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합성가스/디젤 혼소압축착화 엔진의 압축비에 따른 연소 및 배출가스 특성
이준순 ( Junsun Lee ),정탄 ( Chung Than ),이용규 ( Yonggyu Lee ),김창업 ( Changup Kim ),오승묵 ( Seungmook Oh ) 한국액체미립화학회 2018 한국액체미립화학회 학술강연회 논문집 Vol.2018 No.-
Syngas is widely produced by incomplete combustion of coal, water vapor, and air (oxygen) in a hightemperature/ high-pressure gasifier through a coal-gasification technology for power generation. In this study, a simulation syngas is used with diesel as fuel and mainly composed of H<sub>2</sub>, CO, CO<sub>2</sub>, and N<sub>2</sub>. A modified single cylinder compression ignition (CI) engine is equipped with intake port syngas supply system and mechanical diesel direct injection system for dual fuel combustion. Combustion and emission characteristics of the engine were investigated by applying various syngas composition ratios and compression ratios. Diesel fuel injection timing was optimized to increase indicated thermal efficiency (ITE) at the engine speed 1,800 rpm and part load IMEP 2 to 5 bar. ITE of the engine increased with the H<sub>2</sub> concentration, compression ratio and engine load. With 45% of H<sub>2</sub> concentration, compression ratio 17.1 and IMEP 5 bar, ITE of 41.5% was achieved, which is equivalent to that of only diesel fuel operation.
미립화와 환경 1 : 가솔린 직접 분사식 엔진에서 연료 분사 압력에 따른 입자상 물질 배출 특성
이준순 ( Junsun Lee ),김창업 ( Changup Kim ),오승묵 ( Seungmook Oh ),이용규 ( Yonggyu Lee ) 한국액체미립화학회 2015 한국액체미립화학회 학술강연회 논문집 Vol.2015 No.-
Recently, Performance and fuel economy of gasoline engines have been improved by adopting direct fuel injection system instead of port fuel injection (PFI) system. However, the injection of gasoline fuel directly into the cylinder significantly reduces the time available for evaporation and mixing, resulting in the increase of the particulate matter (PM) emissions. Moreover, as the emission regulations are getting more stringent, not only the mass but also the total number of PM should be reduced to satisfy the Euro VI regulations. Increasing the fuel injection pressure is one of the methods to meet this challenge. In this study, the effects of fuel injection pressures on combustion and emission characteristics were experimentally examined at several part load conditions in a 1.6 liter commercial gasoline direct injection engine. The distributions of number concentrations of PM with particle sizes were also compared. The combustion durations decreased about 1.8~3.2°[CA] with the injection pressure due to enhanced air-fuel mixing, and the number concentrations of PM larger than 10 nm also significantly decreased.
합성가스 조성이 고압축비 전기점화 엔진의 연소 및 배기배출물에 미치는 영향
이준순(Junsun Lee),박현욱(Hyunwook Park),잠스랑 나랑후(Narankhuu Jamsran),오승묵(Seungmook Oh),김창업(Changup Kim),이용규(Yonggyu Lee),강건용(Kernyong Kang) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
신재생에너지 기술로 분류되는 석탄 가스화 기술은 석탄을 주 원료로 고온-고압 상태의 가스화기에서 불완전 연소시켜 수소와 일산화탄소가 주성분인 합성가스를 생산한다. 석탄 가스화 기술은 사용되는 석탄의 종류와 반응 조건에 따라 합성가스의 성분이 달라지는 특징이 있다. 합성가스 연료는 가솔린, 천연가스 등 기존 전기점화 연료 대비 옥탄가가 높아 고압축비 적용을 통해 엔진 열효율 향상이 가능하다. 또한 합성가스의 낮은 최소점화에너지는 희박연소 운전에 유리하게 작용하여 희박연소 구현을 통한 추가적 열효율 향상이 가능하다. 본 연구에서는 수소, 일산화탄소, 이산화탄소로 모사 합성가스를 구성하였으며, 각각의 가스 공급량 제어를 통해 모사 합성가스 조성에 따른 연소 및 배기배출물 특성에 관해 연구를 진행하였다. 직렬 6기통, 압축비 17.1, 디젤 엔진을 단기통화하고, 스로틀과 전기점화 제어 시스템을 적용하였다. 1800rpm 전부하 운전조건에서 연소 안정성 COV 5% 이내로 공연비와 점화시기를 제어하여 최적화하였다. 최대 부하는 이론 공연비 운전조건에서, 최고 효율은 희박 운전조건에서 달성 가능하였다. 합성가스의 수소와 일산화탄소 조성이 증가하고 이산화탄소 조성이 감소할수록 이론공연비 운전조건에서 최대 부하가 증가하였다. 또한, 희박 운전 영역이 확장되고, 최고 효율 운전조건은 상대적으로 높은 공기과잉률로 이동하는 특징을 보였다. 수소 30%, 일산화탄소 25%, 이산화탄소 45%의 조성에서 이론공연비 운전조건에서 nIMEP(Net indicated mean effective pressure) 0.73 MPa을 달성하였다. 또한, Lambda 1.9에서 nITE(Net indicated thermal efficiency) 41.91%로 가장 높은 효율 특성을 나타냈다. 모사 합성가스의 수소 30%의 높은 조성으로 인해 Lambda 3.1까지 COV 5% 이내로 안정적인 운전이 가능하였다.
Dual Injection System 을 적용한 포트 분사 방식 가솔린 엔진의 냉간 시동 특성에 대한 연구
이준순 ( Junsun Lee ),김정환 ( Junghwan Kim ),오승묵 ( Seungmook Oh ),이용규 ( Yonggyu Lee ) 한국액체미립화학회 2016 한국액체미립화학회 학술강연회 논문집 Vol.2016 No.-
In the port fuel injection (PFI) system, fuel and air are mixed in the intake port and then introduced into the engine cylinder. While a typical injector setup for conventional PFI engines is one injector per cylinder, the dual port injection (DPI) system employs two injectors per cylinder. One advantage of having two injectors is that the two PFI injectors can locate closer to the intake valves so that their fuel spray can directly target the back of the intake valves. On the other hand, the conventional PFI system is required to locate the injector prior to the intake port split for equal fuel distribution between the two intake ports. This DPI configuration could reduce wall-wetting leading to total hydrocarbon (THC) reduction. In the present study, 5 DPI configurations varying in the fuel spray and installation were investigated under the cold-start experiment using a 1.6 liter, spark-ignition, gasoline engine. The results showed that the DPI system achieved significant THC reduction and marginal fuel economy improvement in the cold-start operation in comparison to the conventional PFI system.
스파크점화 엔진에서 천연가스와 수소의 희박연소 성능 비교
박현욱,이준순,오승묵,김창업,이용규,강건용,Park, Hyunwook,Lee, Junsun,Oh, Seungmook,Kim, Changup,Lee, Yonggyu,Kang, Kernyong 한국분무공학회 2021 한국액체미립화학회지 Vol.26 No.4
Lean combustion performance of natural gas and hydrogen was compared in a spark-ignition engine. The lean combustion engine operation with natural gas was limited due to combustion instability at an excess air ratio (EAR) above 1.8. The total hydrocarbon (THC) emissions increased significantly with increasing EAR. The nitrogen oxides (NO<sub>X</sub>) emissions were also high due to the limitation of increasing EAR. The lean combustion engine operation with hydrogen showed superior combustion stability as well as low THC and NO<sub>X</sub> emissions, even at high EARs. However, boosting technology was required to reach the high EARs.