Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.16
no.5
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pp.147-156
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2008
As the management of fuel efficiency becomes globally reinforced in attempts to find an environment-friendly vehicle that will operate against global warming, the interest in and the demand for the type of vehicle with a high-efficiency diesel engine using light oil. However, it also emits a greater amount of PM (particulate matter) and NOx than emissions from vehicles using other types of fuels. Therefore, the DME (Dimethyl Ether), an oxygen containing fuel draws attention as an alternative fuel for light oil that can be used for diesel engines since it generates very little smoke. But to develop and compare performance of an electric controlled common-rail DME engine, engine tests requires optimized injection conditions at required engine RPM and engine torque. These injection conditions cannot be set freely and the data configuration through the experimentally repeated application requires much time as well as a significant amount of errors and effort. The object of this study is to configure the basic injection map using the results of the DME engine experiments performed so far. For this, in this study, the functionalization of the required equations were performed along with the basic review of the factors that had influence on the data map. Through this, the information on the injection pressure, injection amount, injection duration, injection timing, etc. under certain operation condition could be obtained.
The aim of this investigation is to study the effect of the high injection pressure on the dimethyl ether (DME) spray characteristics injected through a common-rail diesel injector under various ambient pressures. In order to investigate the effect of the injection pressure and ambient condition, the common-rail injection system with two high pressure pumps and high pressure chamber pressurized up to 40 bar were used, respectively. Spray images of DME fuel obtained from a visualization system composed of high speed camera and two metal halide lamps as the light source. From the obtained images, the spray behaviors such as a spray development process, spray tip penetration, spray width, and spray cone angle were measured for analyzing the DME spray characteristics under various experimental conditions. It was found that the spray development slowed as the ambient pressure increased and spray tip penetration at injection pressure of 90 MPa is longer than that at 50 MPa. In addition, the spray width at the end stage of injection decreased under the atmospheric conditions due to the evaporation property of DME fuel, and DME spray shows narrow spray cone angle according to the injection pressure increased.
DME(Dimethyl ether) Dimethyl Ether (DME) is a new clean fuel and an environmental-benign energy resource. In comparison with other fuels, DME rapidly decomposes into carbon dioxide ($CO_2$) and water in the atmosphere without forming ozone. It can be manufactured from various energy sources including natural gas, coal, biomass and spent plastics. In addition to its environmentally friendly properties, DME is considered as one of the most promising candidates for the substitute of LPG and diesel fuel. In this work, we will be studied to find optimized condition for the catalyst of DME energy manufacture from hydrogen and carbon oxide and its chemical and physical characteristics.
There are high expectations for DME(Dimethyl Ether) as a new alternative fuel for diesel engine. Compared with the conventional diesel engine, nearly zero soot emission and high thermal efficiency have been reported from DME fuelled CI engines. However, higher NOx emission is one of the disadvantages from DME Engines. In the present study, cooled EGR(Exhaust Gas Recirculation) was applied to DME engine modified from conventional Dl diesel engine, and effects of EGR were examined under various EGR temperature. Finally, it was concluded that the cooled EGR is an effective solution to reduce NOx emission from DME engine.
Homogeneous charge compression ignition (HCCI) engines have the potential to provide both diesel-like efficiency and very low emissions of nitrogen oxide (NOx) and particulate matter(PM). However, several technical issues still must be resolved before HCCI can see application. Among these, steep pressure-rise rate which leads to narrow operating range of HCCI engine continues to be a major issue. This work investigates the combination of two methods to mitigate the excessive pressure-rise rates at high power output, namely fuel stratification and Cooled exhaust-gas recirculation (Cooled EGR), after identifying the each effects to pressure-rise rate. When applying the fuel stratification to simulation, total fuelling width of 0.15 at BDC is set as a equivalent ratio difference based on the previous research. In order to simulate the effects of cooled EGR, $CO_2$ mole fraction in pre-mixture is changed ranging from 0 to 30%. DME which has a characteristic of two-stage ignition is used as a fuel.
