선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
가설 설정
- 모든 실험은 흡기온도와 냉각수 온도를 각각 40℃과 70℃로 일정하게 하였으며, 공기과잉률(λ)은 부분 부하상태(part load)와 전 부하상태(full load)에 따라서 1과 0.9로고정하였다.
제안 방법
- 실험엔진의 연료와 작동조건에 따른 연소 및 배기특성을 알아보기 위하여 다양한 운전조건들을 변화시켰다. EC 동력계에서 엔진속도를 제어 해주어 스로틀밸브의 개도로 부하를 가하고 그에 따른 토크를 동력계 컨트롤러에서 측정하였으며, 엔진의 회전속도는 1000rpm에서 3500rpm까지 500rpm단계로 실험하였다. 엔진의 시동은 공연비제어가 불가능한 영역이기 때문에, 원활한 시동을 위해, 상용 ECM의 분사기간, 점화시기, 아이들스피드 밸브(Idle speed valve)의 듀티율(duty ratio), 흡입공기압력 등의 ECM데이터들을 상용 프로그램을 이용하여 취득하여야 하는데, 본 실험에서는, 취득된 데이터들을 범용 ECM에 매핑(mapping)하여 실험엔진의 원활한 시동을 도모하였다.
- 11~13는 점화시기에 따른 E100과 가솔린연료의 배기특성을 나타낸 것이다. EC동력계로 엔진을 1500rpm으로 고정시키고 전 부하 상태에서 공기과잉률 1로 분사기간을 제어하였으며, 삼원촉매를 거치기 전의 배기가스를 측정하였다.
- 7보다 현저히 낮은 수치이다. 가솔린연료기반의 ECM의 연료분사 기간을 수정하지 않고 E100을 엔진에 적용할 경우나타날 수 있는 공기과잉률의 변화를 방지하기 위하여, ECM제어를 통하여 두 연료의 공기과잉률을 동일하게 제어하여 분사하였다. 이러한 공연비제어와 E100의 낮은 발열량으로 인하여 필연적으로 E100의 분사기간이 가솔린 연료보다 증가되었 으며, 전 엔진속도범위에서 E100의 연료소비율이 가솔린연료보다 평균 35.
- 또한, 흡기압력, 냉각수온도, 스로틀밸브 개도량을 모니터링하고 인젝터, 점화코일, ISA 밸브 등의 엔진 엑츄에이터들을 제어하기 위하여 범용 ECM을 실험엔진에 적용하였으며, 람다센서(Bosch, LSU4)와 람다미터(MOTEC, PLM)를 ECM과 연동시켜 정확한 공연비제어를 가능하게 하였다. 그리고 HC, CO, NOX와 같은 배기가스분석을 위해 배기가스분석기를 사용하여 측정하였다.
- 또한 점화시기를 TDC에서 BTDC 50°까지 변화하여 점화시기가 가솔린과 E100의 연소 및 배기특성에 미치는 영향을 분석하였다.
- 본 연구에서는 바이오에탄올을 100%(이하 E100)로 하여 불꽃점화엔진에 적용하여 연소 및 배기특성을 가솔린연료의 연소 및 배기특성과 비교 분석하였다. 또한, 에탄올연료 적용에 따른 연소 및 배기 특성을 여러가지 운전조건으로 변화시켜 이들 인자들의 영향을 실험적으로 분석하여 E100의 최적운전조건을 규명하였다.
