Combustion factors from fuel injection system of a Diesel engine are injection rate, duration and injection pressure. Among these parameters, injection pressure plays a role to atomize and distribute fuel into the combustion chamber. Unburned carbon and smoke of Diesel engine emission may chiefly come from incomplete combustion due to injection under low pressure. Therefore, Diesel engine emission may be reduced by modifying the design of fuel injection system so that the low pressure injection could be repressed.
Central idea of this study is to sustitute nonlinear springs for conventional linear nozzle spring to raise the average injection pressure. Nonlinear nozzle springs studied in this thesis are either magnet coupled or two linear springs combined in a row.
For simulation purpose, the effective flow area and thrust coefficient of delivery valve, and those of needle valves for both hole and pintle type nozzle are measured experimentally.
It is shown by digital computer simulation that these nonlinear springs in fact cause to raise the average injection pressure and to suppress low pressure injection. It is also shown that, in order to obtain better injection condition, the mass of needle valve should be designed as light as possible, and that the maximum lift of needle valve should be limited to flow saturation lift.
디젤엔진에서 연료분사기구는 연소실에 연료를 연소에 알맞은 상태로 분사시켜 주는 역할을 담당하고 있다. 즉, 각각의 엔진에 적합한 분사율, 분사진행기간을 제어하며, 연소실에 연료가 고루 분포되도록 하고 연료의 무화 (atomization)가 잘 이루어지도록 분사압력을 조정한다. 사회적으로 문제가 되고있는 디젤엔진 배기가스중의 일산화탄소와 끄름 (smoke) 등은 분사압력이 낮을 때 연료가 분사됨으로써 생기는 불완전 연소에 의한 것이다. 따라서 연료분사기구를 개량하여 분사압력이 낮을 때의 분사를 막는다면 디젤엔진의 배기가스문제가 해결될 수 있다.
본 논문의 주요관점은 평균분사압력을 높이기 위하여 기존의 선형 노즐스프링을 비선형스프링으로 대치한다는 것이다. 비선형스프링이란 자력을 부가시킨 것과 두개의 선형스프링을 병렬로 조합한 것등 두가지를 말한다.
연료분사기구의 시뮬레이션을 위하여 delivery valve, hole형과 pintle형 노즐에서의 유효흐름면적과 추력계수를 실험으로 구하였다. 시뮬레이션 결과 이들 비선형스프링은 평균분사압력을 높이고 낮은 압력에서의 분사를 억제한다. 또 더 좋은 분사조건을 얻기 위해서 needle valve의 질량을 되도록 작게, 그리고 needle valve 변위상한선을 유량포화지점의 변위로 제한되어야 함을 보였다.
