Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제30권1호
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pp.42-49
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2006
In this research. the diesel cycle was thermodynamically interpreted to evaluate the possibility of high efficiency by converting diesel engines to the high expansion diesel cycle, and general cycle features were analyzed after comparing these two cycles. Based on these analyses. an experimental single cylinder a long stroke with high expansion-diesel engine. of which S/B ratio was more than 3, was manufactured. After evaluating the base engine through basic experiments, a diesel engine was converted into the high expansion diesel engine by establish VCR device and VVT system Accordingly, the high expansion diesel cycle can be implemented when the quantity of intake air is compensated by supercharge and the effective compression ratio is maintained at its initial level through the reduction of the clearance volume. In this case, heat efficiency increased by $5.0\%$ at the same expansion-compression ratio when the apparent compression ratio was 20 and the fuel cut off ratio was 2. As explained above, when the atkinson cycle was used for diesel cycle, heat efficiency was improved. In order to realize high expansion through retarding the intake value closing time, the engine needs to be equipped with variable valve timing equipment, variable compression ratio equipment and supercharged pressure equipment. Then a high expansion diesel cycle engine is realized.
In this research, the diesel cycle was thermodynamically interpreted to evaluate the possibility of high efficiency by converting diesel engine to the atkinson cycle, and general cycle features were analyzed after comparing these two cycles. That an experimental single cylinder and a long stroke diesel-atkinson engine, of which S/B ratio was more than 3, were manufactured. After evaluating the engine through basic experiments, a diesel engine was converted into the atkinson cycle by constituent VCR (variable compression ratio) device and VVT (variable valve timing) system. The experimental method was to observe compression work reduction effects due to low compression effects from delayed intake valve closing of the early stage atkinson engine. The result, the possibility of increasing compression ratio about each engine load was confirmation by constructing compensate expansion-compression ratio in accordance with the delayed intake valve close.
Recently, global warming and environmental pollution are becoming more important, and fuel economy is becoming important. Each automobile company is actively developing various new technologies to increase fuel efficiency. CVVD(Continuously Variable Valve Duration) system means a device that continuously changes the rotational speed of the camshaft to change the valve duration according to the state of the engine. In this paper, VVT(Variable Valve Timing) and CVVD were applied to a single-cylinder diesel engine, and the characteristics of intake and exhaust flow rate and in-cylinder pressure characteristics were analyzed by numerical analysis. In order to analyze the effect of CVVD on the actual engine operation, the study was performed by setting the valve control and injection pressure as variables in two sections of the engine operating region. As a result, In the case of applying CVVD, the positive overlap with the exhaust valve is maintained, thus it is possible to secure the flow smoothness of air and increase the volumetric efficiency by improving the flow rate. The section 2 condition showed the highest peak pressure, but the pressure rise rate was similar to that of the VVT 20 and CVCD 20 conditions up to 40 bar due to the occurrence of ignition delay.
The combustion and exhaust emissions characteristics of a liquefied petroleum gas-di-methyl ether compression ignition engine with a variable valve timing device were investigated under various liquefied petroleum gas injection timing conditions. Liquefied petroleum gas was used as the main fuel and was injected directly into the combustion chamber. Di-methyl ether was used as an ignition promoter and was injected into the intake port. Different liquefied petroleum gas injection timings were tested to verify the effects of the mixture homogeneity on the combustion and exhaust emission characteristics of the liquefied petroleum gas-di-methyl ether compression ignition engine. The average charge temperature was calculated to analyze the emission formation. The ringing intensity was used for analysis of knock characteristics. The combustion and exhaust emission characteristics differed significantly depending on the liquefied petroleum gas injection and intake valve open timings. The CO emission increased as the intake valve open and liquefied petroleum gas injection timings were retarded. However, the particulate matter emission decreased and the nitrogen oxide emission increased as the intake valve open timing was retarded in the diffusion combustion regime. Finally, the combustion efficiency decreased as the intake valve open and liquefied petroleum gas injection timings were retarded.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제33권6호
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pp.835-842
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2009
The present thesis carried out a research on a compression pressure's reduction phenomenon and its countermeasure according to the thermal efficiency improvement method by a Miller method in 4-cycle low speed diesel engine. In case of retardation of intake valve closing time in a engine, the theoretical heat efficiency shows a remarkably reducing trend when a compression ratio is not compensated. Accordingly, the thermal efficiency showed an increasing trend in case of compensating the compression ratio. Especially, it could be understood that the theoretical heat efficiency at near ABDC $100^{\circ}$ of intake valve closing time in case of compensation of the compression ratio was improved by around 25.1%, and the mean effective pressure was also increased by around 18.6%. Also, as the retardation of intake valve closing time increases, air quantity becomes insufficient due to a backflow phenomenon of intake air and thus thermal efficiency was decreased in a high load operation domain. The solving method of this problem is possible by supercharge. Therefore, in order to improve thermal efficiency by retardation of ntake valve closing time, the thermal efficiency improvement according to low compression is possible when there are a compensation device of a compression ratio and a supercharge device. This is a problem-solving method of low compression and high expansion cycle.
