4.2.1 엔진출력 및 토크 결과
실험을 통해 사용된 현대 파워텍의 12 L급 엔진의 각 회전수에 대한 최대 토크 및 출력을 Fig. 4-3과 같이 측정하였다.
측정한 결과를 고려했을 때, 엔진속도가 1,000 rpm 부터 2,000 rpm 일 때가 주 운전 영역이라고 추정할 수 있었고, 이를 통해 실험을 진행할 운전 영역을 정하였다.
Fig. 4-3 D6CD 엔진 엔진성능곡선
Table 4-1 D6CD 엔진 최고 성능
Category Specification
최대 토크 1,945.1 N·m at 1,142 rpm 최대 출력 320.9 kW at 1,712 rpm 최소 매핑 회전수 500 rpm
최대 매핑 회전수 2,338 rpm
4.2.2 모드시험 운전 영역 분포
배출가스 측정 실험에 앞서 각 모드에 대한 예비 실험을 수행하여, 각 모드의 실제 운전 영역 분포를 아래 Fig. 4-4, 5 에 나타내었다.
측정한 결과 WHTC 모드에서는 아이들링이 이루어지는 500rpm 구간과 900 ~ 1,400 rpm에서 주로 운전되었고, 토크의 경우에는 1,350rpm에서의 일부 구간을 제외하면 대부분 1,000 N·m 이하에서 운전되었다.
WHSC 모드에서는 정해진 각 운전점에서 정속운전을 하기 때문에 운전 영역이 몇 개의 운전점에 집중되었다. 그러한 운전점들이 1,350 rpm 이하에 위치하였고, 토크 역시 대부분 700 N·m 이하에서 운전되었다.
WHTC, WHSC 두 모드 모두 공통적으로 엔진의 운전영역에 비하여 낮은 엔진회전수와 저부하 운전을 많이 함을 알 수 있었다.
Fig. 4-4 WHTC 모드 운전 영역 분포
Fig. 4-5 WHSC 모드 운전 영역 분포
SCR의 NOx 정화 효율의 가장 주요한 변수인 SCR 온도를 각 모드 운전 중에 측정하였다. 배기가스 온도를 SCR 전·후단에서 각각 측정하여 그 평균값을 SCR 온도로 보았다. 전 운전 영역을 0.1 초 간격으로 측정하여 측정된 온도값을 30 ℃ 간격으로 구간을 나누어 각 구간에 해당되는 값을 카운트하여 Fig. 4-6에 나타내었다.
그래프에서 확인할 수 있듯이, WHTC 모드는 주 운전 온도가 210 ℃에서 240 ℃ 사이로 나타났고, Hot WHTC 모드의 경우에는 Cold WHTC 모드보다 전체적인 온도가 높게 분포되는 모습을 보였다. WHSC 모드는 더 높은 240 ℃에서 300 ℃ 사이에서 운전이 이루어졌다.
SCR의 요소수 분사 기준인 SCR 온도 200 ℃ 이하의 온도 영역에서는 요소수가 분사되지 않기 때문에 NOx 저감이 이루어지지 않는다. 따라서 해당 영역의 길이가 전체 NOx 정화성능에 큰 영향을 준다. 수행된 실험에서 Cold WHTC 모드의 200 ℃ 이하 온도 영역은 전체의 34.1 %, Hot WHTC 모드는 20.5 %를 차지했고 WHSC 모드의 경우에는 모드 시작부터 200 ℃ 이상의 SCR 온도를 보였다.
<60 <90 <120 <150 <180 <210 <240 <270 <300 <330 <360 0
1000 2000 3000 4000 5000 6000
Counts
Temp. Range ( )℃
(a)
<180 <210 <240 <270 <300 <330 <360 0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
Counts
Temp. Range ( )℃
(b)
<240 <270 <300 <330 <360 <390 0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
Counts
Temp. Range ( )℃
(c)
Fig. 4-6 모드 운전 시 온도 분포 (a) Cold WHTC, (b) Hot WHTC, (c) WHSC
0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
200 ℃ 250 ℃ 300 ℃ 350 ℃
NOx reduction efficiency (%)
ANR
(a)
0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
200 ℃ 250 ℃ 300 ℃ 350 ℃
NOx reduction efficiency (%)
ANR
(b)
0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
200 ℃ 250 ℃ 300 ℃ 350 ℃
NOx reduction efficiency (%)
ANR
(c)
0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
200 ℃ 250 ℃ 300 ℃ 350 ℃
NOx reduction efficiency (%)
ANR