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SUMMARY
표목차
그림목차
칼라
목차
제1장 서론 19
제2장 개발개요 20
제1절 연구결과 20
제2절 기술개발내용 및 수행방법 21
제3장 엔진성능해석 23
제1절 싸이클 시뮬레이션 23
1. 개요 23
2. 이론적배경 23
3. 요약 28
제2절 열부하 해석 30
1. 개요 30
2. 이론적배경 30
3. 요약 40
제3절 흡기관형상 변화에 따른 유동해석 49
1. 개요 49
2. 시험장치 49
3. 시험방법 50
4. 결과 및 고찰 51
5. 요약 52
제4장 엔진 성능 시험 56
제1절 개요 56
제2절 실험방법 56
제3절 실험장치 58
1. 견품엔진 58
2. 자료획득장치(DAS) 58
3. 엔진동력계 59
4. 배기가스분석계 60
5. 가스유량계 62
6. 공기유량계 62
7. 가스저장탱크(LPG) 63
8. 온도센서 63
9. 압력계 65
10. 가스연료[원문불량;p.53,56] 65
제4절 엔진 성능 시험 76
1. 출력 조정시험 76
2. 공연비 조정시험 90
3. 점화시기 조정시험 95
4. 가스공급압력 조정시험 100
5. 압축비 변경시험 103
6. 과급기 변경시험 114
7. 열회수 성능시험 121
8. 점화에너지 측정시험 132
제5장 부품 및 시스템 설계 제작 152
제1절 실린더헤드 152
제2절 피스톤 157
제3절 가스연료공급시스템 165
제4절 점화시스템 169
제5절 흡배기시스템 173
제6절 냉각시스템 177
제7절 윤활시스템 180
제8절 제어시스템 183
제6장 시제엔진 제작 186
제1절 개요 186
제2절 엔진조립 187
제7장 시제엔진 성능시험 198
제1절 시제엔진 기본사양 198
제2절 시험방법 199
제3절 시험장치 201
1. 천연가스공급장치 201
2. 온수공급장치 구성 202
3. 감압탱크와 서지탱크[원문불량;p.189] 203
제4절 시험결과 및 고찰 210
1. 출력증가에 따른 주요 성능 특성 210
2. 점화시기에 따른 엔진 주요 성능 특성 210
3. 사용 연료에 따른 엔진 주요 성능 특성 211
제8장 내구시험 228
제1절 개요 228
제2절 시험항목 228
제3절 결과 및 고찰 230
제9장 결론 및 향후계획 231
제1절 결론 231
제2절 향후계획 231
참고문헌 232
표 2-1. 개발엔진 주요사양 20
표 2-2. 개발엔진 각 시스템 주요사양 21
표 3-1. 재료의 열적 물성치 41
표 4-1. 견품엔진 기본사양 58
표 4-2. 연소해석장치 주요사양 59
표 4-3. 동력계 사양 60
표 4-4. 배기가스분석계 측정방식 및 사양 60
표 4-5. 가스유량계 사양 62
표 4-6. 공기유량계 사양 63
표 4-7. 가스저장탱크 설계사양 64
표 4-8. 계측항목별 온도계 종류와 계측범위 64
표 4-9. 계측항목별 압력계 종류 및 계측범위 65
표 4-10. 프로판가스 사양 66
표 4-11. The Specification of Exhaust Gas Heat Exchanger 122
표 4-12. The Specification of Jacket Water Heat Exchanger 123
표 4-13. The Specification Of Balancing Heat exchanger 124
표 5-1. 피스톤 제작공정 159
표 7-1. 시제 가스엔진의 기본사양 198
표 7-2. 시제가스엔진 프로판가스이용 조정운전 결과 200
표 7-3. 천연가스와 LPG의 주요 물성치 비교 201
표 8-1. 윤활유 성분분석 항목 229
그림 3-1. Flat triangular facets에 대한 연소실 형상 29
그림 3-2. Enflamed volume 계산 29
그림 3-3. Flame과 연소실벽의 접촉면적 계산 29
