The purpose of this study is to obtain low-emission and high-efficiency by hydrogen enriched LPG fuel in LPG engine and is to clarify the effects of hydrogen enrichment in LPG fuelled engine on exhaust emission and performance. An experimental study was carried out to obtain fundamental data for performance and emission characteristics of hydrogen enrichment in LPG engine. The research was held by changing the hydrogen ratio to 0, 5, 10, 20% in 1500rpm, bmep 2 and 4bar. The result turned out that the combustion duration was shortened due to fast flame propagation of hydrogen. And the amount of Carbon dioxide and Hydrocarbon decreased. However, the amount of NOX increased, which is thought to be the result of high adiabatic flame temperature of hydrogen. It has been confirmed that this phenomenon has changed by the Hydrogen mixing ratio.
Finding an alternative fuel and reducing environmental pollution are the main goals for future internal combustion engines. The purpose of this study is to obtain low-emission and high-efficiency by hydrogen enriched LPG fuel in constant volume chamber. An experimental study was carried out to obtain fundamental data for the combustion and emission characteristics of pre-mixed hydrogen and LPG in a constant volume chamber (CVC) with various fractions of hydrogen-LPG blends. To maintain equal heating value of fuel blend, the amount of LPG was decreased as hydrogen was gradually added. Exhaust emissions were measured using a HORIBA exhaust gas analyzer for various fractions of hydrogen-LPG blends. The results showed that the rapid combustion duration was shortened, and the rate of heat release elevated as the hydrogen fraction in the fuel blend was increased. Moreover, the maximum rate of pressure rise also increased. These phenomena were attributed to the burning velocity which increased exponentially with the increased hydrogen fraction in the $H_2$-LPG fuel blend. Exhaust HC and $CO_2$ concentrations decreased, while NOX emission increased with an increase in the hydrogen fraction in the fuel blend. Our results could facilitate the application of hydrogen and LPG as a fuel in the current fossil hydrocarbon-based economy and the strict emission regulations in internal combustion engines.
본 연구에서는 플라즈마 반응기를 이용한 자동차용 LPG 연료의 개질 특성에 대해서 실험하였다. 실험에서 사용된 플라즈마 반응기술은 종전의 촉매반응기술에 비해서 빠른 기동시간 및 연소기 부하변동 응답성, 단순하고 소형화가 가능한 장점을 가지고 있어 차량의 온-보드형 개질에 적합하다. 본 개질 반응의 특성을 평가하기 위해 플라즈마 반응기로 공급되는 $O_2$/C 비와 공급되는 공기와 LPG의 총 유량 및 플라즈마 공급전력을 주요 변수로 실험하였다. 공급되는 전력이 일정할 때, $O_2$/C 비 변화 실험에서는 완전산화 조건으로 갈수록 LPG 전환율은 증가하지만 수소의 선택도는 감소되었다. 높은 수소 선택도와 수율을 동시에 만족시키는 $O_2$/C 비는 20~50lpm 조건에서 0.8~0.9 이었으며, 총 유량이 증가할수록 LPG 전환율과 수소 수율이 감소하는 경향을 나타내었다.
In this study, characteristics of reforming process of automotive liquefied petroleum gas (LPG) fuel using plasma reactor are investigated. Because plasma reformer technology has advantages of a fast start-up and wide fuel/oxidizer ratio of operation, and reactor size is smaller and more simple compared to typical combustor and catalytic reactor, plasma reforming is suitable to the on-board vehicle reformer. To evaluate the characteristics of the reforming process, parametric effect of $O_2/C$ ratios, reactant flow rate and metal form on the process were investigated. In the test of varying $O_2/C$ ratio from partial oxidation to stoichiometry combustion, conversion of LPG was increased but selectivity of $H_2$ decreased. The optimum condition of $O_2/C$ ratio for the highest $H_2$ yield was determined to be around 1.0 for 20~50 lpm, and 1.35 for 100 lpm. Specific energy density (SED) was major factor in reforming process and higher SED leads to higher $H_2$ yield. And metal form in the reformer increased $H_2$ yield of about 34 % as compared to the case of no metal form. The result can be a guide to map optimal condition of reforming process.
