Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.18
no.4
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pp.132-139
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2010
This paper describes an investigation of the performance and emission characteristics of a commercial cylinder direct injection diesel engine operating on natural gas with pilot diesel ignition. Engine tests for variations in the pilot injection timing were performed at an engine speed of 1500 rpm. This study showed that the performance of the dual-fuel diesel engine increased as the engine load increased and as the pilot diesel injection timing angle advanced. The peaks of cylinder pressure, pressure rise rate, and heat release rate all increased while the fuel ignition timing advanced with the pilot injection timing. The engine operation was stable, and the least smoke was produced at a pilot injection timing of $12^{\circ}$ before top dead center. NOx emissions were only exhausted under high-load conditions, and they increased as the pilot injection timing angle advanced.
Park, J.S.;Ha, D.H.;Yeum, J.K.;Ha, J.Y.;Chung, S.S.
Journal of Power System Engineering
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v.12
no.4
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pp.5-11
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2008
The RI gasoline engine haying a sub-chamber had a high cycle variation due to the difficulty of the residual gas scavenge in the sub-chamber. To solve this problem and improve the combustion performance of RI engine, we devised a method to inject directly CNG fuel into the sub-chamber. A DI diesel engine of single cylinder was converted into a RI-CNG engine and an electronic control unit for the engine was manufactured. In this study, the combustion characteristics of the RI-CNG engine were investigated with the injection timings and air excess ratios at the load conditions of 50% throttle open rate and 1700rpm. As the results from this study, the RI-CNG engine worked reliably under the condition of the ignitable lean limit of $\lambda=1.7$ by showing the $COV_{imep}$ below about 5%. And the highest thermal efficiency could be obtained in the injection timing that produced the high imep and the low $COV_{imep}$ at the same time. The CO emission concentration indicated very low values and the THC and $NO_x$ showed an opposite pattern. With a view to improving the thermal efficiency and reducing the harmful emissions, the proper control region of the ignition timing and the mixture ratio were nearly ATDC $20^{\circ}\sim50^{\circ}$ and $\lambda=1.4$ respectively.
Kim, Ho-Yoon;Bae, Won-Byong;Jang, Young-Jun;Kim, Chul
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.32
no.6
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pp.465-473
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2008
Type II compressed natural gas(CNG) storage vessels for automobiles have been acknowledged for their excellence and have recently become established in local regions. Their supply is not only to automakers in Korea such as Hyundai Motors but they are being increasingly exported. Although the available products have undergone safety evaluations and are certified by an authorized institution they are still short of the optimal design that is possible for such storage vessels. This research investigates the shape and thickness of the dome with the aim of optimizing the type II CNG storage vessels by using a finite element analysis technique. CNG storage vessels can be largely divided into 3 parts namely, the hear part, the cylinder part and the dome part. The head part is designed by means of a hot spinning process and this method is safer than that used in the design of the dome part even though its shape is similar. The thickness of the liners and reinforcing materials was optimized based on the requirements of the cylinder and dome parts. In addition, the shape of the dome, which is most suitable for Type II CNG storage vessels, is proposed by a process of review and analysis of various existing shape, and then conducting a structural stability evaluation to ensure the optimal design plan.
본 논문에서는 CNG 연료를 고압분사시 연소 특성에 관한 데이터를 확보하고자 한다. 실험은 연소실내의 분사압력과 점화시간을 다양하게 할 수 있는 정적연소상태에서 이루어졌다. 광학적인 실험장치가 연소 특성을 파악하기위해서 공학적인 실험장치가 이용되었다. 이러한 연구는 차후 CNG를 고압연소분사시 형성되는 연소특성에 대한 중요한 기초적인 자료가 될 것이다.
