초 록 LPG 충돌분무의 스파크 점화 연소특성에 관한 연구 A study on spark-ignited combustion characteristics of LPG impingement spray 기계금속전공 권 민 욱 지 도 교 수 정 성 식 LPG는 SI엔진에 사용할 수 있는 대체연료로써 기존 휘발유 대비 H/C비가 커서 CO2의 배출량이 적고 황화합물 등의 공해 요소가 적은 청정한 연료 중의 하나이다. 기존의 기체연료들에 비해 상대적으로 저압에서 액화가 가능하고 단위 중량당 ...
초 록 LPG 충돌분무의 스파크 점화 연소특성에 관한 연구 A study on spark-ignited combustion characteristics of LPG impingement spray 기계금속전공 권 민 욱 지 도 교 수 정 성 식 LPG는 SI엔진에 사용할 수 있는 대체연료로써 기존 휘발유 대비 H/C비가 커서 CO2의 배출량이 적고 황화합물 등의 공해 요소가 적은 청정한 연료 중의 하나이다. 기존의 기체연료들에 비해 상대적으로 저압에서 액화가 가능하고 단위 중량당 발열량이 높고 옥탄가 또한 높으므로 엔진의 압축비를 높일 수가 있다. 이와 같은 요소들은 열효율과도 직접적인 관련성이 있기 때문에 자동차에서의 이용범위가 확대되고 있을 뿐만 아니라, LPG 연료는 다른 대체 연료들에 비해 인프라가 잘 구축되어 있는 편이다. 이러한 장점을 바탕으로 강화되고 있는 배기가스 규제에서 환경오염이 적고 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 LPG 연소 및 분사 개선에 관한연구가 진행되고 있다. 상온 및 저압에서 쉽게 액상으로 저장 가능하며 기존의 가솔린 기관의 관련 기술을 거의 그대로 적용할 수 있는 장점이 있다. LPG는 SI엔진에 사용할 경우에는 흡기포트 연료분사(PFI, Port Fuel Injecion) 방식에 비하여 연소실 내에 직접분사(DI, Direct Injection)하게 되면 엔진의 체적효율 향상 및 펌핑로스를 줄일 수 있으며, LPG-DI 엔진은 저부하인 경우에는 희박연소 및 층상연소가 가능하다. 층상연소인 경우에는 이론혼합비 연소에 비하여 공연비를 크게 높일 수가 있어서 엔진의 열효율 향상 및 펌핑로스의 저감 등을 기대할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 스파크 점화 직분식(SIDI) LPG 연료의 점화성 및 연소특성에 대한 연구를 위하여 LPG를 분사하고 점화하여 연소과정을 연구할 수 있는 가시화 실험장치를 설계·제작하였다. 가시화 실험장치는 연소실, LPG 연료공급시스템, 급기 시스템, 전자제어 시스템 및 데이터 취득 시스템으로 구성하였다. 점화가 성공한 모든 경우에 대해 화염전파 이미지가 ICCD 카메라를 통해 디지털 방식으로 기록되었고 그 화염전파 특성에 대해 분석하였다. 분위기 압력, 분위기 온도, 연료 분사압력이 LPG-공기 혼합기의 점화성과 화염전파 특성에 영향을 미치는 중요한 변수이며, 분사된 LPG 연료는 적절한 분위기 조건 하에서 점화플러그에 의해 직접 점화될 수 있다는 것을 확인하였다. 높은 분사압력은 분무속도의 증가로 이어져 화염핵을 소멸시키기 때문에 점화성을 상당히 감소시킨다는 결론을 얻었다. 따라서 연소 가능성을 향상시키기 위하여 세 가지 충돌벽면을 설계, 제작하였다. 분무가 충돌벽면에 충돌하는 과정은 연료 및 공기 혼합에 도움이 될 수 있다고 판단하였으며, 실험을 통해 분무가 충돌벽면에 충돌한 후 적절한 구성의 LPG 및 공기 혼합기를 쉽게 형성할 수 있고 충돌과정은 연소가능성을 상당히 향상시킨다는 결과를 얻었다. 주요어: SI(Spark-ignition, 스파크 점화), 화염전파, 점화성, 가시화 장치, 충돌벽면(impingement-wall), DI(Direct Injection, 직분식), LPG(Liquefied Petroleum Gas, 액화석유가스), LPG-DI(Liquefied Petroleum Gas Direct Injection, 액화석유가스 직접분사), SIDI(spark-ignited direct-injection, 스파크 점화 직분식)
