초록 ▼

자동차 배기 가스에 대한 도시환경문제가 심각해짐에 따라 전세계적으로 배기가스규제가 강화되고 있으며 이중에서도 특히 미연 탄화수소(unburned hydrocarbons)에 대한 규제치가 가장 엄격한 수준으로 강화되고 있다. 이와 갈온 문제를 해결하기 위하여 미연 탄화수소의 발생원들에 대한 연구가 계속 진행되고 있으며 이를 발생원들중 냉간 시동시에는 간극체적(crevice)와 오일막의 영향이 중요하다.
본 연구를 통해 오일막에 대한 연료외 홉수/방출 거동의 대한 모델링을 개발하였다. 오일막의 연료 홉수/방출에 대한 엔진 운전 조

자동차 배기 가스에 대한 도시환경문제가 심각해짐에 따라 전세계적으로 배기가스규제가 강화되고 있으며 이중에서도 특히 미연 탄화수소(unburned hydrocarbons)에 대한 규제치가 가장 엄격한 수준으로 강화되고 있다. 이와 갈온 문제를 해결하기 위하여 미연 탄화수소의 발생원들에 대한 연구가 계속 진행되고 있으며 이를 발생원들중 냉간 시동시에는 간극체적(crevice)와 오일막의 영향이 중요하다.
본 연구를 통해 오일막에 대한 연료외 홉수/방출 거동의 대한 모델링을 개발하였다. 오일막의 연료 홉수/방출에 대한 엔진 운전 조건의 영향을 조사하기 위한 엔진 실험을 수행하였으며 개발된 모델링과 시뮬레이션을 통해서 다음과 같은 결론을 내렸다.
다중 연료 성분을 이용하여 보다 실제와 근접한 미연 탄화수소에 대한 오일막의 영향을 볼 수 있었으며 Henry 상수는 오일막의 연료 흡수/방출 매카니즘의 가장 중요한 변수이다. 또한 실린더 라이너외 최상부 오일막 요소(element)는 다른 부분보다 연료 흡수/방출 과정에 훨씬 중요한 역할을 한다. 1사이를 동안에 오일막으로 흡수되는 연료중 41-81%의 연료가 팽창 과정중에 방출된다. 정상 상태에서 연료 흡수/방출에 대한 엔진 속도의 영향은 매우 적으나 낮은 오일막 온도에 대해서는 연료 흡수/방출은 연료의 확산 계수가 적기 때문에 엔진속도가 증가함에 따라서 감소한다. 각각의 연료 성분충 Henry 상수가 작아질수륙 오일막의 연료 홉수에 대해 큰 영향을 미친다. 그러나 윤활유속의 연료 성분이 포화 상태에 다 다르게 되면 Henry 상수가 증가하더라도 더 이상 오일막으로의 연료 흡수는 일어나지 않는다. 간극체적의 경우 오일막속으로 들어간 연료량보다 2-2.3배 정도 많이 연소실 안으로 방출한다. 냉간 시동시 피스톤 간극체적의 연료는 오일막의 연료보다 많은양이 빨리 연소실로 방출되므로 팽창 과정중에 대부분 산화될 확률이 크며, 오일막의 경우는 팽창 과정중 전체 방출량의 41%만이 방출되므로 배기 밸브가 열릴 때 상당량의 연료가 산화되지 않고 배출될 수 있다.
이상과 같은 본 연구 결과는 오일 유막의 영향에 대한 엔진 실험을 수행하지 않고도 이에 대한 경향을 예측할 수 있게 되었다. 또한 다른 미연 탄화수소 배출원 모델링듈과 결합해서 엔진 실험을 하지 않고도 종합적인 미연 탄화수소 배출물의 영향에 대한 체계적인 연구가 가능할 것으로 기대된다.

Abstract ▼

As the hydrocarbon emissions from the passenger cars have been seriously affected urban air quality, many detailed investigation of hydrocarbon emission sources in spark ignition engines have been conducted to meet stringent emission requirements. Crevice and oil layer effects on the unburned hydroc

As the hydrocarbon emissions from the passenger cars have been seriously affected urban air quality, many detailed investigation of hydrocarbon emission sources in spark ignition engines have been conducted to meet stringent emission requirements. Crevice and oil layer effects on the unburned hydrocarbon emissions at cold start is very important sources of unburned hydrocarbon emissions.
An oil layer fuel absorption/desorption modeling has been developed. Engine experiment has been conducted to test the effect of engine operating condition. Multi-component fuel model has showed more reasonable condition than single component model. Henry's constant which is related to solubility is most important variable in the oil layer absorption/desorption mechanism on unburned hydrocarbon emission. The oil segment close to the top of the cylinder liner have more significant contributions to the fuel absorption and desorption process than other oil segments. This effect increases as the oil film temperature increases. 41 to 81 percent of the total fuel absorbed in the oil film during the cycle are desorbed into the combustion chamber in the expansion. At the warmed-up condition. the effect of the engine speed on the percent fuel absorbed/desorbed is minimal. But at low oil film temperature, percent of fuel absorbed/desorbed is decreased with increasing the engine speed because of low value of molecular diffusion coefficient of fuel. However, wheo fuel in the oil reached the saturation. increasing the fuel absorbed in the oil hasn't been affected by the decreasing Henry's constant.
The amount of fuel trapped in the piston crevice is from 2 to 2.3 times larger than that of fuel in the oil film. Fuel from oil film slowly desorbs into the combustion chamber compared with from the piston crevices when the engine is cold. This modeling can contribute to investigate the systematic study of effects of oil layer on the HC emissions and to develop the engine technology.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 목차 ...2
• 1. 제출문 ...3
• 2. 연구계획서 요약 ...4
• 3. 연구내용 ...5
• 가. 연구결과요약문(국. 영문) ...5
• 나. 서론 ...8
• (1) 연구 배경 ...8
• (2) 연구 목표와 기대 효과 ...9
• 다. 연구 방법 및 이론 ...10
• (1) 가솔린 엔진 라이넝에 있는 오일의 연료흡수와 방출에 대한 모델링 ...10
• (2) 시뮬레이션의 기초자료를 얻기 위한 엔진실험 ...16
• 라. 결과 및 고찰 ...18
• (1) 다중 연료 성분의 Parametric study ...18
• (2) 다중성분에 대한 오일막의 흡수/방출 메카니즈 ...18
• (3) Crevice에 의한 영양과의 비교 ...22
• 마. 결론 ...23
• 바. 인용문헌 ...37
• 4. 자체평가서 ...38