산업용 LPG 기체분사 MPI 엔진의 흡기관 체적 효율 향상을 위한 3D 프린팅 제작 타당성 연구 :A feasibility study on 3D printing fabrication of intake manifold to improve the volumetric efficiency of LPG gaseous MPI engine for industrial vehicles

김주일

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김주일 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수: 이대엽

발행연도: 2020

저작권: 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수2

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2020

산업용 LPG 기체분사 MPI 엔진의 흡기관 체적 효율 향상을 위한 3D 프린팅 제작 타당성 연구

김주일 건설기계공학과 2020.01 학위논문

2019

산업용 LPG MPI 엔진의 흡기관 최적 설계를 위한 흡기다기관의 3D 제작 타당성 연구

김주일 , 박정배 , 천민우 외 1명 한국자동차공학회 추계학술대회 및 전시회 2019.11 학술대회자료

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요 약 문

자동차에 비해 등록대수가 상대적으로 적은 건설기계(지게차 등)로부터 배출되는 배기가스 중 PM(particulate matter) 및 NOx(nitrogen oxides)로 인해 대기오염 물질 가운데 미세먼지 형성에 기여도가 매우 높다. 또한 건설기계로부터 배출되는 이산화탄소 배출량을 저감시키는 것 또한 사회적 중요한 문제이다. LPG(propane)를 엔진에서 연소할 경우에 경유 또는 휘발유에 비해 PM 및 NOx 배출량이 상대적으로 적기 때문에 미세먼지로 인한 대기 환경 개선에 기여를 할 수 있다. 건설기계에서 많은 비중을 차지하고 있는 지게차에 기존보다 더 효율 좋은 기술(연비 및 배출가스 저감)로 propane을 연소하여 사용할 경우에 배출가스 저감에 의한 미세먼지 및 이산화탄소 배출량 저감에도 기여할 수 있다. 현재 지게차는 고가의 수입 LPG 엔진을 구입하여 지게차에 적용하면서 발생되는 비용문제와 차기 배출가스 규제인 Stage-V 만족을 위해 지게차용 국산 LPG 엔진 개발에 앞서 본 연구에서는 벤치마킹 엔진과 성능을 비교하였고 저속 회전수 영역에서 높은 토크 성능을 나타내는 45kW 및 185N·m급 LPG(propane) 기체 분사 MPI 엔진을 개발하기 위하여 흡기다기관의 최적 설계 연구를 수행하였다. GT-POWER를 사용하여 흡기관 구성 변수(plenum chamber, runner, inlet pipe)를 변화시켜 해석한 연구 결과를 이용하여 흡기관을 조립식 흡기다기관으로 설계하였다. 산업용 LPG MPI 엔진 흡기다기관을 3D 제작하여 기존 알루미늄 흡기다기관과 동력 성능 및 체적효율을 측정하여 비교하였고, 동등한 성능을 확인하였다. 추후 연구에서는 다양한 흡기다기관의 구성 변수(plenum chamber, runner, inlet pipe 등)를 3D 제작 완료하여 조립식 흡기다기관의 엔진 성능 실험을 통해 산업용 LPG MPI 엔진 흡기다기관의 최적화가 가능하다.

#LPG(액화석유가스) #Gaseous Injection(기체분사) #MPI(다점분사) #3D printing(3D 프린팅) #Intake manifold(흡기관)

요약문 Ⅰ
Abstract Ⅱ
List of Table Ⅲ
List of Figure Ⅲ
Appendix of List Ⅵ
1. 서론 1
1.1. 연구 배경 1
1.2. 연구 목적 3
1.3. 연구 사례 12
2. 연구 내용 14
2.1. 흡기다기관 설계 14
2.1.1. 흡기다기관의 설계 14
2.1.2. 흡기다기관의 설계 결과 34
2.2. 3D 프린팅 제작 36
2.2.1. 3D 프린팅 필라멘트 재질 조사 39
2.2.2. 3D 프린팅 46
2.3. 실험 장치의 구성 49
2.4. 일체형 흡기다기관 제작 결과 54
2.5. 조립식 흡기다기관 제작 결과 55
2.6. 측정 결과 56
2.6.1. 기존 알루미늄 흡기다기관 데이터 측정 57
2.6.2. 3D 프린팅 흡기다기관 데이터 측정 58
3. 연구 결론 59
4. 참고문헌 62
5. 부록 65
5.1 조립식 흡기다기관 설계 도면(plenum) 65
5.2 조립식 흡기다기관 설계 도면(runner) 66
5.3 특허 67

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