• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.619-627
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• 2012

This study was experimentally investigated on the effects of spring stiffness applied to linear compressor chambers. The springs prevented piston head from colliding with engine cover, stored the kinetic energy and regenerated the kinetic energy. The linear engine has two combustion chambers and four compressor chamber. The combustion chamber bore size was 30 mm, maximum stroke was 31 mm and effective stroke volume was 25.45 cc respectively. The spring stiffness was varied such as 0, 0.5, 1.00, 2.9 and 14.7 N/mm. The linear engine was fueled with premixed LPG (propane 99%) and air by pre-mixture device. As an experimental result, The stroke, piston velocity and the piston frequency were increased by high spring stiffness. Also, thermal efficiency was grown. because the increased stroke made the higher compression ratio. In conclusion, electric power and efficiency were improved.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.353-356
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• 2002

Planar laser induced fluorescence(PLIF) has been widely used to obtain two dimensional fuel distribution. Preliminary investigation was performed to measure quantitative air excess ratio distribution in an engine fueled with LPG. It is known that fluorescence signal from acetone as a fluorescent tracer is less sensitive to oxygen quenching than other dopants. Acetone was excited by KrF excimer laser (248nm) and its fluorescence image was acquired by ICCD camera with a cut-of filter to suppress Mie scattering from the laser light. For the purpose of quantifying PLIF signal, an image processing method including the correction of laser sheet beam profile was suggested. Raw images were divided by each intensity of laser energy and profile of laser sheet beam. Inhomogeneous fluorescence images scaled with the reference data, which was taken by a calibration process, were converted to air excess ratio distribution. This investigation showed instantaneous quantitative measurement of planar air excess ratio distribution for gaseous fuel.

• 한국가스학회지
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• 제15권2호
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• pp.63-68
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• 2011

합성가스는 Biomass, 석탄, 폐기물 등의 가스화 공정을 통해 얻을 수 있는 대표적인 대체연료로 저발열량에도 불구하고 수소가 포함되어 있기 때문에 이를 엔진에 적용하여 에너지를 생산하고자 하는 노력이 계속되어 왔다. 하지만 연료 조성 측면에서 합성가스는 가스화 원료의 종류에 따라 합성가스 내의 수소 함유량이 달라지는데, 이러한 함량 변화는 수소의 좋은 연소특성으로 인해 엔진 성능에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 이번 연구에서는 다양한 수소 분율을 갖는 합성가스를 동일 발열량 및 유량 조건에서 모사하고 이를 이용하여 연료 내 수소 비율(vol %)이 연소특성에 주는 영향을 파악하였다. 실험 결과로 각 수소 함량에 따른 최적 점화시기를 결정하였으며, 수소 비율의 변화가 연소특성, 엔진 출력, 효율, 배기 성능에 미치는 영향을 제시하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.52-58
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• 2023

지구 기상이변에 대해 탄소중립의 중요성이 대두됨에 따라 무탄소 연료인 수소의 에너지원으로서의 활용도 역시 증대되고 있다. 일반적으로 수소는 연료전지(FC, Fuel Cell)에 활용되고 있으나, 이는 연소를 기반으로 하는 내연기관(ICE, Internal Combustion Engine)에도 활용될 수 있다. 특히 연료전지만으로 수소 활용 및 인프라 확장이 어려운 때에 이미 생산 측면이나 공급 측면에서 인프라가 기 구축되어 있는 내연기관은 수소 에너지 저변 확대에 큰 도움을 줄 수 있다. 다만 수소를 연소기반으로 활용할 경우 고온에서 공기 중 질소가 산소와 반응하여 유해배기물질인 질소산화물(NOx, Nitrogen Oxides)이 생성될 수 있는 단점은 존재한다. 특히 냉간 (Cold Start) 운전 영역시 포함될 EURO-7 배기규제의 경우 워밍업(Warm-up) 과정에서 발생하는 배기배출물의 저감을 위한 노력도 필요하다. 따라서 본 연구에서는 2 L급 수소 직접분사방식 전기점화 (SI, Spark Ignition) 엔진을 활용하여 냉각수를 상온에서 88 ℃로 워밍업하는 과정에서 질소산화물 및 연료소모율의 변화 특성을 살펴보았다. 특히 수소는 기존의 가솔린, 천연가스, 액화석유가스(LPG, Liquified Petroleum Gas)와 달리 가연범위(Flammable range)가 넓기 때문에 공기과잉률(Excessive air ratio)을 희박하게 조절할 수 있다는 장점이 있다. 이에 본 연구에서는 워밍업하는 과정에 있어서 공기과잉률을 1.6/1.8/2.0으로 변화하여 그 결과를 분석하였다. 본 실험의 결과는 워밍업 시 공기과잉률이 희박해질수록 시간당 질소산화물의 배출이 적고, 열효율도 상대적으로 높으나 최종 온도까지 도달 시간이 길어짐에 따라 누적 배출량 및 연료소모율은 악화될 수도 있음을 시사한다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제16권8호
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• pp.1127-1134
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• 2002

The effects of pressure and temperature on the autoignition of propane and n-butane blends were investigated using a rapid compression machine (RCM) , which is widely used to examine the autoignition characteristics. The RCM was designed to be capable of varying the compression ratio between 5 and 20 and minimize the vortex formation on the cylinder wall using a wedge-shaped crevice. The initial temperature and pressure of the compressed gas were varied in range of 720∼900 K and 1.6∼ 1.8 MPa, respectively, by adjusting the ratio of the specific heat of the mixture by altering the ratio of the non-reactive components (N$_2$, Ar) under a constant effective equivalence ratio (ø$\_$f/= 1.0) The gas temperature after the compression stroke could be obtained from the measured time-pressure record. The results showed a two-stage ignition delay and a Negative Temperature Coefficient (NTC) behavior which were the unique characteristic of the alkane series fuels. As the propane concentration in the blend were increased from 20% and 40% propane, the autoignition delay time increased by approximately 41 % and 55% at 750 K. Numerical reduced kinetic modeling was performed using the Shell model, which introduced some important chemical ideas, represented by the generic species. Several rate coefficients were calibrated based on the experimental results to establish an autoignition model of the propane and n-butane blends. These coefficients can be used to predict the autoignition characteristics in LPG fueled Sl engines.