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층상연료분사(경유/메탄올)를 이용한 디젤엔진의 NOx와 Soot 동시 저감에 관한 연구 (제1보 : 층상분사장치의 설계 및 층상분사 연소특성)
A Study on the Simultaneous Reduction of NOx and Soot with Diesel-Methanol Stratified Injection System in a Diesel Engine (Part I : Design of Stratified Injection System and Combustion Characteristics of Stratified Injection) 원문보기

한국액체미립화학회지 = Journal of ilass-korea, v.5 no.2, 2000년, pp.28 - 34  

강병무 (동아대학교 기계공학과 대학원) ,  김종률 (동아대학교 기계공학과 대학원) ,  이선봉 (동아대학교 기계공학과 대학원) ,  이태원 (창원전문대학) ,  하종률 (동아대학교 기계공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

To reduce the soot and NOx simultaneously, a new system of stratified injection is developed. This system discharges stratified diesel-methanol in a D. I. Diesel Engine. Nozzle and delivery valve of conventional injection system were remodeled to inject diesel and methanol from one injector sequentl...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 90' 가 되게 설치하였다. 각 분사 펌프의 연료 공급량을 외부에서 수동으로 조절하기 위해 마이크로미터률 각 분사 펌프의 제어랙에 설치하였다. 경유 및 메탄을 공급량을 정밀하게 제어하기 위하여 펌프의 제어랙에 마이크로미터를 설치하여 마이크로 미터를 회전함에 따라 펌프의 제어랙이 이송될 수 있도록 제작하였다.
  • 각 분사펌프에 설치된 마이크로미터를 사용하여 연료 공급량의 제어상대를 확인하기 위해 제어랙의 이송거리를 1mm씩 중가시키면서 경유와 메탄올을 각각 분사하여 분사량을 계측하고 5희 평균한 값을 나타내었다.
  • 각 분사 펌프의 연료 공급량을 외부에서 수동으로 조절하기 위해 마이크로미터률 각 분사 펌프의 제어랙에 설치하였다. 경유 및 메탄을 공급량을 정밀하게 제어하기 위하여 펌프의 제어랙에 마이크로미터를 설치하여 마이크로 미터를 회전함에 따라 펌프의 제어랙이 이송될 수 있도록 제작하였다. 제어랙의 이송량을 마이크로 미터의 스케일을 등해 확인하는 방법으로 공급 연료량을 중감 시켰다.
  • 경유를 착화원으로 하고 메탄올을 주연료로 하는 경유/메탄올/경유 층상분사장치를 제작하여 메탄올 공급량 중대에 따른 연소특성을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
  • 경유와 메탄을이 夸상으로 분사되기 위해서는 노즐부의 변경이 필요하다. 기존 노즐의 외형을 변형하지 않고 메탄올이 노養 내로 공급될 수 있도록 노즐 압력실의 하단부에 직경 1血의 메탄올 공급라인을 가공하였다.
  • 경유분사펌프에서 역류가 되면서 딜리버리 밸브의 기능인 후적 방지 및 잔압유지가 이루어지기 위해서는 딜리버리 밸브의 개조는 필수적이다. 따라서 대형 디걸기관에 사용되는 정압용 딜리버리 밸브를 현 시스템에 맞게 개조하여 설치하였다. 정압용 딜리버리 밸브는 경유 분사 펌프 라인쪽으로 역류가 가능하면서 잔압유지 기능이 우수한 결과론 보였다.
