밀러사이클의 선박용 저속 2행정 기관에의 적용
Application of Miller cycle for two-stroke marine diesel engine
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초록
해상에서의 질소산화물(NOx)의 배출 통제 기준은 2016년 1월 1일 이후 배기배출물통제지역(ECA)에 입항하는 선박에 대해 Tier III를 적용 Tier I 기준 80%를 감축할 것을 요구하고 있다. 이에 대한 대책으로 엔진 제작사에서는SCR(Selective catalytic reduction), EGR(Exhaust Gas Recirculation), 밀러사이클 등 다양한 기술들을 적용하기 위해 연구하고있다. 이중 밀러사이클은 NOx 저감을 위해 4행정기관에 적용되고 있는 기술로서 열효율의 향상과 NOx의 저감 효과를동시에 달성할 수 있는 효과적인 기술로 주목받고 있다. 유니플로 소기방식의 선박용 2행정기관의 경우 배기밸브를 이용하기 때문에 이를 이용하여 2행정기관에 밀러사이클을 적용하고자 하는 시도가 보고되고 있다. 본 연구는 배기밸브를 가지는 선박용 2행정기관에 밀러사이클을 적용하기 위한 이론적인 시도로서 2행정기관을 모델로 한 성능예측프로그램을 이용해 그 적용 가능성과 효과에 관하여 고찰하였다. 2행정기관의 밀러사이클은 배기밸브의닫힘 시기를 지연킴으로서 적용될 수 있으며 밸브를 지연시키면 공기량이 부족하기 때문에 공기량 확보를 위해 고압력비의 T/C가 필요하다. 결과적으로 밀러사이클에 의한 효과를 얻기 위해선 고효율의 T/C가 동시에 적용되어야 한다.
Abstract
The standard of NOx emission control at sea has applied Tier Ⅲ, which is reinforced to 80% than TierⅠ, to the operating vessels in ECA(Emission Contorl Area) since 1 Jan. 2016. Engine builders have studied several techniques such as SCR(Selective Catalytic Reduction), EGR(Exhaust Gas Recirculation), and application of Miller cycle etc. to satisfy the regulation. The miller cycle which has adopted to 4-stroke engine to reduce NOx emission is attracting attention as a technology which can obtain simultaneously effect of increasing thermal efficiency and reducing NOx. The application of miller cycle changing EVC(Exhaust Valve Closing) to 2-stroke engine has been reported. This paper is theoretical attempt to apply miller cycle to 2-stroke engine and has studied the applicability and effect of the cycle through a 2-stroke simulation program. The miller cycle of 2-stroke engine can be adopted by retarding EVC and insufficient air due to EVC delay is charged by high compression ratio T/C. Consequentially, high efficiency turbo charger has to be needed at the same time to obtain the effect.
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