Kim, J.S.;Kim, K.H.;Lee, H.S.;Lim, S.W.;Kang, H.Y.;Koh, D.K.
Journal of Power System Engineering
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v.15
no.5
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pp.10-15
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2011
This paper describes the engine performance and combustion characteristics of a CRDI diesel engine, operated by electronically controlled diesel fuel injector with variable injection timing. This experiment focused on fuel injection timing and pressure about combustion characteristics of CRDI diesel engine. EGR was excepted because it would be furtherly analyzed with additional experiments. The experiment was conducted under the circumstance of engine torque for 4, 8, 12 and 16 kgf-m and fuel injection timing for $15^{\circ}$, $10^{\circ}$ and $5^{\circ}$ BTDC, at the engine speed of 1100, 1400, 1700 and 2000 rpm. Fuel injection was controlled to retard or advance initiation of the injection event by electronically controlled fuel injection unit injector on the personal computer. When fuel was injected into the cylinders of a CRDI diesel engine it would go through ignition delay before starting of combustion. Therefore, fuel injection timing of CRDI diesel engine had a significant effect upon performance and combustion characteristics. Depending on the injection timing the fuel consumption rate following the rotational speed and torque was 3~78 g/psh (1.7~30.6%). The range of fuel injection timing that resulted in low fuel consumption overall was BTDC 15-10 degrees.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.16
no.1
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pp.180-188
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1992
By means of the compatibility according to solving environmental pollution and energy problem due to the emissions of NOx and smoke from diesel engine this paper experimentally inspected the effect of using emulsified fuel, gas oil-water, for combustion characteristic, that is combustion pressure, pressure rise rate, heat generating rate, the period of ignition delay and specific fuel consumption, and CO, HC, NOx concentration and smoke density. When using emulsified fuel, as a water addition rate was increased, combustion pressure, pressure rise rate and heat generating rate was increased, the period of ignition delay was lengthening, the specific fuel consumption was some what increased in contrast to diesel fuel in low load, but deceased in high load region. And NOx concentration was decreased, CO concentration was increased in low load, but decreased in high load region, HC concentration was increased in contrast to diesel fuel in all region.
The purpose of this study was compared the spray, combustion and emissions (NOx, CO, HC, smoke) characteristics of a typical fuel (100% Diesel, DME) and Diesel-DME blended fuel in a Constant Volume Chamber (CVC) and a single-cylinder DI diesel engine. Spray characteristics were investigated under various ambient and fuel injection pressures when the Diesel-DME blended ratio is varied. The parameters of spray sturdy were spray shape, penetration length, and spray angle. Common types of injectors having seven holes and made by Bosch were used. As of use, the typical fuel (100% Diesel, DME) and the blended fuel by mixture ratio 95:5, 90:10 (Diesel:DME) were used. The Injection pressure was fixed by 70.1MPa, when the ambient Pressure was varied 0.1, 2.6 and 5.1 MPa. The combustion experiments was conducted with single cylinder engine equipped with common rail injection system. injection pressure is 70 MPa. The amount of injected fuels is adjusted to obtain the fixed input calorie value as 972.2 J/cycle in order to compare with the fuel conditions.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.12
no.6
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pp.30-37
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2004
The combustion and emission characteristics of a direct injection CI engine fuelled with DME(Dimethyl Ether) and diesel fuel were compared at idle engine speed(800 rpm) with various injection parameters. An optical single cylinder diesel engine equipped with a common-rail fuel injection system was constructed to investigate combustion processes of DME and diesel fuel. The combustion images were recorded with a high-speed video camera system. The results demonstrated that the DME-fuelled engine was superior to the conventional diesel engine in terms of engine performance and emissions. The optimal injection timing of DME was located around IDC(Top Dead Center), which was roughly same as that of diesel fuel. As the injection timing was advanced much earlier than TDC, NOx (Nitric Oxides) level increased considerably. NOx emission of DME was equal or a little higher than that for diesel fuel at the same injection pressure and timing because of higher evaporation characteristics of DME. Throughout all experimental conditions, DME did not produce any measurable smoke level.
Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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1999.11a
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pp.23-29
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1999
Experimental studies are conducted to investigate the flame stability and the thermal/fuel NOx formation characteristics of the low calorific value (LCV) coal derived gas fuel. Synthetic LCV fuel gas is produced by mixing carbon monoxide, hydrogen, nitrogen and ammonia on the basis that the thermal input of the syngas fuel into a burner is identical to that of natural gas. The syngas mixture is fed to and burnt with air on flat flame burner. With the variation of the equivalence ratio for specific syngas fuel, flame behaviors are observed to identify the flame instability due to blow-off or flashback and to define stable combustion range. Measurements of NOx content in combustion gas are made for comparing thermal and fuel NOx from the LCV syngas combustion with those of the natural gas one. In addition, the nitrogen dilution of the LCV syngas is preliminarily attempted as a NOx reduction technique, and its effects on thermal and fuel NOx production are discussed.
