초록 ▼

최종목표
· 저온연소 적용 고효율/친환경 건설기계용 엔진 개발
· 요소부품/후처리/제어 통합 운전전략 및 신뢰성 확보
· 저온연소 진단기술 및 연소 최적화 기술 개발

개발내용 및 결과
1. 건설기계용 저온연소 엔진시스템 개발 및 평가결과
· 각 세부기술을 통합한 저온연소 엔진시스템 구축
· 저온연소 엔진시스템 배기/연비 성능 검증평가(공인기관을 통한 정량적 목표항목 달성 확인)
- 1세부: 저온연소 운전영역 확장(up to 50%L) 저온연소영역 정량적 배기목표 달성
- 총괄:

최종목표
· 저온연소 적용 고효율/친환경 건설기계용 엔진 개발
· 요소부품/후처리/제어 통합 운전전략 및 신뢰성 확보
· 저온연소 진단기술 및 연소 최적화 기술 개발

개발내용 및 결과
1. 건설기계용 저온연소 엔진시스템 개발 및 평가결과
· 각 세부기술을 통합한 저온연소 엔진시스템 구축
· 저온연소 엔진시스템 배기/연비 성능 검증평가(공인기관을 통한 정량적 목표항목 달성 확인)
- 1세부: 저온연소 운전영역 확장(up to 50%L) 저온연소영역 정량적 배기목표 달성
- 총괄: Tier4Final 배기규제 충족 및 연비 5.4% 개선 (System-out Emission 기준)
2. 저온연소 실용화 기술 개발
· 다기통 저온연소용 요소기술 개발
- Air Path 유로 개선 설계: 과급효율/펌핑손실 개선
- 저온연소 EGR시스템 개발: 연소실내 다량의 EGR 안정적 주입가능 (저온연소용 EGR 시스템: HP+LP EGR loop + IPCV + EGR Cooler)
- 저온연소 운전영역 확장용 과급장치 사양 도출: 저온연소영역 과급효율 극대화 및 고부하 연료소비율 개선
· 저온연소기술 실용화에 적합한 저온연소 기법(PPCI) 도출
- PPCI: 운전모드전환, 연소안정성, 배기, 연비 특성 우수
· 저온연소 운전영역 확장 성공(up to 50%L)
3. 각 세부기술의 저온연소 엔진시스템 통합
· 운전모드 전환 제어로직 통합 및 검증
- 운전모드 전환 전략 수립:운전모드 별 제어인자, 제어범위, 제어전략 도출
- 운전모드 전환 제어기 통합: 요소기술(Actuator)과 제어기의 조율(Tunning)을 통해 NRTC 모드 구현
· 저온연소용 후처리 시스템 성능 평가 및 사양 선정
- 후처리 특성평가 결과 90%이상의 NOx전환효율 확보
- 후처리 시스템 내구특성 평가: 내구 후 정화효율 신품과 동등수준
4. 저온연소 엔진시스템 최적화
· 실험계획법을 이용한 엔진시스템 최적화
· 저온연소 엔진 시스템 최적화 전략 도출
· 연소실 형상 최적화
- ULPC 연소실 선정: 연비 및 PM 배출 저감에 유리
· 연료분사시스템 최적화
· 저온연소 엔진시스템 최종 성능 Map 도출
- 전 운전영역 Tier4 Final 배기규제 만족 및 고효율화 실현
· 저온연소 엔진시스템 반복 재현성 평가 완료
5. 저온연소 진단기술 개발
· 저온연소 가시화 및 연소 분석기술 개발
- 연료 분무 발달과정 분석: 분무가시화 장치 구축
- 분사율 측정장치 제작 및 분석
- 저온연소 과정의 물리/화학적 분석: 연소가시화 엔진 제작
· 연소 최적화 방안 연구
- 연료 분사시기, 분사량, 분사 횟수 전략 검토 완료
- 저온연소 운전영역 확장에 영향을 미치는 운전 인자 분석
- 분사기 설계인자 변경에 따른 연소 최적화 방안 고찰
- 저온연소 영역에서 불완전연소 억제를 위한 과급 전략 고찰
· 연소실 내의 PM위치 확인기술 및 연소온도 측정기술 확보
6. 저온연소 엔진 운전모드 전환 안정성 기술 개발
· 흡기밸브닫음 타이밍이 배기배출물과 엔진 출력에 미치는 영향 평가
· 분사전략을 통한 운전모드 전환 시 안정성 확보
7. 저온연소 운전모드 전환 시 연료 혼합 측정 기술 개발

기술개발 배경
· 세계적인 건설기계 환경 규제의 강화에 대응하기 위한 친환경 엔진개발에 대한 필요성 증가
· 연비 개선을 위한 고효율 엔진기술에 대한 요구 급증
· 수출 지향형의 고부가가치 산업인 건설기계산업의 국가산업 측면에서 지속적 경쟁력 유지 및 경쟁 우위 확보 필요
· 선진업체 신연소기술의 활발한 연구 활동에 기술격차가 심화되며 개별업체의 독자적 역량으로 대처하기 어려운 실정

핵심개발 기술의 의의
· 엔진연소기술은 엔진의 핵심 원천기술로 구매의 형식으로 확보 불가
· 엔진산업의 지속성을 위하여 국내 연구진을 통한 연소기술 자체개발은 필수사항임
· 연소기술은 엔진의 모든 요소부품의 성능이 종합적으로 영향을 미치는 시스템 기술이므로 Tier4 Final과 같은 엄격한 규제는 집중적인 연구개발 및 성과 확보를 통한 기술 자립을 통해서만 달성 가능함
· 기술목표 달성이 어려운 만큼 세계적으로도 연구 사례는 다양하나 사업화 사례가 극히 드문 최첨단 기술과제임
· 과제 성공 시 저온연소기술 확보를 통해 세계적 수준의 기술경쟁력을 확보할 수 있음

적용 분야
수출 주력 제품인 굴삭기, 로더, 지게차 등 건설기계의 친환경, 고효율화

(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록)

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3기술개발사업 주요 연구성과 ... 20목차 ... 32제1장 서론 ... 33 제1절 과제의 개요 ... 33제2장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 39 제1절 최종 목표 및 평가 방법 ... 39 제2절 단계 목표 및 평가 방법 ... 40 제3절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 44 제4절 수행 결과의 보안 등급 ... 48 제5절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 49제3장 결과 및 사업화 계획 ... 52 제1절 연구개발 최종 결과 ... 52 제2절 연구개발 추진 체계 ... 83 제3절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 87 제4절 고용 창출 효과 ... 92 제5절 자체보안관리진단표 ... 93부 록 ... 94끝페이지 ... 276