대형디젤엔진의 대체용으로 LPG 엔진을 개발함에 있어서 차세대 연료공급방식인 LPG 연료의 액상분사방식을 채택하여 기존의 믹서방식의 연료공급시스템을 가진 LPG 엔진보다 고출력, 고효율, 저공해성을 추구하고자 하였다. 이를 위한 기초연구로서 먼저 단기통 연소엔진을 이용하여 대형엔진에 LPG 연료 적용 가능성, 액상분사 시스템을 포함한 여러 가지 연료공급방식에 따른 엔진의 성능파악, 대형엔진에 적합한 최적 선회비의 결정, 연료조성에 따른 엔진성능의 변화 등을 알아보았다. 실험결과, 대형엔진에 LPG 연료의 적용은 아무런 문제점이 없었으며 LPi 연료공급방식은 다른 방식에 비해서 10%정도의 체적효율 및 출력의 증가를 확인할 수 있었다. 최적의 선회비는 2.0 부근에서 형성되었고, 연료 조성은 프로판 대 부탄의 비율이 60 : 40에서도 정상적으로 운전됨을 확인하였다. 시제품 엔진의 경우, 과급방식의 KL6i 엔진을 개발하기 앞서 좀더 기술적 접근이 용이한 자연흡입방식의 K-1엔진의 개발이 선행되었으며 현재 개발 진행중인 K-1엔진의 성능평가 결과, 기존의 디젤엔진에 비해 출력성능이 20% 정도 향상됨을 확인할 수 있었다. 특히 대형차량에서 중요시 생각되는 저속토크 성능이 매우 우수한 것으로 파악되었다. 이러한 결과를 바탕으로 단기통 연소엔진에서 확인된 최적화된 연료조성과 선회비를 향후 K-1엔진에 적용할 예정이다. 최근 열린 가스학회 추계발표회와 LPG자동차세미나의 주요내용을 게재한다.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.10
no.5
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pp.107-113
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2002
LPG has been well known as a clean alternative fuel for vehicles. Recently, several LPG engines for heavy duty vehicles have been developed, which can replace some diesel engines that are one of the main sources for air pollution in the urban area. Because cylinder bore of heavy duty LPG engine is larger than that of gasoline, the study of knock characteristics of LPG engine are needed. In this study, the knock characteristics were investigated with various engine speed, air excess ratios and LPG fuel compositions. Experimental results indicated that the Knock occurrence probability decreases with increasing engine speed and propane fraction of fuel. The Knock occurrence probability is highest at excess air ratio of 1 and decreases as the mixture strength became leaner.
The heavy-duty LPG-fueled single cylinder engine was designed and developed as a fundamental equipment for analyzing combustion processes and emission performances. The cylinder head and the piston crown were modified to fire the LPG in the engine. The flywheel was also fabricated to minimize the vibration of the single cylinder engine. The size of bore and stroke of the tested engine are 130 mm and 140 mm, respectively. Compression ratios were varied 8 to 9 with different piston crown shapes. The developed single cylinder engine operates at 1,000 rpm for this work. The major conclusions of this work are; (1) the power of the developed engine was peaked at the condition of equivalence ratio 1.0 at three different compression ratios; (2) the power is slightly increased with the increase of compression ratio; (3) the optimum ignition timing is retarded with the increase of compression ratio ranged 2 to 10 crank angle.
