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전자제어 디젤엔진의 흡기 다기관 및 연료분사장치 정비에 따른 매연 배출특성에 관한 연구
Study on the Characteristics of Exhaust Emissions in accordance with the Intake Manifold and Fuel Injector Maintenance of the Electronic Control Diesel Engine 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.17 no.9, 2016년, pp.196 - 205  

강현준 (한국폴리텍대학 달성캠퍼스 자동차학과) ,  김태중 (한국폴리텍대학 달성캠퍼스 자동차학과)

초록
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자동차로부터 배출되는 배기가스는 오존 및 미세먼지 등의 농도를 증가시켜 인체의 건강을 위협할 뿐만 아니라 지구 온난화 물질인 이산화탄소를 다량 배출하고 있어 지구 온난화에도 지대한 영향을 미치고 있다. 그래서 정부는 자동차에서 배출되는 배기가스를 효율적으로 규제하기 위한 제도로 운행차 배출가스 정밀검사 제도를 시행하고 있다. 자동차 배출가스를 줄이려는 연구는 다방면으로 이루어지고 있으며, 자동차의 배출가스 중 HC, NOx, $CO_2$ 등의 발생을 줄이기 위한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 노후된 자동차에 대한 배출가스 저감에 대한 연구는 부족한 실정이다. 노후된 디젤자동차들이 운행차 배출가스 정밀검사를 만족하기 위해서는 흡기 다기관(manifold)과 인젝터의 카본퇴적물(Carbon sediment)을 세척하여 출력향상 및 배출가스 저감에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 차령 5년 이상, 주행거리 80,000 km 이상의 디젤자동차에 흡기 다기관 클리닝과 인젝터 클리닝을 동시에 수행하여 매연 발생에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 실험결과, 흡기다기관 클리닝과 인젝터 클리닝을 동시 수행한 결과는 각각 수행한 결과보다 매연을 75.2% 감소시켰다. 또한, 흡기다기관 클리닝과 인젝터 클리닝을 동시 수행한 결과는 검사 후 8.5초부터 배출허용 기준 30%이하를 만족하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The exhaust gas discharged by cars not only threatens the health of the human body, but also contributes to global warming, due to the resulting increase in the concentrations of ozone, fine dust and carbon dioxide. Therefore, the government has steadily implemented careful inspection systems for ex...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 매연의 발생은 흡기 다기관 클리닝을 적용함으로써 감소시킬 수 있지만, 자동차의 매연을 모두 없앨 수 없다. 그래서 차령 5년, 주행거리 106,000 km로 부적합 판정을 받은 자동차에 인젝터 클리닝을 적용하여 매연의 발생에대한 영향을 파악하고자 한다.
  • 따라서 흡기 다기관(Intake manifold) 및 인젝터의 카본퇴적물(Carbon sediment)을 세척하면 노후 된 경유사용 자동차의 출력향상, 배출가스 저감 및 공전속도의 안정성을 높일 수 있다[2]. 따라서 본 연구에서는 운행차 배출가스 정밀검사 불합격 자동차를 대상으로 흡기 다기관 클리닝, 인젝터 클리닝, 흡기 다기관 클리닝과 인젝터클리닝을 동시에 적용하여, 차령 5년 이상, 주행거리 80,000 km 이상 된 자동차의 탄소퇴적물을 세척하고, 정비하여 이에 따른 배출가스 저감량과 배출특성을 실험적으로 비교분석하고 이를 검토하는데 그 목적이 있다.
  • 본 연구에서는 운행차 배출가스 정밀검사 불합격 자동차를 대상으로 흡기 다기관 클리닝과 인젝터 클리닝을 각각 적용한 경우와 흡기 다기관 클리닝과 인젝터 클리닝을 동시에 적용한 경우로 나누어 매연의 배출특성을 비교분석하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자동차의 주행거리별 분포 분석 결과, 주행거리 증가에 따른 매연의 배출량이 엔진 연소실 내부에 미치는 영향은? 이는 주행거리가 80,000km 이상이 되면 인젝터와 흡기 다기관의 카본 누적과 오염 및 흡입공기량의 저하에 따른 매연의 배출량이 증가하며[6], 인젝터 및 흡기 다기관의 클리닝 및 점검과 정비가 필요함을 보여준다. 위의 자료를 분석한 결과 차령이 5년 이상이고, 주행거리가 80,000 km 이상인 많은 자동차가 운행차 배출가스 정밀검사에서 불합격 판정을 받았으며, 차령 및 주행거리가 증가할수록 불합격 자동차의 대수와 매연의 배출량이 증가하는데 이는 엔진 연소실 내부에 다량의 카본이 쌓이거나 흡기관 및 흡기밸브, 인젝터 등에 카본이나 슬러지, 먼지 등이 많이 묻어있으면 엔진 및 차량을 통제하는 ECU에 잘못된 정보가 입력되어 연료소모나 출력저하, 엔진부조, 노킹, 배출가스 증가의 문제를 일으킨다[7]. 따라서 흡기 다기관의 카본 누적에 따른 흡입 공기량 저하와 인젝터의 기계적인 성능이 주행거리 80,000 km를 기준으로 저하되며, 매연의 배출량을 줄이기 위해서는 80,000 km를 주기로 정기적인 점검 및 정비가 필요할 것으로 사료된다.
압축착화에 의한 연소반응에서 배출가스 생성에 직접적인 원인이 되는 것은? 이러한 영향으로 자동차 배출가스를 줄이려는 연구는 다방면으로 이루어지고 있으며, 자동차의 배출가스 중 HC, NOx, CO₂등의 발생을 줄이기 위한 연구가 이루어지고 있다. 그 중 경유 사용 자동차의 배출가스는 엔진의 연소실내에 연료를 공급하면 압축착화(Compression Ignition)에 의한 연소반응이 이루어지며 연소과정이 일어나는데 연료분사장치와 흡기 다기관의 오염정도는 배출가스 생성에 직접적인 원인이 된다. 따라서 흡기 다기관(Intake manifold) 및 인젝터의 카본퇴적물(Carbon sediment)을 세척하면 노후 된 경유사용 자동차의 출력향상, 배출가스 저감 및 공전속도의 안정성을 높일 수 있다[2].
자동차에서 배출되는 배기가스의 악영향은 무엇인가? 자동차로부터 배출되는 배기가스는 오존 및 미세먼지 등의 농도를 증가시켜 인체의 건강을 위협할 뿐만 아니라 지구 온난화 물질인 이산화탄소를 다량 배출하고 있어 지구 온난화에도 지대한 영향을 미치고 있다. 그래서 정부는 자동차에서 배출되는 배기가스를 효율적으로 규제하기 위한 제도로 운행차 배출가스 정밀검사 제도를 시행하고 있다.
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참고문헌 (11)

