• Journal of Power System Engineering
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• v.16 no.5
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• pp.5-12
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• 2012

희박예혼합기의 급속연소에 관한 연구를 위하여 2-실린더 가솔린 엔진을 부실 타입의 압축천연가스(CNG) 분사 엔진으로 개조하였다. 본 연구에서는 부실의 최적설계에 관심을 두고 두 종류의 부실을 적용하여 실험을 실시하였고, 부실의 체적과 홀 개수는 1.5cc와 6개로 각각 동일하게 하고, 홀 직경을 0.8mm 및 1.1mm로 달리하였다. CNG연료는 포트연료분사(Port fuel injection; PFI)와 부실분사(Sub-chamber injection; SCI)에 의해 엔진에 독립적으로 공급되고, 그 실험결과로 구한 연소압력, 평균유효압력(IMEP), 질량연소분율과 사이클변동계수(COV) 등을 서로 비교하였다. 본 연구의 대표적 실험연구결과로서 PFI 타입의 엔진연소특성은 희박예혼합기의 경우를 제외하고 모든 조건에 있어서 기존의 가솔린 엔진과 비슷하였고, SCI 타입의 엔진연소특성으로 평균유효압력은 부실 내에 불완전 예혼합기형성으로 PFI 타입보다 낮았으며, COV는 SCI 타입이 희박가연한계가 확대됨으로 인하여, 특히 높은 공기과잉률 범위에서 PFI 타입과 비교해 보다 좋은 결과를 나타내었다.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.11 no.3
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• pp.3-7
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• 1989

여기서는 희박연소방식이 가지는 문제점과 그 극복을 위한 노력 및 그간 발표된 몇종류의 실용엔진을 소개한다.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.6 no.3
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• pp.58-67
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• 1984

공간적 화염전파에 대한 실험적인 파악을 통하여 오토엔진에서의 연소과정과 진행을 위한 깊은 통찰을 할 수 있다. 그것을 통하면 매우 희박한 공기, 연료 혼합기의 경우 실린더에서 직접소염 과정을 확인할 수도 있고 hydrocarbon의 불완전 연소와 나타나는 qunching zone간의 관계를 조사할 수도 있다. 광전도 섬유기술(Lichtleit-fasertechnik)을 사용하여 새로 개발된 측정방법을 이용하여 단기통 오토엔진에서 화염면의 공간적인 전파과정과 매우 희박한 공기 연료 혼합기 에서의 quench zone의 출현을 조사하였다. 측정결과들은 공기연료 혼합기가 희박해 질수록 화 염전파 과정이 점점 느려지는 것을 보여준다. 아주 높은 공기 과잉율을 갖는 엔진 운전에서는 화염속도와 연소속도가 매우 급하게 감소한다. 그리하여 화염면은 팽창 단계에서 상대적으로 증가하는 피스톤속도 때문에 더이상 피스톤을 따를 수가 없으며 그로 인해 직접 피스톤상부에 소염대가 형성된다. 그에 의해 배기가스에서의 hydrocarbon 방출의 급격한 증가와 효율이 급격히 감소하는 엔진 운전과 관련이 지어진다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.9
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• pp.727-734
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• 2015

Recently, because of the increased oil prices globally, there have been studies investigating the improvement of fuel-conversion efficiency in internal combustion engines. The improvements realized in thermal efficiency using lean combustion are essential because they enable us to realize higher thermal efficiency in gasoline engines because lean combustion leads to an increase in the heat-capacity ratio and a reduction of the combustion temperature. Gasoline direct injection (GDI) engines enable lean combustion by injecting fuel directly into the cylinder and controlling the combustion parameters precisely. However, the extension of the flammability limit and the stabilization of lean combustion are required for the commercialization of GDI engines. The reduction characteristics of three-way catalysts (TWC) for lean combustion engines are somewhat limited owing to the high excess air ratio and low exhaust gas temperature. Therefore, in the present study, we assess the reaction of exhaust gases and their production in terms of the development of efficient TWCs for lean-burn GDI engines at 2000 rpm / BMEP 2 bar operating conditions, which are frequently used when evaluating the fuel consumption in passenger vehicles. At the lean-combustion operating point, $NO_2$ was produced during combustion and the ratio of $NO_2$ increased, while that of $N_2O$ decreased as the excess air ratio increased.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.1
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• pp.45-51
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• 2015

In order to meet the enforced emission regulations and reduce fuel consumption, various new technologies are employed in engines. The problem of NOx emissions under a lean mixture condition should be solved, because a lean-burn direct-injection engine can realize stable lean combustion with a stratified mixture, which results in improvements in fuel economy and emissions. This study investigated the effects of intake and exhaust valve timing changes on the performance and emission characteristics of a lean-burn LPG direct-injection engine. Under a partial-load operating condition without throttling, an increase in the intake valve opening led to an increase in NOx emissions due to an increase in the amount of excess air. The fuel consumption deteriorated with an increase in the exhaust valve opening due to a decrease in the expansion work and an increase in the pumping loss.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.6
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• pp.607-614
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• 2013

