디젤엔진의 사용은 루돌프 디젤에 의하여 발명된 이후 산업의 발달을 이끌어가는 중추적인 역할을 하고 있다. 2013년 기준으로 국내의 디젤엔진의 차량은 7,395,739대이다. 디젤엔진에서의 인젝터는 엔진의 구동에 직접적인 역활을 수행하기 때문에 성능향상에 대한 연구는 지속적으로 이루어지고 있다. 본 연구는 운행 중인 디젤차량의 매연의 농도와 인젝터 클리닝 전 후의 관계를 비교분석하기 위하여 인젝터 클리닝 전 후의 매연의 농도를 KD147 모드("운행차 수시점검 및 정기검사의 배출허용기준")로 측정하여 인젝터 클리닝이 매연 저감에 미치는 영향에 대하여 실험적으로 고찰하였다. 실험결과 인젝터 클리닝 후의 매연의 농도가 20% 이상 감소하는 것을 확인하였으며 매연의 농도의 감소율은 매연의 발생량이 클수록 증가하는 것으로 나타났다.
디젤엔진의 사용은 루돌프 디젤에 의하여 발명된 이후 산업의 발달을 이끌어가는 중추적인 역할을 하고 있다. 2013년 기준으로 국내의 디젤엔진의 차량은 7,395,739대이다. 디젤엔진에서의 인젝터는 엔진의 구동에 직접적인 역활을 수행하기 때문에 성능향상에 대한 연구는 지속적으로 이루어지고 있다. 본 연구는 운행 중인 디젤차량의 매연의 농도와 인젝터 클리닝 전 후의 관계를 비교분석하기 위하여 인젝터 클리닝 전 후의 매연의 농도를 KD147 모드("운행차 수시점검 및 정기검사의 배출허용기준")로 측정하여 인젝터 클리닝이 매연 저감에 미치는 영향에 대하여 실험적으로 고찰하였다. 실험결과 인젝터 클리닝 후의 매연의 농도가 20% 이상 감소하는 것을 확인하였으며 매연의 농도의 감소율은 매연의 발생량이 클수록 증가하는 것으로 나타났다.
As a response to exhaust gas regulations, the electronic control system was applied to the diesel engine. The injected fuel mass and injection timing are accurately controlled using it, and the fuel efficiency and the engine output are significantly increased. In addition, the noise and the vibratio...
As a response to exhaust gas regulations, the electronic control system was applied to the diesel engine. The injected fuel mass and injection timing are accurately controlled using it, and the fuel efficiency and the engine output are significantly increased. In addition, the noise and the vibration of vehicles are decreased. To maintain the optimal performance of an electronic control diesel engine, it is important to control the fuel injection pressure accurately using the fuel pressure regulator. When the fuel pressure regulator is not worked normally, the failure phenomena (starting failure, staring delay, accelerated failure, engine mismatch et al.) occurred because the fuel pressure is not stabilized and controlled accurately. In this study, the effects on a fuel pressure, return fuel mass flow, and engine rotating speed according to the control rate of fuel pressure regulator were investigated to analyze the performance variation under the failure conditions of a fuel pressure regulator. As a result, when the control rate of a fuel pressure regulator decreased by 4%~6% compared to that of the standard condition, the variation of engine rotating speed and return fuel flow were increased greatly, and the abnormal condition occurred. In addition, it is possible to diagnose the failure of a fuel pressure regulator by monitoring these conditions.
As a response to exhaust gas regulations, the electronic control system was applied to the diesel engine. The injected fuel mass and injection timing are accurately controlled using it, and the fuel efficiency and the engine output are significantly increased. In addition, the noise and the vibration of vehicles are decreased. To maintain the optimal performance of an electronic control diesel engine, it is important to control the fuel injection pressure accurately using the fuel pressure regulator. When the fuel pressure regulator is not worked normally, the failure phenomena (starting failure, staring delay, accelerated failure, engine mismatch et al.) occurred because the fuel pressure is not stabilized and controlled accurately. In this study, the effects on a fuel pressure, return fuel mass flow, and engine rotating speed according to the control rate of fuel pressure regulator were investigated to analyze the performance variation under the failure conditions of a fuel pressure regulator. As a result, when the control rate of a fuel pressure regulator decreased by 4%~6% compared to that of the standard condition, the variation of engine rotating speed and return fuel flow were increased greatly, and the abnormal condition occurred. In addition, it is possible to diagnose the failure of a fuel pressure regulator by monitoring these conditions.
