급속 압축팽창기를 이용한 DME 및 Propane 예혼합기의 압축착화 연소 = Compression Ignited Combustion of DME or Propane Pre-mixtures in a Rapid Compression Expansion Machine

국문 초록 (Abstract)

균일한 희박 혼합기를 내연기관의 연소실에서 압축 착화 방식으로 연소하면 디젤 엔진의 최대 장점인 높은 효율은 유지되면서도 주요 문제점인 질소산화물과 입자상 물질이 크게 줄어든다고 알려져 있다. 이 연구에서는 엔진 연소의 기초 연구에 적합한 급속압축팽창장치(RCEM)를 개발하고, 이것을 이용하여 매우 희박한 DME-공기 및 프로판-공기 혼합기를 대상으로 압축비, 당량비 및 혼합기 초기 온도를 변화시키면서 예혼합 압축 착화 연소 시험을 수행하고, 측정된 연소 압력으로부터 열발생율을 산출하여 착화 특성을 분석하였다.
이 연구에서 실험한 범위내에서는 크랭크 각에 대한 연소 압력 선도나 열발생률 선도의 모양이 연료의 종류, 당량비, 압축비 또는 혼합기 온도와 상관없이 거의 동일하다. 착화시기는 당량비 변화에 거의 무관하지만 압축비나 혼합기 온도가 상승하면 빨라진다. 압축비 변화에 대한 착화시기의 진각은 연료의 종류와 별 상관이 없으나, 혼합기 온도 변화에 대해서는 세탄가가 높은 DME의 착화시기 진각이 더 크다. 당량비, 압축비 및 혼합기 온도 중에서 혼합기의 초기 온도가 착화에 가장 지배적인 인자이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Compression ignition of homogeneous charge in IC engines offers possibilities of retaining the high efficiency of the diesel engines while greatly reducing NOx and particulate emissions. An RCEM(rapid compression and expansion machine), which is ideal for most of fundamental researches in engine combustion, is fabricated and used in this study. Very lean DEM(dimethyl ether)-air and propane-air pre-mixtures are individually compression-ignited in the RCEM. The compression ratio, mixture strength, and the initial temperature of the mixture are independently varied. The ignition characteristics of the mixtures are examined from the measured cylinder pressure and the heat release curves.
Within the ranges of the present experiment, the cylinder pressure or the heat release curves look quite similar regardless of the fuels used, compression ratio, mixture strength, or the initial temperature of the mixtures. Auto-ignition occurs earlier when either compression ratio or the initial mixture temperature are raised, while the ignition happens at about the same crank angle even if mixtures of different strength are used. The initial temperature of the mixtures seems to be the most influencing parameter of those tested in this study.

목차 (Table of Contents)

• 그림목록 = iii
• 표목록 = v
• 국문초록 = vi
• 제1장 서론
• 1.1 연구 배경 = 1
• 1.2 연구 목적 = 2
• 제2장 이론적 고찰
• 2.1 Bulk Combustion Engine = 4
• 2.2 Bulk Combustion Engine 연구 동향 = 5
• 2.3 DME = 7
• 2.3.1 DME의 특징 = 7
• 2.3.2 DME 연구 동향 = 8
• 제3장 RCEM 설계 및 제작
• 3.1 RCEM 개발 배경 = 13
• 3.2 연소실 설계 및 제작 = 14
• 3.2.1 설계 조건 = 14
• 3.2.2 연소실 = 15
• 3.3 작동방식 = 15
• 3.3.1 작동방식 비교 및 선정 = 15
• 3.3.2 동력단속 장치 = 16
• 제4장 실험장치 및 실험방법
• 4.1 실험장치 = 21
• 4.1.1 급속압축팽창장치 = 21
• 4.1.2 예혼합 장치 = 21
• 4.1.3 온수 순환 장치 = 23
• 4.1.3 데이터 취득 장치 = 23
• 4.2 실험방법 = 24
• 제5장 실험 결과 및 고찰
• 5.1 당량비의 영향 = 33
• 5.2 압축비의 영향 = 33
• 5.3 혼합기온도의 영향 = 34
• 제6장 결론 = 41
• 참고문헌 = 43
• 영문초록 = 45