초록 ▼

기존 디젤엔진에 적용하는데는 풀어야 할 많은 과제가 있는데 가장 어려운 부분이 연료공급 장치 및 분사장치가 있다. 왜냐하면 DME연료특성에서 알 수 있는 바와 같이 현재 디젤 연료 분사장치로는 연료자체 점도(0.15kg/m-s)가 디젤 연료보다 낮아 기존 방식에서는 플런저나 니들밸브작동에 있어서 유막형성이 되지않아 마찰부분에 고착가능성이 있고, 외부환경과 압력에 따른 DME연료 공급라인에 베이퍼록발생 가능성이 있어서, 이를 최적화 시켜주는 공급장치가 필요하다. 이런 문제를 근본적으로 해결하지 않고는 DME엔진개발이 불가능하기 때문에

기존 디젤엔진에 적용하는데는 풀어야 할 많은 과제가 있는데 가장 어려운 부분이 연료공급 장치 및 분사장치가 있다. 왜냐하면 DME연료특성에서 알 수 있는 바와 같이 현재 디젤 연료 분사장치로는 연료자체 점도(0.15kg/m-s)가 디젤 연료보다 낮아 기존 방식에서는 플런저나 니들밸브작동에 있어서 유막형성이 되지않아 마찰부분에 고착가능성이 있고, 외부환경과 압력에 따른 DME연료 공급라인에 베이퍼록발생 가능성이 있어서, 이를 최적화 시켜주는 공급장치가 필요하다. 이런 문제를 근본적으로 해결하지 않고는 DME엔진개발이 불가능하기 때문에 본 연구에서 액화 승압 공급장치를 제작하여 최적화 공급장치를 연구개발 한다. 특히 이 연구에서는 외국에 있어서 현재 공급장치 연구 수준을 파악 후, 파일럿과 메인 분사량, 분사 압, 분사 시기 등을 ECU 콘트롤 방식으로 제어한다. 컨트롤은 (주)일본덴소 기술연구소로부터 장치일부와 그에 관련된 기술지원을 받아 커먼레일 프로그램 분사방식으로 연구하였다.

대형기관에 사용하였던 고압 디젤 커먼레일시스템을 이용하여 분사율과 분사량에 대한 예상 분사특성에 대하여 연구하였다. 그러한 분사율메터와 분사량메터는, 장관법(長官法)인 보쉬(Bosch)방법의 측정원리와 정용적법(定容積法)인 적크(Zeuch)방법의 측정 원리를 조합하여, 분사압력에 따른 분사율과 분사량에 대한 상관관계를 관찰하였다. 그 결과 디젤과 DME에 있어서 파일러분사를 부여할 때 분무량과 파일럿분사를 포함하지 않을때의 영향전개에 대하여 알 수 있었다. 연구결과 10$\percnt$ 파일럿분사 기간 부여시 전체분사량은 감소하였다. 그것은 파일럿분사를 부여하므로서 니이들리프트 행정의 마찰손실과 솔레노이드의 응답손실이 그 원인이 었다.
과거에 많은 연구자들은 DME엔진의 연소특성이나 배출가스특성에 대하여 연구를 하였다. 비록 많은 연구결과는 있지만 분사압력에 따른 엔진성능과 배출가스특성에 대하여 명백한 결과는 없다. 본 연구에서는 이런 내용에 촛점을 맞추어 연구를 진행하였다.
연구결과 제동열효율, 배출가스특성은 50MPa에서 최적으로 나타났고, 특히 NOx는 기존 DME엔진에서 풀어야 할 어려운 문제이다. 본 연구에서는 파일럿분사를 이용하여 30$\percnt$까지 감소 할 수 있는 가능성을 확인하였다.

