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터보차저 엔진의 안정적 제어를 위한 성능 특성에 관한 연구

A Study on the Performance Characteristics of Turbocharged Engine for the Stable Control

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.14 no.1 = no.40, 2010년, pp.93 - 101  

천동준 (벽성대학 자동차과)

초록
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본 논문에서는 터보차저 엔진에서 중요한 문제로 대두되는 응답 특성을 규명하고, 전 부하뿐만 아니라 빈번하게 운행되는 부분 부하 조건 하에서의 엔진 성능을 분석하고자 한다. 시험 결과 컴프레서압축비는 1260 rpm 까지는 직선 형태로 급격히 증가하고 이후에는 약 2.5 정도로 완만하게 증가하는 것으로 나타났다. 이때 제동 평균 유효 압력도 압축비에 따라 1260 rpm 까지는 직선적으로 급격하게 증가하다가 1600 rpm 이후부터는 급격히 감소하였다. 과급압이 증가될수록 연비, 공기 과잉률, 제동 평균 유효 압력이 향상되나 중저속 영역보다는 정격 회전수로 갈수록 높아지는 경향이 크게 나타나고 있다. 터보차저는 약 1260 rpm 에서부터 안정적으로 작동되는 것으로 나타났으며 저속 영역에서는 과급기의 특성상 효율이 낮게 나타났다. 이 연구의 결과는 터보차저 엔진의 안정적 부하와 속도 제어 방법에 응용할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the performance characteristics of turbocharged engine is analyzed. The methods of engine performance improvements are suggested not only for full load characteristics of the engine but also for partial load characteristics of the engine, which is more frequently used in actual drivin...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 4행정 싸이클 터보차저 디젤 엔진에서 중요한 문제로 대두되는 터보차저 매칭 기술과 엔진의 응답 특성을 시험을 통하여 규명하고 아울러전 부하 및 부분 부하 조건하에서의 엔진 성능을 분석하여 안정적 운전과 성능 개선 방법을 나타내어 제어에 필요한 데이터를 얻고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
디젤 엔진의 이점은? 디젤 엔진은 내구 수명이 길고 높은 출력 및 이론 열효율을 낼 수 있으며 연료 효율이 우수할 뿐만 아니라 최근에 문제가 되고 있는 탄소 유해 가스가 적게 발생된다는 이점 때문에 휘발유나 대체 연료의 개발에도 불구하고 디젤 엔진의 고성능, 저연비 및 배출 가스 개선 등을 통한 클린 디젤 엔진의 기술 개발 및 제작 보급이 계속되고 있다.
터보차저 디젤 엔진의 가장 잘 알려진 문제점은? 그러나 터보차저 디젤 엔진은 터보차저와 디젤 엔진의 매칭 복합 엔진의 한계성 때문에 전 속도, 전 부하 영역에서 원하는 효율 및 출력을 나타내는 데에는 문제가 있다. 터보차저 디젤 엔진의 문제점으로 잘알려진 것은 터보 래그(turbo lag)에 의한 응답 지연 현상, 즉 저속에서 고속으로의 변경에 따른 과도현상(transient phenomenon) 및 급 부하 변경에 따른 과도 현상과 터보 과급이 작동하지 않는 저속 영역에서의 토오크 감소 및 이상 연소 현상이 있으며 이외에도 특히 전 부하(full load) 특성 출력에 따른 부분 부하(partial load) 특성의 성능 이상 등이 발생될 수 있다.
터보차저 엔진에서 중요한 문제로 대두되는 응답 특성을 규명하고, 전 부하뿐만 아니라 빈번하게 운행되는 부분 부하 조건 하에서의 엔진 성능을 분석한 결과는? 본 논문에서는 터보차저 엔진에서 중요한 문제로 대두되는 응답 특성을 규명하고, 전 부하뿐만 아니라 빈번하게 운행되는 부분 부하 조건 하에서의 엔진 성능을 분석하고자 한다. 시험 결과 컴프레서의 압축비는 1260 rpm 까지는 직선 형태로 급격히 증가하고 이후에는 약 2.5 정도로 완만하게 증가하는 것으로 나타났다. 이때 제동 평균 유효 압력도 압축비에 따라 1260 rpm 까지는 직선적으로 급격하게 증가하다가 1600 rpm 이후부터는 급격히 감소하였다. 과급압이 증가될수록 연비, 공기 과잉률, 제동 평균 유효 압력이 향상되나 중저속 영역보다는 정격 회전수로 갈수록 높아지는 경향이 크게 나타나고 있다. 터보차저는 약 1260 rpm 에서부터 안정적으로 작동되는 것으로 나타났으며 저속 영역에서는 과급기의 특성상 효율이 낮게 나타났다. 이 연구의 결과는 터보차저 엔진의 안정적 부하와 속도 제어 방법에 응용할 수 있다.
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참고문헌 (4)

  1. Benson, R. S. and Svetnicka, F. V., 1974, "Two-Stage Turbocharging of Diesel Engines: A Matching Procedure and Experimental investigation", SAE Paper No. 740740 

  2. McIntosh, R. C., Brear, F. and Shamma, M. B., 1981, "Turbocharging a 6-Cylinder Diesel for Various Ratings and Applications", SAE Paper No. 810341 

  3. Akiba, K., Ohtani, M. and Yoshiki, H., 1982, "The Improvement of Vee Eight Engine Performance in Low Speed Range, I. Mech. E.C31/82 

  4. Benson, R. S., "A Comprehensive Digital Computer Program to Simulate a Compression Ignition Engine Including Intake and Exhaust Systems", SAE Paper No. 710173 

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