The performance improvement and emission reduction in a turbocharged D.I. diesel engine was studied experimentally in this paper. The system of intake port, fuel injection and turbochager are very important factors which have influence on the engine performance and exhaust emission because the properties in the injected fuel depend on the combustion characteristics. Through these experiments it can be expected to meet performance and emission by optimizing the main parameters; the swirl ratio of intake port, fuel injection system and turbocharger. The swirl ratio of intake port was modified by hand-working and measured by impulse swirl meter. Through this steady flow test, we knew that the increase of swirl ratio is decreasing the mean flow coefficient, whereas the gulf factor is increasing. And the optimum results of engine performance and emission are as follows; the swirl ratio is 2.43, injection timing is BTDC 13。 CA, compression ratio is 16, combustion bowl is re-entrant 5$^{\circ}$, nozzle hole diameter is $\Phi$0.28*6, turbocharger is GT40 model which are compressor A/R 0.58 AND turbine A/R 1.19.
Turbocharging is one of the best methods to improve the performance of diesel engines, because of its merits,-power ratio, fuel consumption and exhaust emissions. Most of them in small and medium diesel engines have adopted the pulse turbocharging method with twin entry vaneless radial turbines to maximize the energy utility of exhaust gas. This method requires the high performance of turbine under unsteady flow, and also the matching between turbine and diesel engine is most important. However, it is difficult to match properly between them. Because the steady flow data are usually used for it. Accordingly, it is necessary to catch the characteristics of turbine performance correctly over the wide range of the operation conditions under unsteady flow. In this paper, the characteristics of turbine performance under unsteady flow are represented at varying conditions, such as inlet pressure amplitude, turbine speed and frequence.
Engine cycle simulation using a two-zone model was performed to investigate the effect of the engine parameters on NO and soot emissions in a DI diesel engine. The present model was validated against measurements in terms of cylinder pressure, BMEP, NO emission data with a 2902cc turbocharger/intercooler DI diesel engine. Calculations were made for a wide range of the engine parameters, such as injection timing, ignition delay, Intake air pressure, inlet air temperature, compression ratio, EGR. This parametric study indicated that NO and soot emissions were effectively decreased by increasing intake air pressure, decreasing inlet air temperature and increasing compression ratio. By retarding injection timing, increasing ignition delay and applying EGR. NO emission was effectively reduced, but the soot emission was increased.
Recently, many small and medium size diesel vehicles have been equipped with turbocharger and EGR system to get high performance and reduce $NO_x$ emissions but its application to heavy-duty diesel engine is not common yet. In this work, the simulation model for EURO-3 engine was developed using WAVE and then its performance and emission level were verified by comparing with experimental results. The possibility of current EURO-3 engine equipped with LPL EGR system which would be satisfied the EURO-5 regulation are examined. ESC 13 mode was chosen as the primary engine test mode, and the injection timing and fuel quantity were changed to compensate the lost engine performance caused by EGR. The system developed in this study shows that the current EURO-3 engine could satisfy EURO-5 $NO_x$ regulation by applying LPL EGR.
This study was experimentally analyzed to improve the performance and to reduce exhaust emissions in a turbochaged D.I. diesel engine of the displacement 9.4L. In generally, the system of intake port, fuel injection and turbocharger are very important factors which have influence on the engine performance and exhaust emission because the properties in the injected fuel depend on the combustion characteristics. The optimum results which is tested as available factors fur better performance and emission are as follows; the swirl ratio is 2.43, compression ratio is 16, combustion bowl is $5^{\circ}$ re-entrant type, nozzle hole diameter is ${\phi}0.28*6$, injection timing is BTDC $13^{\circ}CA$ and turbocharger is GT40 model which are selected compressor A/R 0.58 and turbine A/R 1.19.
