Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제24권6호
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pp.43-52
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2000
In this study, a simulation program was developed, which could simulate a fuel injection system for low-speed marine diesel engine. The fuel injection system was divided into fuel injection pump, high pressure pipe and fuel injection valve. The unsteady flow in the high pressure injection pipe was analyzed by the method of characteristics, considering cavitation and variation of fuel density and bulk modulus. It was confirmed that the simulation results were good agree with experimental results of injection pressure and quantity at the high pressure distributor in fuel injection system for the training ship "M/V Hannara". And the effects of the atomizer hole diameter, maximum needle lift, plunger diameter and nozzle opening pressure were also investigated with simulating results.g results.
DME spray characteristics were investigated about varied ambient pressure and fuel injection pressure using the DME common rail fuel injection system when the nozzle holes diameter is varied. The common rail fuel injection system with DME cooling system was used since DME has properties of compressibility and vaporization in atmospheric temperature. The fuel injection quantity and spray characteristics were measured. The spray analysis parameters were spray shape, penetration length, and spray angle at six nozzle holes. Three types of injector were used, the nozzle holes diameter were 0.166 mm (Injector 1), 0.250 mm (Injector 2), and 0.250 mm with enlargement of orifice hole from 0.6 mm to 1.0 mm (Injector 3). The fuel injection pressure was varied by 5MPa from 35 to 70MPa when the ambient pressure was varied 0, 2.5, and 5MPa. When using Injector 3 in comparison to the others, the DME injection quantity was increased 1.69 ~ 2.02 times. Through this, it had the similar low heat value with diesel which was injected Injector 1. Among three types of injector, Injector 3 had the fastest development velocity of penetration length. In case of spray angle, Injector 2 had the largest spray angle. Through these results, only the way enlargement the nozzle holes diameter is not the solution of DME low heat value problem.
It is investigated of the DME spray characteristics about varied ambient pressure and fuel injection pressure using the common rail fuel injection system when the nozzle holes diameter is varied. The common rail fuel injection system and fuel cooling system is used since DME has compressibility and vaporization in atmospheric temperature. The fuel injection quantity and spray characteristics were measured. The spray was analyzed of spray shape, penetration length, and spray angle at the six nozzle holes. The 2 types injector were used, the one was 0.166 mm diameter the other one was 0.250 mm diameter. The ambient pressure which is based on gage pressure was 0 MPa, 2.5 MPa, and 5 MPa. The fuel injection pressure was varied by 5 MPa from 35 MPa to 70 MPa. When using the converted injector, compared to using the common injector, the DME injection quantity was increased 127 % but it didn't have the same heat release. Both of the common and converted injector had symmetric spray shapes. In case of converted injector, there were asymmetrical spray shapes until 1.2 ms, but after 1.2 ms the spray shape was symmetrical. Compared with the common and converted injector, the converted injector had shorter penetration length and wider spray angle than the common injector.
초음속 연소에서 연료를 분사하는 분사구의 형태에 따른 연소 성능의 변화를 파악하기 위하여 실험과 준일차원 해석(Quasi-One Dimensional Analysis)을 수행하였으며, 결과 값을 본 팀에서 2008년에 수행한 데이터와 비교해 보았다. 시험은 일본 JAXA에서 보유하고 있는 불어내기식 풍동을 사용하였으며, 온도조건을 맞추기 위하여 Vitiated Heater가 사용되었다. 시험을 위하여 2008년 수행하였던 시험모델에서 사용한 연료 분사구의 크기를 줄이고 개수를 증가시켰다. 연료 분사구의 크기 및 개수는 동일한 연료 압력에서 연료의 분사량과 침투깊이가 동일하도록 결정되었다. 실험결과 공동이 없을 시에는 연료 분사구의 크기를 줄이고 개수를 늘렸을 때 연소성능이 큰 폭으로 증가하였지만, 일자형 공동에서 는 그 영향이 미미하였다. 지그재그형 공동에서는 연료 분사구의 크기를 줄이고 개수를 늘렸을 때 오히려 연소성능의 저하가 관찰되었다.
