연료 분무 및 연소 가시화 연구를 위한 고온 고압 정적 연소실 개발 (Development of High Pressure & Temperature Constant Volume Chamber for Visualization Study of Fuel Spray and Combustion)

서지정보

· 발행기관 : 한국동력기계공학회
· 수록지 정보 : 동력시스템공학회지 / 21권 / 3호 / 12 ~ 18페이지
· 저자명 : 김기현

초록

디젤 엔진과 가솔린 엔진은 자동차 및 수송용 기관의 동력기관으로 앞으로도 지속적으로 사용될 전망이다. 최근에는 연비와 배기의 개선을 위하여 엔진 다운사이징이 디젤과 가솔린 엔진 모두에서 활발히 적용되고 있다. 엔진 다운사이징은 엔진의 비체적이 감소하고 연소압은 더욱 증가하는 경향이 있다. 이와 같이 증가된 연소압 및 온도 조건에서 연료의 분무 발달과정, 연소 과정에 대한 분석은 매우 중요하다. 본 연구에서는 실제 엔진 내에서 발생하는 고온 고압 환경을 모사하여 연료 분무와 연소 과정을 구현 및 가시화 할 수 있는 정적 쳄버를 설계하고 제작하는 과정을 기술하였다. 연소실은 정육면체 형상으로 설계되어 6방향에서 가시화가 가능하며, 순간 최대 압력 15MPa, 순간 최대 온도 2000K을 견딜 수 있도록 설계되었다. 연소 가능한 예혼합기를 연소실로 유입한 후 점화플러그에 의해 점화시킨다. 연소과정에 의해 압력과 온도가 급격히 상승하였다가 주변으로의 열전달에 의해 감소한다. 이 때, 목표로 하는 압력과 온도조건에서 연료 분무 및 연소 시험을 수행 할 수 있다. 세가지 다른 예혼합기 초기조건에 대해 연소 시험을 반복하였으며, 연소 압력 변화는 높은 수준의 반복성을 나타내었다.

영어초록

Diesel and gasoline engines will be used as main power system of automobiles. Recently, engine downsizing is widely applied to both gasoline and diesel engines in order to improve fuel economy and exhaust emissions. Engine downsizing means small engine combustion chamber with higher combustion pressure. Therefore, spray and combustion process should be investigated under these high pressure and temperature conditions. In this study, constant volume combustion chamber which enables easy optical access from six directions was developed. Combustion chamber was designed to resist maximum pressure of 15 MPa and maximum temperature of 2,000 K. Combustible pre-mixed mixture was introduced into combustion chamber and ignited by spark plugs. High pressure and temperature were implemented by combustion of pre-mixed mixture. Three initial conditions of different pressure and density were tested. High repeatability of combustion process was implemented which was proven by low standard deviation of combustion pressure.

참고자료

· 없음