직접분사식 디젤기관의 성능과 배기가스 문제에 여향을 주는 실린더 내에서의 연소형태는 크게 연료분사계와 흡입공기 유동계 두 가지에 의해 결정된다. 즉 분사율, 부사시기, 분무형태와 같은 분사계의 특성과 공기선회, 스퀴시(squish), 난류와 같은 공기 유동 특성에 의하여 연소형태가 결 정된다. 이러한 복잡한 연소형테를 기관 특성에 맞게 조정한다는 것은 대단히 어려운 문제인데 이것은 연료화 공기의 혼합이 연소실형상과 흡기계의 형상에 큰 영향을 받으며 연료가 액체 상 태로 연소실내로 들어와 분무과정을 통하여 증발이 되어야만 연소가 가능하기 때문이다. 특히 흡입공기 유동계에 있어서 현재의 직접 분사식 대젤기관의 흡입구 형상은 흡입공기의 운동에너 지에 모멘트를 가하여 연소실내에서 공기의 선희(swirl)를 발생시켜 줌으로써 연료와 공기의 혼 합기를 형성시키는 Helical type이 많이 이용되고 있다. 그러나 기관 성능과 배기가스 특히 NOx는 상반관계를 이루기 때문에 연소실내로 들어오는 흡입공기의 선희강도(swirl ratio)를 너무 강하게만 한다고 하여 좋은 결과를 얻을 수는 없다. 따라서 설계하고자 하는 각 기관에 있어서 요구되는 성능과 배기가스 문제를 만족하는 흡입공기의 선희강도가 얻어질 수 있도록 흡입구 형상을 설계한다는 것은 많은 연구와 경험이 요구되고 있다. 본 자료에서는 직접분사식 디젤기 관에 있어서 흡입공기의 최적 선희강도에 대한 설정방법과 흡입구 형상 설계를 위한 설계 이론 및 정상류 Rig test상에서의 흡입공기 선희강도의 평가방법을 소개하고자 한다.
Biodiesel is technically competitive with or offers technical advantages over conventional petroleum diesel fuel. Biodiesel is an environmentally friendly alternative liquid fuel that can be used in any diesel engine without modification. In this study, to investigate the effect of fuel injection timing on the characteristics of performance with DBF in DI diesel engine. The engine was operated at five different fuel injection timings from BTDC $6^{\circ}$ to $14^{\circ}$ at $2^{\circ}$ intervals and four loads at engine speed of 1800rpm. As a result of experiments in a test engine, maximum cylinder pressure is increased with leading fuel injection timing. Specific fuel oil consumption is indicated the least value at BTDC $14^{\circ}$ of fuel injection timing.
The performance of a direct-injection type diesel engine often depends on the strength of air flow in the cylinder, shape of combustion chamber, the number of nozzle holes, etc. This is of course because the process of combustion in the cylinder was affected by the mixture formation process. In the present paper, high speed photography was employed to investigate the effectiveness of holes penetrated from the bottom of cavity wall to piston crown for some more useful utilization of air. The holes would function to improve mixing of fuel and air by the increase of air flow in the cylinder. The results obtained are summarized as follows, (1) Activated first of the combustion by shorten of ignition timing and rapid flame propagation (2) Raised the combustion peak pressure, more close to TDC the formation timing of peak pressure.
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.
The objective of this paper is to quantitatively investigate the effects of alcohol mixture on the combustion improvement of main fuel in supplying alcohol to direct injection diesel engine by auxiliary injection method and blend method. If alcohol is supplied, engine performance greatly improves in high load range. In case of supplying ethanol, BSFC improves, the emission of smoke and NO decreases by delaying main fuel injection timing 5$\^{C}$A. The maximum delivery quantity of alcohol is limited to approximately 50% of total fuel delivery due to misfire and knocking. The limit quantity of main fuel injection that does not accompany misfire and the deterioration of BSFC was approximately 15∼18.5mg/st.
In a diesel engine, air-fuel mixture formation and ignition delay period have great influence on the performance of engine. Their main factors are combustion chamber shape, fuel injection system. air volume, air flow and so on. So, the combustion process in the cylinder is complex because of many factors which have direct and indirect effects on it. In this study, we take into consideration of scavenging pressure and scavenging temperature that are hewn as the main factor to the combustion process of two-stroke D.1. diesel engine. It is taken a picture of the combustion flame process for combustion chamber of re-entrant type and cylindrical type. So, it is applied to the basis data of combustion chamber design from an image analysis.
To analyze a formation process of the soots in spray flame in the combustion chamber, an optically accessible DI Diesel engine was used for visualization. The images of the flames and soots were visualiaed with high speed camera by Schlieren method and Light extinction method. The spray flame and soot images on the films were analyzed at the various engine operating conditions. Soot distributed widely in spray flame and its concentration was about $100g/m^3$ at the position close by nozzle tip of spray flame region, however it decreased below $20g/m^3$ at the corner of combustion chamber due to soot oxidation.
The four combustion stages in a diesel engine have close correlation among them. Especially, the ignition delay period has significant effect on the following combustion stage. And the period is also one of inevitable combustion processes in the diesel engine. For example, the diesel knocking is a well-known phenomenon due to the long ignition delay period. The interval of the ignition delay period is affected by the mixture formation process in the cylinder. However, in the case of the D.I. diesel engine, the available duration to make the mixture formation of air-fuel is very short. In addition, the means of the mixture formation mainly depends on the injection characteristics and properties of the fuel. It is difficult to make complete mixture. Therefore, an early stage of combustion is violent, which leads to the weakness of noise and vibration. In this study, using the visible engine, we measured the ignition delay period by photo sensor which detect occurrence of flame and presented the factors of the injection characteristics such as kinds of injection system, the injection pressure and the injection timing. The relation between the ignition delay period and cylinder pressure diagram which was concurrently obtained was also estimated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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