흡·배기 개도율 변화가 산업용 디젤기관의 성능에 미치는 영향

Abstract

흡·배기 개도율이 산업용 디젤엔진의 성능에 미치는 영향을 실험 분석한 본 연구를 종합하면 다음과 같다.

흡기개도율

(1) 흡기압력 : 흡기 개도율이 커짐에 따라 흡기압력은 증가하였고, 엔진회전속도가 증가하면 압력은 감소하였다.

(2) 토크변화 : Idle시에는 흡기 개도율의 변화값이 토크에 미치는 영향이 거의 없었으며, 최대 토크 조건에서는 개도율이 증가하면서 토크도 증가 되었다. 이는 낮은 엔진회전속도인 Idle의 경우 연소에 필요한 공기 양이 흡기 개도율에 관계없이 충분히 공급됨을 의미한다.

(3) 비연료소모율 : 모든 엔진 속도에서 개도율이 감소하면 연료소모율이 증가되었다. 특히 높은 엔진회전속도의 경우 급격히 증가 되었는데 이는 고속의 경우 많은 양의 공기가 요구되지만 개도율이 감소하면서 충분한 공기의 공급이 어려웠기 때문이다.

(4) 배기가스: Idle 토크조건에서는 큰 영향이 없었지만, 최대 토크 조건에서는 흡기 개도율이 감소하면서 NO_(X)가 감소되고 스모크는 증가 되었다.

이상과 같이 엔진회전속도가 느린 Idle 시에는 흡기 개도율 변화가 엔진 성능에 큰 영향을 미치고 있지 않지만, 고속회전의 경우 급격한 성능 저하를 나타내는데 이는 흡기 개도율이 감소하면서 연소에 필요한 충분한 공기의 공급이 이뤄지지 못한 것으로 판단된다.

배기개도율

(1) 토크변화 : 엔진회전속도가 상승함에 따라 토크가 일정하게 상승되었고 배기 개도율 100% 일 때와 비교하면 80%의 경우는 4.1%에서 14.3%까지 토크가 저감되었다.

(2) 비연료소모율 : 대부분의 측정조건에서 배기 개도율이 감소하면 연료소모율이 증가되었으나 1000rpm에서 최대토크인 경우 90% 배기 개도율시 비연료소모율이 가장 낮게 나타났다.

(3) 배기가스 : Idle 토크조건에서는 CO, NO_(X) 모두 큰 영향이 없었지만, 최대 토크 조건에서는 배기 개도율이 감소하면서 NO_(X)는 감소되었고 스모크는 증가되었다.

이상과 같이 흡배기 개도율에 따른 엔진성능과 배기가스를 분석 검토한 결과 엔진 회전속도와 토크변화에 따라 흡배기 개도율을 조절하면 엔진성능을 최적화 시킬 수 있음을 알 수 있었으며 흡배기 개도율 조절시스템을 도입하여 가변제어하면 엔진 성능을 최적화 시킬 수 있음을 알 수 있었다.

A diesel engine is better performance than a gasoline engine in the high thermal efficiency, durability and reliability. The diesel engine has been widely used for a power source of marine, industrial and automotive engines, because it is possible to supply high generating power even it has the problems of noise and exhaust gas. Many researches on the performance of diesel engines as varying the conditions intake and exhaust systems is performed for improving efficiency of the engine and reducing of toxic emissions. However the diesel engine has a problem of NO_(X) and smoke emissions. Many researches have been carried out to solve the problem. But it has been not much for industrial engines.

In this study, the effect of an intake size on the industrial engine is achieved with the intake opening adjust unit. The exhaust opening rate 80% and 90% of an exhaust pipe was tested in the industrial engine.

The results shows that the specific fuel consumption, smoke emission were increased a lot with the intake opening rate reduction while the NO_(X) emission was reduced.

In the experiment tested the exhaust opening rate, idle torque condition affected to both the CO and NO_(X). In the condition of maximum torque, NO_(X) emission was reduced in the reduction of exhaust opening rate, smoke emission was increased.