500bar 급 GDI 고압인젝터의 유량 및 거시적 분무 특성

국문 초록 (Abstract)

최근 자동차에서 배출되는 배기가스인 CO₂ 및 미세먼지에 대한 배기규제가 점차 강화되고 있다. 이런 강화되고 있는 배기규제를 대처하기 위해 연소와 배기에 영향을 미치는 최적의 연료 분사 시스템의 개발이 필요하다. 지금 현재 국내 출시된 GDI 자동차에 적용되어 있는 연료 분사 시스템은 최대 250bar 연료 분사 시스템을 적용하고 있으며, 국내ᆞ외 시장 규제상황 및 국내 자동차산업 경쟁력 제고를 위해 350bar 및 500bar와 같은 고압 인젝터의 개발되고 있다. 하지만 아직 500bar 급 GDI 고압 인젝터의 유량 특성 및 분무 특성에 대한 연구는 부족한 현황이다.
따라서 본 연구에서는 최근 강화되는 배기규제와 자동차에서 배출되는 미세먼지 문제를 해결하기 위한 엔진 효율 향상 및 미세먼지(PN)을 저감하기 위해 고효율 소형 엔진의 연소에 가장 영향을 미치는 고압 인젝터의 유량 특성 및 분사 압력에 따른 분무 액적의 도달거리 및 분무각 등의 거시적 분무 특성을 연구하였다.
연구에 사용한 고압 인젝터는 비자성체를 적용한 인젝터와 적용하지 인젝터를 대상으로 연구를 수행하였다. 연구방법으로 유량 특성을 파악하기 위해 정밀저울을 이용하여 인젝터에서 분사되는 연료량을 측정하였으며, 고압 인젝터의 단분사 및 다단분사 시 인젝터 열림 및 닫힘시간 및 최대 유량구간을 파악하기위해 Bosch 장관법을 이용하여 분사율 실험을 진행하였다.
또한, 고압 인젝터의 단분사 및 다단분사의 거시적 분무특성을 파악하기 연료 액상을 측정하는 Mie-scattering 기법을 적용하여 분무발달 이미지를 측정하였으며, 측정한 이미지는 MATLAB image processing을 이용하여 시간에 따라 정리하였다.