• 한국자동차공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.193-200
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• 2007

Natural gas is one of the most promising alternatives to gasoline and diesel fuels because of its lower harmful emissions, including $CO_2$, and high thermal efficiency. In particular, natural gas is seen as an alternative fuel for heavy-duty Diesel Engines because of the lower resulting emissions of PM, $CO_2$ and $NO_x$. Almost all CNG vehicles use the PFI-type Engine. However, PFI-type CNG Engines have a lower brake horse power, because of reduced volumetric efficiency and lower burning speed. This is a result of gaseous charge and the time losses increase as compared with the DI-type. This study was conducted to investigate the effect of injection conditions (early injection mode, late injection mode) on the combustion phenomena and performances in the or CNG Engine. A DI Diesel Engine with the same specifications used in a previous study was modified to a DI CNG Engine, and injection pressure was constantly kept at 60bar by a two-stage pressure-reducing type regulator. In this study, excess air ratios were varied from 1.0 to the lean limit, at the load conditions 50% throttle open rate and 1700rpm. The combustion characteristics of the or CNG Engine - such as in-cylinder pressure, indicated thermal efficiency, cycle-by-cycle variation, combustion duration and emissions - were investigated. Through this method, it was possible to verify that the combustion duration, the lean limit and the emissions were improved by control of injection timing and the stratified mixture conditions. And combustion duration is affected by not only excess air ratio, injection timing and position of piston but gas flow condition.

• 에너지공학
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• 제13권2호
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• pp.118-127
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• 2004

본 연구는 배기량이 16.7ι인 V8형 터보차져 인터쿨러 직접분사식 디젤기관에서 흡기포트의 선회유동과 연료분사계 및 과급기가 기관성능 및 배출가스특성에 미치는 영향을 실험적으로 고찰하며 성능을 개선하는데 있다. 일반적으로 기관의 출력을 높이기 위하여 과급기 및 인터쿨러를 장착하여 과급공기를 냉각시켜 과급효율을 더욱 높인 TCI디젤기관이 보편화되고 있다 본 연구의 결과로서 흡기포트의 선회비가 2.25인 경우에서 압축비 17.5, re-entrant 8.5$^{\circ}$ 형 연소실, 노즐분공경 $\Phi$0.33*3+$\Phi$0.35*2, 노즐돌출량 3.18mm, 분사시기 BTDC 12$^{\circ}$CA, 과급기 T042(압축기 0.6A/R+46Trim, 터빈 1.0A/R+57Trim)경우가 기관성능 및 NO$_{x}$ 농도의 배출특성을 고려할 때 운전영역에서 가장 우수하여 흡기포트, 분사계 및 과급기에 대한 각 인자를 적정화할 수 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.1-10
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• 2023

산업혁명의 발달로 인해 급격하게 증가된 온실가스 배출량을 저감하기 위해 배기 배출물 규제가 계속해서 강화되고 있다. 이를 만족시키기 위해선 친환경 연료의 사용은 필수적이다. 미래의 친환경 연료로서 수소가 주목받고 있지만, 물질적 특성으로 인해 취급과 보관에 큰 어려움을 겪고 있어, 이에 대안으로 암모니아가 제안되었다. 암모니아는 수소 대비 상온 조건에서 쉽게 액화가 가능하며, 에너지밀도가 높다. 이에 엔진의 연료로서 암모니아의 적용성을 검토하기 위해 직접분사식 암모니아 전소 엔진에서 연소제어인자의 변경에 따른 실험을 진행하였다. 본 실험은 점화시기(Spark Timing)와 공기과잉률(Excess Air Ratio) 두 개의 변수를 변경하여 실험을 진행하였다.엔진 속도 1,500 RPM 및 중부하 이상(제동 토크 200 Nm)의 조건에서 암모니아 전소를 하였을 때, 연소 안정성과 질소산화물, 미연 암모니아 등의 배기 배출물의 경향을 관찰하였다. 연소제어인자의 최적화를 통해 암모니아만을 연료로 사용한 경우에도 안정적인 연소가 가능한 조건을 찾을 수 있었고, 향후 운전영역 확장을 위한 전략을 적용할 계획이다.