As the interest on the air pollution is gradually rising up at home and abroad, automotive industries have been working on the exhaust emission reduction from vehicles through a lot of approaches, which consist of new engine design, innovative aftertreatment systems, and using clean fuels. Methanol, ethanol, LNG, LPG, H2, reformulated gasoline are generally recognized as the clean fuel. Since the low price policy of government on LPG has expanded its vehicle market recently, there is concern of the exhaust emission of LPG vehicle. In this paper, we studied the value of LPG fuel as a clean fuel by comparing the results of the exhaust emission from LPG and Gasoline fueled vehicles, and discussed its limitation of LPG vehicle with mixer type as a fuel supply system. FTIR was used to understand the difference of exhaust emission components of LPG and Gasoline fueled vehicles.
Finding an alternative fuel and reducing environmental pollution are the main goals for future internal combustion engines. The purpose of this study is to obtain low-emission and high-efficiency by hydrogen enriched LPG fuel in a LPG engine. An experimental study was carried out to obtain fundamental data for the emit HC emission characteristics at cold start of pre-mixed LPG and hydrogen in a LPG engine with various fractions of hydrogen-LPG blends. To maintain equal volume ratio of fuel blend, the amount of HC was decreased as hydrogen was gradually added. The results showed that as hydrogen increases, in-cylinder pressure increased. Also emission of unburned hydrocarbon (HC) is sharply decreased.
This research investigated spray characteristics using LPG fuel under compression ignition to contribute to develop a high efficiency LPG fuel is an environmentally-friendly fuel since it emits lower $CO_2$ compare to other conventional fuels. In order to observe spray process, a high speed digital camera and high pressure common-rail injector were applied. Using the spray behaviors of LPG and diesel fuel from the experiment, this research analyzed the mixing process of air-fuel mixture numerically with FLUENT 6.3 when LPG and diesel fuel injected directly into the cylinder while compression stroke occurs. Spray characteristics of LPG fuel was investigated by using numerical method, in which KH-RT model was adapted for phase change. As a result of numerical analysis, this work found out that LPG spray has a wider mixing formation and uniform diffusion of air-fuel mixture compare to diesel.
The purpose of study is obtaining low-emission and high-efficiency in LPi engine with hydrogen enrichment. The test engine was named variable compression ratio single cylinder engine (VACRE). The fuel supply system provides LPG/hydrogen mixtures based on same heating value. A varied sensors such as crank shaft position sensor (CPS) and hall sensor supplies spark timing data to ignition controller. Displacement of VACRE is $1858.2cm^3$. VACRE was runned 1400rpm with compression ratio 8. Spark timing was set MBT without knocking. Relative air-fuel ratio($\lambda$) of this work was varied between 0,8 and 1.5.
연소실 내부의 연료 분포를 실시간으로 측정하는 목적을 가진 소형화 장비인 LIBS plug가 개발 및 제작 되었다. LIBS plug는 레이저 유도 플라즈마 분광분석법 (Laser-induced breakdown spectroscopy : LIBS)를 응용한 장비로, 기존의 LIBS 결과인 전체 스펙트럼에서 당량비와 깊게 관여하는 두 개의 파장(H: 656.3 nm, O: 777 nm)만을 선정하여 측정할 수 있도록 하였다. 렌즈와 밴드패스 필터, 포토다이오드로 구성된 본 장비로 수집한 결과에 대한 분석이 이루어졌으며, 액체(가솔린)와 기체(LPG) 연료와 공기의 혼합물에서의 당량비 측정이 이루어졌다.
본 연구에서는 유료 운송시스템의 대표적인 예인 택시를 가정하여, 최대 수익을 위한 최적의 운행속도에 대한 수식적인 분석을 수행한다. 손님의 분포에 따라 평균 운행속도를 5km/h부터 80km/h까지 시속을 5km/h씩 늘려가며 분석하였으며 연비는 LPG차량의 실제적인 연비를 적용하였으며, 요금 또한 실제의 예를 적용하였다. 분석 결과, 택시의 속도가 높을수록 손님을 태우는 확률이 높아지나, 따라서 연료비 부담도 함께 늘어나므로 손님의 분포정도에 따라 수익금에 차이가 나는 것을 확인 하였으며, 이를 기반으로 하여 최대 수익을 위한 최적의 속도를 구하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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