The combustion characteristics of a low NOx burner using reburning technology have been experimentally studied. The return burner usually has three distinct reaction zones which include the primary combustion zone, the reburn zone and the burnout zone by provided secondary air. NOx is mainly produced in a primary combustion zone and a certain portion of NOx can be converted to nitrogen in the rebury zone. In the burnout zone, the unburned mixtures are completely oxidated by supplying secondary air. Liquefied Petroleum Gas (LPG) was used as main and reburn fuels. The experimental parameters investigated involve the main/reburn fuel ratio, the primary/secondary air ratio, and the injection location of rebury fuel and secondary air. When the amount of return fuel reaches to the 20-30% of the total fuel used, the overall NO reduction of 50% is achieved. The secondary air is injected by two different ways including vertical and parallel injection. The injector of secondary air is located at the downstream region of furnace for a vertical-injection mode, which is also placed at the inlet primary-air injection region for a parallel-injection mode. In case of the vertical injection of the secondary air flow, the NOx formation of stoichiometric condition at a primary combustion zone is nearly independent of the rebury conditions (locations, fuel/air ratios) while the NOx emission of the fuel-lean condition is considerably influenced by the reburn conditions. In case of the parallel injection of the secondary air, the NOx emission is sensitive to the air ratio rather than the fuel ratio and the reburning process often coupled with the multiple air-staging and fuel-staging combustion processes.
Finding an alternative fuel and reducing environmental pollution are the main goals for future internal combustion engines. The purpose of this study is to obtain low-emission and high-efficiency by hydrogen enriched LPG fuel in constant volume chamber. An experimental study was carried out to obtain fundamental data for the combustion and emission characteristics of pre-mixed hydrogen and LPG in a constant volume chamber (CVC) with various fractions of hydrogen-LPG blends. To maintain equal heating value of fuel blend, the amount of LPG was decreased as hydrogen was gradually added. Exhaust emissions were measured using a HORIBA exhaust gas analyzer for various fractions of hydrogen-LPG blends. The results showed that the rapid combustion duration was shortened, and the rate of heat release elevated as the hydrogen fraction in the fuel blend was increased. Moreover, the maximum rate of pressure rise also increased. These phenomena were attributed to the burning velocity which increased exponentially with the increased hydrogen fraction in the $H_2$-LPG fuel blend. Exhaust HC and $CO_2$ concentrations decreased, while NOX emission increased with an increase in the hydrogen fraction in the fuel blend. Our results could facilitate the application of hydrogen and LPG as a fuel in the current fossil hydrocarbon-based economy and the strict emission regulations in internal combustion engines.
Ali, Abubaker Ahmed M.M.;Kabbir, Ali;Kim, Changup;Lee, Yonggyu;Oh, Seungmook;Kim, Ki-seong
Journal of ILASS-Korea
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v.23
no.4
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pp.192-204
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2018
In this study, a 3D CFD analysis method for the combustion process was established for a low calorific value syngas-diesel dual-fuel engine operating under very lean fuel-air mixture condition. Also, the accuracy of computational analysis was evaluated by comparing the experimental results with the computed ones. To simulate the combustion for the dual-fuel engine, a new dual-fuel chemical kinetics set was used that was constituted by merging two verified chemical kinetic sets: n-heptane (173 species) for diesel and Gri-mech 3.0 (53 species) for syngas. For dual-fuel mode operations, the early stage of combustion was dominated by the fuel burning inside or near the spray plume. After which, the flame propagated into the syngas in the piston bowl and then proceeded toward the syngas in the squish zone. With the baseline injection system and piston shape, a significant amount of unburned syngas was discharged. To solve this problem, effects of the injection parameters and piston shape on combustion characteristics were analyzed by calculation. The change in injection variables toward increasing the spray plume volume or the penetration length were effective to cause fast burning in the vicinity of TDC by widening the spatial distribution of diesel acting as a seed of auto-ignition. As a result, the unburned syngas fraction was reduced. Changing the piston shape with the shallow depth of the piston bowl and 20% squish area ratio had a significant effect on the combustion pattern and lessened the unburned syngas fraction by half.
Various measures have been tried to reduce the NOx emission from diesel engine, but with partial success because the mechanisms of NOx and PM formations appear to have trade-off relation between each other. Therefore it has been known to be difficult to reduce NOx emission and PM emission simultaneously. Two stage combustion method i,e. a combustion process which has rich combustion stage and lean combustion stage one by one, has been developed successfully to reduce NOx formation in the continuous combustion chambers such as in the boilers. But until yet it is not successful to apply the same method in intermittent combustion chamber like in the diesel engine cylinder, as it was, only several research works were carried out. In this study, devised was a uniquely shaped combustion chamber with reformed piston crown intended to keep fuel-rich condition during early stage of combustion and fuel-lean condition during next stage. It was found that the NOx emission decreased significantly at various conditions of operation with the two stage combustion type engines of PR20 type, but other values such as smoke, CO and specific fuel consumption deteriorated as usual.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.8
no.2
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pp.95-101
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2004
An experimental investigation was conducted to investigate the effects of the equivalence ratio and air mass flux on the combustion efficiency in a solid fuel ramjet used fuel grains which were highly loaded with boron carbide. Combustion efficiency increased with increasing equivalence ratio (grain length), and decreasing air mass flux. Higher inlet air temperature produced higher combustion efficiencies, apparently the result of enhanced combustion of the larger boron particles those burn in a diffusion controlled regime. Short grains which considered primarily of the recirculation region produced larger particles and lower combustion efficiencies. The result of the normalized combustion efficiency increased with inlet air temperatures coincident with the result of the Brayton cycle thermal and the total efficiency relating to the heat input.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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