그림 3-4. 피스톤 3차원 모델링 43
그림 3-5. 실린더헤드 3차원 모델링 44
그림 3-6. 피스톤 크라운의 열전달 계수값 45
그림 3-7. 열유동 해석을 위한 열회로 45
그림 3-8. 실린더 헤드 열전달율 분포 46
그림 3-9. 열부하 계산용 가스엔진 피스톤의 경계조건 46
그림 3-10. ANSYS 유한 요소법에 의한 피스톤 열부하 해석 결과 47
그림 3-11. ANSYS 유한 요소법에 의한 실린더헤드 열부하 해석 결과 48
그림 3-12. 정상상태 유동 측정 실험장치도 53
그림 3-13. 실린더헤드 내부 단면도 53
그림 3-14. 실린더헤드 격막 설치도 54
그림 3-15. 밸브양정에 따른 흡입공기량의 변화 54
그림 3-16. 실린더헤드에 격막이 있고 없음에 따른 스월강도 55
그림 3-17. Case.2와 Case.1의 스월강도 비교 55
그림 4-1. 실험장치 개략도 67
그림 4-2. 실험장치 68
그림 4-3. 압력센서의 설치 개략도 69
그림 4-4. 자료획득장치 69
그림 4-5. 동력계에 설치된 엔코다 70
그림 4-6. 동력계 구조도 70
그림 4-7. 배기가스분석계 작동원리[원문불량;p.53] 71
그림 4-8. 가스유량계 72
그림 4-9. 공기유량계 73
그림 4-10. 가스저장탱크(LPG)[원문불량;p.56] 74
그림 4-11. 가스저장탱크 75
그림 4-12. 출력증가에 따른 엔진의 주요 성능의 경향 (점화시기 26 BTDC, 공연비 R2, 가스공급압력 460 mmH₂O 인 경우) 80
그림 4-13. 출력증가에 따른 엔진의 주요 성능의 경향 (점화시기 26 BTDC, 공연비 R4, 가스공급압력 460 mmH₂O 인 경우) 81
그림 4-14. 출력증가에 따른 엔진의 주요 성능의 경향 (점화시기 26 BTDC, 공연비 R2, 가스공급압력 460 mmH₂O 인 경우) 82
그림 4-15. 출력증가에 따른 엔진의 주요 성능의 경향 (점화시기 22 BTDC, 공연비 R4, 가스공급압력 460 mmH₂O 인 경우) 83
그림 4-16. 출력증가에 따른 엔진의 주요 성능의 경향 (점화시기 22 BTDC, 공연비 R4, 가스공급압력 370 mmH₂O 인 경우) 84
그림 4-17. 출력증가에 따른 실린더내 연소특성 (점화시기 26 BTDC, 공연비 R2, 가스공급압력 460 mmH₂O 인 경우) 85
그림 4-18. 출력증가에 따른 실린더내 연소특성 (점화시기 26 BTDC, 공연비 R4, 가스공급압력 460 mmH₂O 인 경우) 86
그림 4-19. 출력증가에 따른 실린더내 연소특성 (점화시기 22 BTDC, 공연비 R2, 가스공급압력 460 mmH₂O 인 경우) 87
그림 4-20. 출력증가에 따른 실린더내 연소특성 (점화시기 22 BTDC, 공연비 R4, 가스공급압력 460 mmH₂O 인 경우) 88
그림 4-21. 출력증가에 따른 실린더내 연소특성 (점화시기 22 BTDC, 공연비 R4, 가스공급압력 370 mmH₂O 인 경우) 89
그림 4-22. 가스와 공기의 혼합비가 다를 때의 연소압력 (P-θ) 91
그림 4-23. 혼합비가 다를 때 배기가스의 질소산화물 농도 93
그림 4-24. 혼합비가 다를 때 배기가스의 산소 농도 94
그림 4-25. 점화시기가 다를 때의 연소압력 (P-θ) 96
그림 4-26. 점화시기가 다를 때 배기가스의 질소산화물 농도 98
그림 4-27. 점화시기가 다를 때 배기가스의 산소 농도 99
그림 4-28. 2차 레규레이타에 공급 가스압력 변화 101
그림 4-29. 캬뷰레이타에 공급 가스압력 변화 101
그림 4-30. 가스공급압력이 다를 때의 연소압력 (P-θ) 102
그림 4-31. 피스톤 가공모습 106
그림 4-32. 가공전후의 피스톤 106
