연료 레일 체적이 가스분사 특성에 미치는 영향(2) - 레일 내부 압력 변동 특성

김형구,현지혜,엄인용 한국동력기계공학회 2019 동력시스템공학회지 Vol.23 No.4

본 논문은 가스 연료 분사시스템에서 분사 압력, 분사 기간 및 기관 속도에 따른 연료 레일 내부의 압력 변동 특성을 분석하였다. 연료 레일 체적 효과 확인을 위해 각각 5, 100, 200, 435cc 체적의 연료 레일이 사용되었다. 가스 연료 대신 압축 공기를 사용하였고, 인젝터 드라이버를 사용하여 분사를 제어하였다. 압력 센서, 압전 소자 방식의 증폭기, 오실로스코프를 사용하였으며, 압력 파형을 100회 측정하여 평균하였다. 분사 압력은 1.5, 3.0, 4.5, 6.0bar로, 엔진 속도는 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000rpm으로, 분사 기간은 3, 5, 8, 13ms로 설정하였다. 기관 속도가 증가할수록, 그리고 분사 기간이 길어질수록 연료 레일 내부 압력이 큰 폭으로 감소하며, 맥동 현상이 점차 소멸된다. 기관 속도 및 분사 기간 증가로 인젝터의 구동 기간의 거의 연속적으로 연결되기 시작하다 결국 서로 겹친다. 이는 압력 조절기의 공급량 증가보다 분사 유량이 증가하여 압력이 회복될 만큼 연료 레일에 연료가 추가로 공급되지 못하는 것이 원인으로 판단된다. 또한 체적 변화와 관계없이 레일 내부 압력 저하 경향은 매우 일정하게 나타나지만, 연료 레일의 체적이 증가할수록 압력 변동이 감소하여 연료 분사 안정성의 확보에 어느 정도 기여한다. 레일 압력 감소때문에 전부하 조건에서 필요한 만큼의 분사 유량을 확보하지 못하므로, 레일 내부 압력 유지에 대한 방법을 강구해야할 필요가 있다.

연료 레일 체적이 가스분사 특성에 미치는 영향(1) - 분사 유량

곽윤기,현지혜,김형구,엄인용 한국동력기계공학회 2019 동력시스템공학회지 Vol.23 No.4

본 논문은 가스 연료 분사시스템에서 분사 압력, 분사 기간 및 기관 속도에 따른 연료 분사 특성을 분석하였다. 현재 애프터마켓에서 개조용으로 판매되는 5cc 체적의 연료 레일과 인젝터 kit를 주대상으로 하였으며, 연료 레일 체적 효과를 확인하기 위해 100, 200, 435cc 체적의 연료 레일과 그 특성을 비교·분석하였다. 가스 연료 대신 압축 공기를 사용하였고, 인젝터 드라이버를 사용하여 순차 분사를 실시하였다. 수치환산법을 이용하여 연료 분사량을 측정하였다. 분사 압력은 1.5, 3.0, 4.5, 6.0bar로, 엔진 속도는 750, 2000, 3000, 6000rpm으로, 분사 기간은 실제 엔진 작동을 고려하여 각각 3, 5, 8, 13ms로 설정하였다. 4기통 2000cc 엔진의 정격 출력 운전 조건에서 천연가스를 연료로 사용하는 경우, 각 실린더 당 1회 분사량은 최소한 53cc가 필요하다. 또한 원활한 연료량 제어를 위해 최소 분사 유량은 5cc 이하가 되어야 한다. 본 연구 결과 중, 일부 예외를 제외하고 연료 압력이 높을수록, 분사 기간이 길어질수록 분사 유량이 증가하며, 기관 속도는 높아질수록 감소한다. 모든 조건에서 최소 분사 유량이 5cc보다 매우 크며, 반대로 전부하 조건에서 연료 분사 압력 1.5bar는 53cc를 충족시키지 못하는데, 이를 해결하기 위해 분사 압력을 높이면 분사 유량이 과도하게 된다. 한편, 5cc와 435cc 같이 그 체적의 차이가 매우 큰 경우에서만 체적 효과가 가시적으로 나타난다. 연료 레일의 체적을 증가시키면 정밀한 연료 계량 특성 확보에 유리하며, 53cc를 만족시킬 수 있지만 여전히 최소 유량 및 저부하 영역 분사 유량이 과도한 문제가 발생한다.

