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하이브리드용 가솔린 엔진에서 On/Off 방식 EGR적용 및 최적 EGR 율에 관한 연구
A Study on Application of On/Off Type EGR and Optimal EGR Rate for Gasoline-Hybrid Engine 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.16 no.4, 2008년, pp.143 - 150  

박철웅 (한국기계연구원) ,  최영 (한국기계연구원) ,  김창기 (한국기계연구원)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

EGR(exhaust gas recirculation) is an attractive means of improving the fuel economy of spark ignition engines, as it offers the benefits of charge dilution (lower pumping and cooling losses) while allowing stoichiometric fuelling to be retained for applications using the three-way catalysts. However...

주제어

#배기가스재순환   #하이브리드용 가솔린엔진   #연료소비율   #연소안정성   #EGR 율  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 하이브리드용 가솔린 엔진에 적합한 EGR 시스템과 운전 조건별 EGR 적용방안을 실제 엔진을 통해 검토하기 위해서 2000cc 4기통 가솔린엔진을 설치하여기본적인 성능실험을하였다.
  • 본 연구에서는 하이브리드용 가솔린엔진에 전자식 EGR 밸브를 이용하여 On/Off 방식의 EGR 밸브 제어방법을 적용하였을 때의 유용성 및 엔진성능이 보장되는 범위 내에서 연비향상 정도와 배기가스 배출 특성이 어떤 경향을 보이는지 확인하고자 하였다. 아울러 가솔린 전용 전자식 EGR 밸브 및 cooler 시스템을 엔진에 직접 적용함으로서 하이브리드 가솔린엔진의 운전영역에 따른 엔진성능 및 EGR율의 변화를 파악하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 하이브리드용 가솔린엔진을 대상으로 전자제어식 EGR 밸브를 장착하여 시험한 결과 다음과 같은 결론을 얻을수 있었다.
  • 본 연구에서는 하이브리드용 가솔린엔진에 전자식 EGR 밸브를 이용하여 On/Off 방식의 EGR 밸브 제어방법을 적용하였을 때의 유용성 및 엔진성능이 보장되는 범위 내에서 연비향상 정도와 배기가스 배출 특성이 어떤 경향을 보이는지 확인하고자 하였다. 아울러 가솔린 전용 전자식 EGR 밸브 및 cooler 시스템을 엔진에 직접 적용함으로서 하이브리드 가솔린엔진의 운전영역에 따른 엔진성능 및 EGR율의 변화를 파악하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자동차의 수요가 지속적으로 증가함에 따라 발생하는 결과는 무엇인가? 전세계적으로 자동차의 수요가 지속적으로 증가함에 따라 파생되어지는 여러 가지 문제점들 중, 특히 환경과 관련된 대기오염 문제는 이미 자연정화의 한계에 다다랐으며, 세계 각국의 배출가스구제는 강력하고도 지속적으로 강화되고 있다. 배출가스규제, CO2 규제, 에너지소비효율 향상및대체 연료개발이라는 시대적 요청을 한꺼번에 쫓아야하는 어려운 상황에 직면한 자동차 산업의 실정에서 하이브리드 자동차는 내연기관 차량과 전기자동차의 중간적 특성을 가지며, 환경적 측면에서 내연기관의 배출가스 및 연비를 개선하고, 전기자동차의 주행거리 및 동력성능 등을 상호 보완할 수 있는 기술이다.
하이브리드용 가솔린엔진에 전자제어식 EGR 밸브를 장착해 실험한 결과는 무엇인가? 1) BMEP 0.4MPa 조건에서는 EGR율의 급격한 증가에 의한 엔진의 연소 불안정성 증가로 신뢰성 이 확보된 데이터의 취득이 불가능하였고, 회전 속도 증가에 따라 EGR율의 큰 변화는 보이지 않으나 부하의 증가에 따라 실험 가능한 조건에서 선형적으로 감소하였다. 2) 부하조건이 BMEP 0.6MPa 이상일 경우는 안정적인 연소 특성을 보였으나, 그 이하에서는 최대 EGR율을 적용할 경우 최적 EGR율 이상으로 EGR 가스가 공급되어 연소안정성이 급격히 악화되었다. 3) 연비개선효과는 PMEP, COVIMEP, 열손실 저감 등의복합형태로영향을받았으며, 최대연비개선 효과는4% 전후로서저속, 중부하에서나타났다. 4) NOx의 저감효과는 부하 감소 시 EGR율의 증가에 따라 NOx 배출이 감소하여 50~95%까지 저감 할수있었고, THC의경우는고부하영역으로갈수록 증가율이 감소하여 5~30% 범위를 나타내었다. 5) 최적 EGR율의 EGR을 적용했을 경우, 부하의 증 가에 따라 IMEP 대비 PMEP 저감량이 차지하는 비율의 증가로 인해 연비 개선율도 증가했고 COVIMEP는 3% 이내로 안정적인 연소가 확보 되었다​​​​​​​.
하이브리드 자동차의 특징은 무엇인가? 전세계적으로 자동차의 수요가 지속적으로 증가함에 따라 파생되어지는 여러 가지 문제점들 중, 특히 환경과 관련된 대기오염 문제는 이미 자연정화의 한계에 다다랐으며, 세계 각국의 배출가스구제는 강력하고도 지속적으로 강화되고 있다. 배출가스규제, CO2 규제, 에너지소비효율 향상및대체 연료개발이라는 시대적 요청을 한꺼번에 쫓아야하는 어려운 상황에 직면한 자동차 산업의 실정에서 하이브리드 자동차는 내연기관 차량과 전기자동차의 중간적 특성을 가지며, 환경적 측면에서 내연기관의 배출가스 및 연비를 개선하고, 전기자동차의 주행거리 및 동력성능 등을 상호 보완할 수 있는 기술이다.
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참고문헌 (9)

