Park, Chong-Sang;Lee, Tae-Won;HA, Jong-Yul;Chung, Sung-Sik
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.24
no.3
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pp.402-410
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2000
As the combustion process of CWM consists of the water evaporation, the release and combustion of volatile matter, and the combustion of char for every particle, it is more complex than that of existent liquid fuel. Though the many studies on CWM combustion have been carried out by the single droplet using hanging methods or the multiple droplet using atomization methods, any report don't presents definite solution about the effects by the initial water evaporation and combustion of volatile. When CWM is suddenly exposed in the high temperature surroundings, the internal water evaporates and then each droplet builds up pores. Besides, porosity rate changes along the temperature of surroundings, the composition ratio of CWM, and the initial diameter of droplet. In result, because it affects the whole combustion rate, the combustion of CWM has complex mechanism as compared with the combustion of liquid or gas fuel. Therefore, concentrating on porous structure of CWM, this study has proceeded to acquire the basic data on the CWM injection combustion and closely examines the effects of the first stage combustion on the whole combustion by measuring the diameter variations, pore rate, mass fraction burned, and the internal temperature changes of CWM droplet. The results demonstrate that $60{\sim}70%$ of initial mass is reduced during water evaporation and volatile combustion period, and swelling rate, mass faction burned, and density variation are greatly concerned with atomization of CWM etc.
Ali, Abubaker Ahmed M.M.;Kabbir, Ali;Kim, Changup;Lee, Yonggyu;Oh, Seungmook;Kim, Ki-seong
Journal of ILASS-Korea
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v.23
no.4
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pp.192-204
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2018
In this study, a 3D CFD analysis method for the combustion process was established for a low calorific value syngas-diesel dual-fuel engine operating under very lean fuel-air mixture condition. Also, the accuracy of computational analysis was evaluated by comparing the experimental results with the computed ones. To simulate the combustion for the dual-fuel engine, a new dual-fuel chemical kinetics set was used that was constituted by merging two verified chemical kinetic sets: n-heptane (173 species) for diesel and Gri-mech 3.0 (53 species) for syngas. For dual-fuel mode operations, the early stage of combustion was dominated by the fuel burning inside or near the spray plume. After which, the flame propagated into the syngas in the piston bowl and then proceeded toward the syngas in the squish zone. With the baseline injection system and piston shape, a significant amount of unburned syngas was discharged. To solve this problem, effects of the injection parameters and piston shape on combustion characteristics were analyzed by calculation. The change in injection variables toward increasing the spray plume volume or the penetration length were effective to cause fast burning in the vicinity of TDC by widening the spatial distribution of diesel acting as a seed of auto-ignition. As a result, the unburned syngas fraction was reduced. Changing the piston shape with the shallow depth of the piston bowl and 20% squish area ratio had a significant effect on the combustion pattern and lessened the unburned syngas fraction by half.
O, Seung-Muk;Kim, Chang-Eop;Lee, Jin-Uk;Kim, Chang-Gi;Gang, Geon-Yong;Bae, Chung-Sik
연구논문집
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s.33
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pp.5-16
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2003
Fuel distribution, combustion, and flame propagation characteristics of heavy duty engine with the liquid phase LPG injection(LPLI) were studied in a single cylinder engine. Optically accessible single cylinder engine and laser diagnostics system were built for quantifying fuel concentration by acetone PLIF(planar laser induced fluorescence) measurements. In case of Otto cycle engine with large bore size, the engine knock and thermal stress of exhaust manifold are so critical that lean burn operation is needed to reduce the problems. It is generally known that fuel stratification is one of the key technologies to extend the lean misfire limit. The formation of rich mixture in the spark plug vicinity was achieved by open valve injection. With higher swirl strength(Rs=3.4) and open valve injection, the cloud of fuel followed the flow direction and the radial air/fuel mixing was limited by strong swirl flow. It was expected that axial stratification was maintained with open-valve injection if the radial component of the swirling motion was stronger than the axial components. The axial fuel stratification and concentration were sensitive to fuel injection timing in case of Rs=3.4 while those were relatively independent of the injection timing in case of Rs2.3. Thus, strong swirl flow could promote desirable axial fuel stratification and, in result, may make flame propagation stable in the early stage of combustion.
The HCCI engines have been known with high efficiency and low pollution and can be actualized as the new internal combustion engines. However, As for(??) the ignition and combustion depend strongly on the oxidation reaction of the fuel, so it is difficult to control auto-ignition timing and combustion duration. Purpose of this paper is creating the database for development of multi-dimensional simulation and investigating the influence of different molecular structure. In this research, the effect of n-heptane mole ratio in fuel (XnH) on the ignition delay from homogeneous charge compression ignition(HCCI) has been investigated experimentally. By varying the XnH, it was possible to ascertain whether or not XnH is the main resource of ignition delay. Additionally, the information on equivalence ratio for varying XnH was obtained. The tests were performed on a RCM (Rapid Compression Machine) fueled with n-heptane and iso-octane. The results showed that decreasing XnH (100, 30, 20, 10,0), the ignition delays of low temperature reaction (tL) and high temperature reaction (tH) is longer. And the temperature of reaction increases by about 30K. n-heptane partial equivalence ratio (fnH) affect on tL.and TL. When ${\phi}$nH was increased as a certain value, tL was decreased and TL was increased.
