[학위논문]Bypass EGR cooler를 적용한 디젤엔진에서 EGR 온도가 배기특성에 미치는 영향에 관한 연구 (A) Study on Effect of EGR Temperature for Exhaust Characteristics in a Diesel Engine Applied Bypass EGR Cooler원문보기
디젤기관은 다른 열기관에 비해 열효율이 높으므로 에너지 이용면에서 효과적이고 이산화탄소의 배출이 적어 지구온난화 방지차원에서는 적합하지만상대적으로 NOx와 PM의 배출량이 많다는 문제점을 가지고 있어 이를 저감시킬 수 있는 대책이 필요하다. NOx를 저감시키는 기술 중에는 현재 소형 디젤기관에서 상용하고 있는 배기 재순환(EGR : Exhaust Gas Recirculation) 기술이 있는데 효과에 비해 구조가 간단하고 비용이 적게 드는 장점을 가지고 있어 주목받고 있다. 그러나 EGR을 통해 NOx는 충분히 저감시킬 수 있으나 NOx와 PM이 상호보완관계(trade off)에 있기 때문에 상대적으로 PM이 증가하고 연비 또한 악화되는 결과가 나타난다. 최근 EGR 시스템에 Cooler를 장착해 EGR가스의 온도를 낮추는 Cooled-EGR은 기존의 EGR에 비해 연비와 PM의 악화없이 NOx의 저감에 효과가 있는 것으로 나타났다. EGR 온도의 냉각은 NOx의 저감에 효과적이지만 엔진 운전 조건에 따라 NOx 이외의 유해 ...
디젤기관은 다른 열기관에 비해 열효율이 높으므로 에너지 이용면에서 효과적이고 이산화탄소의 배출이 적어 지구온난화 방지차원에서는 적합하지만상대적으로 NOx와 PM의 배출량이 많다는 문제점을 가지고 있어 이를 저감시킬 수 있는 대책이 필요하다. NOx를 저감시키는 기술 중에는 현재 소형 디젤기관에서 상용하고 있는 배기 재순환(EGR : Exhaust Gas Recirculation) 기술이 있는데 효과에 비해 구조가 간단하고 비용이 적게 드는 장점을 가지고 있어 주목받고 있다. 그러나 EGR을 통해 NOx는 충분히 저감시킬 수 있으나 NOx와 PM이 상호보완관계(trade off)에 있기 때문에 상대적으로 PM이 증가하고 연비 또한 악화되는 결과가 나타난다. 최근 EGR 시스템에 Cooler를 장착해 EGR가스의 온도를 낮추는 Cooled-EGR은 기존의 EGR에 비해 연비와 PM의 악화없이 NOx의 저감에 효과가 있는 것으로 나타났다. EGR 온도의 냉각은 NOx의 저감에 효과적이지만 엔진 운전 조건에 따라 NOx 이외의 유해 배출가스 농도의 증가를 보이고 있다. 이를 최대한 억제할 수 있는 EGR 온도가 존재할 것으로 고려되고 Cooled EGR 기술을 통해 NOx를 보다 적극적으로 저감하기 위해서는 NOx를 포함한 PM, CO 등의 배출특성을 고려하여 EGR 온도를 제어할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 EGR 온도 변화에 따른 출력 및 배출 특성을 연구하기 위해 HSDI(High Speed Direct Injection) 디젤엔진에 bypass EGR cooler system을 적용하여 운전 조건에 따른 EGR 온도의 제어성 및 EGR온도 변화에 따른 출력 및 배출특성을 밝히고자 한다. Bypass EGR cooler를 적용한 디젤엔진에서 EGR 온도가 배기특성에 미치는 영향에 관하여 연구한 결과 주요 결론은 다음과 같다. 1) Bypass EGR cooler system을 적용하여 실험조건에서 EGR 온도를 130∼170℃ 정도로 유지할 수 있었으며 EGR 온도의 제어가 가능하였다. 2) 동일한 EGR율 조건에서 EGR온도가 낮아질수록 출력 감소율이 낮아졌다. 3) 실험조건에서 EGR 낮아짐에 따라 단위 출력당 NOx와 soot의 배출량이 각각 최대 18%, 44% 까지 저감되며, 단위 출력당 CO의 배출량은 최대 32% 까지 증가한다. 4) EGR 온도가 낮아짐에 따라 NOx와 soot의 trade-off 관계가 개선되므로 EGR율의 증가와 EGR 적용 운전영역의 확대가 가능하다. 하지만 저 토크 영역에서 CO의 배출량이 증가하기 때문에 EGR 온도의 제어가 필요하다.
