초록 ▼

□ 연구개요
본 연구과제의 목표는 압축착화엔진에서 삼원촉매 사용이 가능한 이론공연비 연소디젤엔진 기술을 개발하였다. 특히, 이론공연비 제어를 위하여 Dual-Fuel 분사 전략을 이용하여 배기가스 재순환 (EGR)에 의한 연비효율의 감소를 극복하고, 혼합기 발달을 유도하여 연소 단계에서 입자상 물질의 생성을 억제하는 기술을 개발하였다. 이를 위하여 고압 직접분사식 압축착화 단기통 엔진실험과 KIVA코드를 기반으로 한 해석 모델 개발을 수행하였으며 구체적인 결과는 다음과 같다.

□ 연구 목표대비 연구결과
압축착

□ 연구개요
본 연구과제의 목표는 압축착화엔진에서 삼원촉매 사용이 가능한 이론공연비 연소디젤엔진 기술을 개발하였다. 특히, 이론공연비 제어를 위하여 Dual-Fuel 분사 전략을 이용하여 배기가스 재순환 (EGR)에 의한 연비효율의 감소를 극복하고, 혼합기 발달을 유도하여 연소 단계에서 입자상 물질의 생성을 억제하는 기술을 개발하였다. 이를 위하여 고압 직접분사식 압축착화 단기통 엔진실험과 KIVA코드를 기반으로 한 해석 모델 개발을 수행하였으며 구체적인 결과는 다음과 같다.

□ 연구 목표대비 연구결과
압축착화 연소의 대표적인 디젤엔진은 희박연소 조건에서 운전되기 때문에 질소산화물 (NOx)을 저감하기 위하여 SCR (Seletive Catalytic Reduction)과 LNT (Lean NOx Trap)를 사용한다. 하지만, 이 후처리 장치들은 원가가 비싸며 실제 저감효율이 떨어지는 단점을 갖고 있다. 그러므로, 자동차에 상용화된 후처리 장치 중에 가장 성능이 뛰어난 삼원촉매 (3-wat Catalyst)를 디젤엔진에 적용하기 위하여 이론공연비 영역에서 연소를 제어하고, 입자상 물질을 저감하기 위한 저온 예혼합 연소 기법 중 대표적인 Dual-Fuel 분사 전략 적용기술을 개발하였다. 이러한 기술 개발을 위하여 본 연구에서는 삼원촉매 적용이 가능한 이론공연비 연소 디젤엔진의 기술을 개발하고, 연소 및 배기배출물을 예측할 수 있는 CFD 해석 기법을 개발하였으며, 연차별 연구결과는 다음과 같다.
○ 1차년도 : 기초 연구 단계
- Dual-Fuel 분사 적략 적용 가능한 이론공연비 연소 디젤엔진 시스템 구성
- 연료 및 흡기 제어에 의한 이론공연비 디젤엔진의 연소 및 배기 특성 분석
- Dual-Fuel 분사 전략 적용한 이론공연비 연소 디젤엔진의 연소모델 개발
○ 2차년도 : 심층 연구 단계
- Dual-Fuel 분사 전략에 따른 이론공연비 연소 디젤엔진의 연소 및 배기특성 분석
- 운전조건이 이론공연비 연소 디젤엔진의 연소 및 배기 특성에 미치는 영향 분석
- 운전조건에 이론공연비 연소 디젤엔진의 연소 및 배기 특성 모델링
○ 3차년도 : 응용연구 단계
- Dual-Fuel 분사 전략을 통한 이론공연비 연소 디젤엔진의 연비 최적화
- 삼원촉매를 적용하여 질소산화물 전환효율 분석

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구과제의 결과는 기술 및 산업적 측면에서 다음과 같은 기대효과를 얻을 수 있을 것으로 예상된다.
○ 디젤엔진에 삼원촉매를 적용하여 NOx 저감 기법이 확립되면, 현 저공해 자동차 개발에 상용화에 기여 가능함
○ 본 연구의 기술 개발이 성공적으로 개발될 경우 SCR 및 LNT 적용으로 발생하는 자동차 원가의 절감 효과 가능함
○ Dual-Fuel 분사 전략을 통한 이론공연비 연소 제어 기법은 향후 자동차 제조업체에서 신엔진 연소기법 관련 기술 연구에 기초 자료로 활용이 가능함
○ 본 연구과제에서 구성된 실험 장비 및 해석 기술은 향후 내연기관 및 대체연료 관련 연구에 활용.
○ 연구과제에서 양성된 압축착화 엔진 개발관련 인력은 산업 및 연구계에서 요구되는 신연소 엔진 관련 연구의 핵심인력으로 활용.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 15
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 18
• 끝페이지 ... 21