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열역학적 물성치 모델에 의한 스파크 점화기관의 연소특성에 관한 연구
A Study on the Combustion Characteristics of Spark Ignition Engine by the Thermodynamic Properties Model 원문보기

에너지공학 = Journal of energy engineering, v.23 no.1, 2014년, pp.75 - 80  

한성빈 (인덕대학교 기계자동차과)

초록
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지난 최근 몇 년 동안 내연기관 엔진의 여러 가지 타입의 성능, 효율, 배기가스 특성을 잘 설명해 줄 수 있는 흥미있는 수학적인 모델이 다양하게 제시되고 있다. 이러한 다양한 양상의 엔진 작동의 모의실험에 있어서 주요한 요소가 엔진 연소 과정의 모델이다. 연소모델은 주로 세 가지 분류로 세분화 되어지고 있다. 즉, 제로 차원적, 유사 차원적, 다차원 모델로 나눌 수 있다. 제로 차원모델은 열역학 제1법칙에 근거하여 만들어졌고, 시간은 단지 독립 변수이다. 본 연구는 제로 차원 모델에 의하여 스파크 점화 기관의 연소 특성을 제시하려는 그 목적이 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The past several years have seen a substantial growth in mathematical modeling activities whose interests are to describe the performance, efficiency and emissions characteristics of various types of internal combustion engines. The key element in these simulations of various aspects of engine opera...

주제어

#열역학적 모델   #물성치   #제로 차원 모델   #스파크 점화 기관   #수소   #연소특성  

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

문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 수소연료를 이용한 스파크 점화기관에서 해석할 수 있는 연소모델을 연구하고 이를 이용하여 간단한 연소예측을 하는데 있다. 본 연구에서는 초기 단계로써 타당한 열역학적 물성치 [12, 13]에 대한 연구를 수행하려 한다.
  • 따라서 본 연구에서는 수소연료를 이용한 스파크 점화기관에서 해석할 수 있는 연소모델을 연구하고 이를 이용하여 간단한 연소예측을 하는데 있다. 본 연구에서는 초기 단계로써 타당한 열역학적 물성치 [12, 13]에 대한 연구를 수행하려 한다.
  • 하지만 이러한 모델링 기법은 대개가 스파크 점화기관이나 압축점화기관을 기본으로 하고 있어서 대체 에너지 측면에서 가장 활용도가 크다고 할 수 있는 수소기관에 적용시키기는 어려운 점이 있다 [4-6]. 수소연료를 사용하는 스파크 점화기관에서 해석할 수 있는 단순화된 모델 기법이 절실히 요구되며, 본 연구의 목적도 단순하면서도 이용가치가 있는 모델을 연구하는데 있다.

가설 설정

  • (4) 연소실 벽과의 열 교환이 무시된다.
  • 본 연구에서는 점화시기를 -35°, -30°, -25°, -20°, 그리고 -15°에서 한 것으로 가정하고 계산을 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
다양한 양상의 엔진 작동의 모의실험에 있어서 주요한 요소의 모델은 무엇인가? 지난 최근 몇 년 동안 내연기관 엔진의 여러 가지 타입의 성능, 효율, 배기가스 특성을 잘 설명해 줄 수 있는 흥미있는 수학적인 모델이 다양하게 제시되고 있다. 이러한 다양한 양상의 엔진 작동의 모의실험에 있어서 주요한 요소가 엔진 연소 과정의 모델이다. 연소모델은 주로 세 가지 분류로 세분화 되어지고 있다.
연소모델을 세 가지 분류로 세분화 한다면 각각 어떻게 나눌 수 있는가? 연소모델은 주로 세 가지 분류로 세분화 되어지고 있다. 즉, 제로 차원적, 유사 차원적, 다차원 모델로 나눌 수 있다. 제로 차원모델은 열역학 제1법칙에 근거하여 만들어졌고, 시간은 단지 독립 변수이다.
zero-dimensional 모델의 장점은? 본 연구를 수소 스파크 점화기관을 위한 연소모델의 기초 단계로 zero-dimensional 모델을 이용한다. zero-dimensional 모델은 간단하면서, 수소연료의 각종 열역학적 상태량을 파악할 수 있는 장점을 가지고 있다. Fig.
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참고문헌 (13)

  1. Goodwin, A. R.; Sengers, J. V.; Peters, C. J., Applied Thermodynamics of Fluids, RSC Publishing, 2010 

  2. Anbarasu M.; Abata, D. L., Modeling of Early Pressure Rise and Flame Growth in a Spark Ignition Engine, 1994, SAE Paper No.941930 

  3. Pan, J.; Sheppard, C. G. W., A Theoretical and Experimental Study of the Modes of End Gas Autoignition Leading to Knock in S.I. Engine, 1994, SAE Paper No.942060 

  4. Shi, Y.; Ge, H. W.; Reitz, R. D.,Computational Optimization of Internal Combustion Engines, Springer, 2010 

  5. Burstall, A. F., Experiments on the Behavior of Various Fuels in a High Speed Internal Combustion Engine, Proc. Inst. Automobile Engineerings 22, 1977, 358 

  6. Furuhama, S., LH2-Car Musahi-8 & Development for 20 years, Proceedings of the Korea-Japan Joint Symposium '91 on Hydrogen energy, 1991, 1-21 

  7. Heywood, J. B., Combustion Modelling in Reciprocating Engines (Engine Combustion Modeling-An Overview), Plenum Press, 1980, 1-38 

  8. Heywood, J. B., Internal Combustion Engine Fundamentals, Mc-Graw Hill, 1987 

  9. Wylen, G. V.; Sonntag, R.; Borgnakke, C., Fundamentals of Classical Thermodynamics, Wiley, Fourth Edition, 1993 

  10. Cengel Y. A.; and Boles, M. A., An Engineering Approach Thermodynamics, McGrow Hill, Second Edition, 1994 

  11. Moran M. J.; Shapiro, H. N., Fundamentals of Engineering Thermodynamics, Wiley, Second Edition, 1993 

  12. Michaelides, E. E., Alternative Energy Sources (Green Energy and Technology), Springer, 2011 

  13. Guzzella, L.; Onder, C. H., Introduction to Modeling and Control of Internal Combustion Engine Systems, Springer, 2010 

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