SEO, DONG-KYUN;HUR, KWANG-BEOM;JEONG, YEONTAE;KIM, EUI-HYUN
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.26
no.4
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pp.369-376
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2015
Recently KEPCO, KOGAS and other institutions are jointly conducting an R&D for the development and demonstration of the power generation system based on a natural gas/diesel engine on an island. As a preliminary study, co-combustion in the dual fuel engine, which is expected to produce a few mega-watts of electricity, was modeled and calculated using computational fluid dynamics (CFD). The applied key assumptions are 2-dimensional axisymmetric, transient and static volume chemical reaction. Based on the selected blending ratio, which is the key operating condition, natural gas is substituted instead of diesel fuel (basis of high heating value). Results showed that as the blending ratio increases, the reaction rate of the combustion increases and thus maximum temperature is reached more rapidly. For the optimal performance, various geometric or operational studies will further be conducted.
This paper presents development of variable speed generation (VSG) system with energy saving function. The rubber tyred gantry crane (RTGC) requires the power from diesel-engine. Significant fuel savings by reducing the engine speed can be achieved, because all of operation modes except hoisting are required lower power than rated value of engine. When low speed operation output voltage of generator is decrease until acceptable range of motor driver inverters and auxiliary load supplier. According to power demand engine speed is varying from 20 to 60Hz, and voltage is varying between 210Vac and 480Vac. When idle mode or low power operation dc/dc converter operates by constant output voltage control and inverters dc site voltage is compensated by it. This paper proposed 3-phase interleaved boost converter which has the same structure as the commercially available 3-phase inverter and current sharing capability. 400kW interleaved converter is designed and a performance of converter is evaluated through several experiments with a RTGC system. Energy saving VSG system can cut down fuel consumption by 36% and 21.3% at idle and unidirectional load operations.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.13
no.5
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pp.35-41
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2005
The effects of cooled-ECR on the characteristics of combustion and exhaust emissions were investigated in a single cylinder HCCI diesel engine The premixed charge (gasoline or diesel) was obtained with premixing chamber and high-pressure (5.5MPa) injection system. Exhaust pressure control and cooled ECR system were used in order to reduce pressure fluctuation and to mix the exhaust gas well with the fresh intake air. The experimental results show that NOx emissions from conventional diesel engine are steeply decreased by HCCI diesel combustion with cooled-EGR in both case of gasoline and diesel premixing. But soot emissions are rapidly increased with the increase of ECR rate. The recycled exhaust gas increased the ignition delay of mixture and decreased maximum combustion pressure. HC and CO emissions of HCCI combustion are increased with ECR rate.
Kim, Jun-Soo;Oh, Seung-Suk;Lee, Min-Kwang;SunWoo, Myoung-Ho
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.19
no.5
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pp.35-44
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2011
In a spark ignition engine, a variable valve lift (VVL) system has been developed for high fuel efficiency and low power loss. However, changes in valve lift cause deviations of cylinder air charge which lead to individual cylinder equivalence ratio maldistribution. In this study, in order to reduce the maldistribution, we propose individual cylinder equivalence ratio estimation and control algorithms. The estimation algorithm calculates the equivalence ratio of each cylinder by using a mathematical engine model which includes air charging, fuel film, exhaust gas, and universal exhaust gas oxygen sensor (UEGO) dynamics at various valve lifts. Based on the results of estimated equivalence ratio, the injection quantity of each cylinder is adjusted to control the individual cylinder equivalence ratio. Estimation and control performance are validated by engine experiments. Experimental results represented that the equivalence ratio maldistribution and variation are decreased by the proposed algorithms.
Kim, Gi-Bok;Kim, Chi-Won;Yoon, Chang-Sik;Han, Sung-Hyun
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.18
no.4
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pp.207-215
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2015
Since the oil shock of 1970's there was a strong upward tendency for the use of the high viscosity and poorer quality fuels. Therefore the misfiring engine occurs due to the decrease of quantity injected for lean burn and emission control in CI diesel engine. In this study, it is designed and used the test bed which is installed with turbocharger and intercooler. In addition to equipped using CRDI by controlling injection timing with mapping modulator, it has been tested and analyzed the engine performance, combustion characteristics, and emission as operating parameters.