- 연소압력 및 열발생율과 같은 연소특성을 파악하기 위하여 압력센서(Kistler, 6051A0)를 점화플러그(Kistler, 6517A)에 장착하였으며, 압력센서의 데이터를 취득하기 위하여 DAQ보드와 LabVIEW 소프트웨어를 사용하여 실시간으로 데이터를 수집하였으며, 솔레노이드 밸브를 이용하여 냉각수온도와 흡입 공기온도를 정해진 실험조건에 맞게 제어하였다. 또한, 흡기압력, 냉각수온도, 스로틀밸브 개도량을 모니터링하고 인젝터, 점화코일, ISA 밸브 등의 엔진 엑츄에이터들을 제어하기 위하여 범용 ECM을 실험엔진에 적용하였으며, 람다센서(Bosch, LSU4)와 람다미터(MOTEC, PLM)를 ECM과 연동시켜 정확한 공연비제어를 가능하게 하였다. 그리고 HC, CO, NOX와 같은 배기가스분석을 위해 배기가스분석기를 사용하여 측정하였다.
- 본 연구에서는 바이오에탄올을 100%(이하 E100)로 하여 불꽃점화엔진에 적용하여 연소 및 배기특성을 가솔린연료의 연소 및 배기특성과 비교 분석하였다. 또한, 에탄올연료 적용에 따른 연소 및 배기 특성을 여러가지 운전조건으로 변화시켜 이들 인자들의 영향을 실험적으로 분석하여 E100의 최적운전조건을 규명하였다.
- 실험엔진의 연료와 작동조건에 따른 연소 및 배기특성을 알아보기 위하여 다양한 운전조건들을 변화시켰다. EC 동력계에서 엔진속도를 제어 해주어 스로틀밸브의 개도로 부하를 가하고 그에 따른 토크를 동력계 컨트롤러에서 측정하였으며, 엔진의 회전속도는 1000rpm에서 3500rpm까지 500rpm단계로 실험하였다.
- EC 동력계에서 엔진속도를 제어 해주어 스로틀밸브의 개도로 부하를 가하고 그에 따른 토크를 동력계 컨트롤러에서 측정하였으며, 엔진의 회전속도는 1000rpm에서 3500rpm까지 500rpm단계로 실험하였다. 엔진의 시동은 공연비제어가 불가능한 영역이기 때문에, 원활한 시동을 위해, 상용 ECM의 분사기간, 점화시기, 아이들스피드 밸브(Idle speed valve)의 듀티율(duty ratio), 흡입공기압력 등의 ECM데이터들을 상용 프로그램을 이용하여 취득하여야 하는데, 본 실험에서는, 취득된 데이터들을 범용 ECM에 매핑(mapping)하여 실험엔진의 원활한 시동을 도모하였다. 또한 점화시기를 TDC에서 BTDC 50°까지 변화하여 점화시기가 가솔린과 E100의 연소 및 배기특성에 미치는 영향을 분석하였다.
- 엔진회전속도 2500rpm, 공기과잉률을 1, 전 부하 상태(WOT)에서 점화시기를 BTDC 25°로 제어하여 실험을 수행하였다.
- 실험엔진은 75kW의 EC동력계를 이용하여 엔진속도와 토크를 제어하였으며, 피스톤의 정확한 상사점(이하 TDC)을 검출하기 위하여 크랭크축에 로터리 엔코더를 설치하였다. 연소압력 및 열발생율과 같은 연소특성을 파악하기 위하여 압력센서(Kistler, 6051A0)를 점화플러그(Kistler, 6517A)에 장착하였으며, 압력센서의 데이터를 취득하기 위하여 DAQ보드와 LabVIEW 소프트웨어를 사용하여 실시간으로 데이터를 수집하였으며, 솔레노이드 밸브를 이용하여 냉각수온도와 흡입 공기온도를 정해진 실험조건에 맞게 제어하였다. 또한, 흡기압력, 냉각수온도, 스로틀밸브 개도량을 모니터링하고 인젝터, 점화코일, ISA 밸브 등의 엔진 엑츄에이터들을 제어하기 위하여 범용 ECM을 실험엔진에 적용하였으며, 람다센서(Bosch, LSU4)와 람다미터(MOTEC, PLM)를 ECM과 연동시켜 정확한 공연비제어를 가능하게 하였다.
- 전 부하에서의 안정적인 연소를 위하여 공기과잉률을 1.0으로, 점화시기는 BTDC 25°로 제어하였다.
