The cycle model is developed to predict engine performance and exhaust emissions in the spark-ignition engine. In the model, combustion phenomenon is analyzed by the turbulent entrainment model which considers turbulence effects on combustion and chamber geometry. The gas exchange process is calculated by one dimensional isentropic flow through a nozzle. During combustion, 13 products are obtained by chemical equilibrium, and nitric oxide(NO) formation is calculated by the extended Zeldovich mechanism.
The results of the cycle model are compared with the experimental results. The calculated values for pressure and NO emission show good agreement with the experimental data. The effects of engine speed, spark timing, air fuel ratio, and EGR are extensively studied by this model.
가솔린 기관의 실제적인 현상을 사이클 모델을 이용하여 예측및 분석하는 것은 일반화된 편리한 방법이다. 본 연구에서는 보다 실용적인 배기가스와 엔진성능을 예측하기위한 사이클 모델을 개발하는 것을 목적으로 연소과정을 혼합기의 난류특성과 연소실의 형상을 고려한 turbulent entrainment model 을 사용했고, 가스교환과정은 노즐을 통해 흐르는 1 차원 등엔트로피 흐름으로 계산했고, 연소실 벽면으로의 열전달은 Woschni 공식을 사용했다. 연소과정시 발생되는 13 종의 생성가스는 화학평형연소모델로서 구했으며, 반응속도가 느린 NO 가스의 생성은 비평형연소모델로서 계산했다.
완성된 사이클 모델은 실험 데이타와 비교하므로서 신뢰도를 확인하였고, 점화시기, 엔진속도, 공연비, EGR 율의 변화에 대한 영향을 검토하였다. 실험 데이타와 비교해 볼 때 압력선도는 비교적 잘 일치하였고, NO 가스농도는 약 15% 의 차이를 가지나 그 경향은 정확히 일치하였다. 이 사이클 모델은 가솔린 기관의 실제적인 설계및 성능향상에 계속 이용될 예정이다.
