• 한국자동차공학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.38-43
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• 2011

A CNG/diesel dual-fuel engine uses CNG as the main fuel and injects a small amount of diesel as an ignition priming. This study proposed the modification of the existing diesel engine into a dual-fuel engine that injects diesel with a high pressure by common rail direct injection (CRDI) and by injecting CNG at the intake port for premixing. And experiment was progressed for understanding about effect of CNG mixing ratio. The CNG/diesel dual-fuel engine showed equally satisfactory coordinate torque and power regardless of CNG mixing ratio. The PM emission was low at any CNG mixing ratio because of very small diesel pilot injection. In case of NOx and HC, high CNG mixing ratio showed low NOx and HC emissions at low speed. At medium & high speed, low CNG mixing ratio showed low NOx and HC emissions. Therefore, it would be optimized by controlling CNG mixing ratio.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.24-31
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• 2004

A cylindrical constant volume combustion bomb is used to investigate the combustion characteristics and to analyzer the heat quantity of inhomogeneous charge methane-air mixture. To analyze the heat quantity, some definitions including the CHR ratio, the UHC ratio and the HL ratio are needed and are calculated. It is shown that the effect of stratification is not significant in case of the overall excess air ratio of 1.1, mainly due to the higher heat loss and lower thermal efficiency compared to those of homogeneous condition. In the case of the overall excess air ratio of 1.4, as the initial charge pressure decreases, the CHR ratio has been decreased while the HL ratio has been increased, Generally, as the initial charge pressure increases, the amount of injection mixture has been decreased and has resulted in lower mean velocity and turbulence intensity for injection mixture. Also, the injected mixture is too rich to result in mixing deficiency in combustion chamber. From these results, it could be possible to acquire the improvement of thermal efficiency and the reduction of heat loss simultaneously through the 2-stage injection in CNG direct injection engine.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제2권3호
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• pp.93-101
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• 2001

Distribution of fuel-air mixture has a strong influence on performance and emissions of a compressed natural gas (CNG) engine. In this paper, parametric study is performed by KIVA-3V to investigate fuel-air mixture with respect to injection timing, cycle equivalence ratio and engine speed. With open-valve injection intensive mixing during intake and compression stroke results in relatively homogeneous mixture in the cylinder. Sequential induction of fuel-air mixture and fresh air results in stratification in the cylinder among the test cases at closed-valve injection. There is close similarity in the calculated distributions of the mixture in the cylinder with different cycle equivalence ratios and engine speeds. The results are compared against pressure traces and flame images obtained in a single cylinder engine converted from a 11L six-cylinder heavy duty diesel engine.

• 한국가스학회지
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• 제19권6호
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• pp.28-33
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• 2015

2012년 7월부터 우리나라 천연가스 열량에 대한 기준이 기존의 표준열량제에서 열량범위제로 변경되면서 가정이나 산업체로 공급되는 가스 열량 변화가 가스기기 성능에 미치는 영향을 규명하고자 하는 노력이 이루어지고 있다. 특히 천연가스를 주 연료로 사용하는 열병합 발전용 엔진의 경우 이러한 열량 변화에 의해 엔진 성능 전반에 걸쳐 영향이 있을 것으로 예상된다. 따라서 이번 연구에서는 열량범위제를 고려한 CNG 열량 변화가 디젤-CNG 혼소엔진의 효율 및 연소특성에 미치는 영향에 대해 조사하였다. CNG 모사 연료의 발열량은 $10,400kcal/Nm^3$에서 $9,400kcal/Nm^3$까지 질소 가스를 CNG에 희석하는 방식으로 변경을 하였다. 우선 디젤연료의 분사시기와 혼소율을 80%로 고정한 조건에서 가스연료의 발열량 변화가 엔진 효율 및 출력 변화에 미치는 영향을 살펴보았으며, 열방출율 및 연소압력 등의 변화를 측정하였다. 실험 결과로부터 가스 열량이 낮아질수록 엔진 출력과 효율이 모두 감소함을 알 수 있었으며, 점화지연시간과 연소기간은 가스 열량 감소에 관계없이 일정하게 유지되는 반면 최대연소압력은 낮아짐을 볼 수 있었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.16-21
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• 2003

Natural gas is one of the promising alternative fuels because of the abundant deposits and the cleanness of emission gas. It can be used in conventional gasoline engine without major modification. Natural gas has some advantages than gasoline i.e. the high octane number, good mixing condition because of gas and wide inflamable limit. In the present study, a $1.8{\ell}$ conventional gasoline engine is modified for using the CNG as a fuel instead of gasoline. Performance and emission characteristics are compared between gasoline and CNG with 4 cylinder SI Engine which is controlled by programable ECU. Parameters of experimentation are equivalence ratio, spark timing and fuels. We analyzed the combustion characteristics of the engine using the cylinder pressure i.e. ignition delay, combustion duration and cycle variation. As a result, CNG engine shows lower exhaust emissions but brake torque is slightly reduced compared to gasoline engine. Overall combustion duration is longer than that of gasoline because of lower burning speed.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.174-180
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• 2017

