GTL fuel was mixed well with the peripheral air. Also, we confirmed that combustion was done well because ignition was enhanced by the incremental effect of cetane. 3) From the combustion pressure and heat occurrence test result, we confirmed that pressure and heat incidence increased due to the increasing cetane effect and ignition delay time as GTL mixing rate increased. 4) From the emitted gas test result, the more GTL mixing rate increased, the more the emitted amount of CO and HC decreased because the even mixing rate and perfect combustion were done. However, enhancement of ignition due to the synergistic effect of cetane, high temperature and concentration of rich oxygen resulted in the increment of NOx emitted amount.
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