초 록 LPG 충돌분무의 스파크 점화 연소특성에 관한 연구 A study on spark-ignited combustion characteristics of LPG impingement spray 기계금속전공 권 민 욱 지 도 교 수 정 성 식 LPG는 SI엔진에 사용할 수 있는 대체연료로써 기존 휘발유 대비 H/C비가 커서 CO2의 배출량이 적고 황화합물 등의 공해 요소가 적은 청정한 연료 중의 하나이다. 기존의 기체연료들에 비해 상대적으로 저압에서 액화가 가능하고 단위 중량당 발열량이 높고 옥탄가 또한 높으므로 엔진의 압축비를 높일 수가 있다. 이와 같은 요소들은 열효율과도 직접적인 관련성이 있기 때문에 자동차에서의 이용범위가 확대되고 있을 뿐만 아니라, LPG 연료는 다른 대체 연료들에 비해 인프라가 잘 구축되어 있는 편이다. 이러한 장점을 바탕으로 강화되고 있는 배기가스 규제에서 환경오염이 적고 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 LPG 연소 및 분사 개선에 관한연구가 진행되고 있다. 상온 및 저압에서 쉽게 액상으로 저장 가능하며 기존의 가솔린 기관의 관련 기술을 거의 그대로 적용할 수 있는 장점이 있다. LPG는 SI엔진에 사용할 경우에는 흡기포트 연료분사(PFI, Port Fuel Injecion) 방식에 비하여 연소실 내에 직접분사(DI, Direct Injection)하게 되면 엔진의 체적효율 향상 및 펌핑로스를 줄일 수 있으며, LPG-DI 엔진은 저부하인 경우에는 희박연소 및 층상연소가 가능하다. 층상연소인 경우에는 이론혼합비 연소에 비하여 공연비를 크게 높일 수가 있어서 엔진의 열효율 향상 및 펌핑로스의 저감 등을 기대할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 스파크 점화 직분식(SIDI) LPG 연료의 점화성 및 연소특성에 대한 연구를 위하여 LPG를 분사하고 점화하여 연소과정을 연구할 수 있는 가시화 실험장치를 설계·제작하였다. 가시화 실험장치는 연소실, LPG 연료공급시스템, 급기 시스템, 전자제어 시스템 및 데이터 취득 시스템으로 구성하였다. 점화가 성공한 모든 경우에 대해 화염전파 이미지가 ICCD 카메라를 통해 디지털 방식으로 기록되었고 그 화염전파 특성에 대해 분석하였다. 분위기 압력, 분위기 온도, 연료 분사압력이 LPG-공기 혼합기의 점화성과 화염전파 특성에 영향을 미치는 중요한 변수이며, 분사된 LPG 연료는 적절한 분위기 조건 하에서 점화플러그에 의해 직접 점화될 수 있다는 것을 확인하였다. 높은 분사압력은 분무속도의 증가로 이어져 화염핵을 소멸시키기 때문에 점화성을 상당히 감소시킨다는 결론을 얻었다. 따라서 연소 가능성을 향상시키기 위하여 세 가지 충돌벽면을 설계, 제작하였다. 분무가 충돌벽면에 충돌하는 과정은 연료 및 공기 혼합에 도움이 될 수 있다고 판단하였으며, 실험을 통해 분무가 충돌벽면에 충돌한 후 적절한 구성의 LPG 및 공기 혼합기를 쉽게 형성할 수 있고 충돌과정은 연소가능성을 상당히 향상시킨다는 결과를 얻었다. 주요어: SI(Spark-ignition, 스파크 점화), 화염전파, 점화성, 가시화 장치, 충돌벽면(impingement-wall), DI(Direct Injection, 직분식), LPG(Liquefied Petroleum Gas, 액화석유가스), LPG-DI(Liquefied Petroleum Gas Direct Injection, 액화석유가스 직접분사), SIDI(spark-ignited direct-injection, 스파크 점화 직분식)
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.