Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.23
no.1
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pp.92-103
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1999
The fuel spray behavior in the intake port of an electronic control port irijection gasoline engine has a strong influence on engine performance, exhaust emission and fuel consumption. Thus, in this study, fuel spray behavior and flow characteristics of the air assist gasoline spray injected into a suction flow in a simulated rectangular intake port have boon investigated. Macro-behavior of spray characteristics was investigated by means of visualization and the measurements of SMD and velocity were made by PDPA. For analysis the flow field with droplets size, droplets are classified five droplets size groups. As a result, the normal distance of suction flow increasing, the relatively large droplets distribution and SMD increase because small droplets easily follow suction flow. Near impinging wail, after impinging against the wall, secondary atomized small droplets of D < $30{\mu}m$ bound from the wall. And the increasement of suction flow progress to the large droplets of D > $100{\mu}m$ distribution. Therefore, SMD are apparently increased near impinging wall, Z/d = 9.0.
Park, Cheol-Woong;Kim, Chang-Up;Choi, Kyo-Nnam;Baik, Seung-Kook;Shin, Moon-Sung
Journal of the Korean Institute of Gas
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v.16
no.2
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pp.38-44
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2012
In recent years, the need for more fuel-efficient and lower-emission vehicles has driven the technical development of alternative fuels such as LPi (Liquid phase LPG injection) which uses pump for the high pressure supply of liquid LPG fuel and is able to meet the limits of better emission levels while it has an advantage of higher power. Although it has the advantage of power and lower emission levels, the characteristics of LPG, such as high vapor pressure, lower viscosity and surface tension than gasoline fuels makes it difficult design system. Therefore most fuel pumps and injectors are imported. In the present study, in order to domestically develop LPG injector which guarantees flow rates and optimal operation, the experimental investigation on leakage and flow rate characteristics of developed prototype injector was carried out at the bench test rig for developed injector.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.22
no.9
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pp.1317-1324
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1998
In general, DI gasoline engine has the advantages of higher power output, higher thermal efficiency, higher EGR tolerance and lower emissions due to the operation characteristics of increased volumetric efficiency, compression ratio and ultra-lean combustion scheme. In order to apply the concept of stratified charge into direct injection gasoline engine, some kinds of methodologies have been adapted in various papers. In this study, a reflector was adapted around the injector nozzle to apply the concept of stratified charge combustion which leads the air-fuel mixture to be rich near spark plug. Therefore, the mixture near the spark plug is locally rich to ignite while the lean mixture is wholly introduced into the combustion chamber. The characteristics of combustion is analyzed with the variations of fuel injection pressure and load in a stratified -charge direct injection single cylinder gasoline engine. The obtained results are summarized as follows ; 1. The MBT spark timing approached to TDC with the increase of load on account of the increase of evaporation energy, but has little relation with fuel injection pressure. 2. The stratification effects are apparent with the increase of injection pressure. It is considered by the development of secondary diffusive combustion and the increase of heat release of same region, but proceed rapidly than diesel engine. Especially, in the case of high pressure injection (l70bar) and high load (3.0kgf m), the diffusive combustion parts are developed excessively and results in the decrease of peak pressure than in the case of middle load. 3. The index of engine stability, COVimep value, is drastically decreased with the increase of load. 4. To get better performance of DI gasoline engine development, staged optimizaion must be needed such as injection pressure, reflector, intake swirl, injection timing, chamber shape, ignition system and so on. In this study, the I50bar injection pressure is appeared as the optimum.
The effect of the shape of the side wall on vaporization and fuel mixture were investigated for the impinging spray of a direct injection(DI) gasoline engine under a variety of conditions using the LIEF technique. The characteristics of the impinging spray were investigated under various configurations of piston cavities. To simulate the effect of piston cavity configurations and injection timing in an actual DI gasoline engine, the parameters were horizontal distance from the spray axis to side wall and vertical distance from nozzle tip to impingement plate. Prior to investigating the side wall effect, experiments on free and impinging sprays for flat plates were conducted and these results were compared with those of the side wall impinging spray. For each condition, the impingement plate was located at three different vertical distances(Z=46.7, 58.4, and 70 mm) below the injector tip and the rectangular side wall was installed at three different radial distances(R=15, 20, and 25 mm) from the spray axis. Radial propagation velocity from spray axis along impinging plate became higher with increasing ambient temperature. When the ambient pressure was increased, propagation speed reduced. High ambient pressures tended to prevent the impinging spray from the propagating radially and kept the fuel concentration higher near the spray axis. Regardless of ambient pressure and temperature fully developed vortices were generated near the side wall with nearly identical distributions, however there were discrepancies in the early development process. A relationship between the impingement distance(Z) and the distance from the side wall to the spray axis(R) was demonstrated in this study when R=20 and 25 mm and Z=46.7 and 58.4 mm. Fuel recirculation was achieved by adequate side wall distance. Fuel mixture stratification, an adequate piston cavity with a shorter impingement distance from the injector tip to the piston head should be required in the central direct injection system.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.35
no.2
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pp.121-127
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2011
NOx (Nitrogen Oxide) reduction system periodically needs a rich or stoichiometric operating condition to reduce NOx. A new method that optimizes the control of external HC injection into a diesel exhaust pipe for HC-type LNT (Lean NOx Trap) catalyst system has been developed. In this paper, these catalysts are called HC-LNT catalysts. The concentration and amount of HC can be controlled by controlling the external injection. In this study, we investigated the relationship between the spray behavior of hydrocarbons injected into the transparent exhaust pipe and NOx reduction characteristics. From the results of this experiment, we obtained useful information about the optimum injection and position of HC injector to the exhaust pipe. Further, we obtained useful information about the optimal injection condition for an HC-LNT catalyst system with a gasoline PFI (port fuel injection) typeinjector.
