V 타입 디젤엔진의 성능 예측에 관한 연구
A study on performance prediction of V type diesel engines
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초록
해군의 신형 함정들에 채택되고 있는 V 타입 디젤엔진에는 IMO Tier II 규제를 만족할 수 있도록 엔진의 효율향상과 에미션 감소를 위한 기술들이 적용되고 있으며 이에 따라 엔진의 시스템은 더욱 복잡해지고 있다. 따라서 앞으로 함정용 엔진에 대한 최적의 시스템을 제시하고 시스템의 효과를 검토할 수 있는 시뮬레이션 기법은 매우 유용하게 활용될 것이다. 따라서 본 연구에서는 흡배기 매니폴드를 포함하는 파동모델을 이용한 디젤엔진의 성능 예측 프로그램을 이용하여 V 타입 디젤엔진의 성능을 예측하였다. 예측 결과는 계측 결과와 비교하여 프로그램의 신뢰성을 확인하였다. 또한 프로그램과 성능 예측 결과를 응용하여 함정에 채택되고 있는 시퀀셜 과급 방식의 효과를 검토하였고함정용 디젤엔진의 운전 패턴에 적합한 과급기 매칭 기술을 고찰하였다. 그 결과, 시퀀셜 과급 방식은 25% 부하에서과급기 효율을 증가시켜 연료소비율을 감소시키며 부하별 효과에 대한 충분한 검토를 거쳐 적용할 필요가 있음을 확인하였다. 또한 과급기를 운전 시간 비율이 가장 높은 75% 부하에 매칭 시킬 경우, 함정의 단위 시간 당 연료소비량이 감소함을 확인하였다.
Abstract
The Newly delivered warships of the Republic of Korea Navy use V-type diesel engines that meet the IMO Tier II standards. Therefore, various diesel engine techniques for enhancing performance and reducing emissions have been introduced into naval engines, making the engine system more complicated. Hence, simulation methods that can be utilized for the performance prediction of these engine systems are attracting increased attention. These methods will be useful in obtaining the optimal system configurations for the newly delivered naval engines. In this study, a simulation is conducted that uses the wave model, and deals with the intake & exhaust manifolds in a V-type diesel engine. The calculations of the simulation were compared to the measurement results to evaluate the reliability of the program. Further, the effects of a sequential turbo-charging(STC) system for newly delivered naval engines and the change of turbocharger matching are considered. As a result, it was confirmed that the STC system would reduce the fuel consumption by increasing the turbo- charging efficiency at 25% load, Further, it was confirmed that the fuel consumption per unit time of the naval engines decreases when the turbocharger is matched to 75% load, with the highest operation time ratio.
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