- 7은 각 연료의 엔진부하에 대한 제동토크를 나타낸 것이다. 점화시기를 MBT로 고정시키고 엔진속도를 3500rpm으로 제어한 상태에서 스로틀 개도율 100%인 전 부하상태까지 증가시켰다. 실험결과, 스로틀 개도를 40% 증가시킴에 따라 두 연료 모두 제동토크가 급격하게 증가하였으며, 스로틀 개도 30%까지 두 연료의 제동토크가 거의 동일하게 나타났다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 엔진은 배기량이 1591 cm3인 4기통 가솔린엔진을 사용하였으며 주요 제원은 Table 2와 같다.
- 2는 본 실험에 사용된 전자제어 엔진시스템의 개략도와 범용 ECM의 와이어링 다이어그램(Wiring diagram)을 개략화 하여 나타낸 것이다. 실험엔진은 75kW의 EC동력계를 이용하여 엔진속도와 토크를 제어하였으며, 피스톤의 정확한 상사점(이하 TDC)을 검출하기 위하여 크랭크축에 로터리 엔코더를 설치하였다. 연소압력 및 열발생율과 같은 연소특성을 파악하기 위하여 압력센서(Kistler, 6051A0)를 점화플러그(Kistler, 6517A)에 장착하였으며, 압력센서의 데이터를 취득하기 위하여 DAQ보드와 LabVIEW 소프트웨어를 사용하여 실시간으로 데이터를 수집하였으며, 솔레노이드 밸브를 이용하여 냉각수온도와 흡입 공기온도를 정해진 실험조건에 맞게 제어하였다.
성능/효과
- (1) E100의 연소압력은 가솔린연료보다 MBT 점화시기 부근을 제외한 점화시기에서 가솔린연료의 연소압력보다 동일하거나 높은 것으로 나타났다. 3500rpm과 같은 빠른 엔진회전속도에서 BTDC 25°까지 점화시기를 진각 시킬수록 E100의 연소는 가솔린 연료보다 현저히 향상되었다.
- (2) E100의 경우 점화시기 진각에 따른 제동토크 감소가 가솔린연료에 비해 적었으며, 가솔린연료보다 높은 제동토크가 형성되었다.
- (3) E100과 가솔린연료 모두 스로틀 개도율을 증가시킴에 따라 모두 제동토크가 급격하게 증가하였으며, 스로틀 개도율 30%까지 두 연료의 제동토크가 거의 동일하게 나타났으며 스로틀 개도 40%이상의 개도율에서 전 부하상태까지의 범위에서는 E100의 제동토크가 가솔린 연료보다 우수한 것으로 나타났다.
- (4) E100과 가솔린연료의 연소안정성 비교를 위하여 두 연료의 100 싸이클의 연소압력 파형을 분석한 결과, 2500rpm이상의 높은 엔진회전속도에서 점화시기를 진각 시킬 경우, E100의 연소안정성이 가솔린연료 보다 우수한 ㄴ것으로 나타났다.
- (5) 점화시기를 지각시킴에 따라 E100의 HC, NOx 및 CO의 발생량은 가솔린 연료에 비하여 현저하게 감소하였다.
- 3500rpm과 같은 빠른 엔진회전속도에서 BTDC 25°까지 점화시기를 진각 시킬수록 E100의 연소는 가솔린 연료보다 현저히 향상되었다.
- Fig. 6은 점화시기에 따른 배기가스의 온도를 나타낸 것이며, 온도측정은 배기매니폴드 입구에 설치한 열전대를 통하여 측정하였으며, 점화시기를 TDC에서 BTDC 50°까지 변화시킨 결과, 점화시기가 진각됨에 따라 두 연료 모두 배기가스의 온도가 감소하였다.
