International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.9
no.4
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pp.332-337
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2016
Turbocompounding is a key technology to satisfy the future requirements of diesel engine's fuel economy and emission reduction. A turbocompound diesel engine was developed based on a conventional 11-Liter heavy-duty diesel engine. The turbocompound system includes a power turbine, which is installed downstream of a Variable Geometry Turbocharger (VGT) turbine. The impacts of the VGT rack position on the turbocompound engine performance were studied. An optimal VGT control strategy was determined. Experimental results show that the turbocompound engine using the optimal VGT control strategy achieves better performance than the original engine under all full load operation conditions. The averaged and maximum reductions of the brake specific fuel consumption (BSFC) are 3% and 8% respectively.
Yum, Kevin Koosup;Taskar, Bhushan;Pedersen, Eilif;Steen, Sverre
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.9
no.4
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pp.351-372
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2017
Propulsion in waves is a complex physical process that involves interactions between a hull, a propeller, a shaft and a prime mover which is often a diesel engine. Among the relevant components, the diesel engine plays an important role in the overall system dynamics. Therefore, using a proper model for the diesel engine is essential to achieve the reasonable accuracy of the transient simulation of the entire system. In this paper, a simulation model of a propulsion system in waves is presented with emphasis on modeling a two-stroke marine diesel engine: the framework for building such a model and its mathematical descriptions. The models are validated against available measurement data, and a sensitivity analysis for the transient performance of the diesel engine is carried out. Finally, the results of the system simulations under various wave conditions are analyzed to understand the physical processes and compare the efficiency for different cases.
Modern passenger cars with diesel engines are equipped with DOC(diesel oxidation catalyst) for the purpose of reducing HC and CO in the exhaust stream. Cold start exhaust emissions pose troubles here as on gasoline engine vehicles. As a result, some of the diesel passenger cars roll off todays the assembly lines with WCC(warm-up catalytic converter). Oxidation characteristics of the particulates in WCC is analyzed in this study by EEPS(engine exhaust particulate size spectrometer). The maximum number of PM is found to come out of WCC in sizes near 10nm when an HSDI diesel engine is operated under the conditions of high speed and medium to heavy load. When the temperature of the WCC exceeds $300^{\circ}C$, the number of PM smaller than 30 nm in diameter sharply increases upon passing through the WCC. Total mass of emitted PM gets reduced downstream of the WCC under low speed and light load conditions due to adsorption of PM onto the catalyst. Under conditions of high speed and medium to heavy load, the relatively large PM shrink or break into fine particles during oxidation process within the WCC, which results in more mass fraction of fine particles downstream of the WCC.
The batch tests were performed to determine the ratio of Fenton reagent on diesel contaminated soil. The objective of a column test was to determine and optimize the hydrogen peroxide requirements for the remediation of a soil contaminated with diesel fuel. The batch test were done on 5 g diesel contaminated soil containing hydrogen peroxide (35%) and Iron (II) sulfate. The $H_2O_2(g):Fe^{2+}(g)$ ratio varied 1:0, 30:1, 15:1, 5:1, 1:1, with contact reaction time 120min. Initial diesel concentration were 2,000 mg/kg, 5,000 mg/kg, and 10,000 mg/kg. Average diesel removal from the contaminated soil is 97% after 2hrs. Results of this study showed possible application of without addition of iron source. In column test, treatment of a diesel-contaminated soil (initial diesel concentration: 2,000 mg/kg, 5,000 mg/kg, and 10,000 mg/kg) with hydrogen peroxide (35%) only was containing natural-occurring minerals. The time required for the column test was approximately 90min, 180min, 270min; column length was 5 em, 10 em, and 15 em. The most effective stoichiometry (final diesel cone.: $200{\sim}300mg/kg$) of 0.2 g peroxide consumed/mg diesel degraded. Further investigation is required to identify the effect of soil organic matter and soil mineral.
The purpose of this paper is to experimentally investigate the engine pollutant emissions and combustion characteristics of diesel engine fueled with ethanol-diesel blended fuel (bio-diesohol). The experiments were performed on a single-cylinder DI diesel engine. Two blend fuels were consisted of $15\%$ ethanol, $83.5\%$ diesel and $1.5\%$ solublizer (by volume) were evaluated: one without cetane improver (E15-D) and one with a cetane improver (E15-D+CN improver). The engine performance parameters and emissions including fuel consumption, exhaust temperature, lubricating oil temperature, Bosch smoke number, CO, NOx, and THC were measured, and compared to the baseline diesel fuel. In order to gain insight into the combustion characteristics of bio-diesohol blends, the engine combustion processes for blended fuels and diesel fuel were observed using an Engine Video System (AVL 513). The results showed that the brake specific fuel consumption (BSFC) increased at overall engine operating conditions, but it is worth noting that the brake thermal efficiency (BTE) increased by up to $1-2.3\%$ with two blends when compared to diesel fuel. It is found that the engine fueled with ethanol-diesel blend fuels has higher emissions of THC, lower emissions of CO, NOx, and smoke. And the results also indicated that the cetane improver has positive effects on CO and NOx emissions, but negative effect on THC emission. Based on engine combustion visualization, it is found that ignition delay increased, combustion duration and the luminosity of flame decreased for the diesohol blends. The combustion is improved when the CN improver was added to the blend fuel.