디젤기관은 다른 열기관에 비해 열효율이 높으므로 에너지 이용면에서 효과적이고 이산화탄소의 배출이 적어 지구온난화 방지차원에서는 적합하지만상대적으로 NOx와 PM의 배출량이 많다는 문제점을 가지고 있어 이를 저감시킬 수 있는 대책이 필요하다. NOx를 저감시키는 기술 중에는 현재 소형 디젤기관에서 상용하고 있는 배기 재순환(EGR : Exhaust Gas Recirculation) 기술이 있는데 효과에 비해 구조가 간단하고 비용이 적게 드는 장점을 가지고 있어 주목받고 있다. 그러나 EGR을 통해 NOx는 충분히 저감시킬 수 있으나 NOx와 PM이 상호보완관계(trade off)에 있기 때문에 상대적으로 PM이 증가하고 연비 또한 악화되는 결과가 나타난다. 최근 EGR 시스템에 Cooler를 장착해 EGR가스의 온도를 낮추는 Cooled-EGR은 기존의 EGR에 비해 연비와 PM의 악화없이 NOx의 저감에 효과가 있는 것으로 나타났다. EGR 온도의 냉각은 NOx의 저감에 효과적이지만 엔진 운전 조건에 따라 NOx 이외의 유해 배출가스 농도의 증가를 보이고 있다. 이를 최대한 억제할 수 있는 EGR 온도가 존재할 것으로 고려되고 Cooled EGR 기술을 통해 NOx를 보다 적극적으로 저감하기 위해서는 NOx를 포함한 PM, CO 등의 배출특성을 고려하여 EGR 온도를 제어할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 EGR 온도 변화에 따른 출력 및 배출 특성을 연구하기 위해 HSDI(High Speed Direct Injection) 디젤엔진에 bypass EGR cooler system을 적용하여 운전 조건에 따른 EGR 온도의 제어성 및 EGR온도 변화에 따른 출력 및 배출특성을 밝히고자 한다. Bypass EGR cooler를 적용한 디젤엔진에서 EGR 온도가 배기특성에 미치는 영향에 관하여 연구한 결과 주요 결론은 다음과 같다. 1) Bypass EGR cooler system을 적용하여 실험조건에서 EGR 온도를 130∼170℃ 정도로 유지할 수 있었으며 EGR 온도의 제어가 가능하였다. 2) 동일한 EGR율 조건에서 EGR온도가 낮아질수록 출력 감소율이 낮아졌다. 3) 실험조건에서 EGR 낮아짐에 따라 단위 출력당 NOx와 soot의 배출량이 각각 최대 18%, 44% 까지 저감되며, 단위 출력당 CO의 배출량은 최대 32% 까지 증가한다. 4) EGR 온도가 낮아짐에 따라 NOx와 soot의 trade-off 관계가 개선되므로 EGR율의 증가와 EGR 적용 운전영역의 확대가 가능하다. 하지만 저 토크 영역에서 CO의 배출량이 증가하기 때문에 EGR 온도의 제어가 필요하다.
Diesel engines are efficient better than other heat engines. The exhaust quantity of the carbon dioxide from them is fewer than that of others, But they have a weak point that exhaust plentifully NOx and PM. It is necessary to reduce exhaust of NOx and PM to confront in regulation which is strengthe...
Diesel engines are efficient better than other heat engines. The exhaust quantity of the carbon dioxide from them is fewer than that of others, But they have a weak point that exhaust plentifully NOx and PM. It is necessary to reduce exhaust of NOx and PM to confront in regulation which is strengthened. EGR(Exhaust Gas Recirculation) technique in the technique which reduces NOx has the strong point where the structure is simple and the expense holds few. When we use EGR technique, the exhaust quantity of NOx is reduced but that of PM increases and the rate of fuel consumption increases. Recently, the Cooled-EGR technique which lowers the temperature of the EGR gas to affix the Cooler in EGR system is reported that it is able to reduce NOx without increase of PM and the rate of fuel consumption. But it has a problem that increases other exhaust gas to lower the temperature of the EGR gas. We believe that the area in the temperature of the EGR gas to be able to reduce NOx without increase of the others is exists. In the present study, using the HSDI diesel engine with the Bypass EGR cooled system, we studied the exhaust characteristics which follow in the temperature of the EGR gas. We clarified the conclusions like the following. 1) Using the Bypass EGR cooled system, the temperature of the EGR gas was controlled very well to the area in the test conditions. 2) In the same EGR rate condition, the lower the temperature of the EGR gas was, the lower the decrease of the power was. 3) In the conditions that the temperature of the EGR gas was low, the exhaust quantity of the NOx and soot was each red used until the maximum 18% and 44%, that of CO increased until the maximum 32%. 4) In the conditions that the temperature of the EGR gas was low, the trade-off relation between NOx and soot was improved and it was considered that the area appling EGR technique might be widen. However it was considered that the control of the temperature of the EGR gas was necessary according to the exhaust characteristics of CO.
Diesel engines are efficient better than other heat engines. The exhaust quantity of the carbon dioxide from them is fewer than that of others, But they have a weak point that exhaust plentifully NOx and PM. It is necessary to reduce exhaust of NOx and PM to confront in regulation which is strengthened. EGR(Exhaust Gas Recirculation) technique in the technique which reduces NOx has the strong point where the structure is simple and the expense holds few. When we use EGR technique, the exhaust quantity of NOx is reduced but that of PM increases and the rate of fuel consumption increases. Recently, the Cooled-EGR technique which lowers the temperature of the EGR gas to affix the Cooler in EGR system is reported that it is able to reduce NOx without increase of PM and the rate of fuel consumption. But it has a problem that increases other exhaust gas to lower the temperature of the EGR gas. We believe that the area in the temperature of the EGR gas to be able to reduce NOx without increase of the others is exists. In the present study, using the HSDI diesel engine with the Bypass EGR cooled system, we studied the exhaust characteristics which follow in the temperature of the EGR gas. We clarified the conclusions like the following. 1) Using the Bypass EGR cooled system, the temperature of the EGR gas was controlled very well to the area in the test conditions. 2) In the same EGR rate condition, the lower the temperature of the EGR gas was, the lower the decrease of the power was. 3) In the conditions that the temperature of the EGR gas was low, the exhaust quantity of the NOx and soot was each red used until the maximum 18% and 44%, that of CO increased until the maximum 32%. 4) In the conditions that the temperature of the EGR gas was low, the trade-off relation between NOx and soot was improved and it was considered that the area appling EGR technique might be widen. However it was considered that the control of the temperature of the EGR gas was necessary according to the exhaust characteristics of CO.
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