CRDI 디젤엔진의 연료분사시기가 연소특성에 미치는 영향

Abstract

종래의 연구현황을 살펴보면 공통적으로 나타나는 것은 상용화된 엔진에서는 엔진 ECU의 연료분사시기 및 압력이 세트화 되어 실험자가 원하는 요건을 실험하기가 한정되어 있다는 사항이다. 정해진 연료분사시기 및 압력에서만 실험을 할 수 있는 것이 한정되어 있다면, 이 논문은 종래 연구의 실험 장치에서 다룰 수 없는 범위까지 실험자의 직접조정이 가능하다. 즉, 실험자가 자유롭게 연료분사시기 및 분사압력의 조정이 가능한 실험 장치를 갖추고 있는 것이 본 실험장치의 특징이라 할 수 있다. 또한, 국내 대학 최초로 이러한 실험 장비를 개조하여 꾸민 것도 종래 논문과 차별화가 있다. 이 논문의 연구목적은 실험자로 하여금, 자유롭게 엔진조건을 조절하여 엔진특성을 분석하고, 그에 따른 최소의 연료소비율 조건을 찾고자 하는데 목적이 있다. 실험조건으로 엔진회전수 1100, 1400, 1700, 2000 rpm에서 엔진의 부하를 4, 8, 12, 16 kgf-m로 변화시키고 분사시기를 BTDC 15°, 10°, 5° 로 변경하면서 실험하였다. CRDI 디젤엔진의 연료분사시기가 연소특성에 미치는 영향에 관한 연구결과의 요약은 다음과 같다. 고속운전 조건에서 부하증가에 따른 최적 연료 분사시기는 상사점전 15~10도 범위에 있으며, 최적 연소최고 압력점은 상사점후 6.5~10도 범위에 있어, 부하가 증가함에 따라 늦어지는 경향을 나타내었다. 회전수별 부하에 따른 최적 연료소비율의 절감범위는 분사시기에 따라 대부분 BTDC 15~10도 범위에서 3~78g/psh(1.7~30.6%)로 나타났다.

지금까지 연구결과로 볼 때 이러한 실험결과들은 경유의 분사시기에 따른 연소특성의 기본 데이터로 활용하여 향후 압력분석 및 경유를 혼합한 바이오디젤 실험분야에 크게 기여할 것으로 기대된다.

Looking at the research state so far, the engine ECU's fuel injection timing and pressure is set on the engines experimented, thus the experimentor is limited with experimenting on the desired matter. If there is a limitation to a certain fuel injection timing and pressure that can be experimented with, this essay, the experimentor is able to control what is out of their range from past experiments. Therefore, the testing equipment's special characteristic is that the equipment's fuel injection timing and pressure can be controlled freely by the experimentor. Also, it was distinguished from former essays that is was the first of the universities in korea to remodel those kinds experimental equipments. The goal of this research in this essay is that the experimentor may analyze the engine's characteristic by freely controlling the engine's condition and thus find the minimal fuel usage conditions. Experimentation took place in these conditions where the engine rotation frequency 1100, 1400, 1700, 2000 rpm changed the engine's torque to 4, 8, 12, 16 kgf-m and modified the injection timing to BTDC 15°, 10°, 5°. The summary of the study results on the effects of the Fuel Injection timing on the Combustion Characteristics in CRDI Diesel Engines is as the following below. In high speed operating conditions the ideal fuel injection timing was at a range of 15-10 degrees BTDC which is relative ot the increase in torque, the ideal maximum combustion pressure point was at a range of 6.5-10 degrees ATDC, and you notice the tendency to slow down from the increase of torque. Depending on the injection timing the fuel consumption rate following the rotation frequency and torque was 3~78 g/psh(1.7~30.6%). The range of fuel injection timing that resulted in low fuel consumption overall was BTDC 15-10 degrees.

From the research results till today we may expect contribution towards the experimental field of pressure analysis and bio-diesel compounded with light oil by using the combustion characteristics from the experiment results as primary data.