플라즈마 채널 확장·다중점화 기반 초희박(Lean) 연소 및 배출저감 연구

Lean Combustion and Emission Reduction via Plasma-Channel Expansion and Multi-Ignition Strategies

연구 내용

플라즈마 채널 확장과 다중점화, 혼합 균질화 분무 설계를 결합하여 초희박 연소의 안정성과 배출을 동시에 제어하는 연구

초희박 운전에서는 연소 커널 성장 저하로 인해 점화 불안정과 연소 한계가 발생할 수 있으므로, 실린더 내 고강도 유동을 형성해 스파크 플러그 간극에서 플라즈마 채널 확장을 촉진하는 연소 시스템 전략을 정립합니다. 흡기 포트 및 피스톤 볼 형상을 통해 텀블 흐름을 강화하고 초기 연소 과정을 가속하는 설계 논리를 제안합니다. 또한 전기적 저항 증가에 따른 스파크 채널 단락과 blow-off를 방지하기 위해 다중 점화를 적용하여 희박 운전에서의 연소 안정성을 확보합니다. 분무 패턴과 혼합 균질도 제어를 통해 HC와 NOx를 저감하는 방향으로 연소기 운전 조건을 통합 최적화합니다.

관련 프로젝트

2건

연구 흐름

초기 연구에서는 희박 연소 한계를 제한하는 물리적 원인을 점화 커널 성장 및 열-유동 상호작용 관점에서 정리하고, 이를 보완하는 고강도 실린더 유동 생성 개념을 기반으로 연소기 구성을 검토했습니다. 이후 플라즈마 채널 확장과 관련된 간극 유동 조건을 구체화하기 위해 흡기 포트 및 피스톤 형상 변수를 연동하여 초기 연소 발달을 개선하는 방향으로 확장했습니다. 동시에 다중 점화를 도입하여 희박 영역에서 발생하는 점화 실패 모드를 줄이고, 분무 패턴을 새로 설계하여 혼합 강건성을 강화했습니다. 최근에는 하이브리드 전동화 구동 조건을 고려한 연료-공기 희석비 제어와 배출 성능 평가로 연구를 확장했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

희박 운전 연소 시스템 설계
다중 점화 제어 알고리즘
플라즈마 채널 기반 착화 전략
혼합 균질도 향상 분무 설계
공기 희석비 정밀 제어
NOx 저감 연소 챔버 설계
연소진동 억제 검증
수소 혼소 가스터빈 개량
엔진 에너지 효율 향상 평가
배출 규제 대응 시뮬레이션 도구