• 대한기계학회논문집B
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• 제28권10호
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• pp.1163-1171
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• 2004

The variation of spark plug location have one of the effects on combustion characteristics. Several parameters of the effect on combustion characteristics are shape of combustion chamber, the spark plug position, turbulence flow and so on. This paper presents an experimental study according to variation of spark plug protrusion and PDA valve which have effects on characteristics of combustion and emission in single cylinder gasoline engine. Also, this paper emphasized that combustion stabilization was making by way of the reinforcement of the turbulent flow with the PDA valve. A feasibility and necessity of combustion pressure based cylinder spark timing control according to spark plug protrusion has been examined. So, this was obtained COV$\_$imep/ and the mass fraction burned(MFB) and the specific fuel consumption(sfc). Using the results of the test, the effects of the variable spark plug location and PDA valve can be improved fuel consumption and be available for the combustion stability.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• 한국기계가공학회지
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• 제4권1호
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• pp.56-62
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• 2005

In this study, A controlled auto-ignition (CAI) single cylinder gasoline engine is considered, focusing on the extension of operating conditions. The fuel is injected indirectly into electrically heated inlet air flow. Investigated are the engine performance characteristics under the wide range of operating conditions such as 32 to 63 in the air-fuel ratio, 1000 to 1800 rpm in the engine speed, and 150 to $180^{\circ}C$ in the inlet-air temperature. A controlled auto-ignition gasoline engine which has the super ultra lean-burn with self-ignition of gasoline fuel can be achieved by heating inlet air.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권12호
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• pp.1121-1126
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• 2010

1.9L 커먼레일 직접분사 디젤 엔진을 이용하여 1500rpm 2.6bar BMEP 에서 다량의 EGR (약 41%)과 연료분사 제어를 통한 저온디젤연소 영역에서 연료의 특성이 연소와 배기가스에 미치는 영향을 분석하 였다. 사용한 연료는 세탄가 30 에 대하여 방향족 성분 (20%: A20, 45%: A45)과 T90 온도($270^{\circ}C$: T270, $340^{\circ}C$: T340)의 조합으로 네 개이다. 주어진 엔진 운전 영역에서 실험계획법을 이용하여 방향족 성분 및 T90 온도에 따른 연소 및 배기가스에 미치는 영향을 분석하였다. 착화지연 기간은 T90 온도가 지배적인 인자로 T90 온도 증가에 따라 착화지연 기간도 증가하였다. 저세탄가에 의한 착화지연 기간의 증가로 네 가지 연료 모두 PM 배출은 거의 없었다. NOx 배출은 방향족 성분이 지배적인 인자로 방향족 성분증가에 따라 NOx 배출이 증가하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.70-83
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• 1997

We made a selection of engine operating conditions in the natural aspiration type diesel engine as load and speed. The effects on the power, smoke emission and cylinder pressure characteristics of these variations in operating conditions were observed experimentally. Also, the smoke emission was predicted by using the Arrhenius equation and empirical equation of the smoke emission was made. At the same time, the correlations, between the combustion and smoke emission characteristic were examined. From the above results, it is clear that to prevent power dropping and to decrease exhaust fume whin the conditions are changed, one should improve the intake system. To do this, the best way is to lower the air-fuel mixing ratio. We found that the parameters of the indicated mean effective pressure, maximum pressure and its location and combustion duration, etc. change the motion in accordance with the conditions described above. Also, we found that the variation of the pressure cycle comes from an amplified variation of the early part of process. From the analysis of comparing combustion and exhaust fume, the exhaust fume is produced at the latter time of combustion and decreased when the combustion ratio is higher. Also, we developed a special formula which can predict the exhaust fume value according to the engine load and speed.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권4호
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• pp.371-377
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• 2011

