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요약문
I. 제목
II. 연구목표 및 중요성
III. 연구 및 활용에 대한 건의
Abstract
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칼라
목차
제1장 서론 18
제1절 서론 18
제2절 일정대비 진행결과 20
1. 1차년도 계획대비 진행사항 20
2. 2차년도 계획대비 진행사항 21
제3절 디젤기관의 연소 23
제2장 인터쿨러(intercooler)의 특성 및 종류 27
제1절 인터쿨러 27
제2절 인터쿨러의 기본 원리 28
제3절 인터쿨러의 종류 및 비교 34
1. 수냉식 인터쿨러 35
가. Jacket water charge air cooling system(JW) 35
나. Integrated liquid coupled system(ILC) 36
다. Separate liquid coupled system(SLC) 38
라. Cascaded heat load liquid coupled system(CHLL) 39
2. 공냉식 인터쿨러 40
가. Chassis mounted cooling system(CMC) 40
나. Tip turbine fan system(TTF) 41
3. 기타 42
4. 인터쿨러의 종류별 특징비교 42
제4절 터보 인터쿨러 엔진의 장점 45
1. 출력 및 연료소비율 46
2. 배기가스 49
3. 기타 49
가. 착화지연 및 연소압 49
나. 엔진 소음 50
다. 열부하 51
라. 터보차져 51
제5절 인터쿨러의 평가시험법(CMC system) 51
1. 성능시험 51
가. 열전달 효율 53
나. 냉각공기의 압력강하 53
2. 내구성, 신뢰성 53
가. 내압시험 및 누기시험 53
나. 파열시험 53
다. 압력주기시험(pressure cycle test) 54
라. Thermal cycle test 55
마. 진동시험(modal 평가) 55
제3장 국내외 유명엔진의 검토 56
제1절 미국 56
제2절 유럽 57
제3절 일본 58
제4절 한국 59
1. 엔진 배기량 및 최대출력 59
2. 국내의 초대형 트럭 현황 60
제4장 엔진의 목표성능 61
제1절 국내의 유해 배기가스 규제값 61
1. 규제값 61
2. 국내의 규제수준 62
3. D-13 모드 63
제2절 터보 인터쿨러 엔진의 목표성능 64
제5장 설계 67
제1절 부품의 설계 67
1. 실린더 블럭(cylinder block) 68
2. 실린더 라이너(cylinder liner) 70
3. 구동계(driving system) 71
가. 크랭크샤프트(Crankshaft) 71
나. 커넥팅 로드(Connecting rod) 73
4. 베어링(bearing) 74
가. 커넥팅 로드 베어링 74
나. 메인 베어링(main bearing) 76
5. 피스톤과 피스톤 냉각 76
6. 피스톤 핀(pin) 77
7. 피스톤 링(ring) 77
8. 실린더 헤드(cylinder head)[원문불량;p.77] 78
9. 밸브계(valve train) 81
10. 오일 냉각계통[원문불량;p.80] 82
11. 냉각 계통 83
12. 캠샤프트(camshaft) 86
13. 공기 압축기 88
제2절 분사계통 설계 90
제3절 연소실의 설계 94
제4절 흡·배기계 설계 99
1. 흡기계와 인터쿨러 99
2. 배기계 100
3. 터보차져(turbocharger) 102
제6장 시험장치 및 시제 엔진의 제작 104
제1절 본 개발에 사용할 주요연구 기자재 및 시설[원문불량;p.105] 104
제2절 시험종류 및 방법 110
1. 디젤엔진의 성능측정 시험 110
2. 연소압력 측정시험 113
3. 열배정(heat balance) 시험 113
4. 피스톤 온도측정 시험 113
5. 오일 소모량 측정시험 114
6. 저온 시동성 시험 114
7. 1000시간 부하 주기(load cycle)시험 115
8. 과속도 내구시험[원문불량;p.115] 116
9. 과부하 내구시험 118
10. 고수온 내구시험 118
11. Go-stop 내구시험 119
12. 엔진의 소음측정시험 119
제3절 엔진의 제작 120
제4절 성능시험시의 변경인자 120
제7장 엔진성능개발 126
제1절 개발엔진제원 126
1. 엔진형식 126
2. 연료장치 127
3. 구동장치 129
제2절 성능 개발 130
1. 인젝터 노즐의 분무와 연소의 최적화 130
가. 사용 회전속도 구간 전부하 성능 130
나. 질소 산화물 성능(NOx) 132
2. 터보과급시스템 개발(turbocharger) 133
가. 터빈 성능 개발 133
(1) 전부하성능 134
(2) D-13 모드에 따른 배기가스 성분 분석[원문불량;p.133] 135
나. 압축기 성능 개발[원문불량;p.135] 136
(1) 전부하성능 137
(2) D-13 모드에 따른 배기가스 성분 분석 137
3. 공기 와류의 최적화 개발 138
가. 전부하 성능 139
나. D-13 모드에 따른 배기가스 성분 분석 139
제3절 내구신뢰성 성능 개발 및 평가 141
1. 엔진 내구신뢰성 개발[원문불량;p.141] 141
2. 알루미늄 피스톤의 열부하 평가 145
3. 크랭크샤프트(crankshaft) 비틀림 진동 평가 146
4. 실린더 연소압력 및 연료분사압력 평가[원문불량;p.148] 149
가. 실린더 최고 연소 압력 151
나. 실린더 내 연소압력 증가율 153
다. 연료 고압 파이프내의 압력 155
라. 연료분사시기(연료분사사기) 및 실린더내 열 발생률 156
제4절 최종 개발 성능 160
1. 최종성능종합 160
2. 유해 배기 성분 분석 163
3. 부하영역 성능시험 168
가. 부분부하 연비 168
나. 유해배기성분 중 질소산화물 169
다. 매연 170
4. 저온성능평가 171
5. 열배정시험[원문불량;p.174] 175
6. 아이들 안정성 측정시험 178
7. 엔진 오일 소모량 평가 시험 및 시간별 오일 배출량 180
8. 누기가스량 평가 181
제5절 차량성능 183
1. 시험차량 제원[원문불량;p.182] 183
2. 가속 주행 소음 평가 186
3. 정속 연비 평가 187
4. 차량 최고 속도 평가 189
5. 추월가속 성능평가 190
제8장 결론 193
REFERENCE 195
Table 1. Schedule check list 22
Table 2. Comparison of air-to-air & water-to-air intercoolers 44
Table 3. Famed diesel engine in USA. 56
Table 4. Famed diesel engine in Europe(below 14ℓ) 57
Table 5. Famed diesel engine in Europe(above 14ℓ) 57
Table 6. Famed diesel engine in Japan(below 14ℓ) 58
Table 7. Famed diesel engine in Japan(above 14ℓ) 58
Table 8. Diesel engine in Korea(PS/㎏·m) 59
Table 9. Vehicle of heavy duty class engine in Korea 60
Table 10. Emission regulations in Korea 61
Table 11. Target performance with new TI engine 64
Table 12. Calculation results of rating parameter 76
Table 13. Calculation results of piston pin 77
Table 14. Opening temperature of thermostat 85