The spray-wall impingement in diesel engines is important to mixture preparation, engine performance and pollutant emissions. The purpose of this paper is to study the effects of spray-wall impingement on fuel distribution, combustion and emission characteristics by using both experimental and numerical methods. To investigate the spray-wall impingement process, an impingement-chamber was designed and a visualization experiment system was also developed. The images of impinged spray and free spray were digitally recorded with an intensified CCD camera. To investigate the fuel distribution, combustion and emission characteristics of impinged spray in a real diesel engine, the fuel injection and combustion processes of an engine with impingement-chamber were simulated by CFD software. Equivalence ratio distribution results were obtained to understand the fuel distribution characteristics of the impinged spray. Some combustion and emission characteristics were also acquired and the results showed that ignition delay of impinged spray was shorter than that of free spray; NO emission of the impinged spray was significantly less than that of free spray, but soot emission of impinged spray was more than that of the free spray. This study found that the diesel engine with spray-wall impingement has significant potential to reduce NO emission.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.3
no.3
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pp.9-18
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1995
The substitution of conventional fuel oil by alternative fuels is of immense interest due to liquid oil shortage and requirements of emission control standard. Among the alternative fuels, natural gas may be the most rational fuel, because of its widespread resource and clean est burning. Meanwhile, engine simulation is of great importance in engine development. Hence a zero-dimensional combustion model was developed for dual-fuel system. Natural gas was injected directly into the cylinder and small amount of distillate was used to provide the ignition kernel for natural gas burning. The intake air and exhaust gas flow was modeled by filling and emptying method. Although the single zone approach has an inherent limitation, the model showed promise as a predictive tool for engine performance. Its simulation was also made to see how the engine performance was influenced by the fuel injection timings and amount of each fuel.
Many technologies have been developed to improve diesel emissions or performance, however NOx/PM trade-off occurs because normal methods that reduce NOx emissions tend to increase PM emissions. On the other hand many measures used to control PM emissions tend to increase NOx emissions. Thus, simultaneously controlling both NOx and PM emissions has become a significant challenge for diesel engine manufacturers. As one of the measures, the technology using emulsified fuel has recently become important under the stringent emission regulations of diesel engines. This paper investigates injection characteristics of emulsified fuel and its effect on a combustion performance in a diesel engine. In order to supply emulsified fuel into injection system a mixing unit produced by Harrier is used, then the fuel mixed with water is supplied into injector directly. The spray injected is investigated with a shadowgraph photo system and injection analyzing apparatus, then applied into a diesel engine. Those results showed that the emulsified fuel has an effect on reducing both NOx and PM.
This investigation decribes the effect of the combustion and emission characteristics of HCNG engine according to the high purity hydrogen contents. The HCNG fuel was made by the mixture with a high purity hydrogen ($H_2$) and a natural gas. The test vehicle was applied to the bi-fuel (Gasoline and CNG) system and this system was modified from the fuel supply and fuel tank. In addition, the three premixed HCNG fuels with mixed rate of 10, 20 and 30% of hydrogen were used to maintain the safety. In order to analyze the combustion characteristics of HCNG and CNG, the fuel was injected in the combustor with constant volume. The exhaust emission from light duty vehicle with bi-fuel system was analyzed by a chassis dynamometer and emission analyzer. From these results, the reduction rate of NOx emission increased in the HCNG fuel and emission amount of THC and CO shows a similar level with CNG fuel. This study can be utilized the basic data for the development of a new business plans related with HCNG engines.
Mixture formation is one of the important factors to improve combustion performance of MPI gasoline engines. This is affected by spray and atomization characteristics of injector. Especially, in the case of EGI system, air-fuel mixing period is too short and formed a lot of fuel-film in the intake manifold and cylinder wall. This fuel-film is not burnt in cylinder, it is exhausted in the form of HC emission. In this paper, spray characteristics such as size distributions, SMD, and spray angle are measured by PMAS, and the fuel-film measuring device is developed specially. Using this device, the amount and distribution of fuel-film which flows into through valve can be measured Quantitatively. As the result of these experiments, the information of optimal spray characteristics and injection condition that minimize the fuel-film can be built up.
An analysis has been performed on the specific impulse for a liquid rocket engine of gas generator cycle. The present analysis method has been validated through the comparison of the optimal specific impulse for the 300t thrust conceptual engine against the published data. The engine specific impulse can be increased by applying film coolant decreasing the fuel pump head for regenerative cooling despite the decrease of specific impulse of the combustion chamber when the film coolant participates combustion more than the critical amount. The improved condition shows that higher combustion chamber pressure is achieved with less fuel pump head rise by additional film cooling.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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