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본 연구는 자동차에 의한 환경오염과 화석 연료의 고갈에 대비할 수 있는 디젤 엔진의 함산소 대체연료로 기대되는 DME(dimethyl ether)와 바이오디젤 연료를 사용하는 경우의 엔진 연소 성능 및 배출물 특성을 여러가지 운전조건 및 연료분사조건의 변화에 대하여 실험적으로 연구한 논문이다. 실험에 사용한 엔진은 연료 분사 최고 압력이 160MPa 엔진으로 배기량 1,582cc인 4 사이클 터보차저식 커먼레일 디젤 엔진을 사용하였다. 함산소 연료인 DME를 디젤엔진에 적용하기 위해서 저압, 고압, 리턴 연료 라인을 함산소 연료의 공급에 알맞도록 설계제작하고 DME 연료를 고압펌프로 가압하여 커먼레일을 통하여 연소실 내로 분사하도록 연료시스템을 구성하였다. 본 연구에서 연료 분사압력, 연료 분사 전략, 분사시기, ...

본 연구는 자동차에 의한 환경오염과 화석 연료의 고갈에 대비할 수 있는 디젤 엔진의 함산소 대체연료로 기대되는 DME(dimethyl ether)와 바이오디젤 연료를 사용하는 경우의 엔진 연소 성능 및 배출물 특성을 여러가지 운전조건 및 연료분사조건의 변화에 대하여 실험적으로 연구한 논문이다. 실험에 사용한 엔진은 연료 분사 최고 압력이 160MPa 엔진으로 배기량 1,582cc인 4 사이클 터보차저식 커먼레일 디젤 엔진을 사용하였다. 함산소 연료인 DME를 디젤엔진에 적용하기 위해서 저압, 고압, 리턴 연료 라인을 함산소 연료의 공급에 알맞도록 설계제작하고 DME 연료를 고압펌프로 가압하여 커먼레일을 통하여 연소실 내로 분사하도록 연료시스템을 구성하였다. 본 연구에서 연료 분사압력, 연료 분사 전략, 분사시기, EGR 량, 흡기 매니폴드 압력 등 각종 제어변수의 변화에 따른 DME연료와 바이오디젤-DME혼합연료의 연소 및 연소 배출물 특성을 실험하여 얻은 결과는 디젤 연료의 경우와 비교 분석하여 성능 및 배출물 특성을 분석하였다. DME 연료는 동일한 성능을 얻기 위해서는 디젤 대비 분사량을 약 35% 증가하여야 하며, DME 기관의 평균 유효 압력과 최고 압력은 바이오디젤과 디젤에 비하여 증가하는 것이 확인되었다. DME와 바이오디젤 혼합 연료의 연소시 의 배출물 특성은 CO와 HC의 경우는 바이오디젤과 디젤에 비해 현저하게 배출농도가 저하하는 특성을 보였고, Soot의 경우 모든 조건에서 배출되지 않는 것으로 나타났다. 그러나 NOX는 DME와 바이오디젤-DME 혼합 연료의 연소시 배출량이 증가하였다. 연료의 다단 분사 전략을 이용한 파일럿 분사시 DME와 바이오디젤 혼합 연료인 경우 디젤에 비하여 압력상승이 완만하며, 연소시 열발생율의 경우도 파일럿 분사 및 메인 분사의 경우 모두 디젤에 비해 빠르고 낮게 형성됨을 확인되었다. 파일럿 분사시 CO, HC 배기 배출물은 다른 연료에 비해 비슷하거나 감소되었다. 질소산화물과 매연은 바이오디젤과 디젤의 경우 일정량의 매연이 배출되는 것이 확인되었으며, DME와 바이오디젤-DME 혼합의 경우 배출되지 않는 것으로 나타났다. NOX의 저감을 위해 EGR 적용과 파일럿 분사 횟수 증가에 따라 열발생 기울기, 최고 누적 열발생량이 저하하였다. 또한 배기 배출물 중 CO, HC는 파일럿 횟수의 증가 및 EGR 증가에 따라 증가하였으며 NOX와 soot 저감 전략으로 DME와 바이오디젤 혼합 연료 사용시 soot는 거의 배출이 되지 않는 효과를 얻을 수 있었다.

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