초록 ▼

최종 목표인 '저연비, 저배기(연비, 배기 저감)를 지향하여 미래형 직접 분사식 엔진의 연소최적화를 위해 직접응용 가능한 설계자료 구축'을 위하여 연구를 하였고 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 유해 배출물 형성과정 규명으로 최적 엔진 파라미터 제시
- 직접분사식 가솔린 엔진(GDI)의 분무특성, 유동 증진을 통한 연소최적화 방향을 제시하여 연비($CO_2$) 저감 방안 도출.
- 소형 직분식 디젤엔진(HSDI) 적용 VCO 노즐 인젝터의 분무특성 규명 및 이의 안정화 자료 구축을 통한 연소실 최적

최종 목표인 '저연비, 저배기(연비, 배기 저감)를 지향하여 미래형 직접 분사식 엔진의 연소최적화를 위해 직접응용 가능한 설계자료 구축'을 위하여 연구를 하였고 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 유해 배출물 형성과정 규명으로 최적 엔진 파라미터 제시
- 직접분사식 가솔린 엔진(GDI)의 분무특성, 유동 증진을 통한 연소최적화 방향을 제시하여 연비($CO_2$) 저감 방안 도출.
- 소형 직분식 디젤엔진(HSDI) 적용 VCO 노즐 인젝터의 분무특성 규명 및 이의 안정화 자료 구축을 통한 연소실 최적 설계 방안 도출
- 정상유동장치에서 유동조건에 따른 고압가솔린 연료분사(50-100bar)시 분무의 미립화 특성 및 기화 특성 측정, 정상유동장치에서 온도변화에 따른 고압가솔린 연료분사시 미립화 및 기화특성
- 고압분무실에서 common rail 및 VCO nozzle을 통한 고압디젤분사시 분무 패턴 및 미립화 특성 측정
- 가시화 엔진(400-500cc/cyl 급)을 이용한 직접분사식 가솔린 엔진의 분무, 유동 특성, 연소과정의 가시화

Abstract ▼

A series of studies was performed for constructing the optimization of combustion for future direct injection engine to achieve low fuel consumption and low emission. The main themes of findings could be summarized as follows;
- Formation process of toxic exhaust emission in direct-injection engi

A series of studies was performed for constructing the optimization of combustion for future direct injection engine to achieve low fuel consumption and low emission. The main themes of findings could be summarized as follows;
- Formation process of toxic exhaust emission in direct-injection engines
- Injection characteristics of injector for GDI engine to be utilized to optimize combustion process leading the way of reduction of fuel consumption
- Atomization and vaporization characteristics of GDI injection with various flow conditions in the wind tunnel
- Low temperature characteristics of GDI sprays
- Characteristics of common rail and VCO nozzle for HSDI application in a high pressurized chamber
- GDI and HSDI optical engine test to visualize the injection, flow characteristics and combustion process

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...6
• CONTENTS...7
• 목차...8
• 제1장 연구개발과제의 개요...11
• 제2장 국내외 기술개발 현황...14
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...16
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...18
• 제1절 직접분사식 가솔린 엔진...18
• 3-1-1 직접분사식 가솔린 엔진용 인젝터 특성...18
• 가. 서론...18
• (1) 연구 배경...18
• (2) 가솔린 직접분사식 엔진...19
• (3) GDI 엔진용 연료분사 장치...21
• (4) 연구목적 및 내용...23
• (가) 정상유동장치 구성...23
• (나) 분무특성 측정...23
• 나. 이론...24
• (1) 정상유동장치...24
• (2) 쉐도우 기법...25
• (3) 위상 도플러 입자 분석기...28
• 다. 실험장치 및 실험방법...30
• (1) 정상유동장치...30
• (2) 연료 공급 시스템...30
• (3) 분무장 가시화 장치...31
• (4) 위상 도플러 입자 분석기...32
• (5) 실험방법...34
• 라. 실험 결과 및 분석...38
• (1) 거시적(巨視的) 분무특성...38
• (가) 분사량 측정...38
• (나) 미립화 구조...39
• (다) 분무장 가시화...40
• (라) 침투깊이...49
• (마) 속도분포...50
• (2) 미시적(微視的) 분무특성...54
• (가) 분사압력에 의한 SMD 변화...54
• (나) 전체 유동장의 SMD contour...55
• (다) 횡방향 유동에 따른 미립화 특성...56
• (3) 저온 유동장에서의 연료 분무 특성...62
• 마. 요약(要約)...64
• 3-1-2 단기통 직접분사식 가솔린 엔진...65
• 가. 서론...65
• 나. 실험장치 및 방법...65
• (1) 실험장치...65
• (2) 실험방법...69
• 다. 실험결과 및 고찰...70
• (1) 연소특성...70
• (2) 혼합기 분포특성...73
• 라. 요약...73
• 3-2-1 직접분사식 디젤 엔진용 인젝터 특성...74
• 가. 서론...74
• (1) 연구배경...74
• (2) 기존의 연구동향...78
• (가) 노즐 내부의 유동...78
• (나) 디젤분무의 미립화...80
• (다) 디젤분무의 내부구조...81
• (라) 분무의 특성파악...82
• (3) 연구 개요 및 목적...84
• 나. 실험장치 및 방법...86
• (1) 분사장치 구성...86
• (가) BOSCH VE 펌프 시스템...86
• (나) BOSCH common-rail 분사 시스템...87
• (2) 분무 측정 장치...91
• (가) 분사장치와 분무측정 장치의 제어...93
• (나) 분무측정 기법...93
• (3) 실험 조건 및 방법...100
• 다. 실험결과 및 고찰...104
• (1) 분무형태의 변동...104
• (2) 분무도달거리 및 분무각...109
• (3) 분무장의 미소영역 가시화...120
• (가) 2-스프링 분사기에 장착된 VCO노즐의 분무...120
• (나) Common-rail 분사시스템에 장착된 VCO노즐...125
• 라. 요약...131
• 3-2-2 단기통 직접분사식 디젤 엔진 제작...132
• 가. 개요...132
• 나. 가시화 엔진...132
• (1) 엔진 사양...132
• (2) 엔진 각부 구성 및 재질...133
• (3) 확장 피스톤 및 광학창...135
• (가) Piston Quartz...136
• (나) Liner Quartz...138
• (다) Upper Piston Quartz...138
• 다. 실험 장치 구성...138
• 라. 기초 연소 실험...140
• 제4장 목표달성도 및 관련부야에의 기여도...144
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...146
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...147
• 제7장 참고문헌...149