• 한국가스학회지
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• 제19권6호
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• pp.8-14
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• 2015

합성가스(SNG)는 석탄 가스화를 통하여 얻어지는 가스연료로서, 고유가로 인한 천연가스가격 상승을 대비할 수 있는 대체연료 중의 하나로 주목받고 있다. 본 연구에서는 메탄 90.95%, 프로판 6.05%와 수소 3%의 조성비를 갖는 SNG연료 모사가스와 압축천연가스 (CNG)를 11리터 급 CNG 엔진에 적용하여 연소 및 배기 특성을 비교실험 하였다. 연료공급시스템, 분사시기 등 엔진의 연소제어인자를 일정하게 하고 전부하 운전조건에서 엔진회전수 변화에 따른 출력, 열효율, 연소 안정성 및 배기특성을 비교하였다. 1260rpm, 전부하 운전조건에서 노킹특성도 분석하였다. SNG 연료를 사용했을 때 출력 저하 없이 연소안정성이 향상되어 열효율이 증가하였다. 질소산화물($NO_x$)의 배출은 CNG연료의 경우에 비해 증가되었으나 이산화탄소($CO_2$)의 배출은 감소하였다. SNG 연료를 이용하여 운전할 경우 내노킹성이 향상되었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.110-115
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• 2012

This study describes the characteristics of combustion and exhaust emission in the special engine applying a fuel reactivity controlled compression ignition (RCCI) concept with two different energizing type (solenoid and piezoelectric) injectors for diesel injection. A diesel-gasoline mixed dual-fuel reactivity controlled compression ignition concept is demonstrated as a promising method to achieve high thermal efficiency and low emission in internal combustion engines for transportation vehicles. For investigating the combustion characteristics of RCCI, engine experiments were performed in a light-duty diesel engine over a range of injection timing and mixing rate of gasoline in mass. It was investigated that by increasing the nozzle hole diameter, increasing the combustion pressure and the net indicated mean effective pressure. $NO_x$ and soot can be reduced by advancing start of injection in 84 mixing rate of gasoline in mass. The resulting operation showed that light duty engine could achieve 48 percent net indicated efficiency and 191[g/kW-hr] net indicated specific fuel consumption with lower levels of nitrogen oxides and soot.

• 한국수산과학회지
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• 제9권1호
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• pp.74-78
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• 1976

연료분사시기와 회전속도를 일정하게 했을때 3종류의 연료를 사용하여 압축비와 기관의 성능관계를 조사한 결과 다음과 같은 것이 밝혀졌다. 1. 4 cycle디젤기관의 압축비는 기관마력과 연료소자율과의 관계에서 A, B, C 3종류의 연료에 대해 각각 16, 18, 19의 최적압축비가 존재했으며, 이보다 압축비를 높이면 오히려 기관성능이 저하하고 최대출력도 감소한다. 2. 매시공급열량을 일정하게 했을때 연료 A, B에 대해서 16, 18의 최적압축비가 존재했으며 연료 C에 대해서는 정할수 없었다. 따라서 저 cetane number의 연료에서는 출력에 관계없이 가장 좋은 압축비는 결정할 수 없었다. 3. 발화지연은 압축비가 높을 수록 작았고, 감소율은 압축비가 클수록 작았다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.700-707
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• 2017

