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초음파 진동을 이용한 연료 분사 밸브

전문가 제언: ○ 최근 자동차의 배기가스 문제는 지구환경 오염의 주범으로 각국에서 이의 규제가 점점 엄해져가고 있다. 자동차 배기가스 중에는 이산화탄소(CO2), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOX) 등이 있으며, 이들은 불완전 연소에 그 원인이 있다. 연료 분사 장치에서 연료와 공기의 적절한 혼합과 연소시기의 결정은 완전 연소에 매우 중요한 역할을 한다.

○ 완전 연소를 위해서는 연료 분사 장치에서 분사되는 연료의 미립화가 또한 중요한 영향을 준다. 연료 분사를 미립화하는 방법에는 외부 에너지를 이용하는 방법과 연료흐름의 에너지를 이용하는 방법의 두 가지로 나누어 볼 수 있다. 예를 들어 외부 에너지를 이용하는 에어 어시스트 방식과 연료흐름의 에너지를 이용한 다공 노즐 방식이 있다.

○ 냉시동(cold start)이란 엔진이 차가울 때에는 비등점이 낮은 연료 성분만 기화하고 비등점이 높은 연료 성분은 대부분 차가운 흡기다기관 벽 또는 실린더 벽에 응착되어 얇은 액막을 형성하게 된다. 이렇게 되면 엔진에 연소 가능한 혼합비에 상응하는 연료를 공급해도 실린더 내에서는 점화가 가능한 혼합기가 형성되지 않는다. 또 기관의 회전 속도가 낮아도 무화상태가 불량하다. 따라서 기관이 이러한 운전조건 하에 있을 때는 연료를 더 많이 공급해야 한다.

○ 엔진을 자동차의 심장이라고 한다. 이는 자동차에서 엔진의 역할은 사람의 심장만큼이나 중요하다는 것을 의미한다. 연비 향상은 연소의 효율화와 직결되며, 연소효율은 공연비와 연료 분사의 미립화에 좌우된다. 연료 분사의 미립화를 위해서 자동차 선진국들은 연구 개발에 몰두하고 있으며, 그 결과 새로운 분사 방식들이 속속 상용화 되고 있다. 본 보고서에서 소개한 마이크로 노즐 어레이(micro nozzle array) 연료 분사 밸브는 초음파 진동을 이용하여 미립화 분사에 상당한 기여를 하였다.

저자: Mikiya Araki, Tmio Obokata, Tsuneaki Ishima, Seiich Shiga, Masahiko Masubuchi, Tomojiro Sugimoto
자료유형: 학술정보