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문제 정의
이와 같은 현상으로 인젝터의 성능 저하로 인한 배기가스 증가 및 출력저하와 같은 현상이 발생한다. 본 논문에서는 인젝터의 탄소퇴적물(Carbon sediment)을 세척하여 노후된 자동차의 출력향상 및 배기가스 저감량, 출력변화 그리고 공전속도의 안정성을 실험적으로 분석 검토하는데 그 목적이 있다[2].
본 연구에서는 자동차의 인젝터 클리닝이 매연 발생에 미치는 영향에 대한 연구를 실험적으로 진행하였으며 연구의 결과는 다음과 같다.
제안 방법
Fig. 4은 매연 측정장치로 차대동력계에서 도로부하마력을 설정하고 주행패턴에 따라 가속, 급가속, 정속, 급감속, 감속하여 시험한 결과를 보여주고 있으며 반복시험의 정확성, 주변소음, 시험차량 안정성이 다른 검사방법에 비해 우수하며, 특히, 엔진 가속페달 밟는 양 등의 임의조작 영향이 가장 적게 나타나는 KD147 모드를 실험 조건으로 설정하였다. 이는 차대동력계에서 차량중량에 따라 도로 부하마력을 설정한 다음 IM240 모드의 1단계 주행주기를 이용하여 147초 동안 최고 83.
대상 데이터
2013년을 기준으로 전국 자동차 수량은 19,400,864대(관용차:72,781대, 자가용:18,202,292대, 영업용:1,125,791대)이며, Table 1은 국내 자동차 등록차량의 사용연료별 차량으로 경유를 연료로 사용하는 디젤엔진 차량은 7,395,739대이다[1].
성능/효과
1) 오래된 자동차의 매연 검사결과 인젝터에 탄소와 같은 이물질의 영향으로 엔진의 연소실 내에서 불완전연소가 되어 매연의 발생이 크게 증가함을 확인할 수 있다.
10대의 차량의 인젝터 클리닝 전·후의 평균매연농도는 46.7%에서 22.5%로 클리닝 전에 비하여 매연의 발생량이 20%이상 크게 감소하였음을 확인할 수 있으며 전반적으로 매연 발생량이 배출 허용기준 30% 이하로 감소하였음을 확인하였다.
33%이고, 1초 동안의 산술평균값은 81%로 나타났으며. 122초에서는 매연농도가 49.95%이고 7초 동안의 산술평균값은 22.83%로 20%를 초과하여 1초 동안의 산술평균값인 41.12%의 매연이 검출되는 것으로 확인되었다.
1초 동안의 산술 평균값이 81%로 불합격 판정이 이루어졌으며, 인젝터 클리닝 이후의 검사결과로 29%의 매연이 측정되어 매연의 발생량 감소가 많은 구간에 대하여 큰 효과가 나타남을 알 수 있다.
2) 인젝터 클리닝을 하였을 경우 매연의 발생이 감소하는 것을 알 수 있다. 특히, 클리닝 전 기어의 변속 전·후 및 가속구간에서 매연의 발생이 증가한다.
3) 차량 10대의 인젝터 클리닝 전·후의 평균매연농도는 46.7%에서 22.5%로 클리닝 전에 비하여 매연의 발생량이 20%이상 감소하였음을 확인하였다.
4) 인젝터 클리닝을 통하여 매연의 발생량을 허용배출 기준 30% 이하로 충분히 감소시킬 수 있으며 오래된 자동차의 경우 인젝터 클리닝이 반드시 필요함을 확인하였다.
27%가 된다. 53.25초에서는 매연농도가 51.5%로 7초 동안의 산술 평균값이 35.49%이고, 이 또한 매연농도 20%를 초과하여 1초 동안의 산술평균값인 50.14%의 매연농도가 측정되었다. 또한 68.
특히 등속구간에서는 매연의 발생이 균일하게 생성됨을 알 수 있다. 또한 기어변속 및 가속구간에서의 매연의 발생량이 인젝터 클리닝 전과 비교하면 매연 농도의 감소폭이 큰 것을 확인하였다. 즉, 인젝터 클리닝으로 인하여 전체적으로 불완전연소가 이루어지던 구간에서 완전연소에 가깝게 운전됨을 확인할 수 있다.
5%로 클리닝 전에 비하여 매연의 발생량이 20%이상 크게 감소하였음을 확인할 수 있으며 전반적으로 매연 발생량이 배출 허용기준 30% 이하로 감소하였음을 확인하였다. 또한 매연발생량이 많은 자동차일수록 그 감소폭이 큰 것으로 확인되어 인젝터 클리닝의 효과가 오래된 자동차에 더욱 필요함을 확인할 수 있다.
