In this research, combustion and spray characteristics were investigated experimentally in a constant volume chamber by applying bio-diesel fuel to a common-rail system in which precise control is available for utilizing environmentally friendly properties of bio-diesel fuel. The experiment was conducted at fuel temperatures 20∘C and −20∘C to investigate combustion characteristics of bio-diesel fuel provoking problems in fluidity specially in a low temperature. For the visualization, the experiment was carried out under various conditions of ambient pressure, injection pressure and fuel temperature. The test was made by three different types of diesel fuels, conventional diesel, BD20 and BD100. In summary, this research aims to investigate combustion characteristics in the application of bio-diesel fuels and compare the results with performance of conventional diesel fuel. This experimental data may provide fundamentals of spray and combustion of bio-diesel fuels at a low temperature and contribute to the development of bio-diesel engines in future.
The soot formation characteristics of various alkane-based single fuel droplets were studied in this work. Also, This study was performed to provide the database of the soot behavior and formation of alkane-based single fuel droplet. The experimental conditions were set to 1.0 atm of ambient pressure (Pamb), 21% of oxygen concentration (O2) and 79% of nitrogen concentration (N2). Combustion and soot formation of single fuel droplet was visualized by visualization system with high speed camera. At the same time, ambient pressure, oxygen concentration and nitrogen concentration were maintained by ambient condition control system. Soot formation characteristics was analyzed and compared on the basis of intensity ratio (I/I0) of background image. The results of toluene fuel droplet showed the largest soot generation. Soot volume fraction (fv) was almost the same under the identical fuel types regardless of various initial droplet diameter (d0) since thermophoretic flux was not much changed under the same ambient conditions.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.30
no.3
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pp.351-358
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2006
The capability of high pressure injection with small fuel quantify at all engine operating conditions is one of the main feature in common rail fuel injection system, which is used in small and light-duty Diesel engine. The key parameter for the better atomized fuel sprays and multiple injections of this common rail fuel injection control, that can be freely selected irrespective of the engine speed and load is the mechanism controlling the needle energizing and movement in high pressure Diesel injector. In the electro-hydraulic injector, the injection nozzle is being opened and closed by movement of the injector's needle which is balanced by pressure between the nozzle seat and the needle control chamber. This study describes the macroscopic spray structure characteristics of the common rail Diesel injectors with different electric driving method i.e. the solenoid-driven and piezo-driven type. The macroscopic spray characteristics such as spray tip speed. spray tip penetration and spray cone angle were investigated by the high speed spray, which is measured by the back diffusion light illumination method with optical system for the high speed temporal photography in a constant volume chamber pressurized by nitrogen gas. As the results, the prototype piezo-driven injector system was designed and fabricated for the first time in domestic case and the effect of injector's needle response driven by different drive type was compared between the solenoid and piezo-driven injector It was found therefore. that the piezo-driven injector showed faster needle response and had better needle control capability by altering the electric input value than the solenoid-driven injector.
The operating conditions greatly impact the efficiency and performance of polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell systems and must be properly managed to ensure better performance and efficiency. In particular, small variations in operating conditions interact with each other and affect the performance and efficiency of PEM fuel cell systems. Thus, a systematic study is needed to understand how small changes in operating conditions affect the system performance and efficiency. In this paper, an automotive fuel cell system (including cell stack and balance of plant [BOP]) with a turbo-blower was modeled using MATLAB/Simulink platform and the sensitivity analyses of main operating parameters were performed using the developed system model. Effects of small variations in four main parameters (stack temperature, cathode air stoichiometry, cathode pressure, and cathode relative humidity) on the system efficiency were investigated. The results show that cathode pressure has the greatest potential impact on the sensitivity of fuel cell system efficiency. It is expected that this study can be used as a basic guidance to understand the importance of achieving accurate control of the fuel cell operating conditions for the robust operation of automotive PEM fuel cell systems.