전 세계적으로 천연가스 시장에서는 천연가스의 저열량화 추세로 뚜렷하게 변화되고 있다. 이러한 추세는 국내의 천연가스 열량기준에 변화를 가져왔으며, 낮은 열량의 천연가스 도입으로 인해 현재 사용되고 있는 가스기기의 성능에도 변화가 있을 것으로 예측된다. 따라서 본 연구에서는 혼소엔진의 연소특성을 파악하기 위해 CNG 혼소율 변화를 이용하여 열효율, 도시평균유효압력 변동계수 및 열방출 특성을 고찰하였다. CNG 혼소율은 투입되는 연료의 총합 대비 공급되는 천연가스연료의 에너지로 계산하여 천연가스연료가 디젤연료를 대체하는 비율로 정의하였다. 엔진 실험조건으로는 공급되는 천연가스의 발열량은 $10,400kcal/Nm^3$이며, $1800rpm/500N{\cdot}m$의 엔진 운전조건에서 디젤연료의 분사시기는 BTDC $16^{\circ}CA$, 분사압력은 85 MPa로 설정하여 엔진의 성능 및 연소 실험을 진행하였다. 엔진 실험결과로 CNG 혼소율이 변화함에 따라 공급되는 디젤 연료량 역시 변화하고, CNG 혼소율이 증가할수록 디젤 연료량이 감소함으로써 점화에너지가 줄어들어 점화지연기간이 길어지는 연소특성을 나타내며, 이로 인해 엔진의 열효율과 출력도 감소하는 경향을 보였다. 그러나 연소안정성은 5% 미만으로 안정적인 엔진의 연소상태를 보여 실험의 신뢰성을 확보할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권3호
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• pp.390-401
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• 2000

In this study, numerical calculation is carried out to investigate the influence of injection timing, fuel amount, intake $O_2$ concentration, and EGR on Nitric Oxide(NO) formation using a two-zone model in a diesel engine. Results can be summarized as follows. The NO formation is very sensitive to the burned gas temperature, so multi-zone model must be applied to combustion process to predict the burned gas temperature exactly. Since the burned gas temperature increases rapidly during the premixed combustion, most NO is formed within 20 crank angle degrees after ignition. As the injection timing is retarded, the combustion occurs later in the expansion process which causes the decrease of burned gas temperature and, as a result, NO formation decrease. The increase of fuel amount results in the increase of earlier formation of NO in the engine. As the intake $O_2$ concentration increases, the maximum pressure and burned gas temperature increase due to activate combustion. And, [O] mole fraction of equilibrium combustion products also increase. Therefore NO exponentially increases. If exhaust gas is recirculated, the burned gas temperature decreases which results in NO decrease. If exhaust gas is cooled, more NO can be decreased.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.32-38
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• 2004

This study was performed to investigate the behavior of liquid and vapor phase of fuel mixtures with different piston cavity diameters in a optically accessible engine. The conventional engine was modified as Central Injected DI gasoline engine with swirl motion. Two dimensional spray fluorescence images of liquid and vapor phase were acquired to analyze spray behavior and fuel distribution inside of cylinder using exciplex fluorescence method. Piston cavity geometries were set by Type S, M and L. The results obtained are as follows. In the spray formation after SOI, the cone angle and width of the spray were decreased at late injection timing. With a fuel injection timing of BTDC $180^{\circ}C$, fuel was not greatly affected in a piston cavity but generally distributed as homogeneous mixture in the cylinder. With a fuel injection timings of BTDC $90{\circ}C$ and $60^{\circ}C$, fuel mixture was widely distributed in near the cavity center. As a injection timing was late in the compression stroke, residual width of fuel mixture was narrow in proportion to piston cavity.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제35권4호
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• pp.239-243
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• 2010

Biodiesel (BD) can be effectively used as an alternative fuel in diesel engines. However, BD may affect the performance and exhaust emissions in diesel engines because it has different physical and chemical properties from diesel fuel such as viscosity, compressibility and so on. To investigate the effect of injection timing on the characteristics of engine performance and exhaust emissions with BD in an indirect injection diesel engine, BD derived from soybean oil was applied in this study. The engine was operated at six different injection timings from TDC to BTDC $12^{\circ}CA$ and five loads at various engine speeds. Below BD 30, there's similar trend compared with diesel fuel. But, the best injection timing was $4{\sim}6^{\circ}CA$ retarded compare with diesel fuel using BD 30. When the fuel injection timing was retarded, better results were showed, which may confirm by advantages of BD.