다중연료(CNG-Diesel) 예혼합 압축착화 엔진 성능개선을 위한 흡기 제어 전략

Abstract

지난 40여년동안 내연기관 연소분야 연구자들은 디젤압축착화연소과정 중 PM과 NOx를 동시에 저감할수는 신연소기술에 대한 연구를 지속적으로 수행하였다. 다중연료 신연소기술(DF-PCCI)은 높은 연소상제어 성능으로 여러가지 신연소기술들 중 실용화 가능성이 가장 높은 연소기술로 인식되고 있다. 그러나 다중연료 신연소기술의 경우에도 저부하 운전이 제한되는 한계점을 가지고 있다. 본 연구에서는 다중연료 신연소기술에서 다양한 흡기제어 전략을 적용하여 저부하 영역에서 발생하는 연소불안정성을 해소하고 연소효율을 개선하여 저부하 영역으로 운전영역을 확장하고자 한다. 본 연구에서는 흡기제어 전략으로 연소실내의 전체당량비 및 혼합기 초기온도 변화에 따라 bulk quenching 현상의 경감 가능성에 대하여 연구하였다. 그 결과 흡기제어전략을 이용하여 EU-VI 배기규제 이하 수준으로 NOx와 PM을 동시 저감할 수 있었으며, 저부하 영역에서 다량 발생하던 미연탄화수소와 일산화탄소를 획기적으로 저감하여 연소효율을 개선할 수 있었다. 그리고 DF-PCCI 연소에서 저탄소연료인 천연가스를 채택한 결과 일반디젤연소에 비하여 이산화탄소 배출을 획기적으로 저감할 수 있는 가능성을 확인하였다. 본 연구를 통하여 DF-PCCI 연소기술이 일반디젤연소에서 문제시되는 NOx와 PM 배출 문제를 극복하기에 최적의 연소기술임을 확인 할 수 있었다.