Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제23권2호
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pp.124-130
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1999
Flow characteristics of a compressible gas flow through a rotating disc-type rotary valve are investigated experimentally under various conditions. It is known that the mass flow rate through poppet valves of 4-stroke cycle engines and through piston valves of 2-stoke cycle engines decrease with increase in engine speed. Rotary valve is one means by which air may be made to flow inter-mittently through a pipe. In this paper an exhaust system simulator of engine was used to experi-mentally analyze the decrease in flow rate at high rotation speeds and to determine what variables other than rotational speed give rise to the observed behaviour. These variables have been included in an empirical equation which is representative of the measured flow characteristics.
The present work was conducted to achieve the better understanding of the performance analysis technique for the expander type air turbo ramjet engine. For this purpose, the performance analysis was carried out using a small engine(8.0kN thrust) with two types of fuels. From this analysis, at the same input condition, the thrust of methane-fueled engine was 25% lower than that of hydrogen. In addition, the case of methane shows the inapplicable engine performance cycle.(i.e., The compressor work exceeds the turbine output power) These results come mainly from the different heating value of each fuel and specific heat. This analysis also shows that, to build a same performance cycle as the hydrogen case, the methane-fueled engine requires increased air and fuel flow rates, increased turbine expansion ratio, and decreased compressor pressure ratio.
The performance and emission for the 4-cylinder 4-cycle gasoline engine fueled with methanol is predicted in this paper. The model for all the processes is illustrated. It computes the gas pressure, gas temperature and the rate of formation of nitric oxide and carbon monoxide at each crank angle using basic energy equation and reaction kinetic mechanism. The results are obtained at different operating conditions encompassing changes in fuel-air equivalence ratio, engine speed, spark timing and compression ratio. The special characteristics of methanol such as high power output and nitric oxide emissions have been truthfully predicted by the model.
Lean burn combustion is an important concept for improving the fuel consumption and exhaust emissions. However, the lean burning is associated with increased cycle-to-cycle combustion variations due to the ignition instabilities and redu- ced flame propagation rates. Engine stability under lean mixture conditions could be improved by increasing flame speed through enhanced flow characteristics and by securing ignitability with improvement of ignition systems. The effects of flow motion and ignition characteristics on the combustion performances were investigated in a 4-valve SI engine. Flow motions of tumble-swirl were varied with a swirl control valve attached at the inlet ports, while ignition energy and its distribution were controlled in a high -frequency ignition system by changing spark duration and spark frequency. The improvement of lean burn performance by the optimum flow motion and ignition characteristics is discussed.
This paper presents the characteristics of the crankshaft speed fluctuations. To analyze them, the speed waveforms were measured both at the flywheel and at the front end of the engine. The speed waveform measured at the flywheel shows better result than at the front end one, because of the torsional vibration and the auxiliary components. And the patterns of the speed fluctuations are classified into three region, such as low load, middle load and high load region with the variations of the loads. Additionally, as the engine speeds increase and the loads decrease, the analysis of the speed becomes more difficult due to lower variation of the speed. And in all the regions, the main frequency component of the speed fluctuation is firing frequency.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제41권4호
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pp.362-367
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2017
본 연구에서는 입자상물질 저감을 위해 개발한 디젤미립자 필터를 선박용 고속 디젤엔진에 적용하여 측정방법에 따른 저감효율을 비교 분석하였다. 시험에 사용된 엔진은 최고출력 403 kW의 4행정 기계식 선박용 고속 디젤엔진이며, 선박 엔진의 부하와 회전속도 제어를 위해 AC 동력계를 사용하였다. 선박 엔진 시험주기인 E3 cycle의 네 운전조건에서 저감효율을 측정하였으며, 측정방법으로는 입자상물질 및 soot의 저감특성을 살펴보기 위해 분류희석 방법과 광흡수법이 적용된 계측기를 각각 이용하였다. 디젤미립자 필터 적용에 따른 저감효율 측정 결과, 엔진허용 배압을 충족함과 동시에 입자상물질의 경우 76 ~ 91 %, soot(${\approx}$블랙카본)은 90 %이상 확인할 수 있었다. 이 결과로부터, 선박용 디젤엔진에서 배출되는 입자상물질 및 soot 저감기술로 디젤미립자 필터 적용 가능성을 확인할 수 있었다. 또한, 측정방법별 저감효율이 상이한 결과로부터 측정방법의 단일화 필요성을 확인할 수 있었다.