Since particulate matter has high impacts on human health and everyday life, the dual fuel systems utilizing diesel and compressed natural gas have been developed to improve the environmental performance of diesel vehicles. The objective of this study is to estimate the economic feasibility of the dual fuel system based on real operating data of dual fuel buses and diesel buses. The system is economically feasible if the annual mileage of the dual bus is higher than 30,000 km, or if the unit fuel price of diesel is higher than that of CNG by 408 won. The uncertainty analysis results show that the economic feasibility of the system is probabilistically high, regardless of the variability of input data such as mileage and unit prices for the fuels. The sensitivity analysis results show that diesel and CNG prices are the highest contributor to the net present value of the system. Based on these results, economic incentives are suggested to disseminate the systems. This study would provide valuable economic information for bus business industry and policy maker to help make decisions for applying and disseminating the dual fuel systems to mitigate particulate matter problems.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.8
no.2
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pp.83-89
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2009
An air-fuel ratio control is essential in reducing hazardous exhaust emissions from a compressed natural gas(CNG) engine, and can be accomplished by accurate control of gas injection flow. In this study, theoretical research was conducted on injection characteristics of a solenoid gas injector, and injection experiments for calibration and analysis were performed. Various factors for gas injection flow such as injection pressure, gas temperature, and supply voltage are studied. A dynamic flow equation of the natural gas was proposed on the basis of flow dynamics theories and results of the injection experiment. The verification of the dynamic flow equation of the solenoid injector was carried out with a large CNG-engine applied to an urban bus. Air-fuel ratio control experiments were conducted in both steady and transient state. Results of injection experiments for the solenoid injector and the CNG-engine was proved the control method proposed herein to be effective.
The emissions of several air pollutants ($NO_x$, CO, VOCs, etc.) for the replacement of all diesel buses by Compressed Natural Gas (CNG) buses were estimated in the Busan Metropolitan Area (BMA). These emissions were calculated from emission factors considering the different driving speeds with bus routes, distance traveled, and deterioration factors. For the purpose of this study, three categories of fuel type were selected: (1) the combination of diesel (65%) and CNG buses (35%) (DSL+CNG case), (2) all diesel buses (DSL case), and (3) all CNG buses (CNG case). The emissions of $NO_x$ and CO in the CNG case were estimated to be significant decreases (by about 50% and 98%, respectively) relative to the DSL case. Conversely, the emission of VOCs (980.7 ton/year) in the CNG case were a factor of 3.3 higher than that (299.8 ton/year) in the DSL case. In addition, the diurnal variations of emissions between two city buses (e.g. diesel and CNG) and all other vehicles were distinctly different because the two city buses operate at a regular time interval. Our overall results suggest the possibility that the pollutant emissions from the CNG buses can exert less influence on air quality in the target area than those from the diesel buses.
This study evaluated comparison of the risk according to the type of fuel by three-dimensional simulation tool(FLACS). The consequence analysis of fire explosion and jet-fire was carried out in the layout of a typical high-pressure gas filling stations using CNG, hydrogen and 30%HCNG. Under the same conditions, hydrogen had a 30kPa maximum overpressure, CNG had a 0.4kPa and HCNG had a 3.5kPa. HCNG overpressure was 7.75 times higher than the CNG measurement, but HCNG overpressure was only 11.7% compared to hydrogen. In case of flame propagation, hydrogen had a very fast propagation characteristics. On the other hand, CNG and HCNG flame propagation velocity and distance tended to be relatively safe in comparison to hydrogen. The estimated flame boundary distance by jet-fire of hydrogen was a 5.5m, CNG was a 3.4m and HCNG was a 3.9m.
In CNG (Compressed natural gas) fuel supply line, whose main components are receptacle and check valve are used to charge high pressure gas to the tank of NGV (Natural gas vehicle). It is reported that the seal is separated occasionally form valve seat and results in blockage of gas flow. In this paper, MARC is used to investigate the reasons of seal separation and suggest design improvements. The static gas pressure distributions acting on the seal which calculated using FLUENT are considered to investigate accurate seal deformation behaviors. Deformed seal shapes are obtained for various amounts of seal interference and its location, gas pressure distributions and Young's modulus of the rubber used. The results showed that the reasons of seal separation problems are verified theoretically, and suggested examples of new design method. Therefore the present numerical methods can be applied in designing and performance analysis of rubber seals adopted in high pressure fluid machineries.
Compressed natural gas (CNG) has been used as a vehicular fuel compressed at 24.8 MPa because the energy density of natural gas is extremely low compared with gasoline. Thus it has problems in both safety and cost for multiple stage compression. For these reasons the use of adsorbed natural gas (ANG) has been pursued since the storage of natural gas is possible at a relatively low pressure. The present target is to obtain media to store natural gas at 3.5 MPa as ANG that ensures the comparable energy density of CNG, giving approximately one-fourth the driving range of an equivalent volume gasoline tank. In this review, the recent development of carbon media, their characteristics, and practical applications for natural gas storage are introduced and some recommendations are also suggested.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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