Kim, Jae-Kon;Yim, Eui Soon;Min, Kyong-Il;Jung, Choong-Sub
Journal of Energy Engineering
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v.23
no.3
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pp.88-95
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2014
In general, odorants are added to fuel gases, such as LPG, LNG and city gas, to prevent gas poisoning, ignition, explosion, or other accident caused by fuel gases, and to enable immediate and easy detection of fuel-gas leakage by emitting an offensive smell. This study describes a study on the performance and exhaust emissions (CO, THC, $CO_2$, $NO_x$, $SO_2$) characteristics of liquefied petroleum gas (LPG) engine using LPG fuel with new sulfur free odorant (K-Petro S-Free). New sulfur free odorant (40 mg/kg) was added to 2 type LPG fuels for summer, and winter and it was used in performance and exhaust emissions, compare to LPG fuel with sulfur containing odorant (EM, ethyl mercaptan). Engine performance using LPG with sulfur free odorant was similar to LPG with sulfur-containing odorant. Exhaust emissions (CO, THC, $CO_2$, $NO_x$) of LPG with sulfur free odorant were also similar characteristics, compare with sulfur containing odorant. Especially, $SO_2$ emission using LPG with K-Petro S-Free odorant was more reduced 83 % than LPG with sulfur containing odorant(EM) at 2000 rpm.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.29
no.2
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pp.238-247
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2023
Liquefied petroleum gas (LPG) is an attractive fuel for ships considering its current technology and economic viability. However, safety guidelines for LPG-fueled ships are still under development, and there have been no cases of applying LPG propulsion systems to small and medium-sized ships in Korea. The purpose of this study was to perform an objective risk assessment for the first marine LPG engine system and propose safe operational standards. First, hazard and operability (HAZOP) analysis was used to divide the engine system into five nodes, and 58 hazards were identified. To compensate for the subjectivity of qualitative evaluation using HAZOP analysis, fuzzy set theory was used, and additional risk factors, such as detectability and sensitivity, were included to compare the relative weights of the risk factors using a fuzzy analytical hierarchy process. As a result, among the five risk factors, those with a major impact on risk were determined to be the frequency and severity. Finally, the fuzzy technique for order of preference by similarity to ideal solution (TOPSIS) was applied to select the risk rank more precisely by considering the weights of the risk factors. The risk level was divided into 47 groups, and the major hazard during the operation of the engine system was found through the analysis to be gas leakage during maintenance of the LPG supply line. The technique proposed can be applied to various facilities, such as LPG supply systems, and can be utilized as a standard procedure for risk assessment in developing safety standards for LPG-powered ships.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.7
no.9
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pp.1-9
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1999
Liquid Petroleum Gas (LPG) has been widely used for commercial light-duty vehicles worldwide. Since LPG has a higher octane number and a lower maximum combustion temperature than gasoline , it becomes more popular fuel for reducing exhaust emissions. In tihs study, mathematical models of air intake and fuel delivery system are presented, and a PI-controller is designed for air-fuel ratio control. Hardware and software of an engine control module (ECM) are designed for an LPG engine. The ECM is built using a Motorola MC68HC05. In order to control the air-fuel ratio at stoichiometry, the PI-control algorithm is implemented in the ECM. The experiment results show the proto LPG ECM and its control scheme perform well to meet the stoichiometric air-duel ratio requirement.
In this study, we experimentally investigated a compression ignition engine operated with Bio-diesel blended LPG fuel. In particular, the performance, emissions characteristics (including total hydrocarbon, carbon monoxide, nitrogen oxides, and carbon dioxides emissions), and combustion stability of a CI engine fueled with Bio-diesel blended LPG fuel were examined at 1500 rpm. The percentage of Bio-diesel in the fuel blend ranged from 20-60%. The results showed that stable engine operation was possible for a wide range of engine loads up to 40% Bio-diesel by mass. When the Bio-diesel content was increased, leading to a decrease in the lower heating value of the blended fuel, the cetane value increased, resulting in a advanced start of heat release. Exhaust emission measurements showed that THC and CO emissions were increased when using the blended fuel at low engine speeds due to partial burn from over-mixing. NOx emission was emitted less at lower loads and more at higher loads.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.8
no.5
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pp.30-35
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1999
Since LPG has a higher octane number and a lower maximum combustion temperature than gasoline it is getting more popular for reducing emissions from the vehicle This paper when an LPG engine works in the range of idle analyzed the operating range preciously an provides reducing method of emissions for the LPG engine. An electronic control unit(ECU) for the LPG engine using a feedback mixer is presented. The ECU is built by using a microcontroller MC68HC05. A PI-controller is imple-mented in the ECU in order to handle to handle Air/Fuel ration control. The experimental results exhibit that the required engine performance are satisfied at idle.
Yongrae Kim;Cheolwoong Park;Hyungjun Jang;Sangho Lee;Young Choi;Sunyoep Lee
Journal of the Korean Institute of Gas
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v.28
no.2
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pp.1-6
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2024
An easy approach to replacing older diesel engines is to replace them with gas engines using fuels such as CNG or LPG. However, fuels such as LPG have not been applied to large gas engines in many cases, so it is not easy to predict the performance of gas engines based on CNG fuel. Accordingly, in this study, we applied LPG fuel to a CNG-based large gas engine and examined the performance and emission characteristics. In particular, the results were confirmed through tests to see how effective EGR, which is widely used for NOx reduction, is applied. As a result, in the case of LPG, even though the operating conditions were secured to a level that excludes serious knocking, mild knocking at high loads was still found to be more frequent than CNG. However, it was possible to secure an output level similar to CNG in the high-speed range. Efficiency was higher due to a faster combustion speed than CNG, and it was confirmed that it was possible to simultaneously reduce NOx and the frequency of mild knocking through the application of EGR.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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