충격기류식 여과집진장치에서 최적의 탈진 분사거리 예측

김기풍,조재환,서정민 한국도시환경학회 2022 한국도시환경학회지 Vol.22 No.3

In this study, the optimal injection distance that minimizes pressure drop was derived by statistical estimation using the OLS method of the SAS 9.4 program, and it was intended to be utilized as basic data for efficient operating conditions and economical design of the Pulse air jet type bag filter. The pressure drop of 540 pieces according to the operating conditions was measured using the pressure drop tested with the coke dust of the P-steel Pulse air jet type bag filter. As a result of previous studies, it can be seen that the design factor that has the most influence on the pressure drop is the filtration velocity, so the data were classified based on the filtration velocity. Therefore, it is summarized in an equation that considers only the effect of pressure drop and injection distance. It was found that the optimal Injection distance was 102 mm when the filtration speed was 1.25 m/min, the optimal Injection distance was 100 mm when the filtration speed was 1.5 m/min, and the optimal Injection distance was 108 mm when the filtration speed was 1.75 m/min. Therefore, it was found that the optimal injection distance from the blow tube to the filter bag was optimally designed to be between 100 mm and 110 mm. 본 연구는 SAS 9.4 프로그램의 OLS방식으로 통계 추정하여 압력손실을 최소로 하는 최적의 분사거리를 도출하여 충 격기류식 여과집진장치의 효율적인 운전조건과 경제적인 설계 기초자료로 활용하고자 하였다 . P제철소 충격기류식 여과 집진장치의 Coke분진으로 실험한 압력손실을 이용하여 운전조건에 따른 540개의 압력손실을 측정하였다 . 앞선 연구들 의 결과로 압력손실에 가장 많은 영향을 주는 설계 인자가 여과속도임을 알 수 있어 여과속도를 기준으로 데이터를 구분 하였으며 도출된 추정식에 입구농도 , 탈진압력 , 분사간격의 평균 데이터 수치를 대입하여 압력손실과 분사거리의 영향만 을 고려한 식으로 정리하였다 . 여과속도가 1.25m/min일 때 최적의 분사거리는 102 mm, 여과속도가 1.5m/min일 때 최 적의 분사거리는 100mm, 여과속도가 1.75m/min일 때 최적의 분사거리는 108 mm임을 알 수 있었다 . 따라서 , Blow Tube에서 여과포까지의 최적 분사거리는 100 mm ~ 110 mm 사이로 설계하는 것이 압력손실을 최소화 시킬수 있음을 알 수 있었다 .

승용 디젤 CRDI 엔진의 다단 분사 및 분사압력이 연소 및 배기 특성에 미치는 영향

노현구(Hyungu Roh),전학식(Haksik Jeon),이창식(Changsik Lee) 한국자동차공학회 2007 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.- No.-

This paper describes the effect of the multiple injection and injection pressure on the combustion and emission characteristics in a CRDI diesel engine at various operating conditions. In order to investigate the influence of multiple injections and injection pressure in a diesel engine, the fuel injection timing was varied double pilot injections and main injection at TDC. The experimental apparatus is consisted of DI diesel engine with 4 cylinders, EC dynamometer, multi-stage injection and injection pressure control system, and exhaust emissions analyzer. The combustion and emission characteristics are investigated of various injection strategies such as analyzed for the main, one pilot-main, double pilot-main strategy. The results showed that the average of peak combustion pressure is increased with the increase of injection pressure. Also, double pilot injection has a great effect on reducing NOx emissions because the decrease of peak heat release rates. However soot is increased at the double pilot injection compared to single injection. Based on this result, it showed that the combustion and emission characteristics can be improved as the pilot injection is retarded.

분사압력 변화에 따른 디젤-DME연료의 다단분사 특성에 관한연구

정연호 ( Y. H. Jeong ),양지웅 ( J. W. Yang ),오충환 ( C. H. Oh ),임옥택 ( O. T. Lim ) 한국분무공학회 2013 한국액체미립화학회지 Vol.18 No.4

An investigation on spray characteristics of fuels which diesel and di-methyl ether (DME) with change of injection pressure used the multi-injection in constant volume combustion chamber (CVCC). Diesel was already used famous fuel which we could use. DME showed similar features with diesel like as cetane number, auto-ignition temperature. High cet-ane number of diesel and DME could make possible to compression ignition. DME showed different atomization hom diesel due to evaporating pressures and boiling points. Experiments were carried out in CYCC equipped with Delphi sole-noid 6-hole type injector and the spray characteristics of diesel and DME were tested the various pre and pilot injection. Terms of injections and a number of injections in multi-injection has been controlled. Experiments were perfonned in 2 types that 1500 rpm, 2000 rpm and under the condition of injection ranging from 100 bar to 500 bar. From the results of this experiment diesel showed longer spray penetration than DME. That result showed dilferent of atomization speed DME and diesel. Result of high injection pressure condition showed similar spray characteristics diesel and DME. After this investigation, new conditions and experiments using laser light to go forward and add the Riels like as the biodiesel and diesel and DME blend.