Several efforts to meet the exhaust gas regulation have been undertaken by many researchers in recent years. Main researches are on development of design techniques of intake port and combustion chamber, atomisation of fuel and precise control of air-fuel ratio, post-treatment of exhaust gas and so on. Engine technology is changed from PFI to GDI to correspond with exhaust gas regulation. GDI technique makes it possible to preserve lean air-fuel ratio and control accurate air-fuel ratio. Nevertheless, It is not cleared that information of spray characteristics and atomization process are very dependent on fluctuation of pressure and change of temperature in intake stroke. In this study, a constant volume combustion chamber is manufactured to investigate various fluctuations of in-cylinder pressure for injection duration. It is taken photographs of injection process of conventional GDI injector using PMAS. Then, it was verified experimently that ambient conditions as temperature and pressure of combustion chamber have effects on process of spray growth and atomization of fuel.
Despite its benefit in engine thermal efficiency, gasoline-direct-injection (GDI) engines generate substantial particulate matter (PM) emissions compared to conventional port-fuel-injection (PFI) engines. One of the reasons for this is that the spray collapse caused by the spray-to-spray interaction forms the locally rich fuel-air mixture and increases the fuel wall film. Previous studies have investigated the spray collapse phenomenon through the macroscopic observation of spray behavior using laser optical techniques, but it is somewhat difficult to understand the interaction between sprays that is initiated in the near-nozzle region within 10 mm from the nozzle exit. In this study, the spray structure, droplet size and velocity data were obtained using an X-ray imaging technique from the near-nozzle to the downstream of the spray to investigate the spray-to-spray interaction and discuss the effects of spray collapse on local droplet size and velocity distribution. It was found that as the ambient density increases, the spray collapse was promoted due to the intensified spray-to-spray interaction, thereby increasing the local droplet size and velocity from the near-nozzle region as a result of droplet collision/coalescence.
This research focused on the spray and distribution characteristics of urea solution by applying flow visualization techniques and did durability and driver test on injectors as well. The spray characteristics of urea solution was observed by CCD camera. Also, the distribution characteristics of urea solution was evaluated quantitatively as well by using 3D laser scanner equipment. It was considered that it was reasonable to use the injector for gasoline engine in order to inject the urea. The best distribution chart result was observed near 45cm distance difference between catalyst and urea spray injector. As a result of trapped urea distribution chart analysis, optimal pressure and volumetric flow rates of air and urea were derived in order to improve the distribution of Urea. This information may contribute to provide fundamental data in the future.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.9
no.6
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pp.30-39
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2001
The direct injection into the cylinders has been regarded as a way of the reduction in fuel consumption and pollutant emissions. The spray produced by the high pressure injector is of paramount importance in DISI(Direct Injection Spark Ignition) engines in that the primary atomization process must meet the requirement of quick and complete evaporation, mixing with air and combustion especially to prohibit the excessive HC emissions. The interaction between air flow and fuel spray was investigated in a steady flow system embodied in a wind tunnel to simulate the variety of flow inside the cylinder of the DISI engine. The direct Mie scattered and shadowgraph images presented the macroscopic view of the liquid sprays and vapor fields. The velocity and particle size of fuel droplets were investigated by phase doppler anenometer(PDA) system. The processes of atomization and evaporation with a DISI injector were observed and consequently utilized to construct the data-base for the spray and fuel-air mixing mechanism as a function of the flow characteristics.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.13
no.1
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pp.1-8
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2005
The spray prepared for direct fuel injection into cylinder is of great importance in a DISI(Direct Injection Spark Ignition) engine. The interaction between air flow and fuel spray was investigated in a steady flow system embodied in a wind tunnel to simulate the variety of in-cylinder flow conditions in the DISI engine. The Mie-scattering images presented the macroscopic view of the liquid spray fields interacting with cross-flow Particle sizes of fuel droplets were measured with phase Doppler anemometer(PDA) system. A faster cross-flow field made SMD larger and $D_10$ smaller. The atomization and evaporation processes with a DISI injector were observed and consequently utilized to construct the database on the spray and fuel-air mixing mechanism as a function of the flow characteristics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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