The main parameter commonly used to evaluate spray distribution is spray angle. Spray angle is important because it influences the axial and radial distribution of the fuel. Spray angles were measured and compared for the two non-air assisted injectors such as 2hole-2stream 4hole-1stream injectors used for port fuel injection gasoline engines with n-heptane as a fuel by three different measuring techniques, i.e., digital image processing, shadowgraphy, and spray patternator, respectively. Fuel was injected with the injection pressures of 0.2-0.35 MPa into the room temperature and atmospheric pressure environment. In digital image processing approach, the selection of the transmittance level is critical to obtain the edge of spray and hence to measure the spray angle. From the measurement results by the shadowgraphy technique, it is dear that the spray angle is varied during the spray injection period. The measurement results from spray patternator show that the different spray angles exist in different region. Spray angle increases with the increase in the injection pressure. it is suggested that the spray angle and stream separated angle should be specified when spray is characterized for 2hole-2stream injector, because spray angle is much different though stream separated angle is same. It was also considerably affected by the measurement techniques introduced in this experimental work. However, the optimal axial distance for measuring the spray angle seems to be at least 60-80 mm from the injector tip for two non-air assisted injectors.
CHOI, JISEON;KIM, YONGRAE;KIM, SEONYOEB;PARK, CHEOLWOONG;CHOI, YOUNG
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.33
no.3
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pp.255-260
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2022
Hydrogen gas fuel was applied to a small-sized two stroke engine for a mobile power source instead of gasoline fuel. Port fuel supply showed a limitation in terms of power due to the back fire at the engine intake manifold. So in this study, hydrogen direct injection system was applied to overcome this drawback by using a low pressure direct gas injector. The result from this strategy showed that hydrogen direct injection improved fuel efficiency as well as torque and power comparing to the port fuel supply system.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.9
no.2
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pp.67-74
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2001
A synchronized secondaty air injection method has been developed to hydrocarbon emission by injecting secondary air intermittently into exhaust port. The method has been tested in a single cylinder spark-ignition engine operating at cold-steady / cold-start conditions. Effects of air injection timing, intake pressure and engine air-fuel ratio have been investigated at cold-steady condition. Also, hydrocarbon emission and exhaust gas temperature with catalytic conberter are compared with a continuous SAI method and base condition at cold-start condition. Resules show that hydrocarbon reduction rate and exhaust gas temperature are sensitive to the timing of synchronized SAI. At cold-steady condition, HC emission is minimum at engine air-fuel ratio of 10. At cold-start condition, the accumulated hydrocarbon emission during the first 120 s decreases about 56% and 22% with the synchronized and continuous SAI, respectively, compared to that of base condition.
As environment problem became a worldwide issue, countries are tightening regulations regarding greenhouse gas reduction and improvement of air pollution problems. With these circumstances, one of the renewable energies produced from biomass is getting attention. Bio-ethanol, which is applicable to SI engine, showed a positive effect on the PFI (Port Fuel Injection) type. However, Ethanol has a problem in homogeneous mixture formation because it has high latent heat of vaporization characteristics and in the GDI (Gasoline Direct Injection) type, mixture formation is required quickly after fuel injection. Particularly, South Korea is one of the countries with great temperature variation among seasons. With this reason, South Korea supply fuel additive for smooth engine operation during winter. Therefore, experimental study and investigation about application possibility of blending fuel is necessary. This paper demonstrates the spray characteristics by using the CVC direct injection and setting the bio-ethanol blending fuel temperature close to the temperature during each seasons: -7, 25, $35^{\circ}C$. The diameter and the width of the CVC are 86mm and 39mm. High-pressure fuel supply system was used for target injection pressure. High-speed camera was used for spray visualization. The experiment was conducted by setting the injection pressure and ambient pressure according to each temperature of bio-ethanol blending fuel as a parameter. The result of spray visualization experiment demonstrates that as the temperature of the fuel is lower, the atomization quality is lower, and this increase spray penetration and make mixture formation difficult. Injection strategy according to fuel temperature and bio-ethanol blending rate is needed for improving characteristics.
Unburned hydrocarbon (UBHC) emissions from gasoline engines remain a primary engineering research and development concern due to stricter emission regulations. Gasoline engines produce more UBHC emissions during cold start and warm-up than during any other stage of operation, because of insufficient fuel-air mixing, particularly in view of the additional fuel enrichment used for early starting. Impingement of fuel droplets on the cylinder wall is a major source of UBHC and a concern for oil dilution. This paper describes an experimental study that was carried out to investigate the distribution and 'footprint' of fuel droplets impinging on the cylinder wall during the intake stroke under engine starting conditions. Injectors having different targeting and atomization characteristics were used in a 4-Valve engine with optical access to the intake port and combustion chamber. The spray and targeting performance were characterized using high-speed visualization and Phase Doppler Interferometry techniques. The fuel droplets impinging on the port, cylinder wall and piston top were characterized using a color imaging technique during simulated engine start-up from room temperature. Highly absorbent filter paper was placed around the circumference of the cylinder liner and on the piston top to collect fuel droplets during the intake strokes. A small amount of colored dye, which dissolves completely in gasoline, was used as the tracer. Color density on the paper, which is correlated with the amount of fuel deposited and its distribution on the cylinder wall, was measured using image analysis. The results show that by comparing the locations of the wetted footprints and their color intensities, the influence of fuel injection and engine conditions can be qualitatively and quantitatively examined. Fast FID measurements of UBHC were also performed on the engine for correlation to the mixture formation results.
