Euro-6급 승용 디젤 엔진에서 분사기 분공수에 따른 성능 및 배기 특성

Abstract

디젤 엔진의 배기 배출물 저감을 위해 연료 분사계 및 분사기의 최적화에 대한 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 분공수와 노즐 직경이 다르면서 동일한 유량 특성을 가지는 세 가지 분사기의 분무 특성과 엔진에서의 성능 및 배기 특성을 알아보고 분사기 분공수 증가의 타당성에 대해 평가하였다. 분무 특성은 엔진 내부 환경을 모사하는 정적 연소 챔버에서 진행되었으며, 엔진 성능 및 배기 특성은 0.4L 단기통 엔진에서 진행되었다. 액상 및 기상 분무의 도달 거리는 노즐 직경이 작아질수록 짧아졌지만, 분공수가 많은 분사기에서 액상의 전체 면적이 작고, 기상의 전체 면적은 넓었다. 세 가지 인젝터의 성능 및 배기 특성을 확인한 결과, 분공수가 많고 노즐 직경이 작아질수록 향상된 기화 특성 및 혼합으로 열방출이 가장 빠르게 시작되었고, 이로써 연료 소비율이 감소하였다. 동일 유량 특성으로 인하여 세 인젝터 모두 최대 열방출율은 동일하게 나타났고, 질소 산화물 배출량 또한 동등한 수준으로 나타났다. 넓은 기상 분무의 분포와 향상된 기화 수준으로 혼합이 향상되어 입자상 물질 배출량이 저감되는 것을 확인하였다. 동일 유량을 유지하면서 분공수가 증가하면 향상된 기화 특성과 넓은 연료 분포로 NOx 배출량에 대한 연료 소비율과 입자상 물질 배출량 상반관계가 개선된다는 것을 확인하였다.