소형 디젤 엔진의 연비 개선 및 배기 배출믈 저감을 위해서 노즐 형상 및 분무의 최적화는 지속적으로 요구되고 있다. 또한 분무의 형상에 따라 연소로 발생한 열이 피스톤 및 라이너와 접촉을 통해 일어나는 열 손실의 비율이 달라지며, 정적 연소의 비율 및 연소 기간이이 달라진다. 따라서 소형 디젤엔진의 인젝터 노즐의 최적화를 통해 연소를 개선하고 열 손실을 줄이는 것이 중요하다. 2.0 L 4 기통 엔진을 개조한 500cc 단기통 엔진에서 실험을 진행하였다. 인젝터 노즐의 경우 노즐 직경과 분공수에 대한 연비 및 배기 특성을 확인하였다. 노즐 직경은 100um 에서 117um, 분공수는 8 개에서 12 개의 범위에서 시험을 진행하였다. 두 가지 운전점에서 다단분사 환경에서 실험을 진행하였다. 노즐 직경의 영향의 경우 노즐 직경이 작을수록 배기 배출물의 개선이 확인되었다. 이는 분무의 미립화 개선을 통해 혼합이 개선되어 동일 NOx 배출량 기준 입자상 물질의 배출량이 줄어든 것으로 해석된다. 연비의 경우 저부하에서는 노즐 직경이 작은 경우 개선되었고, 중부하에서는 동일한 연비를 확인하였다. 전체적인 연소 기간의 경우 거의 동일한 수준을 보였으나, 저부하의 경우 작은 노즐 직경에따른 분무 모멘텀의 감소가 피스톤 및 라이너로의 열 손실을 감소시킨 것으로 예상된다. 노즐 홀 개수가 증가하는 경우 연료의 공급 속도가 증가하여 연소 초기에는 연소가 빠르게 일어나지만, 후연소 구간에서 연소 기간이 늘어나며 연비가 하락하였다. 이는 분무의 간섭으로 인한 연소 후반부의 혼합 저해가 예상된다. 또한 노즐 홀 개수가 증가하면 분무의 분포가 넓어지지만 역시 분무의 간섭 영향으로 인한 입자상 물질의 배출량이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 노즐 직경이 작아지고 노즐 홀 개수가 증가하는 경우 노즐 직경이 감소하는 영향과 동일하게연비 및 배기가 개선되었으나, 연소 기간은 증가하는 것을 확인하였다. 연소 기간이 증가하여 정적연소의 비율이 감소했음에도 불구하고 피스톤 및 라이너로 열 손실이 감소하여 결과적으로 연비가 개선되는 결과를 확인하였다.

결과적으로 연소 기간의 단축은 정적연소 비율의 증가를 가져오지만, 이와 동시에 피스톤 및 라이너로의 열 손실을 최소화하여 연비를 개선시킬 수 있는 것을 확인하였다. 노즐 직경의 감소로 인한 미립화 및 혼합 개선으로 배기가 개선되고, 열 손실의 감소로 연비가 개선되는 것을 확인하였으며, 홀 개수의 증가는 분무간 간섭으로 인한 혼합 저해로 연비 및 배기 배출물의 악화를 확인하였다..