• 한국자동차공학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.52-57
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• 2003

Common rail injection system is flexible in injection timing, injection duration and pressure in engine. Many researches have reported on the merits in the application of common rail systems. This research investigated on characteristics and performance for single cylinder diesel engine with a common .ail injection system by varying major parameters such as injection timing, injection duration and common rail pressure. The injection timing and injection duration were controlled by electronic pulse generated. and common rail pressure were controlled by PCV driver. The 498cc single cylinder diesel engine was used in this experiment. All data for combustion pressure, injection timing and injection duration were recorded by Labview. Furthermore, this test was focused on how to optimize injection conditions.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권6호
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• pp.681-687
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• 2014

본 논문에서는 해군함정의 추진용 디젤엔진의 연료로 사용되는 선박용 디젤연료와 바이오디젤을 단기통 엔진에 적용시켜 연료분사시기에 따른 실린더 내 연소특성, 엔진성능 및 질소산화물 배출 특성을 분석하고, 초고속 카메라를 이용하여 선박용 디젤연료와 바이오디젤연료의 연소과정을 분석하는데 초점을 두었다. 연료분사시기가 $BTDC25^{\circ}CA$에서 $BTDC5^{\circ}CA$까지 지각될수록 실린대 내 연소최고압력은 점점 떨어졌으나, 토크는 증가하는 경향을 보였다. 질소산화물은 $BTDC15^{\circ}CA$에서 가장 높게 측정되었으며, $BTDC15^{\circ}CA$를 기준으로 지각 및 진각조건에서는 저감되는 것으로 분석되었다. 연료분사시기가 $BTDC5^{\circ}CA$일 때 선박용 디젤연료와 바이오디젤연료의 연소과정을 비교한 결과 산소가 포함된 바이오디젤연료의 착화시기가 선박용 디젤연료보다 빠르나, 화염이 확산되어 발달할수록 화염강도는 선박용 디젤연료가 큰 것으로 분석되었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제14권2호
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• pp.114-120
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• 2006

The basic effects of hydrogen addition for engine performance and emission were investigated in single cylinder research engine. Seven commercial injectors were tested to choose a suitable injector for hydrogen injection prior to its engine implementation. The hydrogen fuel leakage and flow rate were evaluated for each injector and KN3-1(Keihin, CO.) showed the best performance for hydrogen fuel. At the higher excess air ratio(${\lambda}=1.7$, 2.0), the better combustion stability was found with hydrogen addition even though its effect was small at lower excess air ratio (${\lambda}=1.0$, 1.3). Stable operation of the engine was even guaranteed at ${\lambda}=2.0$, if the amount of hydrogen gas was near 15% of total energy. In the lean region, ${\lambda}>1.3$, thermal efficiency was improved slightly while it was not clearly observed at ${\lambda}=1.0$, 1.3. It is considered that, in some cases, high temperature environment due to hydrogen combustion caused further heat loss to surroundings. Except for ${\lambda}=1.0$, with larger amount of hydrogen addition, CO was reduced drastically but it was emitted more at the leaner region. Nitric oxides(NOx) was increased a little more with hydrogen addition at ${\lambda}=1.0$, 1.3. However, at ${\lambda}>1.3$ its relative amount of emission was low. In addition, the amount of NOx was continuously decreased with hydrogen addition, but, at ${\lambda}=2.0$ the amount of NOx was lowered to 1/100 of that of ${\lambda}=1.0$. THC emission was significantly increased as air/fuel ratio was raised to leaner region due to misfire and partial burn.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제8권6호
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• pp.51-59
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• 2000

In-cylinder spray flow motion plays an important in the adjustment of mixture preparation with a fundamental spray characteristics and in-cylinder flow field well in direct-injection gasoline engine. In this study, the fundamental spray characteristics such as mean drop size, velocity distribution, spray angle were measured and in-cylinder spray flow motion was visualized in order to optimize intake port, piston top land and combustion chamber shapes in the development stage of mass-produced G야 engine. For these experiments, the PDPA measurements and Mie scattering technique were used for detailed spray characteristics and in-cylinder spray motions were obtained by use of ICCD camera through the single-cylinder optical engine. From the experimental results, the test injector shows a good low-end linearity between the dynamic flow and fuel injection pulse width and the fuel spray of 20mm or less in SMD with good spray symmetry. In addition, the in-cylinder tumble flow has more effect on the homogeneous mixture formation than that of in-cylinder swirl flow at early injection mode and the in-cylinder swirl flow plays a better role of stratified mixture preparation than tumble flow at late injection mode.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권6호
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• pp.1-6
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• 2002