  • 또한 초기에 메탄올이 먼저 분사되면 연소안정성이 매우 나라질 것이다. 따라서 본 연구에서는 보다 확실한초기 착화 안정성을 위해 경유 분사펌프에서 공급되는 경유의 양을 초기 경유량+메탄을 양보다 다소 많이 공급을 하여 경유/메탄올/경유 순으로 분사되도록 하였으며, 이때 메탄올 이후에 분사되는 경유량은 최소화할 수 있도록 제어하였다.
  • 캠 구동부는 실엔진에서 실린더 헤드를 제거하고 일정한 캠희전을 위해 플라이퀄을 장착하여 실험을 행하였다. 분사량 측정은 직류전동기가 lOOQrpm 조건에서 안정된 회전을 시작한 후 경유와 메탄을 분사량 제어용 마이크로미터를(플런저의 유효행정을) 1 단계씩 중가시켜 가면서 1분동안 분사된 연료를 메스실린더(50砒)에 받아 전자저울로서(HM-200:최소 계측범위 0.1 mg) 연료중량을 계측하였고 경유/메탄올의 충상분사량올 체적비율로 확인하였다
  • 실엔진의 분사조건과 유사한 조건을 갖추기 위해 직류전동기(DC 전동기, 0.5 HP : 쵝대 SOOOrpm)률 사용하여 1000 rpm 조건으로 고정시킨 후 분사량을 측정하였다. 캠 구동부는 실엔진에서 실린더 헤드를 제거하고 일정한 캠희전을 위해 플라이퀄을 장착하여 실험을 행하였다.
  • 1에 나타낸다. 엔진회전수 1000 rpm, 토크를 29.4N・m로 일정하게 조정하고, 메탄을 공급량을 총 연료공급량(경유+메탄을)의 0, 30, 50%로 중가시키면서 실험을 하였다.
  • 판단하였다. 이률 위해 경유/메탄을 충상분사장치를 제작하고 이종연료의 충상분사를 퉁해 soot와 NOx를 동시 저감할 수 있는 연소방법욜 밝히기 위해 충상분사에 의한 연소륵성을 조사하였다.
  • 인젝터에 메탄올 공급을 위해 경유공급라인과 동일하게 직경 hml의 퉁로를 만들고 메탄올라인 공급부를 경유측 반대편에 용접하여 설치 하였다. 또한 경유분사펌프가 캠에 의해 구동되어 인잭터 내에 채워져 .
  • 또한 경유분사펌프가 캠에 의해 구동되어 인잭터 내에 채워져 .있는 경유/메탄올을 분사할 매 노즐내의 메탄올이 메탄올 분사 펌프족으로 역류되는 현상을 방지하기 위해 메탄율 연료라인 고정부에 첵크<8브를 장착하였다. Fig.
  • 경유 및 메탄을 공급량을 정밀하게 제어하기 위하여 펌프의 제어랙에 마이크로미터를 설치하여 마이크로 미터를 회전함에 따라 펌프의 제어랙이 이송될 수 있도록 제작하였다. 제어랙의 이송량을 마이크로 미터의 스케일을 등해 확인하는 방법으로 공급 연료량을 중감 시켰다.
  • 체취한 압력값을 3차 7점 최소자숭법을 이용여 평탄화한 후 그 값으로 열발생률을 구하였다. 결과는 메탄울 공급량이 중가할수록 최고열발생률 위치는 경유만 분사한 경우에 비하여 2* 정도 지연되며 최고열발생률 값은 14%(Mo), 19%(M>)정도 증가하는 경향을 보인다.
  • 5 HP : 쵝대 SOOOrpm)률 사용하여 1000 rpm 조건으로 고정시킨 후 분사량을 측정하였다. 캠 구동부는 실엔진에서 실린더 헤드를 제거하고 일정한 캠희전을 위해 플라이퀄을 장착하여 실험을 행하였다. 분사량 측정은 직류전동기가 lOOQrpm 조건에서 안정된 회전을 시작한 후 경유와 메탄을 분사량 제어용 마이크로미터를(플런저의 유효행정을) 1 단계씩 중가시켜 가면서 1분동안 분사된 연료를 메스실린더(50砒)에 받아 전자저울로서(HM-200:최소 계측범위 0.

대상 데이터

  • 단기퉁 4사이클 직분식 디젤엔진(ND80. 대동 배기량631cc)을 사용하고, 연소실은 토로이달(toroidal) 형식이며, 엔진의 부하조절은 와전류식 동력계롤 사용하였다.
  • 3에 나타낸다. 분사량 측정장치는 캠구동부, 충상분사장치, 측정부로 구성되었다.
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