- 8은 두 연료간의 엔진속도에 따른 출력과 제동평균유효압력(BMEP, brake mean effective pressure)특성을 나타내었다. MBT 점화시기와 전부하 상태 하에서는 실험결과가 두 연료가 동일한 경향을 띄었으나, 3000rpm 이상의 고 회전에서는 E100의 제동출력과 BMEP가 가솔린연료보다전 영역에서 높게 나타났다.
- 실험결과, 스로틀 개도를 40% 증가시킴에 따라 두 연료 모두 제동토크가 급격하게 증가하였으며, 스로틀 개도 30%까지 두 연료의 제동토크가 거의 동일하게 나타났다. 그러나, 스로틀 개도 40% 이상의 개도율에서 100%, 즉 전 부하상태까지의 범위에서는 E100의 제동토크가 가솔린 연료보다 우수한 것으로 나타났다.
- 또한 점화시기가 BTDC 20°이하의 지각인 경우, 두 연료간의 연소안정성은 거의 동일한 것으로 나타났으나, BTDC 25°이상으로 점화시기를 진각 시킬 경우, 가솔린연료의 최고 연소압력 부근에서의 압력파형이 급격하게 불안정한 경향을 나타냈으며, 동일 점화시기에서 E100은 가솔린연료에 비하여 현저히 안정된 연소 압력파형을 나타냈다.
- 또한, 3000rpm에서 점화시기를 BTDC 20°이상으로 진각 시켰을 때 E100과 가솔린연료 모두 감소하였는데, 이는 점화시기의 지나친 진각으로 연소가스의 열손실의 증가가 크게 기여한 것으로 판단된다.
- 10에 나타내었다. 실험결과, E100의 제동에너지소비율은 가솔린연료보다 평균18% 감소하였으며, 이와 같이 낮은 E100의 제동에너지소비율은 가솔린 연료보다 열효율이 높다는 것을 의미한다.
- 엔진회전속도 2500rpm, 공기과잉률을 1, 전 부하 상태(WOT)에서 점화시기를 BTDC 25°로 제어하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 가솔린의 연소최 고압력 P max은 에탄올 E100보다 불안정한 연소 압력파형을 나타내었다. 또한 점화시기가 BTDC 20°이하의 지각인 경우, 두 연료간의 연소안정성은 거의 동일한 것으로 나타났으나, BTDC 25°이상으로 점화시기를 진각 시킬 경우, 가솔린연료의 최고 연소압력 부근에서의 압력파형이 급격하게 불안정한 경향을 나타냈으며, 동일 점화시기에서 E100은 가솔린연료에 비하여 현저히 안정된 연소 압력파형을 나타냈다.
- 점화시기를 MBT로 고정시키고 엔진속도를 3500rpm으로 제어한 상태에서 스로틀 개도율 100%인 전 부하상태까지 증가시켰다. 실험결과, 스로틀 개도를 40% 증가시킴에 따라 두 연료 모두 제동토크가 급격하게 증가하였으며, 스로틀 개도 30%까지 두 연료의 제동토크가 거의 동일하게 나타났다. 그러나, 스로틀 개도 40% 이상의 개도율에서 100%, 즉 전 부하상태까지의 범위에서는 E100의 제동토크가 가솔린 연료보다 우수한 것으로 나타났다.
- 가솔린연료기반의 ECM의 연료분사 기간을 수정하지 않고 E100을 엔진에 적용할 경우나타날 수 있는 공기과잉률의 변화를 방지하기 위하여, ECM제어를 통하여 두 연료의 공기과잉률을 동일하게 제어하여 분사하였다. 이러한 공연비제어와 E100의 낮은 발열량으로 인하여 필연적으로 E100의 분사기간이 가솔린 연료보다 증가되었 으며, 전 엔진속도범위에서 E100의 연료소비율이 가솔린연료보다 평균 35.7% 증가하였다. 이러한 결과로 인하여, E100은 가솔린연료에 비하여 동일 연료량하의 주행거리가 짧아지며, 연료탱크의 크기가 가솔린연료를 적용할 때 보다 커지게 된다고 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.