  1. "Car General Inspection Training Fellowship", Transportation Safety Authority Operational headquarters inspection Automobile Inspection processed, p. 296, pp. 361-389, 2011.03 

  2. J. H. Kim., "Automotive diesel engine", Golden Bell, 04, 2011. 

  3. Department of Environment(Environmental Transportation Division), "Regulations on driving vehicle exhaust gas test enforcement tricks Ministry of Environment notification, no. 2014-89, Jun, 2014. 

  4. H. J Kang, "A Study on the Maintenance Method using the Analysis Data of the Exhaust Emission Close inspection Rest", Department of Mechanical Engineering, Graduate School of Industry Kumoh National Institute of Technology, pp. 10, 2005. 

  5. A/S Learning Materials "Electronic control diesel engine," A/S Learning Materials Hyundai-Kia Automotive, Ver1, Jun, 2003. 

  6. D. S. Bae, J. S. Lee. "Study on Smoke Prediction in Heavy-duty Diesel Engine" Journal of academia-industrial technology, vol. 9, no. 4, 2008. 

  7. K. T. Park, H. H. Lee, J. S Choi, "Professional Engineer Transportation Vehicles", ISBN 2010. 

  8. B. W. Kim "A Study on Optimization of Catalyst Injection Controller for Reducing Soot", Journal of academia-industrial technology, vol. 7 no. 3, 2006. 

  9. D. S. Bae "The Performance Test on A Continuous Regeneration DPF in A HD Diesel Engine", Journal of academia-industrial technology, vol. 7 no. 5, 2006. 

  10. S. J. Moon,S. j. Jeong, S. I Lee, T. H. Kim, "A Numerical Study on the Geometry Optimization of Internal Flow Passage in the Common-rail Diesel Injector for Improving Injection Performance", Transactions of KSAE, vol. 22, no. 2, pp. 91-99, 2014. DOI: http://dx.doi.org/10.7467/KSAE.2014.22.2.091 

  11. 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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