The operating range of HCCI engine is narrow due to excessive rate of pressure rise on high load. The fuel stratification is proposed to solve the problem. The purpose of this study is to gain a better understanding of the effects of fuel stratification on reducing the pressure-rise rate at high load in HCCI combustion and to investigate that the operating range is expanded for fuel stratification in the preceding condition of initial temperature and equivalence ratios. The engine is fueled with Di-Methyl Ether (DME) which has unique 2-stage heat release. The computations were conducted using SENKIN application of the CHEMKINll kinetics rate code. Calculation result shows that proper fuel stratification prolongs combustion duration and reduce pressure rise rate.
an isolated droplet combustion exposed to pressure perturbations in stagnant gaseous environment is numerically conducted. Governing equations are solved for flow parameters at gas and liquid phases separately and thermodynamic parameters at the interfacial boundary are matched for problem closure. For high-pressure effects, vapor-liquid interfacial thermodynamics is rigorously treated. A series of parametric calculations in terms of mean pressure level and wave frequencies are carried out employing a n-pentane droplet in stagnant gaseous air. Results show that the operating pressure and driving frequency have an important role in determining the amplitude and phase lag of a combustion response. Mass evaporation rate responding to pressure waves is amplified with increase in pressure due to substantial reduction in latent heat of vaporization. Phase difference between pressure and evaporation rate decreases due to the reduced thermal inertia at high pressure. In addition to this, augmentation of perturbation frequency also enhances amplification of vaporization rate because the time period for the pressure oscillation is much smaller than the liquid thermal inertia time. The phase of evaporation rate shifts backward due to the elevated thermal inertia at high acoustic frequency.
In this study, it is designed and used the test engine bed which is installed with turbocharger, and in addition to equipped using by oxygen adder. It has been controlled the oxygen volumetric fraction of intake air chrge, and supercharged flow rate into the cylinder of SI 4-stroke engine, and then, has been analyzed engine performance, combustion characteristics, and exhaust emission as analysis parameters. The tested parameters were the oxygen fraction and the variation of engine speed and air-fuel ratio.
Metal surface temperatures around the combustion chamber in a gasoline engine directly affect thermal durability and performance of the engine. Metal surface temperatures are influenced by many cooling factors such as drilled water passage, deflector, combustion chamber wall thickness, pillar, and coolant flow pattern. The object of this study is to learn how the coolant passages and coolant flow pattern in an engine influence to the engine metal surface temperature at engine full load and speed. From the test result, it is suggested a plan to reinforce the engine stiffness and to reduce the thermal stress simultaneously. Also, approaches are introduced to reduce the thermal load on the engine by adjusting the discharging direction from the water pump and by optimizing the water transfer holes in the cylinder head gasket. These methods and the optimized engine cooling system, which were suggested in this paper, were adapted for an engine in progress to eliminate the exhaust valve seat wear.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제36권2호
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pp.238-243
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2012
저탄소 친환경 대체 에너지의 한 분야인 수소에너지는 화석연료의 개질 및 물의 전기분해 등 다양한 방법을 통해 얻어진다. 수소를 연료로 사용하는 연료전지인 PEMFC용 1kW급 평판형 수소생산시스템을 자체 개발 중이다. 연소조건에 따른 평판형 수소생산시스템의 개질적정온도까지의 승온시간과 CO, $O_2$, $CO_2$의 평균 농도를 통해 개질기 내 연소기의 특성을 조사하여 개질기의 적정 운전조건을 확인하였다. 차후 PEMFC용 고효율 평판형 수소생산시스템의 개발에 있어 수치해석, 수소수율 및 시스템의 전체 효율을 연구하기 위해 기초연구를 진행하였다.
Combustion and flame propagation characteristics of the liquid phase LPG injection (LPLI) engine were investigated in a single cylinder optical engine. Lean bum operation is needed to reduce thermal stress of exhaust manifold and engine knock in a heavy duty LPG engine. An LPLI system has advantages on lean operation. Optimized engine design parameters such as swirl, injection timing and piston geometry can improve lean bum performance with LPLI system. In this study, the effects of piston geometry along with injection timing and swirl ratio on flame propagation characteristics were investigated. A series of bottom-view flame images were taken from direct visualization using an W intensified high-speed CCD camera. Concepts of flame area speed, In addition to flame propagation patterns and thermodynamic heat release analysis, was introduced to analyze the flame propagation characteristics. The results show the correlation between the flame propagation characteristics, which is related to engine performance of lean region, and engine design parameters such as swirl ratio, piston geometry and injection timing. Stronger swirl resulted in foster flame propagation under open valve injection. The flame speed was significantly affected by injection timing under open valve injection conditions; supposedly due to the charge stratification. Piston geometry affected flame propagation through squish effects.
Propagation rates ($U_{edge}$) of various premixed, twin edge-flames were measured as a function of global strain rate ($\sigma$), mixture strength, and Lewis number (Le). Using a counterflow slot-jet burner with electrical heaters at each end, both advancing (positive $U_{edge}$) and retreating (negative $U_{edge}$) edge-flames can be studied as they propagate along the long dimension of the burner. Experimental results are presented for premixed methane/air twin flames in terms of the effects of $\sigma$ on $U_{edge}$. Both low-$\sigma$ and high-$\sigma$ extinction limits were discovered for all mixtures tested. As a result, the domain of edge-flame stability was obtained in terms of heat loss factor and normalized flame thickness, and comparison with the numerical result of other researchers was also made. For low ($CH_4/O_2/CO_2$) and high ($C_{3}H_{8}$/air) Lewis number cases, propagation rates clearly show a strong dependence on Le.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제4권2호
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pp.51-60
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2003
An experimental research program is being undertaken to develop a regeneratively-cooled experimental thrust chamber of liquid rocket engine using liquefied natural gas and liquid oxygen as propellants. Prior to firing test using a regenerative cooling with liquefied natural gas in this program, several firing tests were conducted with water as a coolant. Experimental thrust chambers with a thrust of about 10tf were developed and their firing test facility was built up. Injector used in the thrust chamber was of shear-coaxial type appropriate for propellants of gas and liquid phase and cooling channels are of milled rectangular configuration. Periodical variation of the soot deposition and discoloration was observed through an eyes' inspection on the inner wall of a combustion chamber and a nozzle after each firing test, and an intuitive concept of the periodical variation of mixture ratio near the inner wall of a combustion chamber and a nozzle at once was brought about and analyzed quantitatively. Thermal heat flux to the coolant was calculated and modified with the periodical variation model of mixture ratio, and the increment of coolant temperature at cooling channels was compared with measured one.
막냉각은 재생냉각채널을 통과하는 추진제의 일부를 연소실 벽면으로 선회 분사하여 연료 과잉 혼합층을 형성함으로서, 벽면 열유속을 감소시키는 효과적인 냉각 방식이다. 본 연구에서는 초임계 압력 조건하에서 분사되는 케로신 막냉각이 재생냉각 연소기 내부의 연소와 냉각 특성에 미치는 영향을 정량적으로 예측할 수 있는 해석모델을 개발하였으며, 실제 연소기 시제품에 대한 연소시험 결과와 비교하였다. 지속적인 모델의 개선을 통해 향후 냉각설계안에 따른 성능, 냉각, 압력손실, 그리고 무게 등과 같은 상반된 요구조건을 종합적으로 비교/분석하는 설계도구로 활용될 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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