Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.12
no.3
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pp.51-58
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2004
Optimization of engine desist and operation parameters using a genetic algorithm was demonstrated for direct injection diesel engine combustion. A micro genetic algorithm and a modified KIVA-3V code were used for the analysis and optimization of the engine combustion. At each generation of the optimization step the micro genetic algorithm generated five groups of parameter sets, and the five cases of KIVA-3V analysis were to be performed either in series or in parallel. The micro genetic algorithm code was also parallelized by using MPI programming, and a multi-CPU parallel supercomputer was used to speed up the optimization process by four times. An example case for a fixed engine speed was performed with six parameters of intake swirl ratio, compression ratio, fuel injection included angle, injector hole number, SOI, and injection duration. A simultaneous optimization technique for the whole range of engine speeds would be suggested for further studies.
This paper describes numerical study of combustion characteristics in CNG(compressed natural gas) DI(direct injection) engine using gaseous sphere injection model. Simulations were conducted using KIVA-3V Release 2 code. Gaseous sphere injection model, which is modified model of liquid fuel injection, was used to simulate the CNG direct injection. Until now, a very fine mesh smaller than the injector nozzle has been required to resolve the gas-jet inflow boundary. However, the gaseous sphere injection model simulates gaseous fuel injection using a coarse mesh. This model injects gaseous spheres as in liquid fuel injection and the gaseous spheres evaporate together without the latent heat of evaporation. Therefore, it does not require a very fine mesh and reduce calculation time. Combustion simulation were performed under various injection timings and injection pressures.
This paper describes the effects of spray breakup model constants on spray and combustion characteristics in single cylinder compression engine. KIVA-3V code coupled with a CHEMKIN chemistry solver was used for numerical analysis. In this study, spray simulations and combustion simulations are studied simultaneously. Spray simulation was conducted in constant volume to reduce the effects of air-flow as swirl or tumble. The model validation was conducted and there are little difference between experiments and simulation, this differences were reasonable. In spray simulation, the effects of model constants on spray tip penetration, spray patter and SMD were studied. Furthermore, the analysis of effects of breakup variables on combustion and emissions characteristics was conducted. The results show the KH-RT breakup model constants affects spray and combustion characteristics strongly. Increasing KH model variable (B1) and RT model constants ($C_{\tau}$, $C_{RT}$) induced slower breakup time.
Modeling of biodiesel combustion on compression ignition engine was conducted by using the KIVA3v-Release 2 code coupled with Chemkin chemistry solver2. In order to calculate the chemical kinetics of combustion of biodiesel, a reduced mechanism of methyl decanoate and methyl 9-decanoate was used. It is composed of 123 species and 394 reactions. Also, the experiments were performed on a single-cylinder engine. The simulation results agreed well with experiments results. And soot concentrations of biodiesel were lower than those of diesel.
This study is numerical analysis about optimal conditions of GDICI (gasoline direct injection compression ignition) engine operation using intake preheating. Numerical modeling was performed by using the KIVA-3V Release2 code integrated Chemkin chemistry solver II. For validation of numerical model, experiments were performed on a single-cylinder engine. Throughout the numerical simulations under variable conditions, the ranges of optimal conditions were found.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.13
no.2
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pp.101-107
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2005
In this paper, optimized operating parameters were found using multi-dimensional engine simulation software (KIVA-3V) and micro-genetic algorithm for heavy duty diesel engine. The engine operating condition considered was at 1,737 rev/min and 57 % load. Engine simulation model was validated using an engine equipped with a high pressure electronic unit injector (HEUI) system. Three important parameters were used for the optimization - boost pressure, EGR rate and start of injection timing. Numerical optimization identified HCCI-like combustion characteristics showing significant improvements for the soot and $NO_X$ emissions. The optimized soot and $NO_X$ emissions were reduced to 0.005 g/kW-hr and 1.33 g/kW-hr, respectively. Moreover, the optimum results met EPA 2007 mandates at the operating point considered.
This paper describes the modeling of CNG direct injection using gaseous sphere injection model. Simulation of CNG direct injection does not need break up and evaporation model compared to that of liquid fuel injection. And very fine mesh is needed near the injector nozzle to resolve the inflow boundary. Therefore it takes long computation time for gaseous fuel injection simulation. However, simulation of CNG direct injection could be performed with the coarse mesh using gaseous sphere injection model. This model was integrated in KIVA-3V code and RNG $k-{\varepsilon}$ turbulence model needs to be modified because this model tends to over-predict gas jet diffusion. Furthermore, we preformed experiments of gaseous fuel injection using PLIF (planar laser induced fluorescence)method. Gaseous fuel injection model was validated against experiment data. The simulation results agreed well with the experiment results. Therefore gaseous sphere injection model has the reliability about gaseous fuel direct injection. And this model was predicted well a general tendency of gaseous fuel injection.
In this study, the coupled simulation of fuel injection model and three-dimensional KIVA-3V code was tried to develop an algorism for predicting the effects of varying fuel injection parameter on the characteristics of fuel injection and emissions. The numerical simulations were performed using STAR-CD code in order to calculate the intake air flow, and the combustion characteristics is examined by KIVA-3V code linked with the conditional moment closure(CMC) model to predict mean turbulent reaction rate. Parametric investigation with respect to twelve relevant injection parameters shows that appropriate modification of control chamber orifice diameter, needle valve spring constant and nozzle chamber orifice diameter can significantly reduce NOx and soot emissions. Consequently, it is needed to optimize the fuel injection system to reduce the specific emissions such as NOx and soot.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.7
no.7
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pp.54-65
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1999
In this study, the flow field, spray structure, and combustion process were investigated in a direct injection diesel engine having an offset bowl in a combustion chamber. The KIVA-3V code was used in this study. In order to obtain accurate results, a droplet atomization model, wall impingement model, and ignition delay concept were added to KIVA-3V code. The results showed that the offset bowl engine had a large vortex flow. The direction of this flow counteracted to the direction of fuel injection in one side of combustion chamber. It decreased local turbulent kinetic energy and eventually nonuniform combustion was resulted in an offset bowl engine. In comparison with a center bowl engine case, the peak cylinder pressure was decreased about 6%. Finally , the effect of swirl on combustion was investigated in an offset bowl engine . As the became stronger, the nouniform characteristics in combustion were increased.
The effects of EGR(Exhaust Gas Recirculation) on heavy-duty diesel engine performance, NO and soot emissions were numerically investigated using the modified KIVA-3V code. For the fuel spray, the atomization model based on the linear stability analysis and spray wall impingement model were developed for the KIVA-3V code. The Zeldovich mechanism for the formation of nitric oxide and the soot model suggested by Hiroyasu et al. were used to predict the diesel emissions. In this paper, the computational results of fuel spray, cylinder pressure, and emissions were compared with experimental data, and the optimum EGR rates were sought from the NO and soot emissions trade-off. The results showed that the EGR is effective in suppressing NO but the soot emission was increased considerably by EGR. Using cooled EGR, soot emission could be enhanced without worsening of NO.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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