그림 4-33(a) 압축비증가에 따른 공기유량 변화 (기존 과급기 사용시) 107
그림 4-33(b) 압축비증가에 따른 공기유량 변화 (고과급 과급기 사용시) 107
그림 4-34(a) 압축비증가에 따른 연료유량 변화 (기존 과급기 사용) 108
그림 4-34(b) 압축비증가에 따른 연료유량 변화 (고과급 과급기 사용) 108
그림 4-35(a) 압축비증가에 따른 배기가스온도 변화 (기존 과급기 사용) 109
그림 4-35(b) 압축비증가에 따른 배기가스온도 변화 (고과급 과급기 사용) 109
그림 4-36(a) 압축비증가에 따른 NOx 변화 (기존 과급기 사용) 110
그림 4-36(b) 압축비증가에 따른 NOx 변화 (고과급 과급기 사용) 110
그림 4-37(a) 압축비증가에 따른 O₂ 농도 변화 (기존 과급기 사용) 111
그림 4-37(b) 압축비증가에 따른 O₂ 농도 변화 (기존 과급기 사용) 111
그림 4-38(a) A／F Set 조정에 따른 배기가스온도와 NOx 변화 (압축비 8.5) 112
그림 4-38(b) A／F Set 조정에 따른 배기가스온도와 NOx 변화 (압축비 10.4) 112
그림 4-39(a) 점화시기 조정에따른 배기가스온도와 NOx변화 (압축비 8.5) 113
그림 4-39(b) 점화시기 조정에따른 배기가스온도와 NOx변화 (압축비 10.4) 113
그림 4-40(a) 기존 과급기 (OLD) 115
그림 4-40(b) 신규 과급기 (NEW) 115
그림 4-41(a) 과급기변경에 따른 공기유량 변화 (압축비 8.5:1) 116
그림 4-41(b) 과급기변경에 따른 공기유량 변화 (압축비 10.4:1) 116
그림 4-42(a) 과급기변경에 따른 연료유량 변화 (압축비 8.5:1) 117
그림 4-42(b) 과급기변경에 따른 연료유량 변화 (압축비 10.4:1) 117
그림 4-43(a) 과급기변경에 따른 배기가스온도 변화 (압축비 8.5:1) 118
그림 4-43(b) 과급기변경에 따른 배기가스온도 변화 (압축비 10.4:1) 118
그림 4-44(a) 과급기변경에 따른 NOx 변화 (압축비 8.5:1) 119
그림 4-44(b) 과급기변경에 따른 NOx 변화 (압축비 10.4:1) 119
그림 4-45(a) 과급기변경에 따른 O₂ 농도 변화 (압축비 8.5:1) 120
그림 4-45(b) 과급기변경에 따른 O₂ 농도 변화 (압축비10.4:1) 120
그림 4-46. 시스템 개략도 127
그림 4-47. 시스템 사진 128
그림 4-48. 엔진출력에 따른 배기가스온도 변화 129
그림 4-49. 엔진출력에 따른 배기가스열교환기에서(배기스열교환기에서) 배기가스온도 변화 130
그림 4-50. 엔진출력에 따른 냉각수열교환기에서 냉각수 입출구 온도차 130
그림 4-51. 엔진출력에 따른 시스템종합 효율 131
그림 4-52. 엔진출력에 따른 시스템 열정산 131
그림 4-53. Ignition Energy Measurement System 142
그림 4-54. KCL Ignition Voltage(Votage), Current, Energy 1 143
그림 4-55. KCL Ignition Voltage(Votage), Current, Energy 2 144
그림 4-56. HPV-3B Ignition Energy in Engine (240rpm) 145
그림 4-57. HPV-3B Ignition Energy in Engine (1800 rpm) 146
그림 4-58. KCL Ignition Energy in Bench Test (240rpm, 1800rpm) 147
그림 4-59. HPV-3B with 14A Voltage Regulator Measuring System 1 in Bench Test (240rpm, 1800rpm) 148
그림 4-60. Measurement System 1 149
