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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 홉기포트 분사식 LPG 공급시스템을 이용한 RIG실험과 엔진실험을 통해 연료량 제어특성과 LPG 엔진의 성능 개선 방법을 제시하고자 한다.
제안 방법
- 주어야 하다.6) 기존의 가솔린엔진을 LPG 엔진으로 개조하여 사용할 경우 가솔린의 특성에따른 점화시기를 LPG에서도 그대로 사용하게되므로, LPG 엔진의 최적 설계인자로서 점화시기변화에 따른 영향을 살펴보았다.
- 0과 홉기압 l.Obar, 노킹한계 점화시기로부터 TDC 까지, 0=1.1 에대해 가솔린과 LPG 각각의 연료를 사용하여 MBT점화시기, 질량 연소율 및 출력 특성을 중점적으로 살펴보았다.
- 있다. 가솔린연료에 맞게 설정된 노킹 한계 점화시기를 진각 시킴으로써 전부하 최고출력의 손실을 감소시키기 위해, 전개상태 당량비(φ) 1.1 에서 점화시기를 진각시켜 보았다.
- 따라서 엔진실험은 엔진 회전수 1500, 2000, 2500, 3000rpm에서 부하조건 흡기압 0.5bar, 점화 시기 MBT ±10° , φ=1.0과 홉기압 l.Obar, 노킹한계 점화시기로부터 TDC 까지, 0=1.
- 유지해 주었다. 또한 내부로 유입된 LPG의진행 경로를 따라 10개의 T 타입 열전대를 설치하여 증발기 벽면의 온도와 LPG 온도 변화를 측정 할 수 있도록 하였다.
- 또한 인젝터로 공급되는 연료의 온도변화는 연료의 밀도 변화를 일으키는 인자이므로, 인젝터공급압력의 조압기능이 있는 증발기 성능을 분석하기 위해 오리피스 면적을 증가시키면서 증발기 내부 벽면온도 변화와 LPG가스 온도변화를 열전대를 이용하여 획득하였다.
- 연료특성 분석을 위한 엔진 실험에서는 엔진 회전 속도와 부하조건에 대한 점화시기를 변화시키면서 실험을 수행하였다.
- 전개(WOT)상태에서는 노킹한계 점화 시기와 실린더 최고압력, 그리고 도시평균유효압력 (IMEP)에 대해 살펴보았다. 노킹현상이 일어나면 연소실 내부의 최고압력이 정상연소일 때 보다 급격히 높아지게 되고 연소실과 실린더 벽면 사이에 형성되어 있는 열경계층이 파괴됨으로써 실린더 벽으로 열전달이 급격히 증가하여 실린더헤드가 가열되고 아울러 엔진의 성능과 효율이 저하하게 된다.
- 흡기포트 분사식 LPG 연료 공급장치로서 BRC사 플라잉 인젝션 시스템을 적용하여 연료량 제어를 위한 RIG 실험장치와 엔진 적용 실험을 위한 엔진 실험 장치를 구성하였다. Fig.
- 흡기포트 분사식 LPG공급 시스템의 연료량 제어방법을 리그 테스트를 통해 알아 보았고, SI엔진에서 연료변경이 연소특성에주는 영향을 점화시기를 변화시키면서 실험적으로 연구한 결론은 다음과 같다.
대상 데이터
- 또한 홉기포트 분사식 LPG 연료공급 장치를가솔린 인젝터 아래 부분에 설치하여 각각의 실린더에 공급하였다. 공기연료비 측정에는 광역산소센서 (MEXA-110 λ )를 사용하였다.
- 실험에 사용된 LPG 공급 시스템은 연료공급량 조절을 위한 인젝터, 인젝터 드라이버, 액상 LPG 증발을 위한 증발기 등으로 구성된다.
- 실험에 사용한 엔진은 직렬4기통, DOHC, 행정체적 1975cc, 압축비 10.3, MPKMulti Point Injection)가솔린엔진으로서, EC(Eddy Current) type의 엔진 동력계를 사용하여 회전속도를 제어하였고, 점화시기와 가솔린의 공기연료비 변화를위해 별도의 제어장치 (PC-ECU)를 사용하였다.
- 흡기관내 압력측정과 연소압력 측정에는 KISTLER사의 4045A, 6051B를 각각 사용하였다. 또한 홉기포트 분사식 LPG 연료공급 장치를가솔린 인젝터 아래 부분에 설치하여 각각의 실린더에 공급하였다.
성능/효과
- 1) LPG 연료 공급량에 영향을 주는 인자들을분석하고, 압축성 유량 관계식을 통해 오리피스에서 유효 단면적을 알아냄으로 인젝터로부터 공급되는 유량을 정량적으로 조절할 수 있었다. 2) 인젝터 공급 연료량 결정을 통한 연료량 제어 방법이 엔진에서의 공기 연료비의 변동을 3% 이내로 줄일 수 있어, 흡기포트 분사시스템의 공 ' 기연료비 제어에 대한 신뢰성을 확인하였다.
- 있었다. 2) 인젝터 공급 연료량 결정을 통한 연료량 제어 방법이 엔진에서의 공기 연료비의 변동을 3% 이내로 줄일 수 있어, 흡기포트 분사시스템의 공 ' 기연료비 제어에 대한 신뢰성을 확인하였다.
- 3) LPG는 부분부하 실험에서 가솔린에 비해 MBT 점화시기가 약 2〜4° 지각되어 나타났고, 연소기간이 기관회전속도 증가에 따라 가솔린보다 10% 이상 단축되어, 노킹 발생 시간을 단축시킬 수 있으므로, 고압축비화가 가능하고 이에 따라 이론열효율의 상승효과를 기대 할 수 있다.
- 4) 전부하상태에서 LPG 연료를 사용할 경우 노킹 한계 점화시기가 기관 회전속도와 비례하여가솔린의 경우 보다 5-10° 이상 진각 될 수 있으므로 가스연료 사용에 대한 고부하 영역에서의 출력 감소를 보상 할 수 있다.
- LPG가 가솔린에 비해 옥탄가가 높다는 점과앞에서 언급한 화염속도 또한 빠르다는 것을 고려 할 때 본 연구에서 노킹한계가 진각 될 수 있는 요인으로는 이 두 가지의 영향이라는 것을 알수 있었다.
- 9에 비교하여 나타내었다. PCM 밸브 열림수 증가에 대한 실험값과유량계수(Cd) 0.6과 0.7 일 때의 값을 비교해 본결과 PCM 밸브 1〜5개까지는 0.7일 때 6~7일때는 0.6일 때가 실험 결과와 잘 일치함을 알 수있다.
- 공기연료비가 각 사이클에 대해 설정된 당량비 (9)1.0과 1.1 에 최고 3%내에서 수렴한다는 것을 확인 할 수 있었다.
- 흡기포트 분사식 공급장치를 이용한 LPG 엔진에서 동일 홉기압, 당량비(p) 1.0 조건으로 운전되었을 때 엔진속도 변화에 대한 BMEP는 가솔린에 비해 최대 6%까지 저하되었다. 이는 혼합기중 가스상태로 공급되는 LPG의 연료 분압이가솔린에 비해 3배 이상 크고, LPG의 단위체적당 발열량 또한 가솔린보다 작기 때문이다.
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