듀얼 스파크 플러그 적용 엔진의 연소 특성 연구 및 차량 연비 시뮬레이션

Abstract

최근 환경대책 및 에너지 절약을 염두에 둔 차세대 자동차 또는 대체 에너지 자동차가 등장하고 있다. 이는 급증하는 화석연료 소비와 자동차 연비에 대한 관심이 증대하였기 때문이다. 특히 연비 개선은 자동차 개발에 있어서 매우 중요한 과제의 하나로 대두되고 있다. 연비의 개선으로 차체의 경량화, 주행 시 저항의 감소, 구동계의 최적화는 모든 차에 공통되는 과제이며, 특히 가솔린 엔진의 가장 시급한 문제는 열효율 향상과 제어부분이다. 이에 본 연구에서는 도시 열효율을 향상 시킬 수 있는 듀얼 스파크 엔진에 대해 분석하였으며, 비교 엔진으로는 싱글 스파크 엔진을 선정하였다. 연소 특성 분석 결과, 듀얼 스파크 엔진은 싱글 스파크 엔진에 비해 전 영역에서 급격한 연소 경향을 보이며, 이로 인해 MBT 점화시기가 지각되었고, 이에 따라 압축비를 높일 수 있었다. 또한 연소 안정성 측면에서도 유리하였다. 도시 열효율은 싱글 스파크 엔진에 비해 전 영역에서 평균적으로 약 2% 정도 높았다. 듀얼 스파크 엔진의 적용이 차량 연비에 기여하는 효과를 예측하기 위해, FTP-75 모드 연비 시뮬레이션 기법을 이용하였다. 연비 실험 및 엔진 대상 실험을 종합하여, 시뮬레이션 수행 시 실 차량 상태를 재현하였으며, 이를 검증하였다. 최종적으로 듀얼 스파크 엔진을 싱글 스파크 엔진이 장착된 차량에 적용한 연비 시뮬레이션을 수행한 결과, 4.7%의 연비 개선 효과가 있었다. 본 연구를 통하여 듀얼 스파크 엔진의 연소 특성 및 엔진 대상 실험 결과를 이용한 연비 시뮬레이션을 통해 연비를 예측하는 방법론을 보완하였다.