Robustness and controllability are the key factors in internal combustion engine commercialization. This study focuses on the combustion strategy to commercialize the low temperature diesel combustion technology. Various LTC combustion methods such as PPCI, MK and highly diluted mixing controlled LTC were conducted on 6.0L heavy duty diesel engine. To find the best feasible LTC strategy, emission level, fuel consumption and combustion safety during the combustion mode change were considered. Experiments were carried out under various engine operating conditions; engine speed & load, EGR level, injection timing. Finally, this study suggests realizable LTC combustion strategy; moderate EGR level and slight early injection are possible to considerably lower PM, NOx emission and expand LTC operating range up to 50% load without CO and HC emission.
Ultra lean combustion with stratified air-fuel mixture is one of the methods that can improve fuel economy of gasoline engines. The aim of this study is to show that how much fuel economy is improved and what are differences in engine control of the ultra lean combustion compared with stoichiometric combustion. In this study, the BMW N53 GDI engine, which is one of ultra lean combustion GDI engines introduced in the market recently, was tested at various engine operating conditions. Results indicated that fuel consumption rates were improved by 11.9~25.8% by the ultra lean combustion compared with stoichiometric combustion. It was also found that multiple fuel injection, multiple spark, early intake valve opening, and large vlave overlap duration were the features of the ultra lean combustion for combustion stability and emission improvement.
Wu, J.;Huang, Z.;Qiao, X.;Lu, J.;Zhang, L.;Zhang, J.
International Journal of Automotive Technology
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제7권6호
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pp.645-652
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2006
This paper is concerned with an experimental study of a turbocharged diesel engine operating on dimethyl ether(DME). The combustion and emission characteristics of DME engine were investigated. The results showed that the maximum torque and power with DME could achieve a greater level compared to diesel operation, particularly at low speeds; the brake specific fuel consumption with DME was lower than the diesel at low and middle engine speeds. The injection delay of DME was longer than that of diesel. However, the maximum cylinder pressure, maximum pressure rise rate and combustion noises of DME engine were lower than those of diesel. The combustion velocity of DME was faster than that of diesel, resulting in a shorter combustion duration of DME. Compared with the diesel engine, $NO_x$ emissions of the DME engine were reduced by 41.6% on ESC data. The DME engine was smoke free at all operating points of the engine.
In this study, the flow field, spray structure, and combustion process were investigated in a direct injection diesel engine having an offset bowl in a combustion chamber. The KIVA-3V code was used in this study. In order to obtain accurate results, a droplet atomization model, wall impingement model, and ignition delay concept were added to KIVA-3V code. The results showed that the offset bowl engine had a large vortex flow. The direction of this flow counteracted to the direction of fuel injection in one side of combustion chamber. It decreased local turbulent kinetic energy and eventually nonuniform combustion was resulted in an offset bowl engine. In comparison with a center bowl engine case, the peak cylinder pressure was decreased about 6%. Finally , the effect of swirl on combustion was investigated in an offset bowl engine . As the became stronger, the nouniform characteristics in combustion were increased.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제26권5호
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pp.554-564
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2002
A newly designed combustion chamber of diesel engine with a modified piston crown was prepared for the purpose of investigation for reduction of NO emission. It was intended to realize 2-stage combustion that is to keep fuel rich condition during early stage of combustion and fuel lean condition during next stage. The engine was tested on various conditions concerning exhaust gas emissions especially about NO emission and simultaneously fuel consumption rate. It was found that the engine with 2-stage combustion type piston emits significantly low NO at various speed and torque compared with conventional engines, but it raised points at issue in CO and smoke emissions with fuel consumption rate. The increasing of injection pressure on 2 stage combustion type diesel engine affects on CO and smoke emission considerably to reduce but slightly on NO to increase. The effect of 2-stage combustion was better at low speed than at high speed.
In HCCI Engine, combustion is affected by change of compression speed corresponding to engine speed. The purpose of this study is to investigate the mechanism of influence of engine speed on HCCI combustion characteristics by using numerical analysis. At first, the influence of engine speed was shown. And then, in order to clarify the mechanism of influence of engine speed, results of kinetics computations were analyzed to investigate the elementary reaction path for heat release at transient temperatures by using contribution matrix. In results, as engine speed increased, in-cylinder gas temperature and pressure at ignition start increased. And ignition start timing was retarded and combustion duration was lengthened on crank angle basis. On time basis, ignition start timing was advanced and combustion duration was shortened. High engine speed showed higher robustness to change of initial temperature than low engine speed. Because of its high robustness, selecting high engine speed was efficient for keeping stable operation in real engine which include variation of initial temperature by various factors. The variation of engine speed did not change the reaction path. But, as engine speed increased, the temperature that each elementary reaction would be active became high and reaction speed quicken. Rising the in-cylinder gas temperature of combustion start was caused by these gaps of temperature.
It is well known that the combustion phenomenon of diesel engine is an unsteady turbulent diffusion combustion. Therefore, the combustion performance of diesel engine is related to a complex phenomenon which involves the various factors of combustion, such as a injection pressure, injection timing, injection rate, and operation conditions of engine. In this study, the spray and the flame development processes in a single cylinder D.I. diesel visualization engine which uses the electronically controlled injection system were visualized to interpret the complicated combustion phenomenon by using high speed CCD camera. In addition, the cylinder pressure and heat release rate were also obtained in order to analyze the diesel combustion characteristics under several engine conditions.
Combustion characteristics of diesel engine depends on mixture formation process during Ignition delay and premixed flame region. Fuel and air mixture formation has a great influence on the exhaust emission. Therefore, the present study focused on the combustion mechanism of Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engine. This study was carried out to investigate the combustion characteristics of direct injection type HCCI engine using a visualization engine. To investigate the combustion characteristics, we measured cylinder pressure and calculated heat release rate. In addition, we investigated the flame development process by using visualization engine system. From the experimental result of HCCI engine, we observed that cool flame was always appeared in HCCI combustion and magnitude of cool flame was proportional to magnitude of hot flame. And we also found that fuel injection timing is more effective to increase lean homogeneous combustion performance than intake air temperature. Since increasing the intake air temperature improved fuel vaporization before the fuel atomizes, we concluded that increasing the temperature has disadvantage fur homogeneous premixed combustion.
Homogeneous charge compression ignition (HCCI) is the best concept able to provide low NOx and PM in diesel engine emissions. This new alternative combustion process is mainly controlled by chemical kinetics in comparison with the conventional combustion in internal combustion engine. However, HCCI engine's operation have an excessive rate of pressure rising during the combustion process. In this study, stratification condition of EGR exhaust gases was used to reduce the pressure rising during the combustion process in HCCI engine. Also, combustion characteristics and emissions characteristics were investigated using the detailed diesel surrogate reaction mechanism.
고성능 상단엔진 개발을 위한 9톤급 다단연소사이클 엔진의 선행연구가 진행 중에 있다. 다단연소사이클 엔진 기술검증시제(TDM0)를 제작을 완료하여, 나로우주센터 엔진 연소시험설비에서 예연소기와 터보펌프로 구성된 파워팩 연소시험과 주 연소기까지 장착된 엔진 연소시험을 차례로 수행하였다. 다단연소사이클 엔진 유공압 라인의 진공화 과정과 연소시험에서 나타난 터보펌프의 및 유공압 라인의 특성을 간략히 기술한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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