본 연구의 목적은 온도 성층화와 농도 성층화의 효과가 HCCI 연소에서 압력상승률 저감과 배기가스에 어떤 영향을 미치는지 알아보는 것이다. 2단계 열발생이 생기는 디메틸에테르(Di-Methyl Ether, DME) 연료를 사용하였다. 수치계산은 멀티 존 모델과 상세 화학 반응 스킴을 이용하였다. 수치계산 결과, 온도 성층화와 농도 성층화는 연소기간을 길게 하여 압력상승률을 저감시키는 것을 확인하였다. 그러나 농도 성층화의 폭이 너무 커지면 오히려 일산화탄소와 질소산화물이 증가하였으며, 연소 효율은 감소하였다.
본 논문에서는 Indolene-MPHA(Methanol Plus High Alcohols)가 엔진성능에 미치는 영향에 관한 연구가 이루어졌다. 본 연구에서는 연료의 성능 인자를 측정하였다. 특히 연료의 성능 인자들인 MBT 점화 시기, 출력, 열효율 등이 측정되었다. 여기에서 알콜 농도는 청정 Indolene의 체적에 따라서 0∼100%까지 변화시켰다. 연료의 성능 인자들은 서로 다른 압축비에서 단기통 스파크점화 엔진을 사용하여 측정하였다. 성능 측정결과에 따르면 Indolene-MPHA 혼합물이 Indolene-Methanol 혼합물보다 빠른 MBT 점화 시기와 유사한 출력 그리고 낮은 열효율을 나타내고 있음을 알 수 있다.
End-gas temperatures were measured using CARS technique in a conventional DOHC spark-ignition engine fueled with PRF80. The measured pressure data were analyzed using band pass filter method. The measured CARS temperatures were compared with adiabatic core temperatures calculated from measured pressure. Significant heating by pre-flame reaction in the end gas was observed in the late part of compression stroke under both knocking and non-knocking condition. CARS temperatures measured at 10 crank angle degree before knock occurrence was higher than adiabatic core temperatures. These results indicate that there exist some exothermic reactions in low pressure and temperature region. CARS temperatures began to be higher than the adiabatic core temperature when the end-gas temperatures reached 700 K. The temperature elevation due to the pre-flame reaction correlated better with CARS temperature than with cylinder pressure.
The direct injection stratified charge(DISC) engine enhances the fuel tolerance and the antiknock tendency. This enhanc3d antiknock tendency allows use of a higher compression ratio which results in higher thermal efficiency. But its actual utilization is prevented by high emission combustion time and wall quenching will be the main causes of increasing unburned hydrocarbons in DISC system. In order to solve this problem, small aount of hydrogen was added to the charging air or injected fuel. The effects of hydrogen addition were examined experimentally by radial fuel injection using a pancake-type constant volume bomb. In case of the hydrogen addition to the charge of air, the combustion the amount of hydrogen. In case of the hydrogen addition to the fuel, the combustion pressure was significantly increased.
This experiment is performed to investigate the effects of the emulsion on the flame temperature and soot formation in a diesel engine. The two-color method is used to measure the flame temperature for combustion of emulsified diesel in the Rapid Compression and Expansion Machine(RCEM). The concentration of soot is estimated via calculation of the KL factor. The solenoid valve, elecronic controller and needle lift sensor are used to control the exact injection timing and duration under various operating conditions. According to the results the soot concentration is reduced with the increasing W/O while the temperature reduced. The pressure data and the flame images captured by a high speed camera show that the ignition delay of emulsified diesel increase the duration of premixed combustion. The sizes of water drops are measured to be about 10${\mu}m$ by a microscope.
본 연구에서는 경유-물 유화연료를 디젤엔진에 적용하였을 때의 엔진의 성능 및 배기배출물 특성에 대해 고찰하였다. 그 결과, 초음파장치(40 KHz, 200W)로 제조한 경유-물 유화연료 운전시, 경유운전시에 비해 연료소비율(함수율 30%시 최대 28% 감소)과 매연(함수율 30%시 최대 60% 감소) 및 CO(할수율 30%시 최대 79% 감소)의 현격한 개선효과를 보았다. 이러한 플러스적인 효과는 유화연료의 미세폭발에 의한 것으로, 초음파에너지로 유화연료를 제조함과 동시에 엔진내로 공급하는 것이 디젤기관의 배기배출물과 연료소비율을 동시에 개선시킬 수 있는 가장 유력한 방법일 것으로 판명되었다. 그러나, 유화연료를 사용한 경우 상대적으로 경유의 유입량 자체가 줄어들게 됨으로써 엔진의 출력 및 토크는 오히려 감소하였다.