1.9L 커먼레일 직접분사 디젤 엔진을 이용하여 1500rpm 2.6bar BMEP 에서 다량의 EGR(약 41%)과 연료분사 제어를 통한 저온디젤연소 영역에서 연료의 특성이 연소와 배기가스에 미치는 영향을 분석하였다. 사용한 연료는 세탄가 55 에 대하여 방향족 성분(20%, 45%, vol. %)과 T90 온도($270^{\circ}C$, $340^{\circ}C$)의 조합으로 네 개이다. 주어진 실험 조건에서 모든 연료에 대하여 착화지연 기간이 증가함에 따라 PM 은 단조적으로 저감되었다. 동일한 착화지연 기간에 대하여 T90 온도가 높은 연료들의 PM 발생이 높았다. NOx 는 동일한 MFB50% 위치에서 모든 연료가 동등 수준이었다. THC, CO 발생은 연료 조성에 관계없이 동일한 착화지연 기간에 대하여 동등 수준이었다. 또한 착화지연 기간 증가에 따라 THC, CO 배출이 증가하였는데 이는 과혼합 증가가 주 원인으로 판단된다.

• 한국분무공학회지
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• 제5권2호
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• pp.28-34
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• 2000

To reduce the soot and NOx simultaneously, a new system of stratified injection is developed. This system discharges stratified diesel-methanol in a D. I. Diesel Engine. Nozzle and delivery valve of conventional injection system were remodeled to inject diesel and methanol from one injector sequently. The quantity of diesel and methanol was controled precisely by micrometers mounted on the injection control lack. The real injection ratio of dual fuel was measured by volumetric ratio. We could confirm the capabilities that soot and NOx simultaneously were reduced by diesel-methanol stratified injection from the results of in-cylinder pressure data obtained from combustion experiment by stratified injection, heat release rate and mass fraction bumed.

• 한국추진공학회지
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• 제11권2호
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• pp.71-78
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• 2007

Polyethylene-GOX 조합 추진제를 이용하여 소형 하이브리드 로켓 모터의 연소 특성에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 단일 포트 형상으로 가공된 연료 그레인을 사용하였으며, 연소 전후 연료 그레인의 질량 변화를 통해 평균 후퇴율을 결정하였다. 평균 후퇴율식은 Marxman[3,4]과 Altman[14]의 이론식을 기반으로 도출되었으며, 이를 실험 측정치와 비교한 결과, Marxman의 후퇴율 모델이 Altman의 모델 보다 다소 정확함을 확인하였다. 또한, PE-GOX 추진제의 평균 후퇴율에 대한 고찰로부터 하이브리드로켓 모터 작동 시 일정 산화제 유량 하에서 유입 연료 유량 변화가 상당히 적어 O/F 변화가 미미함 을 알 수 있었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.43-50
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• 2002

In the present study, reduction of harmful exhaust gas in a diesel engine using stratified injection system of dual fuel (diesel fuel and methanol) was tried. The nozzle and fuel injection pump of conventional injection system were remodeled to inject dual fuel in order from the same injector. The quantity of each fuel was controlled by micrometers, which were mounted at rack of injection pumps. The injection ratio of dual fuel was certificated by volumetric ratio in injection quantity test. Cylinder pressure and exhaust gas were measured and analyzed under various supply condition of duel fuel. We confirmed that combustion of dual fuel was performed successful1y by using modified injection system in a D.I. diesel. Soot and NOx are simultaneously reduced by stratified injection without large deterioration of thermal efficiency, but THC and CO are relatively increased.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권8호
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• pp.75-83
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• 2005

확대형 채널 내의 정상 천음속 희박 예혼합 연소에 대해 점근해석을 이용하여 연구하였다. 이 모델은 근음속의 유동 속도와 일직선 채널로부터 벗어난 작은 형상변화 그리고 1단 1차 Arrhenius 화학 반응율에 의한 적은 열 방출 사이에서 일어나는 비선형 상호작용에 대하여 탐구하였다. 반응유체 유동은 연소 가스의 질량 분율을 계산하는 상미분 방정식과 연계된 비균질 천음속 미교란 방정식(TSD)을 사용하여 묘사하였다. 또한 점근해석으로부터 반응유체 유동 문제를 지배하는 상사 파라미터들을 유도하였다. 수치 결과들은 대류와 화학반응 그리고 형상효과 사이에 일어나는 복잡한 비선형 상호작용과 유동에 미치는 이것의 영향 등이 잘 나타나 있다.