Flow characteristics of a compressible gas flow through a rotating disc-type rotary valve are investigated experimentally under various conditions. It is known that the mass flow rate through poppet valves of 4-stroke cycle engines and through piston valves of 2-stroke cycle engines decrease with increase in engine speed. Rotary valve is one means by which air maybe made to flow intermittently through a pipe. In this paper a exhaust system simulator of engine was used to experimentally analyzer the decrease inflow rate at high rotation speeds and to determine what variables, other than rotational speed, give rise to the observed behaviour. These variables have been included in an empirical equation which is representative of the measured flow characteristics.
The wear of engine valve and seat insert is one of the most important factors which affect engine performance. Because of higher demands on performance and the increasing use of alternative fuel, engine valve and seat insert are challenged with greater wear problems than in the past. In order to solve the above problems, a simulator was developed to be able to generate and control high temperatures and various speeds during motion. The wear simulator is considered to be a valid simulation of the engine valve and seat insert wear process with various speeds during engine activity. This work focuses on the different degrees of wear at three different singular test speeds (10 Hz, 25 Hz & multi-Hz). For this study, the temperature of the outer surface of the seat insert was controlled at 350$^{\circ}C$, and the test load was 1960 N. The test cycle number was $6.0{\times}10^6$. The mean ($\pm$standard error) wear depth of the valve at 10 Hz and 25 Hz was 45.1 ($\pm$3.7)$\mu$m and 81.7 ($\pm$2.5)$\mu$m, respectively. The mean wear depth of the seat insert at 10 Hz and 25 Hz was 52.7 ($\pm$3.9)$\mu$m and 91.2 ($\pm$2.7)$\mu$m, respectively. In the case of multi-Hz it was 70.7 ($\pm$2.4)$\mu$m and 77.4 ($\pm$3.8)$\mu$m, respectively. It was found that higher speed (25 Hz) cause a greater degree of wear than lower speed (10 Hz) under identical test condition (temperature, valve displacement, cycle number and test load). In the wear mechanisms of valves, adhesive wear, shear strain and abrasive wear could be observed. Also, in the wear mechanisms of seat inserts, adhesive wear, surface fatigue wear and abrasive wear could be observed.
American NREL (National Renewable Energy Laboratory) reported that BDF20 could reduce PM, CO, SOx, and cancerogenic matters by 13.6%, 9.3%, 17.6%, and 13% respectively, compared to diesel fuel. BDF20 has been being tested on garbage trucks and official vehicles at Seoul City, which is positive on air environment, but negative on combustion by higher viscosity in winter season. This study investigated the combustion characteristics by applying pilot injection for improving the deterioration of combustibility caused by the higher viscosity of the BDF20 with the combustion flames taken by a high-speed camera and the cylinder pressure diagram. A 4-cycle single-cylinder diesel engine was remodeled to a visible 2-cycle engine taking the flame photographs, which has a common-rail injection system. The test was done laboratory temperature at $5{\sim}6^{\circ}C$. The results obtained are summarized as follows, (1) In the case of without pilot injection, the flame propagation speed was slowed and the maximum combustion pressure became lower. The phenomena became further aggravated as the fuel viscosity gets higher. (2) In the case of with pilot injection, early stage of combustion such as rapid ignition timing and flame propagation was activated since intermediate products formed by pilot injection act as a catalyst for combustion of main fuel.
It is well known to diesel engineers that the heat release pattern is one of the most important factors affecting engine performance. Thorough research in heat release pattern has materially helped the progress in high-speed diesel engine development . This paper is based on the research conducted at KAIST and Daewoo Heavy Industry last year. The purpose of this paper is to determine the heat release pattern in combustion chamber of MAN M type, the famous low-noise engine. Thermodynamic cycle simulation was performed using Whitehous-Way's heat release pattern with modified coefficients and Annand's heat transfer model. Instantaneous temperature and pressure of gas in cylinder could be determined by the numerical solution of simultaneous equation of mass conservation, equation of energy conservation, and state equation of ideal gas. Calculated results were compared with measured values in some details emphasizing upon the factors affecting rate of heat release. The agreement was fairly good and revealed why M type should have lower burning velocity at the early part of combustion in spite of high injection rate. Additional results by parametric studies were given in relation to fuel injection conditions for further application to engine development.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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