Deteriorated agricultural diesel engines using mechanical fuel injection systems have low fuel injection pressures. And they are not equipped with an exhaust gas abatement device, so it produces a lot of exhaust gas. Remanufactured used injectors can reduce emissions because spray characteristics are improved. In addition, remanufacturing is environmentally friendly and economical compared to producing new parts. For efficient injector remanufacturing, it is necessary to conduct a comparison experiment on the spray characteristics of an used mechanical injector and a new injector of the same model. In this study, the spray characteristics of the two injectors were compared by performing an injection quantity measurement and a spray visualization experiment. As a result, the used injector had a larger injection quantity, a shorter spray tip penetration, a wider spray angle and a smaller spray area than the new injector.
Injection rate shape control is one feature of a diesel fuel injection system that is strongly desired at this time. In the conventional common rail system, it is difficult to control the injection rate since the fuel pressure is constant during the injection period, resulting in a nearly rectangular rate shape. In order to look into possible injection modulations, injectors equipped with standard and geometrically modified control valves were investigated in detail by means of computer modelling and simulation. Experiments were carried out to validate the feasibility of such a shaping. The results of this study show a noteworthy dependence of the fuel rate on geometrical modifications in the piloting stage of the injector.
Injection rate, injection quantity and injection timing of fuel are controlled precisely by electric control in CRDI system. Particularly, injection rate being influenced with injection pressure affects to spray characteristics and fuel-air ratio, so it is a very important factor in diesel combustion. In this study, injection rates in accordance with injection pressure at a constant ambient pressure were measured with Zeuch's method. Under the same condition, non-evaporating spray images were taken with a high speed camera and analyzed carefully with Adobe Photoshop CS3. Macroscopic spray characteristics and breakup processes in the spray could be found from the examined and analyzed data. Injection start time and injection period were practically affected with injection pressure. Also, initial injection rate, spray penetration, spray angle and breakup of high density droplets region in the spray were affected with injection pressure. The results and techniques of spray visualization and injection rate measurement in this study would be practically effective to study a high pressure diesel spray for common rail direct injection system.
한국마린엔지니어링학회 2000년도 춘계학술대회 논문집(Proceeding of the KOSME 2000 Spring Annual Meeting)
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pp.36-44
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2000
In his study the simulation was carried out by simplifing and modeling dividing into fuel injectioin pump high pressure pipe and fuel injection valve in the fuel injection system of a low speed marine diesel engine. A computer simulation model was developed using the method of characteristics to analyze the unsteady flow in the fuel injection system considering cavitation and variation of fuel density and bulk modulus. Comparison was commenced between the calculated data and experimental data of pressure and injection quantity at the high pressure distributor in fuel injection system for the training ship "M/V hanara" the effects of the high pressure pipe length diameter plunger diameter nozzle openning pressure were also investigated by simulating results.g results.
To study diesel fuel spray behavior, an experimental study was undertaken to investigate injection characteristics in vary ing back pressure and atomization mechanism in a non-evaporating diesel spray. Generally, injection characteristics is the curve of fuel flow plotted against time. The area under this curve is equal to the total quantity of fuel discharged for one injection. The method that measures rate of injection is long tube-type fuel rate indicator. Diesel spray injected into a quiescent gaseous environment under high pressure is observed by taking high speed camera by the focused shadow photographs. The results show that, at the start of injection, as the injected fuel rushes into the quiescent atmosphere the spray angle becomes large. Finally the spray stabilizes at a constant cone angle. Spray penetration length increases with the injection pressure.
In gasoline direct injection injectors, cavitation can be generated inside the hole because of their high injection pressure. In this paper, the effects of cavitation development in injector were investigated depending on the various hole drilling angles were investigated by a numerical method. In order to verify the internal flow model, injection rate and injection quantity of individual holes were measured. The BOSCH long tube method was used to measure the injection rate. As a result, even if the hole diameters were the same, the discharge coefficient differed by up to 10% depending on the hole angle. Moreover, if the hole drilling angle became greater than 30°, the area coefficient and the discharge coefficient decreased as the nozzle outlet was blocked due to cavitation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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