대표적인 에너지원인 석유는 매장량 및 매장지역이 한정되어 있으며, 환경오염, 연료공급 등의 문제를 안고 있다. 에너지의 대부분을 수입하고 있는 우리나라는 경제성장 및 소득수준 향상으로 에너지 소비량이 증가하면서, 국제유가 상승은 국가 경제에도 큰 악영향을 미치고 있다. 이러한 상황에서 화석연료인 석유를 대체하기 위하여 최근 차세대 대체에너지에 대한 관심이 높아지면서 청정연료인 디메틸에테르(Dimethyl Ether : DME)의 사용방안에 대한 기술개발이 활발히 진행되고 있다. 정부(지식경제부)에서는 DME 보급을 위한 기본계획에서 3단계의 보급계획에 따라 2013년까지 DME를 상용화하겠다는 목표를 발표한바 있다. 그래서 2007년부터 2009년까지 2년간 정부 주관 하에 한국가스공사 등이 1단계 DME 보급을 위한 실증연구를 수행하였다. 1단계 실증연구를 통해 DME-LPG 혼합연료에 대한 품질 및 안전기준을 마련하였으며, DME를 일반 가정 및 상업용으로 시범보급 할 수 있는 특례고시가 2009년 11월에 제정되었다. 현재 제정된 DME-LPG 시범보급 특례고시에 따라 2009년 12월부터 2011년 11월까지 2년간 2단계 시범보급 연구가 진행되고 있다. 2단계 시범보급연구에서는 한국가스공사외 3개 기관이 함께 참여하여 연구를 수행하고 있다. 시범보급에서는 DME-LPG 혼합연료를 일반 가정 및 상업용으로 직접 소비자에게 시범적으로 보급하는 만큼, DME-LPG 혼합연료가 LPG 연료에 비해서 연소효율이 어느 정도 수준인지를 비교하는 것이 매우 중요한 사항이므로 본 실험에서는 가정 및 상업용으로 사용되는 연소기기를 대상으로 LPG 및 DME-LPG 혼합연료에 대해 연소효율을 측정하는 실험을 수행하였다.
The effect of chemical additives, such as dimethyl ether(DME), ethanol, carbon disulfide on the soot formation were examined numerically. ill this study, the Frenklach soot mechanism was used as a base mechanism to predict the soot formation in the ethane flame. The combination of Westbrook's DME mechanism, Marinov's ethanol mechanism, and chemical kinetic mechanism for hydrogen sulfide and carbon disulfide flames was made with the base mechanism because the DME, ethanol, $CS_2$ additives are added into the ethane fuel. CHEMKIN code was used as a numerical analysis software to simulate the effect of chemical additives on reduction of the polycyclic aromatic hydrocarbons(PAH's) which are soot precursors. From the numerical results it is observed that addition of DME, ethanol and $CS_2$ into ethane fuel can reduce PAH species significantly. That means theses additives can reduce soot formation significantly. Results also strongly suggest suppression of soot formation by these additives to be mainly a chemical effect. Hand OH radicals may be the key species to the reduction of PAH species for additives.
The physical properties of DME(Dimethyl Ether) are very similar to LPG and well-mixed. As cetane number of DME is similar to diesel fuel that can replace diesel fuel and alternative energy. DME is a clean energy source that can be manufactured from various raw materials such as natural gas, CBM(Coal Bed Methane) and biomass. DME has no carbon-carbon bond in its molecular structure and its combustion essentially generates no soot as well as no SOx. The development of DME process in KOGAS have 4 section. First, syngas section can be manufactured various syngas ratio. This completes the tri-reforming process for the synthesis gas ratio of approximately 4.0 to 1.0 range can be adjusted. Second, $CO_2$ is removed from the $CO_2$ removal section of about 92~99%, so the maximum concentration of $CO_2$ entering the DME synthesis reactor should not exceed 8%. Third, in the DME synthesis section, if the temperature of DME reactor increases, the activity of DME catalyst increased. but for the long-term activity is desirable to maintain the proper temperature. Finally, the purity of DME in the DME purification section is over 99.6%.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.19
no.2
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pp.35-41
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2011
This work investigates the potential of in-cylinder thermal stratification and fuel stratification for extending the operating ranges in HCCI engines, and the coupling between thermal stratification and fuel stratification. Computational results areemployed. The computations were conducted using both a custom multi-zone version and the standard single-zone version of the Senkin application of the CHEMKINII kinetics rate code, and kinetic mechanism for di-methyl ether (DME). This study shows that the potential of thermal stratification and fuels stratification for extending the high-load operating limit by a staged combustion event with reduced pressure-rise rates is very large. It was also found that those stratification offers good potential to extend low-load limit by a same mechanism in high-load. However, a combination of thermal stratification and fuel stratification is not more effective than above stratification techniques for extending the operating ranges showing similar results of fuel stratification. Sufficient condition for combustion (enough temperature for) turns misfire in low-load limit to operate engines, which also leads to knock in high-load limit abruptly due to the too high temperature with high. DME shows a potential for maximizing effect of stratification to lower pressure-rise rate due to the characteristics of low-temperature heat release.
To understand oxygenated fuel characteristics including spray penetration length and spray angle at a real engine ambient pressure condition, DME was injected into a high pressure chamber by a piezo injector common rail system. The piezo injector common rail system was able to apply steady injection pressure, rapid response, and accurate injection quantity. Injection and ambient pressure were varied to confirm a relation with spray form. Using a direct photographing technique, development process of DME spray was captured. DME injection quantity was enlarged linearly as increasing of the injection pressure. In the high pressure chamber, when the injection pressure was enlarged the penetration length and velocity were increased due to a big momentum of fuel particle at the same ambient pressure. When ambient pressure was increased, the DME spray penetration length and velocity were decreased since the high ambient density of nitrogen was acted as a resistance. Although the ambient pressure and injection pressure were varied, each case of spray angle was almost same since the spray angle had a connection of the injector nozzle geometry.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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