마이크로 연소실을 장착한 MAV 추진 장치용 단기통 MEMS 엔진을 제작하였다. 본연구에서는 MEMS 크기의 왕복운동 내연기관의 타당성을 검증하고 실용화를 위한 설계 및 가공데이터를 축적하고자 하였다. 엔진 블록은 가공의 정밀도와 내열성등을 고려하여 감광유리 웨이퍼를 사용하였으며, 점화 전극은 베이스 플레이트 위에 니켈 도금으로 제작하였다. 감광유리판은 등방성 에칭의 특성이 탁월하여 마이크로 엔진의 실린더와 피스톤과 같이 비교적 깊은 식각이 가능함을 확인하였다. 전체 엔진은 세 개의 별도 가공된 레이어를 접착하여 조립한다. 본연구의 엔진 연소실은 깊이는 1mn, 폭 2mn이며, 피스턴은 수소-공기 예 혼합 가스의 연소압력에 의하여 구동된다. 가공된 엔진의 연소실험을 통하여, 점화, 화염전파 및 피스턴 구동을 확인하였으며, 실용화를 위한 연구가 요구되고 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권7호
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• pp.868-876
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• 2014

본 논문에서는 함정에 탑재된 추진용 엔진에 사용되는 디젤연료(MDO)의 분사상태를 가시화가 가능한 단기통 디젤엔진에 적용시켜 전 후 분사시기에 따른 연소특성, 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HC) 배출특성을 규명하고, 연소과정의 가시화를 통하여 연소특성을 분석하는데 초점을 두었다. 전 분사시기가 주 분사시기 쪽으로 지연될수록 실린더 내부 평균유효압력($P_{me}$) 및 최고압력($P_m$)은 상승했으나, 주 분사의 방열율은 저감되고, 일산화탄소 및 탄화수소의 발생량 또한 감소하였다. 후 분사시기가 빨라질 경우 주 분사에 의해 형성된 고온, 고압 하에서 연소가 이루어짐에 따라 실린더 내부 평균유효압력 및 최고압력은 증가하였고, 일산화탄소 및 탄화수소 배출수준 또한 증가하였다. 연소과정을 분석한 결과, 전 분사시기가 늦어질수록 주 분사 시 발생되는 착화지연은 매우 짧아지며, 화염강도는 매우 상승하였다. 분사시기에 관계없이 후 분사 시 착화지연 현상은 발생하지 않았으며, 후 분사시기가 늦어질수록 화염의 강도는 점점 떨어졌다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권7호
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• pp.692-698
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• 2020

본 논문은 커먼레일 단기통 디젤엔진에서 다단 파일럿 분할 분사 전략이 연소 및 배기가스 배출특성에 미치는 영향을 분석하는 데 초점을 두었다. 실린더 내부 최고 압력과 열발생률은 단일분사 조건에서 가장 높았으며, 파일럿 분사량이 균등하게 분할되어 분사 횟수가 증가할수록 감소하는 경향으로 나타났다. IMEP, 엔진 토크 및 연소 효율은 1단 파일럿 분사 조건에서 가장 낮게 나타나는 특성을 보였으나, 다단 파일럿 분할 분사 전략 적용 시 증가하는 경향으로 분석되었다. COV_IMEP는 연소 효율이 가장 낮은 1단 파일럿 분사 조건에서 가장 높았으며, 이는 연소 안정성이 낮다는 것을 의미한다. 배기가스 중 산소농도는 단일분사 조건에서 가장 낮았고, 이산화탄소는 가장 높게 배출되는 특성을 보였다. 다단 분할 분사 전략 적용 시 저온 연소과정이 진행되기 때문에 일산화탄소의 산화율은 낮아지게 되고 배출수준은 증가하는 특성을 보였다. 탄화수소는 국부적으로 농후한 혼합기가 형성되는 단일분사 조건에서 가장 높은 결과를 보였다. 질소산화물은 다단 파일럿 분할 분사 전략 중 3단 파일럿 분사 조건에서 55.6%까지 감소하는 특성을 보였다.

