139-139 2018 [추계학술대회]
| 제목 | 디젤 엔진의 압축과정에서의 폴리트로프 지수 예측 |
|---|---|
| 분야 | 디젤엔진 |
| 언어 | Korean |
| 저자 | 이영복(서울대학교), 민경덕(서울대학교) |
| Key Words | 폴리트로프 지수(polytropic index), 열손실(heat loss), 비열비(heat specific ratio) |
| 초록 |
전 세계적으로 강화되고 있는 차량에서의 배기가스 및 이산화탄소 배출 규제를 해결하기 위해 배기 물질 모델링, 연소제어등과 관련된 많은 연구들이 진행 중이다. 배기 배출물질 모델을 활용하여 feedback 제어를 통해 배출을 최소화 할 수 있으며, 모델에서 질소산화물 (NOx) 및 입자상 물질 (Particulate Matter, PM) 등의 주요 배기물질 생성에 영향을 끼치는 연소온도를 계산하기 위해 실린 더 내부 압력 정보를 활용할 수 있다. 또한 연소 제어를 위해 가장 많이 활용되고 있는 지표인 MFB50 뿐만 아니라 이 외의 연소 관련 인자인 연소 시점, 점화 지연 등도 실린더 내부 압력을 통해 계산할 수 있다. 따라서, 이와 같이 엔진 연구에서 필수적인 실린더 내부 압력을 별도의 센서 없이 모델링 하 는 많은 연구들이 진행되었다. 하지만 대부분의 연구들은 실린더 내부에서의 열 발생량 예측을 통한 압력 계산 방법으로, 연소 과정 동안의 압력을 예측하는 방법들이다. 압력센서를 사용하지 않고 엔진 사이클 전 과정의 압력을 예측하기 위해서는 추가적으로 압축과정 동안의 압력 예측 모델이 필요하다. 압축과정 동안 실린더 내부 압력(P)과 부피(V)는 폴리트로프 과정 (polytropic process, PVn = constant)을 따르게 되며 정확한 압력 예측을 위해서는 폴리트로프 지수(n) 예측이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 별도의 압력센서 없이 압축과정 동안의 압력 예측을 위하여 폴리트로프 지수 예측 연구 를 진행하였다. 폴리트로프 지수에 영향을 끼치는 주요한 인자는 실린더 내부 가스로부터의 열 손실 이다. 따라서 Cantera를 이용한 열역학적 분석을 통해 폴리트로프 지수를 열 손실에 대한 단순 선형함 수로 모델링 할 수 있었으며, 열 손실 또한 Woschni 식을 기반으로 하여 0-D 모델 식을 수립할 수 있 었다. 수립된 폴리트로프 지수 예측 모델을 활용하여 1.6 L 압축착화 엔진에서의 압축과정 압력을 예 측할 수 있었다. 본 연구를 통하여 별도의 압력센서 없이 폴리트로프 지수 및 압축과정 말기의 압력을 보다 정확하게 예측할 수 있었으며 이는 전체 엔진사이클 압력예측 모델의 수립 및 정확도 향상에 기 여할 수 있다. |
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