Table 15. Specification of injection pump 90
Table 16. Various nozzles for test 93
Table 17. Various pistons for test 95
Table 18. Various parts of turbocharger for test 102
Table 19. Specifications of experimental instruments for test 104
Table 20. Test mode in cold chamber 114
Table 21. Various parts for performance test 120
Table 22. Specification of turbo intercooled engine 126
Table 23. Specification of fuel delivery system 128
Table 24. Specification of driving system 129
Table 25. The results of temperature measurement on piston 146
Table 26. The final performance of V2-8TI engine 160
Table 27. The specification of tested vehicle 183
Table 28. The test results of vehicle noise 186
Fig.1. Pressure-volume diagrams of cycles 23
Fig.2. Typical DI engine combustion pressure diagram 24
Fig.3. Comparison of various charging type 28
Fig.4. Intake system of turbocharger & intercooled engine 29
Fig.5. Thermodynamics process of compressor 30
Fig.6. Results of equation (3) 31
Fig.7. Intercooler performance for various factors 34
Fig.8. Jacket water charger air cooling system 35
Fig.9. One radiator ILC intercooler system 36
Fig.10. Two radiator ILC intercooler system 37
Fig.11. Separate liquid coupled intercooler system 38
Fig.12. CHLL intercooler system 39
Fig.13. Chassis mounted intercooler system 40
Fig.14. Tip turbine fan system 41
Fig.15. Potential intake manifold temperatures with various systems 43
Fig.16. Comparison of various air charging type engine 46
Fig.17. Effect of intake air temp. on fuel consumption & NOx emission 47
Fig.18. Effect of intake air temperature on BSFC after correcting for parasitic losses 48
Fig.19. Schematic diagram of a typical test setup 52
Fig.20. Schematic of a typical thermal cycle test system 54
Fig.21. NOx emission limits 62
Fig.22. ECE R49 13 mode cycle & mode weighting factors 63
Fig.23. Design change of cylinder block 67
Fig.24. Design change of thrust bearing flange 68
Fig.25. Design change of crevice seal groove 69
Fig.26. Design change of O-ring 70
Fig.27. Increasing of numbers of reduction hole 71
Fig.28. Increasing of contact area of thrust bearing 72
Fig.29. Design change of connecting rod 73
Fig.30. Allowable surface pressure of connecting rod bearing 74
Fig.31. Design change of bearing 75
Fig.32. Design change of cylinder head 78
Fig.33. Picture of sectional cylinder head[원문불량;p.77] 79
Fig.34. Picture of cylinder head[원문불량;p.77] 79
Fig.35. Design change of valve seat 80
Fig.36. Design change of tappet & valve spring force 81
Fig.37. Design change of valve cotter type[원문불량;p.80] 82
Fig.38. Addition of regulator valve[원문불량;p.80] 82
Fig.39. Design change of mechanical seal material 83
Fig.40. Design change of cooling fan 84
Fig.41. Design change of thermostat 85
Fig.42. Design change of camshaft 86
Fig.43. Assemble method of camshaft & timer 87
Fig.44. Picture of camshaft 87
Fig.45. Design change of flyweight & timer segment 88
Fig.46. Design change of air compressor crankshaft 89
Fig.47. Picture of air compressor 89
Fig.48. Design change of air compressor 90
Fig.49. Design change of air compressor piston 91
Fig.50. Picture of injection nozzle tip & nozzle holder assembly 92
Fig.51. Picture of piston 92
Fig.52. Picture of injection pump 93
Fig.53. Definition of bowl geometry D : piston diameter Db(이미지참조) : bowl lower diameter Dup(이미지참조) : bowl upper diameter 94
Fig.54. Picture of inside block 96
Fig.55. Matching of nozzle & piston(I) 97
Fig.56. Matching of nozzle & piston(II) 98
Fig.57. Performance graph of intercooler 99
Fig.58. Picture of CMC intercooler 101
Fig.59. Picture of turbocharger 103
Fig.60. Picture of compressor housing & wheel 103
Fig.61. Picture of compressor dynamometer 106
Fig.62. Picture of dynamometer control desk 106