In a port fuel injection system of engine, a large part of fuel injected into an intake port adheres on its wall and inlet valve. Consequently, the wall impinging spray interaction might occur the generation of several harmful phenomena. There are uncontrollable mixture formation, an accidental backfire and unburned hydrocarbons. Therefore, it is important to analyze the fuel behavior during the spray-wall interaction. In this study, splash characteristics of impingement and reflecting or scattering behavior of droplets of fuel injected from EFI nozzle were studied experimentally. A test fuel used is LAWS and its physical characteristics are similar to the conventional gasoline except for the ignition point. Since the liquid film formed immediately after impinging on an impingement plate is unstable, it is easy to cause secondary disintegration. In addition, when the intermittently impingement on the impingement plate with LAWS, the splash ratio is around 0.6. If an injection period becomes longer, liquid film will become thick and the splash ratio will fall bout 10 percent. On the other hand, when the injection period of an intermittent spray is long, the same time lapse as a continuous spray is shown.
Park, Gi-Young;Kang, Seok-Ho;Kim, In-Gu;Lim, Cheol-Soo;Kim, Jae-Man;Cho, Yong-Seok;Lee, Seong-Wock
Journal of ILASS-Korea
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v.19
no.3
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pp.115-122
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2014
As a demand for an automobile increases, air pollution and a problem of the energy resources come to the fore in the world. Consequently, governments of every country established ordinances for green-house gas reduction and improvement of air pollution problem. Especially, as international oil price increases, engine using clean energy are being developed competitively with alternative transportation energy sources development policy as the center. Bio ethanol, one of the renewable energy produced from biomass, gained spotlight for transportation energy sources. Studies are in progress to improve fuel supply methods and combustion methods which are key features, one of the engine technologies. DI(Direct Injection), which can reduce fuel consumption rate by injecting fuel directly into the cylinder, is being studied for Green-house gas reduction and fuel economy enhancement at SI(Spark Ignition). GDI(Galoine Direct Injection) has an advantage to meet the regulations for fuel efficiency and $CO_2$ emissions. However it produces increased number of ultrafine particles, that yet received attention in the existing port-injection system, and NOX. As fuel is injected into the cylinder with high-pressure, a proper injection strategy is required by characteristics of a fuel. Especially, when alcohol type fuel is considered. In this study, we tried to get a base data bio-ethanol mixture in GDI, and combustion for optimization. We set fuel mixture rate and fuel injection pressure as parameters and took a picture with a high speed camera after gasoline-ethanol mixture fuel was injected into a constant volume combustion chamber. We figured out spraying characteristic according to parameters. Also, we determine combustion characteristics by measuring emissions and analyzing combustion.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.11
no.1
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pp.1-6
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2003
Engine emission regulations are becoming more stringent nowadays. In cold transient regime, about 80% THC is exhausted to the atmosphere in the first 200s (US FTP cycles). Accordingly, reducing emission levels in the cold period immediately after the engine start before the catalysts reach their working temperature will be an especially critical factor in meeting more stringent regulations in the future. In this study, the total hydrocarbon quantities are measured using a Fast FID with gasoline fuel for a 4-cylinde. Sl engine, including Secondary Air Injection (SAI) system. Commercial SAI device's direction is reverse to the exhaust flow. In this study, a swirl flow type SAI system which is positioned between the exhaust manifold and exhaust port, was developed. We compared the swirl type secondary air injection with a commercial secondary air injection of .everse flow. The swirl type SAI showed better results in reducing HC by 26% than the commercial flow type SAI of reverse flow which was caused by the better mixing between the exhaust gas and the secondary air.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.11
no.2
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pp.22-30
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2003
Engine-out HC emissions were investigated during cold and hot start. The tests were conducted according to engine cooling temperatures which were controlled by simulated coolant temperatures of cold and hot start, on a 1.5L, 4-cylinder, 16 valve, multipoint-port-fuel-injection gasoline engine. Real time engine-out HC emissions were measured at a exhaust port and cylinder head using Fast Response Flame Ionization Detector(FRFID). Unburned hydrocarbons emitted at the cold coolant temperature were much higher than those of the hot coolant temperatures. And the main source of the high HC emission was confirmed as misfire at cold coolant temperature. In addition, the effect of intake valve timing on engine-out HC emissions was investigated. The results obtained indicate that optimized intake phasing provides the potential for start-up engine-out HC emissions reduction.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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