내연기관 - HCCI엔진

목차

Ⅰ.서론
1. HCCI 조사이유
2. HCCI의 개념
(1) HCCI의 정의
(2) HCCI 연구배경
(2) 장/ 단점

Ⅱ.본론
1. HCCI 발전과정
2. 가솔린 엔진 기술
3. 디젤 엔진 기술
4. 각 회사별 HCCI 현황

Ⅲ.결론
1. 맺음말

본문내용

HCCI 엔진은 기계적으로 기존 가솔린 내연기관과 비슷한 메커니즘을 유지하면서 엔진 실린더로 정교하게 배합된 공기와 연료 혼합물을 분사하며, 점화플러그로 점화해 동력을 발생시킨다. HCCI 엔진 내에서 디젤엔진과 비슷하게 피스톤에 의해 압축된 공기-연료 혼합물의 온도를 상승시켜 점화하는 방식이다.
○ 전망
혼다사 R&D 연구원은 내년 내에 4기통 HCCI 엔진 프로토타입(Prototype) 개발이 완료될 것이라고 전망하고 있다.
업계에서는 HCCI 엔진은 저렴하고, 연비가 좋으며, 친환경적인 엔진으로 자리 잡을 것으로 전망하고, 대기 오염의 주범인 질소산화물의 배출을 최소화 할 수 있을 것이라고 전망하고 있다.
○ 문제점
저속과 고속에서 부드럽게 운행할 수 없고 HCCI 엔진의 상용화가 쉽지만은 않을 것으로 전망되고 있다.
○ 개선책
혼다사는 기존의 가솔린 내연기관을 개선하기 위해 지난해 Advanced Powertrain Research 센터를 설립하였고, HCCI와 같은 기술로 연비를 현재 수준보다 40~50% 향상시키는 것을 목표로 삼고 있다.
혼다사는 저속~중속까지 부드럽게 운행할 수 있는 기술을 축적했으며, 고속(4천 RPM 이상) 운행 시 부드럽게 운행할 수 있는 기술만 보안하면 HCCI 기술의 상용화가 이뤄질 수 있을 것으로 전망하고 있다. 혼다사에서는 고유가 시대에 소비자들이 자사 하이브리드 자동차 구입해 빨리 비용적 효과를 누릴수 있도록 연비가 높은 자동차 개발에 주력하고 있다.
(7) 벤츠
○ 도입
자동차를 사용할 때에 무엇보다 배출가스가 문제다. 벤츠에서는 궁극의 파워트레인은 연료전지차라고 못 박고 있으나 연료전지차의 본격 보급은 앞으로도 많은 시간이 필요할 전망이기 때문에 벤츠는 그 시기가 올 때까지 내연기관의 최적화, 현재의 연료의 개선, 대체연료의 연구, 하이브리드카의 순으로 기술을 축적해 간다는 방침이다. 원래 다른 나라에 비해 대기의 흐름이 좋은 유럽에서는 PM(입자상 물질), NOx(질소산화물) 등 유해물질이 쌓이지 않기 때문에 배기가스 규제도 그만큼 느슨한 편이지만 1993년에 유로1이 도입된 이후부터 급속히 배기가스의 클린화가 진행되어 오고 있다.
○ 현황 및 전망
메르세데스 벤츠 C클래스에서는 NOx, PM, 미연소가스 등 유해가스가 1995년과 비교해 전체로 75%나 저감되었다. 특히 디젤엔진에서 배출되는 입자상물질을 필터로 포집한 후 이것을 태우고 다시 입자성물질을 포집하여 계속 사용하는 기술인 DPF (Diesel Particulate Filter :디젤 분진 필터)의 도입에 의해 PM은 90% 이상 제거되고 있다. 벤츠에서도 HCCI를 디조트라고 칭하며 주목하고 있다. HCCI엔진의 사용으로 인해 배기가스를 클린하게 하고 디젤엔진처럼 플러그가 없이도 자기 착화하는 고압축화로 연비를 향상시킬 것으로 생각하고 있다.
(8) IFP에서의 HCCI 연소 연구
프랑스의 국립 연구기관이 IFP(Institut Francais du Petrole) 에서는 DI Diesel 의 성능을 유지한 채 NOx와 PM을 거의 0 수준에 도달할 수 있는 신 연소 시스템을 개발하였다. 아래 그림에서 NADI HCCI 연소컨셉을 보인다. NADI(Narrow Angle Direct Injection) 라고 불리우는 이 Dual Mode 엔진은 부분부하에서는 균일 예혼합 압축착화연소를, 전부하에서는 통상연소로 전환되는 운전모드를 적용하도록 운전전환이 가능하다.
부분 부하(FTP 사이클 포함)에서 HCCI 연소는 EURO 3 수준의 연비와 0근처의 NOx와 PM을 도달하였고, 1500, 2000 RPM에서 IMEP 6에서 9bar 까지 운전이 가능하다.