Fig.63. Picture of injection pump bench tester[원문불량;p.105] 107
Fig.64. Picture of injection nozzle bench tester[원문불량;p.105] 107
Fig.65. Picture of cylinder head swirl tester 108
Fig.66. Picture of fuel meter 108
Fig.67. Pictures of various smoke meter 109
Fig.68. Picture of engine on dynamometer 111
Fig.69. White smoke test mode in cold chamber 115
Fig.70. Measuring mode of 2000hr load cycle 115
Fig.71. Example of failure during over speed test[원문불량;p.115] 117
Fig.72. Turbo intercooled engine 121
Fig.73. Pictures of turbo intercooled engine 123
Fig.74. Developing History of V-type 8 cyIinder engine 127
Fig.75. Comparison of two kinds of injection nozzle (full load) 131
Fig.76. Comparison of two kinds of injection nozzle (NOx generation at each mode) 132
Fig.77. Comparison of two kinds of injection nozzle (NOx generation at each injection timing) 132
Fig.78. Comparison of various turbine (full load) 134
Fig.79. Comparison of various turbine (NOx generation at each mode)[원문불량;p.133] 135
Fig.80. Comparison of various turbine (NOx generation at each injection timing)[원문불량;p.133] 135
Fig.81. Comparison of various compressor (full load) 136
Fig.82. Comparison of various compressor (NOx generation at each mode)[원문불량;p.135] 137
Fig.83. Comparison of various head (full load) 138
Fig.84. Comparison of various head (NOx generation at each mode) 139
Fig.85. Comparison of various head (NOx generation at injection timing) 140
Fig.86. Performance variation during long run test 141
Fig.87. Nozzle opening pressure variation during long run test 142
Fig.88. Rig test[원문불량;p.141] 143
Fig.89. Position of temperature measurement on piston 144
Fig.90. The test results of crankshaft torsional vibration 147
Fig.91. Picture of vibration damper tester 148
Fig.92. The diagram of combustion pressure 149
Fig.93. The diagram of pressure increasing rate[원문불량;p.148] 150
Fig.94. Picture of pressure sensor[원문불량;p.148] 150
Fig.95. The diagram of heat release 151
Fig.96. The diagram of maximum pressure and torque (full load) 152
Fig.97. The diagram of maximum pressure and pressure (part load) 153
Fig.98. The diagram of maximum pressure per unit torque 153
Fig.99. The diagram of pressure increasing rate per crank angle 154
Fig.100. The diagram of maximum line pressure 155
Fig.101. The diagram of crank angle at maximum line pressure 156
Fig.102. The diagram of dynamic injection timing 157
Fig.103. The diagram of combustion process crank angle 157
Fig.104. The diagram of combustion duration 158
Fig.105. The final performance of V2-8TI engine 161
Fig.106. The exhaust emission during D-13 mode test (ppm) 164
Fig.107. The exhaust emission during D-13 mode test (g/kW·h) 165
Fig.108. The main components of V2-8TI particulate 167
Fig.109. The fish-hook diagram at 1200rpm 168
Fig.110. Iso-BSFC diagram 169
Fig.111. Iso-NOx diagram 170
Fig.112. Iso-smoke diagram 171
Fig.113. PLA plunger for V2-8TI engine 172
Fig.114. The test result of white smoke (DHI standard method) 173
Fig.115. The test result of white smoke (during idling) 174
Fig.116. Total supplied energy 175
Fig.117. Heat balance results[원문불량;p.174] 176
Fig.118. Water flow quantity 177
Fig.119. The schematic diagram of idle condition test 178
Fig.120. The test result of idle condition test 179
Fig.121. The oil drain quantity per unit time 180
Fig.122. Iso blow-by gas quantity 182
Fig.123. Pictures of testing vehicle[원문불량;p.182] 184
Fig.124. Pictures of V2-8TI engine on vehicle 185
Fig.125. The test results of vehicle fuel consumption (15 stage) 187
Fig.126. The test results of vehicle fuel consumption (16 stage) 188
Fig.127. The test results of maximum vehicle velocity 189
Fig.128. The test results of vehicle acceleration 191
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