Due to the oxygen contents in biodiesel, application of the fuel to compression ignition engines has significant advantages in terms of lowering PM formation in the combustion chamber. In recent days, considerable studies have been performed to extend the low temperature combustion regime in diesel engines by applying biodiesel fuel. In this work, low temperature combustion characteristics of biodiesel blends in dilution controlled regime were investigated at a fixed engine operating condition in a single cylinder diesel engine, and the comparisons of engine performances and emission characteristics between biodiesel and conventional diesel fuel were carried out. Results show that low temperature combustion can be achieved at $O_2$ concentration of around 7~8% for both biodiesel and diesel fuels. Especially, by use of biodiesel, noticeable reduction (maximum 50% of smoke was observed at low and middle loads compared to conventional diesel fuel. In addition, THC(total hydrocarbon) and CO(Carbon monoxide) emissions decreased by substantial amounts for biodiesel fuel. Results also indicate that even though about 10% loss of engine power as well as 14% increase of fuel consumption rate was observed due to lower LHV(lower heating value) of biodiesel, thermal efficiencies for biodiesel fuel were slightly elevated because of power recovery phenomenon.
Recently, the interest in the development of high efficiency Diesel engine technology using alternative fuel has been on the rise and related studies are being performed. Therefore, the DME(Dimethyl Ether), an oxygen containing fuel as an alternative fuel for light oil that can be used for diesel engines since it generates very little smoke. But it is unavoidable that the modification of a fuel supply system in an engine to application of the DME fuel because of DME fuel properties. So, in this study, a DME high pressure pump for a common-rail fuel supply system has been composed and the test results of the pump have been presented. As the results of the tests, it is confirmed that DME pump inlet pressure, pump speed and common-rail pressure effects on the volumetric efficiencies of the pump. Finally, it is defined that the optimum plunger volume of a DME pump has to be extended to the minimum 150% compared to a Diesel pump plunger volume considering DME fuel properties and volumetric efficiencies characteristics at same specifications of the high pressure pump.
본 연구에서는 HCCI엔진의 과급조건에서 EGR의 영향에 대하여 수치해석적인 방법으로 연구하였다. 수치해석은 CHEMKIN-PRO에 있는 single-zone model을 사용하였고 연료로는 N-heptnae, Iso-octane 그리고 PRF50을 사용하였다. 사용된 연료의 화학반응 매커니즘과 열역학적 변수들은 Lawrence Livermore National Laboratory(LLNL)의 모델을 사용하였다. 연소상의 변화는 열효율에 큰 영향을 미치게 되므로 이영향을 배제하기 위해 본 연구에서는 CA50을 $365^{\circ}CA$($5^{\circ}CA$ aTDC)로 일정하게 고정하였다. 연구결과 EGR의 영향으로 줄어든 산소의 영향에 의해 저온산화반응과 NTC, 고온산화반응이 모두 약화되고 열발생률이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 과급과 EGR을 함께 사용하게 되면 과급에 의해 증가한 산소량과 연료의 영향으로 인해 연소가 강화되어 저온산화반응, NTC, 고온산화반응이 강화되고 열 발생률이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. EGR만을 사용하는 경우 IMEP가 감소하는 경향을 나타내지만 과급과 EGR을 함께 사용하는 경우 과급의 영향으로 인해 IMEP가 크게 증가하여 낮은 압력상승률과 높은 출력을 함께 얻을 수 있는 것을 확인하였다.
This study focused on comparing macroscopic characteristics of DME and diesel fuel experimentally. DME fuel is one of the most promising alternative fuels because of its superiority in atomization characteristic and clearness in terms of exhaust gas compared with existing fossil fuels. In addition, DME fuel has high cetane number so it could be applied to compression ignition engine. However because DME fuel exists in gas phase at room temperature and atmospheric pressure, and it corrodes rubber parts of fuel line, DME fuel is hard to apply to commercial vehicles. To establish knowledge about DME fuel and furthermore, to develop commercial DME vehicles such as passenger cars, many research have been proceeded steadily. The present study, by comparing spray characteristics of DME fuel to those of diesel fuel, improved atomization characteristics in DME were revealed. Injection quantity measurement and spray visualization experiment were progressed and it was revealed that DME fuel shows small injection quantity than that of diesel fuel and axial development of spray in terms of spray tip penetration decreases when DME fuel was injected.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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