[논문]가솔린엔진 인젝터의 분무특성

이상인; 이성원; 박성영

가솔린엔진 인젝터의 분무특성
Performance Characteristics for the Gasoline Engine Injector 원문보기

이상인 (공주대학교 일반대학원 기계공학과) , 이성원 (공주대학교 일반대학원 기계공학과) , 박성영 (공주대학교 기계자동차공학부)

본 연구은 자동차용 가솔린엔진에 장착되는 인젝터의 연료공급 특성에 대한 것으로, 가솔린 엔진의 전자제어식 포트 연료분사는 분무장치와 흡기포트의 최적화 및 분무특성이 우수해야 엔진의 성능 향상 및 배기가스 저감의 목적을 이룰 수 있다. 4홀과 12홀 인젝터의 장착각 변화와 포트 마스킹의 형상변화에 따른 벽유량을 측정?분석하였고 분무가시화 실험을 통하여 분무성장과정과 분사각, 연료미립화 및 분무도달거리를 분석하였다. 벽류측정 실험을 통하여 벽류는 미립화정도와 흡기유동과 유속에 가장 큰 영향을 받는 것으로 판단되며, 12홀 인젝터 대비 4홀 인젝터는 분무압력에 따라 분무특성의 변화량이 크게 나타났다.

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문제 정의

본 연구의 목적은 4홀 인젝터와 12홀 인젝터의 흡기포트내에 흡입되는 공기의 변동과 인젝터 장착각 및 포트 마스킹 형상변화에 따른 벽유량을 측정, 분석하고 분무가시화를 통하여 분무발달과정과 분무압력 변화에 따른 분사각, 연료미립화, 및 분무도달거리를 분석하고자 한다.

제안 방법

마스킹 형상에 따른 벽유량을 측정하기위하여 그림3과 같은 Diagonal. Side 그리고 Square 형상의 마스킹을 제작하여 장착하였고, 인젝터에서 분사되는 연료와 마스킹이 직접 충돌하는 것을 피하기 위하여 인젝터 전단에 장착하였다.
촬영은 암실의 조건에서 분무기간 중 빛을 노출시켜 카메라의 조리개를 통하여 들어오는 영상을 취득하는 기법을 사용하였다. 각 인젝터의 분무발달과정을 확인하기 위하여 주 분무 방향으로 촬영하였으며, 0.5ms 간격으로 빛을 노출시켰다.
벽유량은 인젝터의 분사각, 미립화정도, 흡기의 속도 및 마스킹의 형상등에 많은 영향을 받는다. 각 인젝터의 흡기속도, 인젝터의 장착각과 마스킹 형상에 따른 벽류를 측정하기 위해서 벽류 실험장치를 구성하였다. 벽류측정의 편의를 위하여 포트 실험용으로 제작된 플로우 박스를 흡기매니폴드에 장착하였으며, 벽류 측정을 위해 제작된 특수한 시트링을 장착하였다.
마스킹 형상에 따른 벽유량의 영향을 확인하기 위하여 Diagonal, Side, Square 형상의 마스킹을 제작, 장착하여 벽유량을 측정하였다.
각 인젝터의 흡기속도, 인젝터의 장착각과 마스킹 형상에 따른 벽류를 측정하기 위해서 벽류 실험장치를 구성하였다. 벽류측정의 편의를 위하여 포트 실험용으로 제작된 플로우 박스를 흡기매니폴드에 장착하였으며, 벽류 측정을 위해 제작된 특수한 시트링을 장착하였다. 밸브시트링은 24개의 벽류 포집관을 장착될 수 있도록 홀이 가공되었다.
인젝터 장착각의 변화에 따른 벽유량을 측정하기 위해 벽류측정리그에 -8° ～ +8°까지 2°간격의 변화를 주어 인젝터를 장착․실험하였으며 흡기포트의 진행방향과 인젝터의 장착각의 기울기가 작을수록 (+)각도로 정의 하였다.
광원으로는 고전압에 의하여 충전한 에너지를 순간적으로 방출하여 빛을 발생시키는 장치를 사용하였으며, Nikon D90 카메라를 사용하여 촬영하였다. 촬영은 암실의 조건에서 분무기간 중 빛을 노출시켜 카메라의 조리개를 통하여 들어오는 영상을 취득하는 기법을 사용하였다. 각 인젝터의 분무발달과정을 확인하기 위하여 주 분무 방향으로 촬영하였으며, 0.

대상 데이터

각 인젝터의 분무압력에 따른 분무발달과정과 분사각 및 분무도달거리의 변화량을 측정하기 위해서 그림 4와 같은 가시화 실험장치를 구성하였다. 광원으로는 고전압에 의하여 충전한 에너지를 순간적으로 방출하여 빛을 발생시키는 장치를 사용하였으며, Nikon D90 카메라를 사용하여 촬영하였다. 촬영은 암실의 조건에서 분무기간 중 빛을 노출시켜 카메라의 조리개를 통하여 들어오는 영상을 취득하는 기법을 사용하였다.
본 연구에 사용된 인젝터는 가솔린 연료를 사용하는 MPI용 4홀 인젝터 및 12홀 인젝터로 그림 1과 같다. 4홀 인젝터는 분무홀이 인젝터 중앙에 2*2형태의 구조를 가지고 있으나 12홀 인젝터는 10개의 방사 형태의 분무홀과 중앙에 2개의 분무홀 구조로 이루어져있다.

성능/효과

1) 벽류측정 실험을 통해 확인한 결과 벽유량은 흡기 유동과 유속에 큰 영향을 받는 것으로 판단된다.
2) 분무압력 변화를 통해 분사각, 분무도달거리, 연료의 미립화 변화특성을 분석하였으며, 12홀 인젝터가 압력 변화에 대한 미립화의 강건성 측면에서 우수한 분무특성을 보였다.
4홀 인젝터의 경우 장착각 0°에서 벽유량이 일시적으로 감소하는 것을 확인 하였는데, 이는 인젝터의 장착각이 0°에서 인젝터 분사각과 흡기포트 러너의 간섭을 가장 적게 받아 충돌면적이 가장 적기 때문으로 판단되고, 0°로 장착된 12홀 인젝터는 분사초기부터 미립화된 입자가 간섭으로 인한 충돌면적의 변화보다 흡기속도의 영향을 더 받아 변화가 없는 것으로 사료된다.
흡기가 0 liter/min의 경우는 마스킹 유무의 의미가 없으므로 실험에서 제외하였다. 전체적으로 흡기량이 많아지고, 마스킹의 스로틀링 면적이 작아질수록 흡기속도가 증가하여 벽유량이 감소하는 것으로 나타났다. 대칭의 포트이기 때문에 마스킹을 반대로 장착하여 실험을 추가, 진행하였다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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