Recently, the world faces the environmental problem such as air pollution due to harmful gas discharged from car and abnormal climate due to the green-house gases increased by the discharge of $CO_2$. Compressed Natural Gas (CNG), one of alternative for this problem, is less harmful, compared to the existing fossil fuel, as gaseous fuel, and less carbon in fuel ingredients and carbon dioxide generation rate relatively favorable more than the existing fuel. However, CNG fuel has the weakness of slow flame propagation speed and difficult fast burn. On the other hand, hydrogen does not include carbon in fuel ingredients, and does not discharge harmful gas such as CO and HC. Moreover, it has strength of quick burning velocity and ignition is possible with small ignition energy source and it's has wide Lean Flammability Limit. If using this hydrogen with CNG fuel, the characteristics of output and discharge gas is improved by the mixer's burning velocity improved, and, at the same time, is possible to have stable lean combustion with the reduction of $CO_2$ expected. Therefore, this research tries to identify the characteristics of engine and emission gas when mixing CNG fuel and hydrogen in each portion and burning them in spark igniting engine, and grasp the lean combustion limit and emission gas characteristics according and use it as the basic data of hydrogen-CNG premixed engine.

• 한국가스학회지
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• 제18권1호
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• pp.25-30
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• 2014

수소와 압축천연가스의 혼합연료 HCNG의 가스공급 및 충전을 위해 혼합장치 제작 및 충전실험을 수행하였다. 비율제어방식 개념으로 수소와 압축천연가스는 30 : 70의 비율로 혼합된다. HCNG 충전방법으로는 탱크의 압력을 이용하여 충전할 수 있는 FULL충전, 일정량을 충전할 수 있는 정량충전 방식이 있다. Full충전과 정량충전 결과 모두 혼합비율 30 : 70에 오차 제한범위인 수소$30{\pm}2%$ 조건을 만족시켰다. 탱크에 충전된 HCNG의 조성을 Gas Chromatography로 분석한 결과도 오차제한범위를 만족시켜 충전탱크에서도 30 : 70의 비율을 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제17권5호
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• pp.1-7
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• 2013

수소와 압축천연가스가 30 : 70비율로 혼합되는 HCNG 공급 시스템의 공정모사를 수행하였다. 수소 생산은 천연가스로부터 수증기 개질 공정을 이용하는 방법이며, 수증기 개질반응기 운전조건으로 SCR은 증가할수록 천연가스의 전환율은 증가하지만 SCR이 3이상부터는 큰 차이가 없었고, GHSV는 증가할수록 연료처리량이 증가하지만 전환율은 감소하여 $1700h^{-1}$일 때 전환율 및 연료처리량이 최적상태가 되었다. CNG는 저압 천연가스가로부터 압축되어 공급되는 시스템이다. 혼합용 수소와 천연가스는 고압상태에서 HCNG로 혼합된다. 수소와 천연가스는 각각 400 bar와 250 bar의 고압으로 압축된다. 고압압축을 위해 단일압축보다 압축소요동력이 적게 사용되는 다단 압축을 사용하였다. 수소와 천연가스압축에 각각 사용된 압축기들의 압축 총 소요 동력을 최소화하는 중간 설정압력으로 각각 61 bar, 65 bar의 중간압력을 도출하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권7호
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• pp.693-699
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• 2011

바이오매스나 기타 유기성 폐기물로부터 가스화공정을 거쳐 얻을 수 있는 합성가스는 환경보호와 화석연료고갈 방지 측면에서 유망한 대체연료 중 하나로 여겨지고 있다. 그러나 가스화로부터 얻어지는 합성가스는 일반적인 천연가스와 같은 가스연료에 비해 발열량이 낮고 연료조성이 불균일하여 내연기관에 적용시 안정적이고 지속적인 운전이 어렵다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 저발열량과 불균일한 가스 조성의 특징을 가진 합성가스가 연소에 미치는 영향을 파악하여 고효율의 엔진을 개발하고자 연구를 수행하였다. 저발열량의 합성가스를 모사하기 위하여 천연가스에 질소를 희석한 연료를 사용하였다. 또한 체적당 발열량을 유지하면서 동일유량조건으로 합성가스에 수소 혼합비율을 10 ~ 30%로 변화시키면서 연소 특성 변화를 살펴보았다.