Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제23권3호
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pp.398-404
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1999
The EGR is needed for one of various strategies to reduce NOx emission. But to get the proper EGR rate the intake and exhaust system become complicated. That is a reason why we consider using the built0in EGR system. The built-in EGR is a system which reduces Nox by controling the residual gas fraction in cylinder by changing valve timing and valve lift of intake and exhaust. In this paper characteristics of volumetric efficiency and residual gas fraction in cylinder were investigated for various engine speeds by changing valve timing and valve lift of intake and exhaust. In this paper characteristics of volumetric efficiency and residual gas fraction in cylinder were investigated for various engine speeds by changing valve timing and valve lift of intake and exhaust in the 4 stroke-cycle diesel engine. Volumetric efficiency and residual gas fraction were calculated by the method of characteristics. As the results the possibility of suing the built-in EGR system was confirmed.
In this study, the analytic investigation of the unsteady flow in the intake and exhaust pipes has been carried out using the method of characteristics in one direction to predict volumetric efficiency. Based on the calculated volumetric efficiency, three zone predictive analysis using Wiebe function was applied to predict the engine performance and the results were compared with experiment. Mixture in the cylinder is subdivided into three zones during combustion process in this analysis; adiabatic core zone, thermal boundary layer zone and unburned zone. In each zone, pressure, temperature and gas composition have been calculated. In conclusion, it is possible to take account of the intake and exhaust pipe tuning effect in predicting the engine performance, by the analytic solution of the unsteady flow in the pipes, and comparison of prediction with experimental results shows a good agreement on the pressure variation in the intake and exhaust pipes which has a direct influence on the volumetric efficiency and performance of the engine.
Instantaneous surface temperature and unsteady heat flux of intake and exhaust valve in methanol fueled engine were investigate as a function of compression ratio and engine speed. To accomplish this purpose, the instantaneous temperature sensor was designed and it was installed into three point of intake and exhaust valve head to measure unsteady temperature. The unsteady heat flux at valves was evaluated using one dimensional heat conduction equation with the valve head temperature and temperature gradient. And also mean heat flux of intake and exhaust valve for each stroke were evaluated as a function of engine speed.
In this study, the effects of intake valve closing timing by using Cam-in-Cam system on combustion and emission characteristics for diesel engine were investigated under GT-POWER simulation environment. As a result, it was found that volumetric efficiency and effective compression ratio were decreased as the intake valve closing(IVC) timing is retarded due to its backflow effect. Also, we found that in-cylinder pressure, heat release rate and NOx emission were decreased as IVC timing was retarded. These show that the LIVC(late intake valve closing) can be effective to control AFR and mixing rate in diffusion combustion of diesel engine.
Kojima, T.;Taguchi, H.;Okai, K.;Futamura, H.;Maru, Y.
한국추진공학회:학술대회논문집
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한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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pp.649-656
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2004
Hypersonic wind tunnel test of the rectangular variable geometry intake is performed. For realization of a Precooled turbojet engine, development of a hypersonic ramjet engine is planned. To investigate performance of the intake of the hypersonic ramjet engine, wind tunnel test is done with freestream Mach number of 5.1. The total pressure recovery was 18 % with 12.9 % of ramp bleed. Several reasons for low total pressure recovery are shown. Supersonic internal compression is not enough. Then, the throat Mach number is high (M2.61) and total pressure losses at the terminal shock is large. Supersonic flow at the throat and position of the terminal shock is sensitive to a difference of the second ramp's throat height and the third ramp's throat height. Flow separations at the second ramp's trailing edge and the third ramp's leading edge are seen those could result in the trigger of unstart. The seal mechanism between the ramps and the sidewalls is important.
The goals of this research are to understand the $NO_x$ emission in direct injected diesel engine with premixed hydrogen fuel. Hydrogen fuel was supplied into the test engine through the intake pipe. Amount of hydrogen-supplemented fuel was 70 percent basis heating value of the total fuel. The effects of intake air temperature on $NO_x$ emission were studied. The intake air temperature was controlled by flow rate of liquid nitrogen. The major conclusions of this work include : (i) the tested engine was run without backfire under 70 percent hydrogen fuel supplemented. (ii) radicals of nitrogen gas in the intake pipe were increased by 30 percent and cylinder gas temperature was decreased by 24 percent as the intake air temperature were changed from $23^{\circ}C$ to $0^{\circ}C$ ; and (iii) $NO_x$ emission per unit heating value of supplied fuel was decreased by 45 percent with same decrease of intake air temperature.