Kim, Ju-Won;Hwang, In-Goo;Myung, Cha-Lee;Park, Sim-Soo
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.32
no.12
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pp.907-914
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2008
This study is mainly focused on the assessment of return, semi return, and returnless fuel supply system for an LPi engine. In order to compare the return type with returnless one with various LPG blends, combustion analysis and cyclic THC emission characteristic were tested at the part load operating condition of the LPi engine. Considering heat balance of each fuel supply systems, pressure and temperature increment of return type showed lower at the fuel rail during idle warm up operation. However, those of returnless type at LPG tank maintained stable and slow increment because the heat transfer from the LPi engine was minimized. Finally, hot restartability of each fuel supply systems were evaluated with the various LPG blends and fuel temperatures. As a result, semi return type has equivalent performance to return type considering combustion and emission characteristic, hot restartability performance for LPi engine.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.24
no.6
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pp.619-626
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2016
The new 1.4 L turbocharged LPG direct injection (T-LPDI) engine is presented in this paper to improve the fuel efficiency of the vehicles installed with the 2.0 L LPG port fuel injection (LPI) engine, while maintaining the performance as a downsizing concept for the new engine platform development. Firstly, the return type high pressure LPG fuel supply system is designed and mounted in the new 1.4 L T-LPDI engine. As a result, this new engine shows a much better WOT performance and approximately 8 % of improved fuel economy level, as compared to the 2.0 L LPI vehicle. Secondly, the LPDI engine specific optimized design for high pressure fuel components and fuel injection control strategies are proposed and evaluated in order to overcome the restartability problem in a heat-soaked condition called the vapor lock phenomenon. Consequently, these experimental results illustrate a great potential for the developed 1.4 L T-LPDI engine as a possible substitute for the 2.0 L LPI engine.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1994.10a
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pp.472-477
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1994
The lockup clutch is embeded on torque converter of automatic transmission to prevent the efficiency deterioration of torque converter in high speed. For improving fuel consumption rate, it is desirable to engage the lockup clutch earlier. But, it results in degrading shift quality, due to the transient torque. The transient clutch pressure which affects the shifting quality, should be controlled properly. In this study, to solve the problem, it is analysed the hydraulic circuit of lockup system including line pressure regulating circuit, established the nonlinear model, and designed the PID controller. The line pressure is supplied to the lockup clutch through the lockup control valve by switching the lockup solenoid valve on. In order to control the transient pressure actively, it is needed to control the lockup solenoid valve by closed loop control. The lockup solenoid valve is 2-way on-off valve, and is adequate for PWM control. To reduce the pressure chattering, the carrier frequency is increased. Target pressure profile is computed from optimized velocity difference profile throuth dynamic equation of vehicle system.
Kim, Sung-Chul;Lee, Dong-Hyuk;Lee, Ho-Seong;Won, Jong-Phil;Lee, Dae-Woong;Lee, Won-Suk
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.16
no.2
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pp.150-157
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2008
The main objective of this paper is to investigate the performance characteristics of a CO2 air conditioning system for fuel cell electric vehicles (FCEV). The present air conditioning system for FCEV uses the electrically driven compressor and electrically controlled expansion valve for CO2 as a working fluid. The experimental work has been done with various operating conditions, which are quite matching the actual vehicle's driving conditions such as different compressor speed and high pressure to identify the characteristics of the system. Experimental results show that the cooling capacity and coefficient of performance (COP) were up to 6.3kW and 2.5, respectively. This paper also deals with the development of optimum high pressure control algorithm for the transcritical CO2 cycle to achieve the maximum COP.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2004.03a
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pp.742-748
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2004
In this paper are presented TSTO system analysis including some controlled variables on the engine operation such as a fuel flow rate and a pressure ratio of compressor, as well as variables on the trajectory. TSTO studied here is accelerated up to Mach 6 by a fly-back booster powered by air breathing engines. Three different types of engine cycle were treated for propulsion system of the booster, such as a turbo ramjet, a precooled turbojet and an EXpander cycle Air Turbo Ramjet (ATREX). The history of the controlled variables on the engine operation was optimized by Sequential Quadratic Programming (SQP) to accomplish the minimum fuel consumption. The trajectory was also optimized simultaneously. The results showed that the turbo ramjet gave the best fuel consumption. The optimal trajectory was almost the same except in the transonic range and just before reaching to Mach 6. The history of the pressure ratio of compressor considerably depended on the engine type. It is concluded that simultaneous optimization for engine control and trajectory is effective especially for a high-speed airplane propelled by turbojets like the TSTO booster.
In this paper, an algorithm to increase the shift speed is suggested by increasing the line pressure for a metal belt CVT. In order to control the shift speed, an algorithm to calculate the target shift speed is presented from the modified CVT shift dynamics. In applying the shift speed control algorithm, a criterion is proposed to prevent the excessive hydraulic loss due to the increased line pressure. Simulations are performed based on the dynamic models of the hydraulic control valves, powertrain and the vehicle. It is found from the simulation results that performance of the engine operation can be improved by the faster shift speed, which results in the improved fuel economy by 2% compared with that of the conventional electronic control CVT in spite of the increased hydraulic loss due to the increased line pressure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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