| 초록 |
압축착화(compression ignition, CI) 엔진에서는 분사시작 시점으로부터 점화지연(ignition delay) 기간 이후 연소가 시작된다. 이와 같이 연소가 시작되기 전, 점화지연 기간 동안의 공기와 연료의 혼 합 정도는 압력 상승률과 같은 연소 특성에 영향을 미쳐 연소음을 악화시킬 수 있으며 디젤엔진에서의 주요 배기물질인 질소산화물(NOx) 및 입자상 물질(particulate matter, PM)의 생성에도 영향을 준다. 또한 점화지연 기간을 통해 연소 시작(start of combustion, SOC) 시점을 계산할 수 있으며 이는 위베 식(Wiebe function) 등을 활용한 연소압력 예측에 필수적인 정보이다. 연소압력 예측은 전 세계적으로 강화되고 있는 차량에서의 배기가스 및 이산화탄소 배출 규제를 해결하기 위한 배기물질 모델링, 연소 제어등과 관련된 연구에 적용이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 실시간 적용이 가능한 semi-empirical 점화지연 모델을 개발하였다. 압축착화 엔진에서의 점화지연의 경우 물리적인 지연 및 화학적인 지연으로 구분할 수 있으며 본 연구에서는 두 가지의 지연을 모두 고려한 통합 모델을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 점화지연 모델을 구성하고 있는 인자들은 연료분사 시작 시점에서의 실린더 내부 밀도, 국부적인 산소 농도 및 온도, 연료 분사 압력 및 분사량 등이 있으며 본 모델은 주 분사(main injection)뿐만 아니라 파일럿 분사(pilot injection)의 점화지연 예측에도 적용될 수 있다. 1.6 L 디젤 엔진을 통해 수립된 점화지연 모델은 압 축비 및 실린더 내부 형상이 다른 타 엔진을 통해 검증될 수 있었다. 본 연구를 통해 개발된 0-D 점화 지연 모델은 실시간 적용 및 제어를 타겟으로 하고있는 입자상 물질 모델, 연소압력 모델 및 연소음 연구와 같은 분야에 활용될 것으로 기대된다. |
