The purpose of this study is to use machine learning to build a model capable of predicting the flash boiling spray characteristics. In this study, the flash boiling spray was visualized using Shadowgraph visualization technology, and then the spray image was processed with MATLAB to obtain quantitative data of spray characteristics. The experimental conditions were used as input, and the spray characteristics were used as output to train the machine learning model. For the machine learning model, the XGB (extreme gradient boosting) algorithm was used. Finally, the performance of machine learning model was evaluated using R2 and RMSE (root mean square error). In order to have enough data to train the machine learning model, this study used 12 injectors with different design parameters, and set various fuel temperatures and ambient pressures, resulting in about 12,000 data. By comparing the performance of the model with different amounts of training data, it was found that the number of training data must reach at least 7,000 before the model can show optimal performance. The model showed different prediction performances for different spray characteristics. Compared with the upstream spray angle and the downstream spray angle, the model had the best prediction performance for the spray tip penetration. In addition, the prediction performance of the model showed a relatively poor trend in the initial stage of injection and the final stage of injection. The model performance is expired to be further enhanced by optimizing the hyper-parameters input into the model.
Lee, Jongtae;Kim, Hyung Jun;Lim, Yun Sung;Yun, Chang Wan;Keel, Ji Hoon;Hong, You Deug
Journal of ILASS-Korea
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v.23
no.3
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pp.122-127
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2018
Recently, registrated passenger cars have increased and were close about seventy million at the end 2017 year in Korea. Among the passenger car using gasoline fuel make up forty six percentage of total registrated vehicles. In this study, investigation on real driving emission characteristics in the passenger car using gasoline fuel with various engine displacements were carried out. The real driving emission characteristics were measured and analyzed by using PEMS (Portable Emission Measurement System). PEMS was composed of gas analyzer, emission flow meter and sample conditioning system et al. Also, test six vehicles were selected to the gasoline passenger car with engine displacement from 1.6L to 3.7L. Two test routes with engine start of cold and hot conditions were applied to analyze the emission characteristics of RDE, respectively. The results show that the $CO_2$ emission have a increasing trend as the engine displacement and vehicle weight. Also, it is guessed that the $CO_2$ emission and vehicle weight were more correlated than the engine displacements. On the other hand, NOx emissions of RDE have not increasing or decreasing tendency according engine displacements or vehicle weight because the activation of three-way catalyst in the gasoline vehicles.
Liquid fossil fuel contaminated by water can cause trouble in the combustion processes and affect the endurance of a combustion system. Using an optical sensor to monitor the water content instantaneously in a fuel pipeline is an effective means of controlling the fuel quality in a combustion system. In two component liquid flows of oil and water, the flow pattern and characteristics of water droplets are changed with various flow conditions. Additionally, the light scattering of the optical sensor measuring the water content is also dependent on the flow patterns and droplet characteristics. Therefore, it is important to investigate the detailed behavior of water droplets in the pipeline of the fuel transportation system. In this study, the flow patterns and characteristics of water droplets in the turbulent pipe flow of two component liquids of gasoline and water were investigated using optical measurements. The dispersion of water droplets in the gasoline flow was visualized, and the size and velocity distributions of water droplets were simultaneously measured by the phase Doppler technique. The Reynolds number of the gasoline pipe flow varied in the range of $4{\times}10^{4}\;to\;1{\times}10^{3}$, and the water content varied in the range of 50 ppm to 300 ppm. The water droplets were spherical and dispersed homogeneously in all variables of this experiment. The velocity of water droplets was not dependent on the droplet size and the mean velocity of droplets was equal to that of the gasoline flow. The mean diameter of water droplets decreased and the number density increased with the Reynolds number of the gasoline flow.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.11
no.1
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pp.87-94
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2003
Recently, LPLi(Liquied-Phase LPG injection) system is studied for the new stringent emission regulations. But , there are some problems to be solved such as injector tip icing and fuel leakage for LPLi system development. In this paper, the icing problem near injector tip which leads to difficulty of accurate A/F control was studied and reported. Icing of injector tip and port wall was observed at all the cases in this study regardless of injection duration and angle, air humidity change. The spray angle of LPLi was observed approximately two times wider than that of Gasoline injection. This makes the LPLi spray collide with intake port around injector tip. Temperature of the wetted area was decreased and icing of water vapor contained in intake air because of evaporation of the fuel film. The ice of the injector tip and port wall is also affected by the materials related to heat transfer.
Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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2001.05a
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pp.75-90
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2001
For the purpose of helping development of a GDI(Gasoline Direct Injection) engine, the in-cylinder phenomena, such as the spray behaviors and fuel distributions, unburned fuel, and flame characteristics were investigated in a single cylinder GDI engine. The GDI engine was equipped with a swirl type electronic injector and SCV(Swirl Control Valve). PLIF(Planar Laser Induced Fluorescence) system with KrF Excimer laser was used for the measurements of the fuel distributions. The effects of the injector specifications, such as the spray cone angle and the offset angle on the fuel distributions and combustion characteristics were investigated. As a result, it was found that the injected fuel spray collided with the bottom of the bowl and moved upward along the exhaust side wall of the piston bowl. This fuel vapor played a important role in the instance of spark ignition. The injector specifications has a great influence on the flame characteristics.
Kim, Y.S.;Lee, J.S.;Yoon, S.H.;Chung, S.S.;Ha, J.Y.
Journal of ILASS-Korea
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v.3
no.4
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pp.16-24
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1998
The fuel injection type, in the gasoline engines of atomization of fuel droplet and its distribution hae influenced directly on the decision of engine performance and harmful emission. In this paper, atomization characteristics of fuel spray is investigated with microscopic visualization system. Particle motion analysis system is used to measure the SMD from fuel spray of air-assisted injector by initial factors such as temperature of ambient air and air-assisted pressure. As air-assist pressure and ambientair temperature increase, the SMD is decreased, and its variation is more stable.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.25
no.4
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pp.912-919
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2001
Improvement of the atomization characteristics by adopting the air-shrouded injector has been considered as one of the important methods for decreasing HC emissions in SI engines. Thus, in this study to develop air-shrouded injector with a finer spray, atomization characteristics of differ-ent types of commercial air-shrouded injectors were investigated through the spray imaging and the drop size measurements. As a results, it was found that the internal mixing type of air-shroud-ed injector had a good atomization characteristics. But, a number of large droplets were found in the internal mixing type commercial injector, this shortcoming was improved by adopting the thread type air passages in the air nozzle.
The spray structures and distribution characteristics of liquid and vapor phases in non-evaporating and evaporating Gasoline Direct Injection (GDI) fuel sprays were investigated using Laser Induced Exciplex Fluorescence (LIEF) technique. Dopants were 2% fluorobenzene and 9% DEMA (diethyl-methyl-amine) in 89% solution of hexane by volume. In order to study internal structure of the spray, droplet size and velocity under non-evaporating condition were measured by Phase Doppler Anemometry (PDA). Liquid and vapor phases were visualized at different moments after the start of injection. Experimental results showed that the spray could be divided into two regions by the fluorescence intensity of liquid phase: cone and mixing regions. Moreover, vortex flow of vapor phase was found in the mixing region. About 5㎛ diameter droplets were mostly distributed in the vortex flow region. Higher concentration of vapor phase due to vaporization of these droplets was distributed in this region. Particularly, higher concentration of vapor phase and lower one were balanced within the measurement area at 2ms after the start of injection.
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.
Compared to gasoline engines, diesel engines with a relatively simple ignition system are more advantageous in the application of biodeisel fuel to engine. Then in this study the comparative analysis on the spray characteristics and combustion emissions characteristic between the biodiesel(soybean oil) and diesel, the fuel for commercial diesel engine, was performed with common rail injection system. Injection pressure and ratio of biodiesel blended fuel were selected as main experimental variables. Consequently, it can be found that there is no significant difference in the macro characteristics of the spray behavior(spray penetration and spray angle) in response to change in the blend ratio of soybean oil and diesel at a fixed injection pressure, in particular, soot creation in combustion emissions in the region of low pressure was greatly affected by the blend ratio of soybean oil, however, the creation in the region of high pressure was almost unaffected by the blend ratio because of promoted atomization.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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