This paper describes the investigation of combustion characteristics of gasoline-methanol blend in constant volume combustion chamber. A constant volume combustion chamber was used to elucidate a basic combustion characteristics and the premixer was installed to control temperature and equivalence ratio. And the maximum pressure, combustion duration and flame propagation according to the evaporation rate were measured to determine the optimal temperature range for evaporating a blend fuel. These experimental results indicate that the combustion characteristics such as combustion chamber pressure and combustion were deteriorated by decreasing surrounding temperature of fuel. These experimental results indicate that the combustion characteristics such as combustion chamber pressure and combustion were deter orated by decreasing surrounding temperature of fuel injected. It was also found that the overall gasification process for methanol blend fuel was influenced by a combustion chamber temperature rather than a premixer temperature.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.9
no.6
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pp.16-23
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2001
Spray dispersion in high pressure diesel engines have been simulated experimentally with a special emphasis on the effect of swirl by using a liquid injection technique. A constant volume chamber was designed to be rotatable in order to generate a continuous swirl and to have the flow field closely resembling a solid body rotation. Emulsified fuel was injected into the chamber and the developing process of fuel sprays was visualized. The effect of swirl on the spray dispersion was quantified by calculating non-dimensionalized dispersion area according to the spray tip penetration length. The results show that the effect of swirl on the spray dispersion is different between short and long spray penetrations. For short range of spray tip penetration, the effect of swirl on spray dispersion is quite small. However, as the spray tip is penetrated into longer distance in spray chamber, the effect of swirl on spray dispersion becomes larger. These results can be used as a basic data for designing combustion chamber and injection system of direct injection diesel engine.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.19
no.9
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pp.2373-2385
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1995
The goals of this study are to apply exciplex method to the visualization of the fuel spray of a diesel engine and to investigate the liquid phase of fuel spray that injected at the various tips of a fuel injector. This study provides the informations for the improvement of the diesel injection system and the structures of diesel spry with the boiling of fuel droplets in combustion chamber by the exciplex method. Hexame was used as fuel for approximation to injection condition of the engine. And naphthalene and TMDP were added to the fuel for the visualization by exciplex method. Experimental injectors were 4hole, 8hole, and 1hole impinging injectors. In the injection condition of actual engine the exciplex was sufficient to catch the liquid phase signal. The spray penetration of impinging injector was small than that of actual 4 and 8hole injector but atomization was better. The upper bound of impinging injector was determined by the geometry of a cylinder head and the lower bound was determined by spray angle. On impinging injector the atomization was better at the edge of disk than at center of disk and also the mixing with environmental gas was better.
The present study aims to investigate the flow characteristics with respect to fuel type and equivalence ratio in the flame spray coating process. The flame spray flow is characterized by much complex phenomena including combustion, turbulent flows, and combined heat transfer. The present study numerically simulated the flam spray process and examined the gas dynamics involving combustion, gas temperature and velocity distributions in flame spray process by using commercial computational fluid dynamics (CFD) code of FLUENT (ver. 13.0). In particular, we studied the effect of fuel type and equivalence ratio on thermal and flow characteristics which could substantially affect the coating performance. From the results, it was found that the gas temperature distributions were varied with different fuels because of reaction times were different according to the fuel type. The equivalence ratio also could change the spatial flame distribution and the characteristics of coated layer on the substrate.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.6
no.2
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pp.9-17
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2002
For turbulent spray combustion flows a coupled numerical procedure was developed, This method was discretized by using generalized curvilinear coordinates to handle complex geometries. The preconditioning and eigenvalue rescaling techniques were employed to provide efficient convergences over a wide range of subsonic Mach numbers. The accuracy was validated by simulating the laminar cavity flow. The film cooling effect of a liquid rocket engine (KSR-III) were investigated by a spray combustion analysis. The film cooling showed a negative effect on the combustion efficiency. In the combustion chamber wall, the film cooling effect was revealed to be promoted by the production of fuel rich zone.
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.