(9) SWRI HCCI 연소 연구

미국의 SwRI에서는 흡기간 내에 연료를 분사하는 Port 분사 및 조기분사방식의 예혼합연소 연구를 수행하고 있으며, 연료조성에 따른 연소제어 특성에도 많은 관심을 보이고 있다.
윗그림에서는 SwRI사의 HCCI 연소 연구용 노즐에 의한 분무분포의 개념을 보이며,아래그림에서는 Cummins 엔진을 이용, 지금까지 구현된 HCCI 운전영역을 보인다.

Ⅲ. 결론
1. 맺음말
지금까지 NOx, PM을 획기적으로 동시에 저감 시킬 수 있는 신연소기술인 HCCI연소기술에 대하여 알아보았다.
향후 강화되고 있는 환경 규제 및 지구온난화에 직접적으로 영향을 미치는 이산화탄소 배출량을 감소시키기 위하여 전 세계 각국은 저연비, 저배기 엔진 연구에 많은 연구 개발이 진행되고 있는 단계이다. 그러므로 국내에서도 배기규제 및 저연비를 실현하기 위한 방법으로 본 HCCI연소 시스템이 큰 기여를 할 것으로 판단되므로, 아직까지 외국 선진 연구기관 및 기업과 큰 기술적 차이가 없는 HCCI 연소 연구에 많은 연구가 필요할 것이다.
향후 연구 과제로는 가솔린 HCCI연소 제어에 가장 기본이 되는 연료의 자착화 특성 및 흡기온도, 압력, 연료 거동, 혼합기 조성 (EGR)이 자기착화에 미치는 영향을 분석함으로써 가솔린 HCCI엔진의 연소 제어 기술을 확립하는 것이 시급한 문제이다. 또한, 연료 공급 시스템 변수인 분사시기, 다단분사 및 엔진 제어 변수인 EGR, 밸브 타이밍, 공연비 조건에 따른 HCCI운전영역 및 배기성능 특성의 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.
그리고 HCCI 연소 기술 개발은 차기 배기규제 만족이라는 현실적인 목적 외에도 향후의 디젤연소를 선도할 수 있는 기술이라는 측면, 자동차 회사의 기술력 과시를 통한 회사홍보라는 측면 등에서 많은 중요성을 가지고 있다. 이에 현재까지 나타난 문제점을 극복, 양산성이 확보된 연소기술 개발 단계에 이를 수 있도록 많은 관심과 부단한 노력을 경주해야 할 것이다.
*목 차
Ⅰ.서론
1. HCCI 조사이유
2. HCCI의 개념
(1) HCCI의 정의
(2) HCCI 연구배경
(2) 장/ 단점
Ⅱ.본론
1. HCCI 발전과정
2. 가솔린 엔진 기술
3. 디젤 엔진 기술
4. 각 회사별 HCCI 현황
Ⅲ.결론
1. 맺음말

키워드

HCCI의 정의,   HCCI 연구배경,   HCCI 조사이유,   HCCI 발전과정,   가솔린 엔진 기술,   디젤 엔진 기술,   회사별 HCCI 현황