Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.6
no.4
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pp.219-227
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1998
This paper describes the fuel spray characteristics of gasoline port injectors such as the breakup procedures of liquid fuel, breakup and extinction behaviors of fuel spray at nozzle tip, time history of SMD and velocity distribution of fuel spray in the direction of fuel stream. Pintle-type gasoline fuel injector was used to analyze mentioned spray characteristics. In order to visualize the fuel spray behaviors and to measure the droplet mean diameter and velocities of spray droplets, the Schlieren method, digital image processing and auto-correlation PIV were applied in this study. In addition, the spray characteristics according to the variation of time were considered. The results of fuel spray show that the liquid sheet breakup starts at 10mm downstream actively. The flying time is approximately 4msec between 50mm and 80mm down the nozzle tip. Also, SMD of fuel spray, the number of droplets and fuel velocity distribution at each point of downstream are discussed.
Dimethyl Ether (DME) is an excellent alternative fuel that provides lower particulate matter (PM) than diesel fuel under the same engine operating conditions. Spray characteristical of DME in common rail injection system were investigated within a constant volume chamber by using the particle motion analysis system. The injector used in this study has a single hole with the different orifice diameter of 0.2, 0.3 and 0.4 mm. The injection pressure was fixed at 35MPa and the ambient pressure was varied from 0.6 to 1.5 MPa. Spray characteristics such as spray angle, spray tip penetration and SMD (Sauter mean diameter) were measured. Spray angle was measured at 30d$_{0}$, downstream of the nozzle tip. The measured spray angie increased with increase in the ambient pressure. Increase of the ambient pressure results in a decrease of spray penetration. The experimental result, of spray penetration were compared with the predicted one by theoretical and empirical models. Increase in the ambient pressure and nozzle diameter results in an increase of SMD at a distance 30, 45 and 60d$_{0}$, downstream of the nozzle, respectively.ely.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.9
no.5
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pp.54-61
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2001
It is reported that during the cold starting, especially in gasoline engine, the engine response and the effect of HC emission can be improved by prompting atomization and reducing the quantity of fuel adhered to the range of injector tip, inlet port, and inlet valve. The purposes of this study are to promote atomization of fuel before air-fuel mixture in the inlet port. In order to achieve its goal, the glow plug is to evaluate the feasibility of for the early fuel evaporator and the spray behavior characteristics of gasoline, injected on the surface of glow plug with room temperature(2$0^{\circ}C$) and high temperature(25$0^{\circ}C$) is to examine. Particle motion analysis system(PMAS) was used to measure the SMD and the dropsize distribution of impinging spray and free spray. The results of this experiment, evaporation rate of impinging spray was higher than that of free spray, and the higher evaporation rate win, the smaller peak dropsize was. Especially, during early spray SMD of impinging spray was still smaller than that of fee spray.
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.
Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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2005.11a
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pp.13-14
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2005
Multi-dimensional combustion analysis and experiment has been carried out to investigate the effects of the injector nozzle hole diameter and number on the NOx formation and fuel consumption in HYUNDAI HiMSEN engine. The behavior of spray and combustion phenomena in diesel engine was examined by FIRE code. Wave breakup and Zeldovich models were adopted to describe the atomization characteristics and NOx formation. Wallfilm model suggested by Mundo, et al. and auto-ignition model suggested by Theobald and Cheng were adopted to investigate the spray-wall interaction characteristics and ignition delay. The information of spray angle and spray tip penetration length was extracted from fuel spray visualization experiment and the fuel injection rate profile was extracted from fuel injection system experiment as an input and verification data for the combustion analysis. Next, the nine different nozzle configurations were simulated to evaluate the effect of injector hole diameter and number on the NOx formation and fuel consumption.
The optimization of frontal device including fuel nozzle and swirler is required to secure the mixing of fuel and air and the combustion stability leading the reduction of pollutant emissions and the increase of combustion efficiency in gas turbine combustor. The effects of injection nozzle and swirler on the flow field, spray characteristics and consequently the combustion stability, were experimentally investigated by measuring the velocity field, droplet sizes of fuel spray, lean combustion limit and the temperature field in the main combustion region. Flow fields and spray characteristics were measured with APV(Adaptive Phase Doppler Velocimetry) under atmospheric condition using kerosine fuel. Temperatures were measured by Pt-Pt13%Rh, R-type thermocouple which was 0.2mm thick. Spray and flame was visualized by ICCD(Intensified Charge Coupled Device) camera. It was found that the dual swirler resulted in the biggest recirculation zone with the highest reverse flow velocity at the central region, which lead the most stable combustion. The various combustion characteristics were observed as a function of the geometries of injector and swirler, that gave a tip for the better design of gas turbine combustor.