Abstract ▼

There are many challenging problems to apply it to conventional engines, the most difficult matter is in fuel supply appliance and injection unit. Actually the DME has a lower viscosity(0.15kg/ms) than diesel oil, so if the DME is used in existing machinery, it can be adhere to the part where the fr

There are many challenging problems to apply it to conventional engines, the most difficult matter is in fuel supply appliance and injection unit. Actually the DME has a lower viscosity(0.15kg/ms) than diesel oil, so if the DME is used in existing machinery, it can be adhere to the part where the friction occurs such as plunger or needle valve, the change of temperature and pressure exist in the DME fuel supply line in accordance with outside condition. Eventually a sort of optimum is required. In this paper we report the research and development of optimum supply equipment with liquefied boost supply apparatus to solve these problems. We investigate the level of current study in supply equipment overseas, in respect to main injection volume, injection timing and injection pressure, we concentrate ourselves on investigation of common rail program injection system of which we got a assistance from Japan Denso Techinology Institute.

A preliminary injection characterization of injection rate and injection quantity behavior was investigated from a high pressure common rail injection system used in heavy duty engine. The injection rate meter and injection quantity meter used in the test meter measuring systems was joint connected in zeuch's method measurement principles at constant volume chamber and bosch's method measurement principles at long pipe flow. According to the injection pressure, the trade-off trend for injection rate and injection quantity was observed. As expected, with pilot injection affects spray quantity and injection evolution of subsequent without pilot injection in dimethyl ether and diesel fuel. It was found that the total injection quantity was decreased by adding 10$\percnt$ pilot injection duration. because pilot injection quantity causes solenoid response loss and needle lift stroke friction loss.
In the past, many Dimethyl Ether(DME) engine researchers have studied DME combustion characteristics and exhaust gas characteristics. Although various studies have been done, there have been no concrete results about the correlation between engine performance and exhaust gas characteristics by varying fuel injection pressure.
This study focuses on surveying above-mentioned. Results found that it is the 50MPa of fuel injection pressure that the engine shows optimal performance of the brake thermal efficiency. As for the exhaust gas characteristic, especially NOx which is a difficult problem with the existing DME engine, pilot injection solved the problem. As a result, NOx were reduced by 30$\percnt$ due to pilot injection.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문 ...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문 ...4
• 2. 영문요약문 ...5
• Ⅲ. 연구내용 및 결과...6
• 제1장 커먼레일 조건에서 DME 분무특성에 관한 연구[공동연구기관:충북대학교]...6
• 1. 서론 ...6
• 2. 실험장치 및 실험방법 ...14
• 3. 결과 및 고찰 ...18
• 4. 결론 ...26
• 5. 인용문헌 ...27
• 6. 본 과제와 관련된 연구분야에서 발표한 논문 ...27
• 제2장 커먼레일분사특성에 따른 디젤과 DME 기관의 엔진 성능 특성과 배출가스 특성에 관한 연구[주관연구기관:전남대학교]...29
• 1. 서론 ...29
• 2. 실험장치 및 실험방법 ...38
• 3. 커먼레일조건에서 디젤과 DME의 분사특성에 관한 연구 ...49
• 3.1 연구의 필요성 및 배경 ...49
• 3.2 커먼레일 시스템과 분사율특성에 대한 기본 모델 ...50
• 3.3 실험결과 및 고찰 ...51
• 3.4 결 론 ...62
• 4. 디젤과 DME 기관의 분사조건에 따른 기관 성능 특성에 관한 연구 ...65
• 4.1 연구의 필요성 및 배경 ...65
• 4.2 DME 와 디젤의 커먼레일 분사특성에 따른 기관 성능특성 ...66
• 4.3 실험결과 및 고찰 ...67
• 4.4 결 론 ...72
• 5. 디젤과 DME 기관의 분사조건에 따른 배출가스 특성에 관한 연구 ...74
• 5.1 연구 배경 및 목적 ...74
• 5.2 실험결과 및 고찰 ...74
• 5.3 결 론 ...76
• 6. 인용 문헌 ...77
• 7. 본 연구와 관련한 국내외 발표 및 게재 ...84