Nowadays, automotive manufacturers have developed various technologies to improve fuel economy and reduce harmful emissions. The ultra-lean direct injection engine is a promising technology because it has the advantage of improving thermal efficiency through the deliberate control of fuel and ignition. This study aims to investigate the development of a spray-guided-type lean-burn LPG direct injection engine through the redesign of the combustion system. This engine uses a central-injection-type cylinder head in which the injector is installed adjacent to the spark plug. Fuel consumption and combustion stability were estimated depending on the ignition timing and injection timing at various air-fuel ratios. The optimal injection timing and ignition timing were based on the best fuel consumption and combustion stability.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.22 no.5
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• pp.735-740
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• 2011

본 연구에서는 직접분사식 CNG기관의 희박한계를 보다 확장하여 고효율 및 저배기 공해를 실현시키고자 실린더 내에 고압의 천연가스를 직접분사함과 동시에 흡입과정 중 흡기관 내에 소량의 저압천연가스를 보조분사하는 경우의 희박한계 확장 및 제반특성에 대해 검토하였다. 그 결과, 흡기보조분사가 없을 경우 희박한계가 ${\lambda}$ = 1.4 까지였으나, 흡기보조분사율이 5~15% 정도에서는 희박한계가 ${\lambda}$ = 1.5 까지 확장되었다. 이는 흡기보조분사에 따른 혼합기의 혼합율 향상에 기인한 것으로 해석하였다. 연소기간은 줄어들었지만, 흡기보조분사의 효과는 주연소기간에서 조기연소기간보다 강하게 나타났다.

• Journal of the KSME
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• v.23 no.6
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• pp.427-433
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• 1983

내연기관의 성능은 실린더에서 연료의 화학에너지가 열에너지로 얼마만큼 빠르고 완전하게 변화하느냐에 좌우된다. 이를 위해서는 실린더 내에서 뜨거운 압축공기와 연료의 혼합 및 증기화가 요구된다. 엔진의 출력은 매 사이클당 흡입.압축할 수 있는 공기량에 좌우되므로 연소의 해석을 위해서는 실린더 내의 공기유동, 연료의 분무 및 연소과정을 이해 해야한다. 배기와 엔진효율의 요구성때문에 희박 혼합기 또는 EGR (exhaust gas recirculation)이 필요하게 된다. 그러나 희석이 크면 낮은 연소온도, 낮은 층류흐름속도와 화염전면의 낮은 난류강도 때문에 연소기간이 증대하게 된다. 실제로 희박의 증가는 실화 또는 긴 연소 지연기간, 사이클 마다의 연소맥동현상, HC배기의 증가등을 초래하게 된다. 이러한 저온연소의 단점들은 연소상태를 안정시키고 연소량을 증대시키는 공기의 유동을 이용해서 해결 될 수 있다. 최근에는 선회류와 난류의 강도를 증가시켜서 빠른연소(fast burning)를 이루고 있다. 선회류와 난류의 강도를 증대시키는 가장 중요한 2가지 방법은 흡입포트(port), 매니홀드(manifold)설계이다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.10
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• pp.837-844
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• 2014

Automotive manufacturers have recently developed various technologies for improving fuel economy and satisfying enhanced emission regulations. The ultra-lean direct injection engine is a promising technology because it has the advantage of improving thermal efficiency through the deliberate control of ignition. A conventional LPG engine has been redesigned to an ultra-lean-burn LPG direct injection engine in order to adopt combustion system of ultra-lean-burn. This study is aimed at investigating the effect of a change in the compression ratio on the performance and emission characteristics of a lean-burn LPG engine. The fuel consumption, heat release rate, combustion pressure, and emission characteristics are estimated depending on changing the effect of compression ratio. When the compression ratio is increased, it is difficult to improve the fuel consumption owing to an unstable combustion state, but the total hydrocarbon and nitrogen oxide emissions are reduced.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.2
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• pp.137-143
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• 2012

Currently, in order to meet the reinforced emissions regulations for harmful exhaust gas including carbon dioxide ($CO_2$) as a greenhouse gas, technologies for reducing $CO_2$ emission and fuel consumption are being developed. Gasoline direct injection (GDI) systems have the advantage of improved fuel economy and higher power output than port fuel injection gasoline engine systems. The aim of this study is to examine the performance and emission characteristics of a lean burn GDI engine equipped with spray-guided-type combustion system. Stable lean combustion was achieved with a late fuel injection strategy under a constant operating condition. Further improvement in specific fuel consumption is possible with the introduction of multiple fuel injection strategies, which also increases hydrocarbon (HC) and nitrogen oxide ($NO_x$) emissions and decreases carbon monoxide (CO) emission.