2행정 프리피스톤 리니어엔진의 연소 및 동적특성에 관한 연구 :An Investigation on Combustion and Dynamic Characteristics of a Two-stroke Free Piston Linear Engine

오용일

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자료유형: 학위논문

저자정보: 오용일 (울산대학교, 울산대학교 대학원)

지도교수: 임옥택

발행연도: 2013

저작권: 울산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수2

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2013

2행정 프리피스톤 리니어엔진의 연소 및 동적특성에 관한 연구

오용일 기계자동차공학과 2013.01 학위논문

2012

행정 프리피스톤 리니어엔진의 운전조건에 따른 동적 및 연소특성에 관한 연구

오용일 , 김강출 , 임옥택 외 1명 한국자동차공학회 추계학술대회 및 전시회 2012.11 학술대회자료

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리니어엔진은 1928년 R.P Pescara에 의해 싱글 피스톤 공기압축기용 엔진으로 처음 제안되었다. 이후 1959년 S.N Baruch에 의해 전기발전을 위한 리니어엔진이 제안되었다. 리니어엔진은 크랭크샤프트 플라이휠을 비롯한 회전하는 부품이 없는데 그로 인한 불필요한 마찰손실을 줄일 수 있어 더욱 효율적인 일로 전환할 수 있고, 간단한 구조를 통하여 부피 및 무게 감소와 제작비용의 절감이 가능하다. 그러나 각 사이클 마다 TDC가 유동적으로 변하기 때문에 제어가 어렵고, 차량에 주로 이용되는 왕복동식 내연기관의 특성으로 인하여 회전운동을 하지 않아 상대적으로 리니어엔진은 연구가 많이 이루어지지 않았다. 최근 들어서 배터리의 에너지 밀도 및 출력밀도를 보완하기 위하여 리니어 엔진을 채용한 파워팩의 연구 및 리니어엔진의 컨셉, 리니어엔진의 기초적인 시뮬레이션, 리니어 엔진 제어방법, 출력향상을 위한 연구 등이 활발하게 연구가 진행되고 있다.
리니어엔진은 링크구조를 가지지 않고, 플라이 휠 또한 없기 때문에 피스톤헤드가 실린더 커버와 충돌할 가능성이 크고, 오직 연소의 힘으로만 엔진이 작동한다. 이를 극복하기 위하여 스프링을 장착하여 피스톤이 헤드커버와 충돌할 때 충격을 줄이고 스프링이 가지는 복원력으로 플라의 휠의 역할을 하게하는 연구가 있다.
하지만 현재까지 발표된 연구결과들에서는 리니어엔진의 어떠한 운전조건으로 인하여 리니어제너레이터의 발전출력이 영향을 받는가에 대한 연구내용이 매우 부족하다.
이에 본 연구에서는 점화시기, 당량비 및 전기부하 등의 운전조건을 가변시켰을 때 리니어엔진의 동적특성 및 운전특성을 파악하고자 한다. 이를 통하여 각 파라메터들의 상호 작용이 발전출력에 미치는 영향을 파악하고 최종적으로 발전출력과 시스템 효율이 가장 높은 운전조건을 찾고자 한다.

#리니어엔진

국문요약 i
목 차 ii
그림목차 v
표 목 차 viii
기호설명 ix
제1장 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 동향 3
1.2.1 프리피스톤 엔진 발전기 3
1.2.2 유압식 프리피스톤 엔진 15
1.2.3 프리피스톤 터빈 발전기 18
제 2장 실험장치 20
2.1 프리피스톤 리니어엔진 21
2.2 리니어 제너레이터 시스템 25
2.2.1 코일을 적용한 고정자 27
2.2.2 영구자석을 적용한 이동자 28
2.3 리니어엔진 제어시스템 29
2.3.1 리니어엔진 제어기 (Engine Control Unit) 29
2.3.2 광투과형 포토센서 (Photo Interrupter) 30
2.3.3 리니어엔진 제어로직 31
2.4 점화 시스템 32
2.5 데이터 취득 시스템 34
2.5.1 연소실린더 압력측정 시스템 34
2.5.2 피스톤 위치 측정 시스템 36
제 3 장 실험조건 및 실험방법 38
3.1 실험조건 및 실험방법 38
3.2 데이터 계산방법 41
3.2.1 지시평균유효압력(Indicated Mean Effective Pressure) 41
3.2.2 열발생률(Heat Release Rate) 41
3.2.3 열효율(Thermal Efficiency) 42
3.2.4 변동계수(Coefficiency of Variation) 43
제4 장 실험결과 44
4.1 점화시기에 따른 리니어엔진의 동적 및 연소특성 44
4.1.1 동적특성 44
4.1.2 연소특성 46
4.2 당량비에 따른 리니어엔진의 동적 및 연소특성 49
4.2.1 동적특성 49
4.2.2 연소특성 51
4.3 스프링 강성에 따른 리니어엔진의 동적 및 연소특성 54
4.3.1 동적특성 55
4.3.2 연소특성 59
4.4 전기부하에 따른 리니어엔진의 발전출력 특성 61
5. 결 론 62
참고문헌(References) 64
Abstract 66
이 력 서(Curriculum Vitae) 67
학 력(Education) 67
학술활동(Activities) 67
연구논문 (Publications) 69
학술대회(Conference) 70
감사의 글 71

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