Park, Gi-Young;Kang, Seok-Ho;Kim, In-Gu;Lim, Cheol-Soo;Kim, Jae-Man;Cho, Yong-Seok;Lee, Seong-Wock
Journal of ILASS-Korea
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v.19
no.3
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pp.115-122
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2014
As a demand for an automobile increases, air pollution and a problem of the energy resources come to the fore in the world. Consequently, governments of every country established ordinances for green-house gas reduction and improvement of air pollution problem. Especially, as international oil price increases, engine using clean energy are being developed competitively with alternative transportation energy sources development policy as the center. Bio ethanol, one of the renewable energy produced from biomass, gained spotlight for transportation energy sources. Studies are in progress to improve fuel supply methods and combustion methods which are key features, one of the engine technologies. DI(Direct Injection), which can reduce fuel consumption rate by injecting fuel directly into the cylinder, is being studied for Green-house gas reduction and fuel economy enhancement at SI(Spark Ignition). GDI(Galoine Direct Injection) has an advantage to meet the regulations for fuel efficiency and $CO_2$ emissions. However it produces increased number of ultrafine particles, that yet received attention in the existing port-injection system, and NOX. As fuel is injected into the cylinder with high-pressure, a proper injection strategy is required by characteristics of a fuel. Especially, when alcohol type fuel is considered. In this study, we tried to get a base data bio-ethanol mixture in GDI, and combustion for optimization. We set fuel mixture rate and fuel injection pressure as parameters and took a picture with a high speed camera after gasoline-ethanol mixture fuel was injected into a constant volume combustion chamber. We figured out spraying characteristic according to parameters. Also, we determine combustion characteristics by measuring emissions and analyzing combustion.
The aim of this work is to investigate the spray and combustion characteristics of dimethyl-ether (DME) at various injection conditions. The spray characteristics such as spray tip penetration and spray cone angle were experimentally studied from the spray images which obtained from the spray visualization system. Combustion and emissions characteristics were numerically investigated by using KIVA-3V code coupled with Chemkin chemistry solver. From these results, it revealed that DME spray had a shorter spray tip penetration and wider spray cone angle than that of diesel spray due to the low density, low surface tension, and fast evaporation characteristics. At the constant heating value condition, DME fuel showed higher peak combustion pressure and earlier ignition timing, because of high cetane number and superior evaporation characteristics. In addition, the combustion of DME exhausted more $NO_x$ emission and lower HC emission due to the active combustion reaction in the combustion chamber. The result shows that DME had a little soot emission due to its molecular structure characteristics with no direct connection between carbons.
Optimum engine performance is obtained when the spray characteristics is well matched to the geometry of a combustion chamber. Among many parameters governing the combustion performance in internal combustion engine, fuel supply characteristics and atomization are important performance factors. Therefore, spray characteristics of high pressure multi-hole injector has been studied experimentally. An experimental test system has been made to operate high pressure injection system and to visualize spray behavior. Spray visualization has been performed to analyze spray formation, spray cone angle, bent angle and penetration length. Spray interaction with piston has been analyzed with various injector installation angle, injection pressure and ambient pressure. Test results show that penetration length is greatly influenced by the injection pressure. Penetration length is decreased as ambient pressure increased. Spray cone angle is increased as injection pressure and ambient pressure increased. However, bent angle is not influenced by the change of injection pressure and ambient pressure. Spray cone angle distribution map is plotted using the experimental data. Fuel movement around the spark-plug has been enforced as increasing injector installation angle.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2006.11a
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pp.175-178
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2006
A numerical study for spray combustion of fluctuated fuel and oxidizer droplets injected into combustion chamber has been conducted for the analysis of spray combustion considering characteristics of injector. The 2 dimensional unsteady state flow fields have been calculated by using QUICK Scheme and SIMPLER Algorithm. As the spray model, DSF model and Euler-Lagrange Scheme have been used. The sine Auction has been used for droplet fluctuation model of fuel and oxidizer, while the coupling effects of the droplets between gas phase and evaporated vapor have been calculated by using PSIC model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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