Variable valve timing is one of the attractive ways to control homogeneous charge compression ignition (HCCI) engine. Hot internal residual gas which can be controlled by variable valve timing(VVT) device, makes fuel evaporated easily, and ignition timing advanced. Regular gasoline was used as main fuel and di-methyl ether(DME) was used as ignition promoter in this research. HCCI engine operating range is limited by high combustion peak pressure and engine noise. High combustion pressure can damage the engine during operation. To avoid engine damage, the rich limits have to define using various methods. Peak combustion pressure, rate of cylinder pressure rise was considered to determine rich limit of engine operating range. Knock probability was correlated with the rate of cylinder pressure rise as well as the peak combustion pressure.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제33권8호
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pp.1100-1106
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2009
최근, 디젤기관의 고효율달성을 위한 방법으로 밀러방식의 고팽창사이클에 대한 연구가 관심이 높다. 본 연구에서는 고팽창 디젤사이클을 구성하여 열역학적으로 해석하고, 몇몇 인자에 의한 사이클 특성을 분석하였다. 이론해석 결과 흡기밸브 닫힘시기가 지각될수록 유효압축비의 감소로 상대적인 팽창비의 효과는 커져 팽창-압축비의 비는 기대할 수 있었으나, 압축압력 및 흡입공기의 역류로 인해 평균유효 압력과 출력의 감고를 수반하였다. 따라서 이에 대한 대책이 있어야 진정한 의미의 고팽창 디젤사이클이 실현되고 열효율향상 가능성이 있음이 확인되었다. 위와 같은 사이클을 실제기관으로부터 구현하기 위해 흡기밸브 닫힘시기를 늦게 하는 제어시스템을 구축하고, 시험을 위해서 S/B가 약 3인 저속 단기통 디젤기관에 가변밸브타이밍(VVT)시스템을 적용하여 성능을 평가하였다. 그 결과 시험기관의 밸브제어에는 큰 문제없는 것으로 평가되었다.
Lago, Taynara G.S.;Ismail, Kamal A.R.;Nobrega, Claudia R.E.S.;Moura, Luiz F.M.
Advances in Energy Research
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제7권1호
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pp.1-19
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2020
Energy consumption of air-conditioning and refrigeration systems is responsible for about 25 to 30% of the energy demand especially in hot seasons. This equipment is mostly electricity dependent and their use in principle affects negatively the environment. Enhancing the energy efficiency of the existing equipment is important as one of the measures to reduce environment impacts. This paper reports the results of an experimental study to evaluate the impacts of the use electronic expansion valve and variable velocity compressor on the performance of vapor compression refrigeration system. The experimental rig is composed of two independent circuits one for the vapor compression system and the other is the secondary fluid system. The vapor compression system is composed of a forced air condenser unit, evaporator, hermetic compressor and expansion elements, while the secondary system has a pump for circulating the secondary fluid, and an air conditioning heat exchanger. The manufacturer's data was used to determine the optimal points of operation of the system and consequently tests were done to evaluate the influence of variation of the compressor velocity and the opening of the expansion device on the performance of the refrigeration system. A fuzzy logic model was developed to control the rotational velocity of the compressor and the thermal load. Fuzzy control model was made in LabVIEW software with the objective of improving the system performance, stability and energy saving. The results showed that the use of fuzzy logic as a form of control strategy resulted in a better energy efficiency.
The knock characteristics in an engine were investigated under homogeneous charge compression ignition (HCCI) operation. Liquefied petroleum gas (LPG)and gasoline were used as fuels and injected at the intake port using port fuel injection equipment. Di-methyl ether (DME) was used as an ignition promoter and was injected directly into the cylinder near compression top dead center (TDC). A commercial variable valve timing device was used to control the volumetric efficiency and the amount of internal residual gas. Different intake valve timingsand fuel injection amounts were tested to verify the knock characteristics of the HCCI engine. The ringing intensity (RI) was used to define the intensity of knock according to the operating conditions. The RI of the LPG HCCI engine was lower than that of the gasoline HCCI engine at every experimental condition. The indicated mean effective pressure (IMEP) dropped when the RI was over 0.5 MW/m2and the maximum combustion pressure was over 6.5MPa. There was no significant relationship between RI and fuel type. The RI can be predicted by the crank angle degree (CAD) at 50 CA. Carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) emissions were minimized at high RI conditions. The shortest burn duration under low RI was effective in achieving low HC and CO emissions.
This paper investigates the steady state combustion characteristics of LPG homogeneous charge compression ignition(HCCI) engine with variable valve timing(VVT) and dimethyl ether(DME) direct injection, to find out the benefits in exhaust gas emissions. VVT is one of the attractive ways to control HCCI engine. Hot internal residual gas which is controlled by VVT device, makes fuel is evaporated easily, and ignition timing is advanced. Regular gasoline and liquefied petroleum gas(LPG) were used as main fuel and dimethyl ether(DME) was used as ignition promoter in this research. Operating range and exhaust emissions were compared LPG HCCI engine with gasoline HCCI engine. Operating range of LPG HCCI engine was wider than that of gasoline HCCI engine. The start of combustion was affected by the intake valve open(IVO) timing and the ${\lambda}TOTAL$ due to the latent heat of vaporization, not like gasoline HCCI engine. At rich operation conditions, the burn duration of the LPG HCCI engine was longer than that of the gasoline HCCI engine. CAD at 20% and 90% of the mass fraction burned were also more retarded than that of the gasoline HCCI engine. And carbon dioxide(CO2) emission of LPG HCCI engine was lower than that of gasoline HCCI engine. However, carbon oxide(CO) and hydro carbon(HC) emission of LPG HCCI engine were higher than that of gasoline HCCI engine.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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