소형 HSDI 압축착화 엔진의 운전조건이 연소 및 배기 배출물에 미치는 영향

민세훈,서현규 한국기계기술학회 2015 한국기계기술학회지 Vol.17 No.4

The objective of this study is to investigate the effect of operating conditions on the performance of small HSDI compression ignition engine. Combustion and exhaust emission characteristics of engine were studied by using CFD simulation with ECFM-3Z combustion model. The conditions of simulation were varied with injection timing, injection pressure, and operating speed, and the results were compared in terms of combustion pressure, rate of heat release, NOx and soot. It was found that as injection timing was advanced and injection pressure is increased, combustion pressure and rate of heat release were increased. As a result, NOx generation is increased. Soot generation is also increased due to the wall film caused by the increase of the injection pressure and locally the rich mixture caused by the effect of the advancing of injection timing.

분사압력 1800 bar 실현을 위한 직접 니들구동방식 피에조 인젝터 설계 최적화 연구

한상익 ( Han Sangik ),김주환 ( Kim Juhwan ),지형순 ( Ji Hyungsun ),고준채 ( Go Junchae ),김진수 ( Kim Jinsu ),이진욱 ( Jinwook Lee ) 한국액체미립화학회 2016 한국액체미립화학회지 Vol.21 No.3

The advantages of the common rail fuel injection system architecture have been recognized since the development of the diesel engine. In common rail systems, a high-pressure pump stores a reservoir of fuel at high pressure up to and above 2000 bar. And solenoid or piezoelectric valves make possible fine electronic control over the fuel injection time and quantity, and the higher pressure that the common rail technology makes available provides better fuel atomization. In this study, the direct needle-driven piezo injector was investigated for accomplishing injection pressure of 1800 bar by optimal design by simplification of component and changing number of springs and plates of DPI. It was found that a direct needle-driven piezo injection system features the prototype DPI for passenger vehicle to operate at 1800 bar of injection pressure.

분사 압력과 흡기 압력에 따른 저온 디젤 연소와 기존 디젤 연소의 특성 비교

한상욱(Sangwook Han),김기현(Kihyun Kim),배충식(Choongsik Bae) 한국자동차공학회 2013 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2013 No.5

A comparative study on the effects of injection pressure and intake pressure on the combustion characteristics were carried out in both low temperature diesel combustion (LTC) and conventional diesel combustion regime. The injection pressure and intake pressure significantly affected the combustion phase in the LTC regime due to the longer premixing time relative to the conventional diesel combustion regime. In the LTC regime, the injection pressure mainly affected the duration of early stage combustion while the intake pressure significantly affected the duration of late stage combustion. The reduction of soot emissions with higher injection pressure and intake pressure was predominant in the conventional combustion regime where the soot formation rate is high. In addition, direct flame image was taken to observe the flame structure of two different combustion regimes to correlate with the soot emission results and combustion characteristics.

기상분사용 LPG Injector의 오리피스 압력 해석연구

고세일(Seil Ko),이범호(Beomho Lee),주경석(Kyoungsuk Joo),이대엽(Daeyup Lee),이병직(Byougjik Lee) 한국유체기계학회 2006 유체기계 연구개발 발표회 논문집 Vol.- No.-

Korea currently has the largest number of LPG vehicles in the World. Although the majority of LPG vehicles in Korea are using the mixer type fuel supply system, the fuel injection in an intake port with liquified phase is replacing the conventional mixer type. LPG injection with gaseous phase is also very promising to control emissions and enhance performance. Thus, studies have been carried out with gaseous injector for LPG fuel supply system. A measurement of injection amounts showed a slight variation of injected mass among injectors. Due to this, it may be necessary to reduce the variation of injected mass among injectors in order to meet the more stringent emission regulations. Since the injection amount of an LPG fuel is mainly related with pressure difference between the supplied fuel pressure and an ambient pressure, the flow path and orifices in a injector have been investigated and analyzed in this work to level the injected amount. Five orifices having various sectional areas show different characteristics of pressure drops depending on each orifice area. In this work, pressure variation through orifices with numerical method has been carried out, which wil be compared with the experimental result that is underway.

압력식 스월 노즐의 분사 압력에 따른 바이오디젤 분무 이미지 분석

문평권 ( Pyeong Gwon Moon ),황창영 ( Chang Yeong Hwang ),정회중 ( Hoijoong Jeong ),윤석주 ( Suckju Yoon ) 한국액체미립화학회 2016 한국액체미립화학회 학술강연회 논문집 Vol.2016 No.-

This study is precedent performance characteristic study of the biodiesel boiler. Spray image analysis of pressure nozzle was carried out on various injection pressure conditions and horizontal spray condition. Spray image was obtained by the image acquisition device (halogen light, high speed camera) and the fuel supply device (biodiesel chamber, regulator, pressure gage). Fuels used in the experiment are Lard, Soybean and Kerosene. Through the experiment, spray angle and spray velocity were measured.