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유사차원해석 모델을 이용한 초희박 조건에서의 가솔린 직분사 엔진 연소 및 배기 예측
Quasi-dimensional Analysis of Combustion and Emissions in a Stratified GDI Engine under Ultra-lean Conditions 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.23 no.4, 2015년, pp.402 - 409  

이재서 (포항공과대학교 기계공학과) ,  허강열 (포항공과대학교 기계공학과) ,  권혁모 (현대자동차 파워트레인열유동해석팀) ,  박재인 (현대자동차 파워트레인열유동해석팀)

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In this study a quasi-dimensional model is developed to predict the combustion process and emissions of a GDI engine under ultra-lean conditions. Combustion of a GDI engine condition is modeled as two simultaneous processes to consider significant fuel stratification. The first process is premixed f...

주제어

#유사차원해석   #가솔린 직분사 엔진   #질소산화물   #탄소산화물  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이와 같이 복합적인 요소에 의해 제어되는 연소 방식의 엔진을 수치적으로 모사하기 위해서는 일반적으로 형상 정보를 고려할 수 있는 3차원 전산 유체 해법이 적합하지만, 계산시간과 해석의 어려움으로 효율적이고 정확한 0차원의 가솔린 해석모델이 필요한 시점이다. 따라서 본 연구에서는 초희박 조건의 가솔린 직분사 엔진의 0차원 해석을 위하여 유사차원해석 모델을 개선하였으며 다양한 운전 조건에서 실험값과 비교하여 검증하였다.

가설 설정

  • 노즐에서 연료가 분사될 때 분무의 초기속도는 연료 분사율(#)에 따라 식(2)와 같이 계산되며, 미립화 시점까지 초기 분사 속도를 유지한다고 가정한다.
  • 본 연구에서는 평형 가정을 이용하여 NOx와 CO의 배출량을 예측하였다. 이때의 기연영역의 당량비는 연소실내 전체의 평균 당량비가 아닌 분무영역에서의 평균 당량비를 가진다고 가정함으로써 연료와 섞이지 않고 남아 있는 공기는 연소 반응에서 배제하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
초희박 조건에서의 가솔린 직분사 엔진을 분석하기 위해 필요한 것은? 초희박 조건에서의 가솔린 직분사 엔진은 연소실 내에 연료가 직접 분사됨에 따라 점화 위치, 시기 뿐 아니라 공기의 유동과 연료 분무등에 의해 연소 특성이 결정된다. 이와 같이 복합적인 요소에 의해 제어되는 연소 방식의 엔진을 수치적으로 모사하기 위해서는 일반적으로 형상 정보를 고려할 수 있는 3차원 전산 유체 해법이 적합하지만, 계산시간과 해석의 어려움으로 효율적이고 정확한 0차원의 가솔린 해석모델이 필요한 시점이다. 따라서 본 연구에서는 초희박 조건의 가솔린 직분사 엔진의 0차원 해석을 위하여 유사차원해석 모델을 개선하였으며 다양한 운전 조건에서 실험값과 비교하여 검증하였다.
강화된 자동차의 배기 규제와 연료의 가격 상승 등의 문제들로 인해 요구되는 것은? 최근 지구온난화 및 대기 오염으로 인해 강화된 자동차의 배기 규제와 연료의 가격 상승 등의 문제들로 인하여 고성능, 고효율의 엔진 개발이 요구되고 있다. 가솔린 초희박 직분사 엔진은 throttle 작동에 의한 손실이 없고, 연료의 성층화에 따라 초희박 조건의 연소가 가능하기 때문에 기존의 PFI (Port Fuel Injection)방식의 엔진보다 연료의 소비가 작다.
가솔린 직분사 엔진이 가지는 장점은? 가솔린 초희박 직분사 엔진은 throttle 작동에 의한 손실이 없고, 연료의 성층화에 따라 초희박 조건의 연소가 가능하기 때문에 기존의 PFI (Port Fuel Injection)방식의 엔진보다 연료의 소비가 작다.1) 따라서 가솔린 직분사 엔진은 기존 상용 가솔린 엔진에 비해 높은 성능과 낮은 연료 소비율로 인하여 효율과 배기 특성 향상의 새로운 대안으로 대두되고 있다. 초희박 조건에서의 가솔린 직분사 엔진은 연소실 내에 연료가 직접 분사됨에 따라 점화 위치, 시기 뿐 아니라 공기의 유동과 연료 분무등에 의해 연소 특성이 결정된다.
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참고문헌 (19)

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