그림 4-61. Measurement(Measurment) System 2 149
그림 4-62. HPV-3B with 14A Voltage Regulator Measuring System 2 in Bench Test (240rpm, 1800rpm) 150
그림 4-63. Altronic CPU-90 Ignition Energy 151
그림 5-1. 실린더헤드 조립도 153
그림 5-2. 실린더헤드 가공도 154
그림 5-3. 실린더헤드내 Spark Plug Tube 가공도 155
그림 5-4. 실린더헤드 가공 모습 156
그림 5-5. 피스톤 개략도 157
그림 5-6. 피스톤 제작도 (압축비 10, Dish형) 160
그림 5-7. 피스톤 제작도 (압축비 10, Bowl형) 161
그림 5-8. 피스톤 제작 성적서 (동양피스톤) 162
그림 5-9. 피스톤 제작 성적서 (동양피스톤) 163
그림 5-10. 시제피스톤 모습 164
그림 5-11. 가스공급시스템 계통도 167
그림 5-12. 가스공급시스템 168
그림 5-13. 점화시스템 계통도 171
그림 5-14. 점화시스템 172
그림 5-15. 흡배기시스템 계통도 175
그림 5-16. 흡배기 배관제 제작도 176
그림 5-17. 냉각시스템 계통도 178
그림 5-18. 냉각시스템 179
그림 5-19. 윤활시스템(휸활시스템) 계통도 182
그림 5-20. 제어시스템 계통도 184
그림 5-21. 제어시스템 185
그림 6-1. 시제가스엔진 조립 개략도 195
그림 6-2. 시제엔진 조립 - 엔진 베드 거치 196
그림 6-3. 시제엔진 조립 - 피스톤 조립 196
그림 6-4. 시제엔진 조립 - 실린더헤드 조립 197
그림 6-5. 시제엔진 조립 - 기타 부품 조립 197
그림 7-1(a) 시제가스엔진 204
그림 7-1(b) 시제가스엔진 205
그림 7-2. 실험장치 개략도 206
그림 7-3. 실험장치[원문불량;p.189] 207
그림 7-4. 천연가스공급장치 개략도 208
그림 7-5. 천연가스공급카트 209
그림 7-6. 출력증가에 따른 주요 성능 특성 (점화시기 : 24 BTDC, 사용연료 : 천연가스) 213
그림 7-7. 출력증가에 따른 주요 성능 특성 (점화시기 : 28 BTDC, 사용연료 : 천연가스) 214
그림 7-8. 출력증가에 따른 주요 성능 특성 (점화시기 : 22 BTDC, 사용연료 : 프로판가스) 215
그림 7-9. 출력에 따른 실린더내 연소특성 (점화시기 : 24 BTDC, 사용연료 : 천연가스) 216
그림 7-10. 출력에 따른 실린더내 연소특성 (점화시기 : 28 BTDC, 사용연료 : 천연가스) 218
그림 7-11. 출력에 따른 실린더내 연소특성 (점화시기 : 22 BTDC, 사용연료 : 프로판가스) 220
그림 7-12. 점화시기에 따른 공기유량 변화 222
그림 7-13. 점화시기에 따른 공연비 변화 222
그림 7-14. 점화시기에 따른 배기가스온도 변화 223
그림 7-15. 점화시기에 따른 질소산화물 농도 변화 223
그림 7-16. 사용연료에 따른 공기유량 변화 224
그림 7-17. 사용연료에 따른 연료유량 변화 224
그림 7-18. 사용연료에 따른 공연비 변화 224
그림 7-19. 사용연료에 따른 혼합기T／C 입구압력 변화 225
그림 7-20. 사용연료에 따른 혼합기T／C 출구압력 변화 225
그림 7-21. 사용연료에 따른 혼합기 흡기다기관 압력 변화 226
그림 7-22. 사용연료에 따른 배기다기관 입구압력 변화 226
그림 7-23. 사용연료에 따른 배기가스T／C 입구온도 변화 227
그림 7-24. 사용연료에 따른 NOx 농도 변화 227
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