Turbocharger has been widely used in many passenger cars in application with diesel engines because of high power and fuel efficiency. However, flow-induced noise (whoosh or hissing noise) which is generated within a compressor during its operation at marginal surge line can deteriorate noise characteristics. Hissing noise excitation is associated with the generation of turbulence within the turbocharger compressor and radiated through the transmission path in a turbocharger system. In this study, a expansion muffler with lids is devised and installed in the transmission path to reduce the hissing noise. Acoustic and fluid dynamic characteristics for the muffler are investigated which are related to the unsteadiness of turbulence and pressure in the turbocharger system. A transfer matrix method is used to analyze the transmission loss of the muffler. A simple expansion muffler with lids is proposed for the reduction of high frequency component noise. Turbulence simulation is carried out by a standard k - ${\varepsilon}$ model. An optimal design condition of the muffler is obtained by extensive acoustic and fluid dynamic analysis on the engine dynamometer with anechoic chamber. A significant reduction of the hissing noise is achieved at the optimal design of the muffler as compared with the conventional muffler.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제27권3호
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pp.381-387
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2003
Engine noise consists of the noise radiated from an engine structure and noises from engine ancillaries such as a turbocharger fuel injection system, and alternator. The noise of these ancillaries might be incorrectly evaluated in the aspect of the noise contribution to engine noise because the noise reflection effect of their neighbor engine structure is easily ignored. Consequently, noise source identification should be misled. This study investigates the fact that the engine structure located around an alternator reflects alternator noise, and the reflected noise acts as another alternator noise source in a heavy-duty diesel engine. The result shows that the alternator noise can be correctly estimated in engine noise by properly including the noise reflection effect.
Turbocharger has a main purpose on recycling of the exhaust gas from the engine cylinder. On the basis of the facility characteristics, the turbocharger supported on floating ring bearings has some problems such as the large volume, oil supplement for lubrication and high power loss due to high operating torque. The air foil bearing has been studied as the bearing element to be able to alternate the floating ring bearing without the problems of the floating ring bearing. In this study, the air foil bearing has 2 parts; journal and thrust bearings, and the test facility consists of the engine, exhaust and intake parts. In addiction, the specification of the turbocharger follows a small turbocharger for SUV engine. The engine speed is varied from 750 (idle rpm) to 2,500 rpm and then, the rotating speed of the turbocharger rotor is accelerated from 0 to 100,000 rpm. From those experiments, the comparison between the performances of the air foil bearing and floating ring bearing is conducted and the results show that the air foil bearing has less power loss, maximum 770 watt, than the floating ring bearing, maximum 5,110 watt. This result verifies that the air foil bearing is more efficient and able to output more power under the same condition of the input power.
건설기계 산업에서 배기 및 연비 규제를 만족하기 위하여 엔진 시스템이 점차 전자제어화 되고 있으며, 이를 제어하기 위한 EMS(Engine Management System)의 복잡도 또한 증가하고 있다. 본 연구에서는 EMS function 개발 시, 비용 및 개발기간의 단축을 위한 HiLS(Hardware in the Loop Simulation) 시스템을 개발하였다. HiLS 에 내장된 엔진 모델은 크게 Air, Fuel, Torque 및 동력계 모델로 구성되어있고 실시간 엔진 모사를 위하여 Mean value modeling 방법을 적용하였다. 이 연구를 통하여 개발한 HiLS 시스템은 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 시스템과 Turbocharger 가 장착된 건설기계용 디젤엔진을 이용하여 정확성을 검증하였고, 테스트 결과 실 엔진 대비 90% 이상의 정확도를 얻었다.
A modular programming approach for simulation/control of turbocharged diesel engines is investigated. The MATLAB/SIMULINK, which provides easy construction of various control modules and handy retrieval of objects, is adopted as a programming environment. The mathematical models for diesel engines are utilized from the literature. The object-oriented modules, which represent mechanical parts or theoretical algorithms for engines, are easily transferable to other application programs in the same environment. The simulation model is applied to a 4 strokes diesel engine. Details of the block diagrams of example modules are demonstrated. Finally, a PI controller and a sliding mode controller are applied to the simulator constructed for a typical turbocharged diesel engine.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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