인젝터의 연료분사가 빠르게 이루어지는 구간에서는 매연의 생성이 많이 이루어지는 것으로 확인되었다. 반면 Fig.
전반적으로 배출가스의 매연이 인젝터 클리닝 전에 구간적으로 60∼80% 정도의 큰 값을 보이나 인젝터 클리닝 후는 32%가 최고값으로 나타났으며 약 20% 이하의 수치를 보였다.
7은 노즐 클리닝 전 13년 된 A 차량의 매연검사를 실시한 결과이다. 제시된 매연검사 결과 매연 측정치가 81% 로 부적합판정을 받는 것으로 나타났다.
또한 기어변속 및 가속구간에서의 매연의 발생량이 인젝터 클리닝 전과 비교하면 매연 농도의 감소폭이 큰 것을 확인하였다. 즉, 인젝터 클리닝으로 인하여 전체적으로 불완전연소가 이루어지던 구간에서 완전연소에 가깝게 운전됨을 확인할 수 있다.
특히, 클리닝 전 기어의 변속 전·후 및 가속구간에서 매연의 발생이 증가한다. 클리닝 후 완전연소로 인하여 등속구간에서의 매연 감소 효과가 크게 나타남을 확인하였다.
7에서 알 수 있다. 클리닝 후의 매연의 변화에서 30%이하의 값의 1초 산술평균값이 65.25초에서 29%의 매연의 농도가 측정된다. 인젝터 클리닝 후 29%의 매연농도가 검출되어 적합 판정이 되었으며 Fig.
평균값이 32.33%로 20%를 초과하는 것으로 확인되었다. 7초 산술 평균값이 매연농도 30%를 초과하였으므로 매연농도 기준 값인 68.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
국내 대도시 대기오염에 디젤자동차가 차지하는 비율은?
디젤엔진(Diesel engine)의 사용은 루돌프 디젤 (Rudolf diesel)에 의하여 발명된 이후 현대의 산업을 이끌어 가는 중추적인 역할을 하고 있다. 디젤기관의 높은 효율과 낮은 이산화탄소 배출이라는 장점에도 불구하고 국내 대도시의 대기오염에 디젤자동차가 차지하는 비율이 NOx 48.9%, PM 51.1%를 차지하고 있어 이에 대한 저감기술이 시급한 설정이다. 일반적으로 이와 같은 성분들은 매연 발생율에 비례하여 생성된다.
디젤엔진에서 인젝터의 성능은 어떤 영향을 미치는가?
디젤엔진(Diesel engine)에서 인젝터(Injector)의 역할은 엔진의 구동에 있어서 직접적인 역할을 한다. 따라서 인젝터의 성능이 엔진의 연소에 큰 영향을 미치고 이에 자동차의 성능도 크게 변화한다. 이에 인젝터의 구조, 성능 및 작동 특성 등에 관한 연구가 다각적으로 이루어지고 있다.
디젤기관의 장점은?
디젤엔진(Diesel engine)의 사용은 루돌프 디젤 (Rudolf diesel)에 의하여 발명된 이후 현대의 산업을 이끌어 가는 중추적인 역할을 하고 있다. 디젤기관의 높은 효율과 낮은 이산화탄소 배출이라는 장점에도 불구하고 국내 대도시의 대기오염에 디젤자동차가 차지하는 비율이 NOx 48.9%, PM 51.
참고문헌 (13)
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K. T. Park, H. H. Lee, J. S Choi, "Professional Engineer Transportation Vehicles", ISBN (2010)
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D. S. Bae, J. S. Lee. "Study on Smoke Prediction in Heavy-duty Diesel Engine" Journal of academiaindustrial technology, Vol.9 No.4, 2008 DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2008.9.4.865
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S. J. Moon,S. j. Jeong, S. I Lee, T. H. Kim, "A Numerical Study on the Geometry Optimization of Internal Flow Passagein the Common-rail Diesel Injector for Improving Injection Performance", Transactions of KSAE, Vol. 22, No. 2, PP. 91-99, 2014
T. J. Kim, C. W. Myung, H. H. Cho, "The Case of Injector Cleaning Reaches to the Smoke In Common Rail Engine", KSAE 2011 Annual Conference in Gwang-ju Ho-nam branch, PP. 89-93, 2011
J. G. Hong, K. W. Ku, J. H. Kim, C. W. Lee, "Spray characteristics of CRDi for injection and ambient pressure", KSAE 2012 Annual Conference in Dae-gu Gyeong-buk branch, PP. 56-60, 2012
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