Analysis and control of intake charge motion such as swirl and tumble are very important factors in improving the gasoline engine performance. In this paper, single-frame PTV (particle tracking velocimetry) is used to investigate intake tumble patterns in a steady flow test rig of gasoline engine with dual-intake-valve and pent-roof combustion chamber. Intake tumble pattern is quantified in accordance with blockage ratio of TIV (tumble intensifying valve) with single- frame PTv.The view of the instantaneous 2-D velocity field gives a realistic understanding of in-cylinder flow field. Thus it is confirmed that PTV is a effective tool in engine design. In conventional port, two tumble structures appear clearly, and the larger one is observed under the exhaust valve side and the smaller is right below the intake valve side. The larger vorticity is observed in TIV port, thus it is concluded that TIV have an effect on intensified tumble motion in cylinder flow.
본 연구에서 사용되는 발전기용 커먼레일 디젤엔진은 흡 배기 밸브의 작동을 위해 기계적으로 구동되는 캠축을 이용하고 있으며, 차량 운전조건 알맞게 밸브의 개폐시기가 고정되어 있다. 그러나 발전기용 엔진은 회전속도가 일정하고 부분부하에서 운전된다. 따라서, 발전용 커먼레일 디젤엔진의 최적화 설계를 위해 밸브 타이밍의 변화에 따른 디젤연소와 배출가스의 특성을 고찰하여 연비 측면에서 계산하였다. 디젤엔진의 밸브 타이밍은 흡배기 유동을 변화시킴으로서 연소특성에 영향을 주었으며 발전기의 연비 개선이 가능하다고 판단되었다.
In order to investigate liquid fuel filming over the intake manifold wall, an electrode-type probe has been developed by lines of authors and this probe was employed in a single cylinder two and four-stroke cycle engine and in a four cylinder four-stroke engine operated by neat methanol fuel. The performance of the probe was dependent upon several parameters including the liquid fuel layer thickness, temperature, additive in the fuel, and electric power source (i.e., AC and voltage level) and was independent of other variables such as direction of liquid flow with respect to the probe arrangement. Several new findings from this study may be in order. The flow velocity of the fuel layer in the intake manifold of engine was about (if the air velocity in the steady state operation, the layer thickness of liquid fuel varied in both the circumferential and longitydinal directions. In the transient operation of the engine, the temporal variation of fuel thickness was determined, which clearly suggests that there was difference between fuel/air ratio in the intake manifold and that in the cylinder. The variation was greatly affected by the engine speed, fuel/air ratio and throttle opening. And the variation was also very significant from cylinder to cylinder and it was particularly strong different engine speeds and throttle opening.
This paper studies the effects of the swirl for the variation of intake port configuration that is key parameters in the flow field of direct injection diesel engines. In-cylinder flow characteristics is known to have significant effects on air-fuel mixing, combustion, and emissions. To investigate the effects of the swirl flow, various rpm(250, 500, 750) and two different intake port were used. And to evaluate the swirl motion in the flow field visualization engine, steady state flow test was conducted. Helical port intake port and SCV(Swirl Control Valve) were selected as the design parameters to increase the swirl flow and parametric study was performed. In the case of non-SCV, intake flow rate and non-dimensional swirl ratio were higher than those of SCV for the swirl head type. So, we could strengthen the swirl in the flow field with the swirl head type and don't using SCV. From the results of steady state flow test, non-swirl head type has the most good advantage for intake flow rate, and also the flow rate could be increased by using the SCV slightly. The effects of the type of engine head on intake air flow capability are dominant with respect to the existence of the SCV. We could measure the qualitative grade of swirl by capturing the scattering signal of microballoon from ICCD camera in the visualization diesel engine.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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