과급에 의한 바이오디젤의 저온연소 운전영역 확장에 관한 연구
저자
오승묵(Seungmook Oh) ; 장재훈(Jaehoon Jang) ; 이용규(Yonggyu Lee) ; 이선엽(Sunyoup Lee)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2011
작성언어
Korean
주제어
KDC
550
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
2995-3002(8쪽)
제공처
바이오디젤 연료는 그 안에 포함된 산소성분으로 인해 압축착화엔진에 사용했을 때 일반디젤 연료보다 더 적은 입자상 물질을 배출한다. 따라서 이 연료를 저온연소 기법에 적용하는 경우 보다 효과적으로 NOx-PM을 동시 저감할 수 있고 그로부터 저온연소 운전영역의 확장을 기대할 수 있다. 이번 연구에서는 일반디젤과 대두유 기반의 바이오디젤 연료를 이용하여 Dilution controlled regime에서의 저온연소 운전을 구현하고 성능 및 배기 특성을 조사하였다. 엔진 실험 결과로부터 바이오디젤 연료의 경우 디젤에 비해 약 14% 낮은 발열량에도 불구하고 높은 세탄가 및 함산소 성질로 인한 연소효율 증가로 동일 연료량 분사 시 이보다 더 낮은 약 10~12% 정도의 출력이 감소함을 볼 수 있었다. 배기 측면에서도 바이오디젤 내 산소원자가 입자상물질의 산화반응을 촉진하여 최대 90%의 smoke 저감이 가능하며 THC, CO 역시 감소함을 관찰하였다. 또한 엔진 과급 실험으로부터 과급을 사용하여 저온연소 및 바이오디젤 사용으로 인한 출력 저하를 개선할 수 있음을 확인하였으며 과급과 바이오디젤 연료의 동시적용을 통해 더 적은 EGR 가스 투입으로도 저온연소에 상응하는 PM-NOx 동시 저감이 가능함을 보여주었다. 이런결과는 결국 이와 같은 과급 및 바이오디젤 연료의 적절한 조합으로부터 엔진 출력 향상과 배기특성 개선이 동시에 달성할 수 있음을 의미하며 이로부터 운전영역의 확대가 가능함을 제시하였다.
Due to its O content, biodiesel (BD) has benefits in lowering PM in CI engines. This ability can make the fuel considered as one of the best candidates for LTC operation since use of BD can extend the regime for simultaneous reduction of PM and NOx. Thus, in this study, LTC operation was realized with BD and diesel at 5~7% O2 fraction. Engine test results show that use of BD raised efficiency and reduced emissions such as PM, THC and CO while IMEP was decreased by 10~12% due to lower LHV of the fuel. Especially, smoke was suppressed by up to 90% since O atom in BD enhanced soot oxidation reaction. To compensate IMEP loss, turbocharging (TC) was then tested and the results show that not only was power output increased but also PM was reduced further. Moreover, TC in BD engine operation allowed a similar level of reduction in both NOx and PM at 11~12% O2 fraction, meaning that there is a potential to widen the operating range by the combination of TC and BD.
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