As world attention has focused on global warming and air pollution, high efficiency diesel engines with low $CO_2$ emissions have become more attractive. Premixed diesel engines in particular have the potential to achieve the more homogeneous mixture in the cylinder which results in lower NOx and soot emission. Early studies have shown that the operation conditions such as the EGR, intake conditions, injection conditions and compression ratio are important to reduce emissions in a PCCI (Premixed Charge Compression Ignition) engine. In this study a modified cam was employed to reduce the effective compression ratio. While opening timing of the intake valve was fixed, closing timing of the intake valve was retarded $30^{\circ}$. Although Atkinson cycle with the retarded cam leads to a low in-cylinder pressure in the compression stroke, the engine work can still be increased by advanced injection timing. On that account, we investigated the effects of various injection parameters to reduce emission and fuel consumption; as a result, lower NOx emission levels and almost same levels of fuel consumption and PM compared with those of conventional diesel engine cam timing could be achieved with the LIVC system.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2008.03a
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pp.804-809
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2008
In this study, the cooling performance of a C/C composite material structure with metallic cooling tubes fixed by elastic force without chemical bonding was evaluated experimentally using combustion gas in a rocket combustor. The C/C composite chamber was covered by a stainless steel outer shell to maintain its airtightness. Gaseous hydrogen as a fuel and gaseous oxygen as an oxidizer were used for the heating test. The surface of these C/C composites was maintained below 1500 K when the combustion gas temperature was about 2900 K and heat flux to the combustion chamber wall was about 9 $MW/m^2$. No thermal damage was observed on the stainless steel tubes which were in contact with the C/C composite materials. Results of the heating test showed that such a metallic-tube-cooled C/C composite structure is able to control the surface temperature as a cooling structure(also as a heat exchanger), as well as indicating the possibility of reducing the amount of the coolant even if the thermal load to the engine is high. Thus, application of the metallic-tube-cooled C/C composite structure to reusable engines such as a rocket-ramjet combined cycle engine is expected.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.14
no.3
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pp.103-111
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2006
The spray behavior of direct-injection spark-ignition(DISI) engines is crucial for obtaining the required mixture distribution for optimal engine combustion. The spray characteristics of DISI engines are affected by many factors such as piston bowl shape, air flow, ambient temperature, injection pressure and fuel temperature. In this study, the effect of fuel temperature on the spray and combustion characteristics was partially investigated for the wall-guided system. The effect of fuel temperature on the fan spray characteristics was investigated in a steady flow rig embodied in a wind tunnel. The shadowgraphy and direct imaging methods were employed to visualize the spray development at different fuel temperatures. The microscopic characteristics of spray were investigated by the particle size measurements using a phase Doppler anemometry(PDA). The effect of injector temperature on the engine combustion characteristics during cold start and warming-up operating conditions was also investigated. Optical single cylinder DISI engine was used for the test, and the successive flame images captured by high speed camera, engine-out emissions and performance data have been analyzed. This could give the way of forming the stable mixture near the spark plug to achieve the stable combustion of DISI engine.
To verify the possibility of a power generation system using biogas from the waste of pig farm for rural electric production, a SI gasoline engine is modified to use biogas fuel and was installed in a 20 KVA power generation system. An electronic speed regulation unit is developed to keep the system speed at 1500 rpm. Experimental investigations have been carried out to examine the performance characteristics of power generation system (such as: system frequency, phase output voltage,$\ldots$). In addition, the operating parameters and output emissions ($NO_x$, HC, and $CO_2$) of biogas-fueled engine are preliminary evaluated and analyzed for the change of system load. Results indicated that the researched power generation system shows a high stability of output voltage and frequency with help of speed regulator. Biogas fuel (mainly $CH_4$ and $CO_2$) has an environmental impact and potential as a green alternative fuel for SI engine and they would not require significant modification of existing engine hardware. Output emissions of biogas-fueled engine are found to be relative low. $NO_x$ emission increases with the increase of output electric power of the power generation system.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.22
no.2
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pp.91-99
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2014
The common-rail injectors are the most critical component of the CRDI diesel engines that dominantly affect engine performances through high pressure injection with exact control. Thus, from now on the advanced combustion technologies for common-rail diesel injection engine require high performance fuel injectors. Accordingly, the previous studies on the numerical and experimental analysis of the diesel injector have focused on a optimum geometry to induce proper injection rate. In this study, computational predictions of performance of the diesel injector have been performed to evaluate internal flow characteristics for various needle lift and the spray pattern at the nozzle exit. To our knowledge, three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model of the internal flow passage of an entire injector duct including injection and return routes has never been studied. In this study, major design parameters concerning internal routes in the injector are optimized by using a CFD analysis and Response Surface Method (RSM). The computational prediction of the internal flow characteristics of the common-rail diesel injector was carried out by using STAR-CCM+7.06 code. In this work, computations were carried out under the assumption that the internal flow passage is a steady-state condition at the maximum needle lift. The design parameters are optimized by using the L16 orthogonal array and polynomial regression, local-approximation characteristics of RSM. Meanwhile, the optimum values are confirmed to be valid in 95% confidence and 5% significance level through analysis of variance (ANOVA). In addition, optimal design and prototype design were confirmed by calculating the injection quantities, resulting in the improvement of the injection performance by more than 54%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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