DeNOx experiments for the effects of hydrocarbon additives on diesel SNCR process were conducted under oxidizing diesel exhaust conditions. A diesel-fueled combustion system was set up to simulate the actual cylinder and head, exhaust pipe and combustion products, where the reducing agent $NH_3$ and $C_2H_6/diesel$ fuel additives were separately or simultaneously injected into the exhaust pipe, used as the SNCR flow reactor. A wide range of air/fuel ratios (A/F=20~40) were maintained, based on engine speeds where an initial NOx level was 530 ppm and the molar ratios (${\beta}=NH_3/NOx$) ranged between 1.0~2.0, together with adjusting the amounts of hydrocarbon additives. Temperature windows were normally formed in the range of 1200~1350K, which were shifted downwards by 50~100K with injecting $C_2H_6/diesel$ fuel additives. About 50~68% NOx reduction was possible with the above molar ratios (${\beta}$) at the optimum flow #1 ($T_{in}=1260K$). Injecting a small amount of $C_2H_6$ or diesel fuel (${\gamma}=hydrocarbon/NOx$) gave the promising results, particularly in the lower exhaust temperatures, by contributing to the sufficient production of active radicals ($OH/O/HO_2/H$) for NOx reduction. Unfortunately, the addition of hydrocarbons increased the concentrations of byproducts such as CO, UHC, $N_2O$ and $NO_2$, and their emission levels are discussed. Among them, Injecting diesel fuel together with the primary reductant seems to be more encouraging for practical reason and could be suggested as an alternative SNCR DeNOx strategy under diesel exhaust systems, following further optimization of chemicals used for lower emission levels of byproducts.
Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) shows great potential for low $NO_x$ emission but is hampered by the problem of no direct method to control the combustion process. Therefore, HCCI combustion becomes unstable easily, especially at lower and higher engine load. This paper presents a method to achieve diesel-fueled HCCI combustion, which involves directly injecting diesel fuel into the cylinder before the piston arrives at top dead center in the exhaust stroke and adjusting the valve overlap duration to trap more high temperature residual gas in the cylinder. The combustion stability of diesel-fueled HCCI combustion and the effects of engine load, speed, and valve overlap on it are the main points of investigation. The results show that: diesel-fueled HCCI combustion has two-stage heat release rate (low temperature and high temperature heat release) and very low $NO_x$ emission, combustion stability of the HCCI engine is worse at lower load because of misfire and at higher load because of knock, the increase in engine speed aids combustion stability at lower load because the heat loss is reduced, and increasing negative valve overlap can increase in-cylinder temperature which aids combustion stability at lower load but harms it at higher load.
Automobile industry has been developed rapidly as a key manufacturing industry in Korea. Meanwhile, air pollution is getting worse noticeably than ever. In the diesel emission, PM (Particulate Matter) and NOx (Nitrogen Oxides) have been exhausted with a great amount and the corresponding emission regulations are getting stringent. In order to develop low emission engines, it is necessary to research on better qualified fuels. Sulfur contained in fuel is transformed to sulfur compound by DOC (Diesel Oxidation Catalyst) and then it causes to the increase of sulfate-laden PM on the surface of catalyst. In this research, ULSD (Ultra Low Sulfur Diesel) is used as a fuel and some experimental results are investigated. ULSD can reduce not only PM but also gas materials because cetane value, flash point, distillation 90%, pour point and viscosity are improved in the process of desulfurization. However, excessively reduced sulfur may cause to decease lubricity of fuel and engine performance in fuel injection system. Therefore, it requires only modest adjusted amount of sulfur can improve engine performance and DOC, as well as decrease of emission.
In this study, the potential use of oxygenated fuels such as ethylene glycol mono-normal butyl ether (EGBE) was investigated in an attempt to reduce the emission of exhaust smoke from diesel engines. Effects of the combustion method on exhaust emission of DI and IDI diesel engines were also examined. Since EGBE is composed of approximately 27.1% oxygen, this is one of several potential oxygenated fuels that could reduce the smoke content of exhaust gas. EGBE blended fuels have been proven to reduce smoke emission remarkably compared to the conventional commercial fuels. The test was conducted with single and four cylinder, four stroke, DI and IDI diesel engines. The study showed that a simultaneous reduction of smoke and NOx emission could be achieved by the combination of oxygenated blend fuels and the cooled EGR method in both DI and IDI diesel engines. It was also found that a reduction rate of exhaust emission in a DI engine was larger than an IDI diesel engine.
Diesel engines have low specific fuel consumption, but high particulate emissions, mainly soot. Diesel soot is suspected to have significant effects on the health of living beings and might also affect global warming. Hence stringent measures have been put in place in a number of countries and will be even stronger in the near future. Diesel engines require either advanced integrated exhaust after treatment systems or modified engine models to meet the statutory norms. Experimental analysis to study the emission characteristics is a time consuming affair. In such situations, the real picture of engine control can be obtained by the modeling of trend prediction. In this article, an effort has been made to predict emissions smoke and NO$_{x}$ using cylinder combustion derived parameters and diesel particulate filter data, with artificial neural network techniques in MATLAB environment. The model is based on three layer neural network with a back propagation learning algorithm. The training and test data of emissions were collected from experimental set up in the laboratory for different loads. The network is trained to predict the values of emission with training values. Regression analysis between test and predicted value from neural network shows least error. This approach helps in the reduction of the experimentation required to determine the smoke and NO$_{x}$ for the catalyst coated filters.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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