The optimization of frontal device including fuel nozzle and swirler is required to secure the mixing of fuel and air, and the combustion stability in the gas turbine combustor design for the reduction of pollutant emissions and the increase of combustion efficiency. The effects of injection nozzle and swirler on the flow field, spray characteristics and consequently the combustion stability, were experimentally investigated by measuring the velocity field, droplet sizes of fuel spray, lean combustion limit and the temperature field in the main combustion region. The effect of fuel injection nozzle was tested by adopting three different nozzles; a dual orifice fuel nozzle, a hollow cone nozzle and a solid cone nozzle. These tests were combined with the three different swirler geometries; a dual-stage swirler with 40$^{\circ}$ /-4 5$^{\circ}$ vanes and two single-stage swirlers with 40$^{\circ}$ vane angle having 12 and 16vanes, respectively. Flow fields and spray characteristics were measured with APV(Adaptive Phase Doppler Velocimetry) under atmospheric condition using kerosine fuel. Temperatures were measured by Pt-PtI3%Rh, R-type thermocouple which was 0.2mm thick. It was found that the dual swirler resulted in the biggest recirculation zone with the highest reverse flow velocity at the central region, which lead the most stable combustion. The various combustion characteristics were observed as a function of the combination between the injector and swirler, that gave a tip for the better design of gas turbine combustor.
This paper presents the effects of ambient pressure on atomization characteristics of high-Pressure injector in a direct injection gasoline engine both experimentally and numerically. The atomization characteristics such as mean droplet size, mean velocity, and velocity distribution were measured by phase Doppler particle analyzer. The spray development, spray penetration, and global spray structure were visualized using a shadowgraph technique. In order to investigate the atomization process numerically, the LISA-DDB hybrid model was utilized. This breakup model assumes that the primary breakup occurs when the amplitude of the unstable waves is equal to the radius of the ligament of liquid sheet near the nozzle and the droplet deformation induces the secondary breakup. The results provide the effect of ambient pressure on the macroscopic and microscopic behaviors such as spray development, spray penetration, mean droplet size, and mean velocity distribution. It is also revealed that the accuracy of prediction of LISA-DDB hybrid model is pretty good in terms of spray developing process, spray tip penetration, and SMD distribution.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.14
no.2
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pp.100-106
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2006
The behavior of spray impinging on the inclined constant temperature flat plate was experimentally investigated. To clarify the wall effect of a high pressure DISI injector, a relative angle of the inclined wall to a spray axis was varied. Spray penetration along the wall was observed optically and it was compared with that of a Fan spray type and Swirl type spray. To evaluate various spray motion quantitatively, a spray path penetration which describe the development of a spray tip along the wall was newly introduced. To observe the structure of an impinging spray, it was visualized by a controlled stroboscope light and its visualized image was captured on an CCD camera. Using the digital image of impinging spray $H_x$ and $R_x$ was extracted to clarify the structure of impinging spray. The main parameter of the relative position of the wall was the inclined angle which was defined as the angle was varied from $0^{\circ}$ (vertical impingement) to $60^{\circ}$ at the same condition.
Kim, Chang-Up;Choi, Kyo-Nam;Kang, Kern-Yong;Park, Cheol-Woong
Journal of ILASS-Korea
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v.12
no.1
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pp.38-44
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2007
Since the Liquid Phase LPG injection (LPLI) system has Advantages in power generation and emission characteristics compared to the mixer-type fuel-supply system, a variety of studies regarding LPLi system has been conducted and its applications are made in automobile industry. However, the heat extraction due to the evaporation of liquid fuel, causes not only a post-accumulation of fuel but also an icing phenomenon which is a frost of moisture in the air around the nozzle tip. Since there exists a difficulty in the accurate control of air fuel ratio in both fuel supply systems, it can result in poor engine performance and a large amount of harmful emissions. This research examines the characteristics of icing phenomenon and develops anti-icing bushing to prevent an icing on the surface of the injection tip. It was found that n-butane, which has a relatively high boiling point ($-0.5^{\circ}C$), was a main species of post-accumulation. Also the results show that the post-accumulation problem was allevaited the utilization of a large inner to outer bore ratio and smooth surface roughness. In addition, an icing phenomenon and its formation process were found to be mainly affected by the humidity and the temperature of inlet air in an inlet duct. Also, it was observed that an icing phenomenon is lessened using aluminum bushing whose end coincides with the end of fuel injection tip in length.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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