• 한국가스학회지
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• 제15권5호
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• pp.50-56
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• 2011

엔진의 제동시의 유효일을 이용하여 고압의 압축 공기를 저장하고 운전 시에는 저장된 압축 공기를 동력원으로 사용하는 신개념의 Air hybrid 엔진의 구현 가능성 검토를 위한 실험적인 연구를 진행하였다. Air hybrid 엔진 시스템의 구현을 위하여 연구용 단기통엔진을 개조하였고, 배기 밸브 중의 하나에 독립 가변 밸브리프트 시스템을 장착하여 압축 행정 동안에 고압의 공기를 저장할 수 있도록 하였다. 또한, 엔진의 구동을 위하여 점화플러그 위치에 공기 분사 모듈을 장착하여 팽창행정 중에 고압의 공기를 분사할 수 있도록 하였다. 압축 공기 저장 모드에서는 800rpm 아이들 조건에서 800 사이클 동안 30리터의 공기 저장 탱크를 최대 13 bar 까지 충전할 수 있었고, 충전된 고압의 공기를 이용하여 800rpm 아이들 조건에서 0.41 bar의 평균도시유효압력의 일을 얻을 수 있었는데 이것은 정상적인 아이들 조건보다 1.1 bar의 유효일이 증가한 것이다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.169-176
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• 2001

The purpose of study is to obtain low-emission and high-efficiency in LPG engine with hydrogen enrichment. The test engine was named heavy-duty variable compression ratio single cylinder engine (VCSCE). The fuel supply system provides LPG/hydrogen mixtures based on same heating value. Various sensors such as crank shaft position sensor (CPS) and hall sensor supply spark timing data to ignition controller. Displacement of VCSCE is $1858.2cm^3$. VCSCE 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 0.76 and 1.5. As a result, i) Maximum thermal efficiency occurred at ${\lambda}$ value 1.0. It was shown that thermal efficiency was increased approximately 5% with hydrogen enrichment at same ${\lambda}$ value. ii) Engine-out carbon monoxide (CO) emissions were decreased at a great rate under LPG/hydrogen mixture fuelling. iii) Total hydrocarbon (THC) emission was much exhausted in rich zone, same as CO. But THC was exhausted a little bit more in lean zone. iv) Finally, engine-out oxides of nitrogen (NOx) was increased with ${\lambda}$ value 1.0 zone at a greater rate with hydrogen enrichment due to high adiabatic flame temperature.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.170-177
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• 2006

Hydrogen can extend the lean misfire limit to a large extent when it is mixed with conventional fuels for a spark ignition engine. In this study, hydrogen-enriched gaseous fuels by reforming process were simulated according to their proportions of $H_2$, CO, $CO_2$ and $N_2$ gases. Pure hydrogen and two different hydrogen-enriched gaseous mixtures(A-, B-composition) were tested for their basic effects on the engine performances and emissions in a single cylinder research engine. A- and B-composition showed different results from 100% $H_2$ addition because air/fuel mixtures were more diluted by their additions. Even though the energy fraction of reformed gases was increased, combustion stabilities and lean misfire limits were not sensitively improved. It means that combustion augmentation by $H_2$ addition was offset by the charge dilution of $N_2$ and $CO_2$. In addition, the low flammability of CO gas deteriorated thermal efficiencies. CO emission was drastically increased with B-composition which included higher CO component. However, $NO_x$ was reduced as energy fraction($X_e$) rised except for the case of 100% $H_2$ addition at $\lambda=1.2$ and was, for A-composition, lowered to a factor of ten when compared with that of $H_2$ addition. HC emissions were largely influenced by $COV_{imep}$ due to misfire and partial burns.