An aftertreatment device which reduce exhaust gas of natural gas vehicle(NGV), NGV catalyst has important meaning as to reduce the exhaust emission. In this study, the characteristics of NGV catalyst were investigated and the effect parameters of NGV catalyst were analyzed and were predicted by changing the various parameters such as temperature, and gas concentration. The conversion efficiency of NGV catalyst converter was also predicted by Pd-loading, mass flow rate and gas composition.
A three-way catalyst system of a natural gas vehicle (NGV) has characteristics of higher fuel consumption and higher thermal load than a lean-bum catalyst system. To meet stringent emission standards in the future, NGV with the lean-bum engine may need a catalyst system to reduce the amounts of HC, CO and NOx emission, although natural gas system has low emission characteristics. We conducted experiments to evaluate the conversion efficiency of the NOx reduction catalyst for the lean-burn natural gas engine. The NOx reduction catalysts were prepared with the ${\gamma}-Al_{2}O_3$ washcoat including Ba based on Pt, Pd and Rh precious metal. In the experiments, effective parameters were space velocity, spike duration of the rich condition, and the temperature of flowing model gas. From the results of the experiments, we found that the temperature for maximum NOx reduction was around $450^{\circ}C$, and the space velocity for optimum NOx reduction was around $30,000\;h^{-1}$ And we developed an evaluation model of the NOx reduction catalyst to evaluate the conversion performance of each other catalysts.
본 연구는 천연가스를 기반으로 하는 가스연료 자동차의 연비산출방법에 대해 미국과 유럽의 기준을 조사하고 적합성을 분석하여 국내에 적합한 자동차 연비 산출방법을 도출하는데 목적이 있다. 탄소평형법으로 유도되는 연료소비율 산출은 연료의 탄소중량비와 자동차 배출가스중 탄소성분의 평형 관계식에 의해 유도된다. 미국기준은 시험가스 조성의 제한이 없지만 유럽 기준은 기준 시험가스(G20, G23)를 사용하여야 한다. 국내 도시가스를 사용하는 NGV의 경우 유럽기준을 적용하면 시험가스의 차이로 연비가 약 12% 불리하게 나오는 것으로 확인되었다. 또한, 연비 산출시 필요한 연료물성을 발열량으로부터 결정하는 방법을 소개하고 이러한 방법을 기반으로 국내 천연가스 자동차 연비 산출방법을 제시하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제30권7호
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pp.771-781
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2006
Car acceleration or deceleration induce the surface slope of liquid fuel in the LNG tank. Slope changes the surface area wetted by liquid fuel in the tank and consequently heat leak to the tank. The Fortran program, 'Pro-Heatleak', is developed to evaluate heat leak on LNG tank. The verification test proves the high accuracy of the developed program. The difference between MathCad and computational results is less than 0.07 %. Computational analyses of heat leak are carried out for 10 gallons and 20 gallons of fuel vapor in the tank. With the increasing of fuel vapor volume by 10 percent the wetted surface area and heat leak respectively decrease by 13 percent. The difference between maximum and minimum heat leak is about 10 percent for both 10 gallons and 20 gallons of fuel vapor in the tank.
Simplified thermodynamic analysis of high pressure 4-stage reciprocating compressors with 4 inter-coolers has been investigated to predict a behavior of a compressor system for NGV(natural gas vehicles). A computer program has been developed to predict and estimate the performance of high pressure 4-stage reciprocating compressor system. Thermodynamic properties of compressed natural gas(CNG) were calculated by ideal gas theory and compression cycle was assumed as reversible adiabatic compression and expansion processes, and isobaric intake and discharge processes. Comparison between results predicted by calculation model and measured by experimental tests is presented.
In CNG (Compressed natural gas) fuel supply line, whose main components are receptacle and check valve are used to charge high pressure gas to the tank of NGV (Natural gas vehicle). It is reported that the seal is separated occasionally form valve seat and results in blockage of gas flow. In this paper, MARC is used to investigate the reasons of seal separation and suggest design improvements. The static gas pressure distributions acting on the seal which calculated using FLUENT are considered to investigate accurate seal deformation behaviors. Deformed seal shapes are obtained for various amounts of seal interference and its location, gas pressure distributions and Young's modulus of the rubber used. The results showed that the reasons of seal separation problems are verified theoretically, and suggested examples of new design method. Therefore the present numerical methods can be applied in designing and performance analysis of rubber seals adopted in high pressure fluid machineries.
LNG is a valuable fuel since it offers some environmental, energy security and economic benefits over diesel. It could be used mainly in heavy-duty trucks and buses. Car acceleration induces the slope angle of the liquid fuel in the tank. Slope angle changes the surface area wetted by liquid fuel and consequently heat leak to the tank. This research is a result of numerical simulation of the heat leak with the car acceleration to LNG tank. The "Pro-HeatLeak" Fortran program is developed and the verification test of the developed program is done. The difference between numerical results and calculated results from MathCad verification test is less than 0.07 percent. The smallest heat leak is correspond to the case without oscillation. For the high car acceleration the value of heat leak is greater than that for the small acceleration. The difference between maximum and minimum heat leak for 10 gallons of fuel vapor in the tank is about 10 percent.
The model gas reaction tests were carried out to investigate the purification characteristics of methane on the exclusive catalyst for NGV. The experiment was conducted with the factors which affect the conversion efficiency of methane, such as Redox ratio, coexistence components of CO, MO, $H_2$O, precious metals and additives. The catalyst loaded with larger amount of pd and with additive La showed lower light-off temperature. In the presence of CO and NO, the conversion efficiency of methane was varied according to the kind of additive loaded. The conversion efficiency of methane was dropped for the catalyst loaded with La under lean air-fuel ratio, while it increased for the one loaded with Ti+Zr for the same condition. It was shown that the water vapor inhibited methane from oxidation by its poisoning on the surface of catalyst.
The LNG tank are properly designed to fit with the limited installation space of a light duty truck, Hyundai Porter II. This designed LNG tank has 36 liter capacity, so two LNG tanks installed on Porter II truck allow it to run about 432 km per fueling. It is almost two times greater than CNG mileage for same truck. To analyze the relationship between car acceleration and heat leak for different fuel vapor/liquid ratios, the modified Fortran program "Pro-Heatleak" is used. Computational analysis shows that the relationship between the heat leak and vapor/liquid ratio is linearly inversed. Heat leak increases with increasing of car acceleration when fuel vapor/liquid ratio is less than 0.5 and decreases when fuel vapor/liquid ratio is greater than 0.5. The difference between maximum and minimum heat leak for full tank is about 12 percents. For the fuel vapor/liquid ratio equal to 0.5 heat leak does not depend on car acceleration.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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