  1. G. R. Neame, D. P. Gardiner, R. W. Mallory, V. K. Rao, M. F. Bardon and V. Battista, "Improving the Fuel Economy of Stoichiometrically Fuelled S.I. Engines by Means of EGR and Enhanced Ignition A Comparison of Gasoline, Methanol and Natural Gas," SAE 952376, 1995 

  2. S. M. Han and W. K. Cheng, "Design and Demonstration of a Spark Ignition Engine Operating in a Stratified-EGR Mode," SAE 980122, 1998 

  3. S. Diana, V. Giglio, B. Iorio and G. Police, "A Strategy to Improve the Efficiency of Stoichiometric Spark-ignition Engines," SAE 961953, 1996 

  4. R. S. G, Baert, D. E. Beckman and A. Veen, "EGR Technology For Lowest Emissions," TNO-Paper VM9607, 1996V 

  5. C. S. Kim, J. H. Choi and B. K. Oh, "A Study for EGR Distribution of Gasoline Engine Using CFD," Fall Conference Proceedings, KSAE, pp.106-111, 2006 

  6. J. H. Son, H. Y. Kim, J. T. Chung, W. T. Kim and W. G. Lee, "The Flow and Mixing Characteristics of the Fresh Air and EGR Gas for Mixer Configurations at Downstream of Throttle Valve," Fall Conference Proceedings, KSAE, pp.134-140, 2004 

  7. J. Przastek, A. Dabkowski and A. Teodorczyk, "The Study of Exhaust Gas Recirculation on Efficiency and NOx Emission in Spark-ignition Engine," SAE 1999-01-3514, 1999 

  8. I. J. Berry and M. F. J. Brunt, "Improved Control of EGR during Speed/load Transients," SAE 960068, 1996 

  9. M. Tabata, T. Yamamoto and T. Fukube, "Improving NOx and Fuel Economy for Mixture Injected SI Engine with EGR," SAE 950684, 1995 

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