On cold start operation of an SI engine, a catalyst shows poor performance before it reaches activation temperature. Therefore, fast warmup of the catalyst is very crucial to reduce harmful emissions. In this study, an appropriate control strategy is investigated to increase exhaust gas temperature through changes of spark timing. Combustion stability is also considered at the same time. Exhaust gas temperature and pressure of combustion chamber are measured to investigate the effects of spark timings on cold start and idle performance. Experiments showed that retarded spark timing promotes the combustion at the end of expansion stroke and increases exhaust gas temperature during cold start.
Combustion chamber crevices in SI engines are identified as the largest contributors to the engine-out hydrocarbon emissions. The largest crevice is the piston ring-pack crevice. A numerical simulation method was developed, which would allow to predict and understand the oxidation process of piston crevice hydrocarbons. A computational mesh with a moving grid to represent the piston motion was built and a 4-step oxidation model involving seven species was used. The sixteen coefficients in the rate expressions of 4-step oxidation model are optimized based on the results from a study on the detailed chemical kinetic mechanism of oxidation in the engine combustion chamber. Propane was used as the fuel in order to eliminate oil layer absorption and the liquid fuel effect. Initial conditions of the burned gas temperature and in-cylinder pressure were obtained from the 2-zone cycle simulation model. And the simulation was carried out from the end of combustion to the exhaust valve opening for various engine speeds, loads, equivalence ratios and crevice volumes. The total hydrocarbon (THC) oxidation in the crevice during the expansion stroke was 54.9% at 1500 rpm and 0.4 bar (warmed-up condition). The oxidation rate increased at high loads, high swirl ratios, and near stoichiometric conditions. As the crevice volume increased, the amount of unburned HC left at EVO (Exhaust Valve Opening) increased slightly.
Optimizing in-cylinder flow such as tumble or swirl is one of the key factors to develop better internal combustion engines. Especially, the tumble, which is more dominant flow in current high performance gasoline engines, has significant effects on the fuel consumptions and exhaust emissions under part load conditions. The first step for the tumble optimization is to find an accurate but cost-effective way to measure the tumble ratio. From this point of view, tumble ratios from three different measuring methods were compared and correlated in this research. Steady flow rig, water rig, and PIV were utilized for that purpose. Engine dynamometer test was also performed to find out the effect of the tumble. The results show that the tumble ratios from those methods are well correlated and that the steady flow rig is the effective method to measure the tumble despite its limitations.
In order to achieve simultaneously the ultra-low NOx, the high power and the high efficiency in a hydrogen-fueled engine with SI and the external mixture, the effects of low temperature combustion, performance and exhaust are compared and analyzed by the application of the lean boosting. As the results, the decrease rate of the high temperature in the hydrogen is less decreased than the other fuels by high constant-volume specific heat. However, when the conditions of 1.7bar and ${\Phi}=0.33$ are reached by the lean boosting, the maximum gas temperature of hydrogen is decreased under the temperature of NOx formation and it is possible to stabilize combustion below 2% of COVimep. Also, at that condition, it is feasible to achieve simultaneously NOx-free and the power of gasoline level. Therefore, it is found that the lean boosting is useful in the hydrogen-fueled engine.
Trends in the automotive market require the application of new engine technologies, which allows for the use of different types of fuel. Since ethanol is a renewable source of energy and has lower $CO_2$ emissions than gasoline, ethanol produced from biomass is expected to be used more frequently as an alternative fuel. It is recognized that for spark ignition (SI) engines, ethanol has the advantages of high octane number and high combustion speed. Due to the disadvantages of ethanol, it may cause extra wear and corrosion of electric fuel pumps. On-board hydrogen production out of ethanol is an alternative plan. This paper investigates the influence of ethanol fuel on SI engine performance, thermal efficiency and emissions. The combustion characteristics with hydrogen-enriched gaseous fuel from ethanol are also examined. As a result, thermal efficiency increase compared to gasoline. Also, reductions in $CO_2$, NOx, and THC combustion products for ethanol vs. gasoline are described.
Fuel reforming technology for the fuel cell vehicles could be adopted to internal combustion engine for the reduction of engine out emissions. Since syngas which is reformed from fossil fuel has hydrogen as a major component, it has abilities to enhance the combustion characteristics with wide flammability and high speed flame propagation. In this paper, syngas was feed to 2.0 liter gasoline engine during the cold start and early state of idle condition. Not only cold start HC emission but also $NO_x$ emission could be dramatically reduced due to the fact that syngas has no HC and has nitrogen up to 50% as components. Exhaust gas temperature was lower than that of gasoline feeding condition. Delayed ignition timing, however, resulted in increased exhaust gas temperature approximated to gasoline condition. It is supposed that the usage of syngas in the gasoline internal combustion engine is an effective solution to meet the future strict emission regulations by the reduction of cold start THC and $NO_x$ emissions.
Even in non-road UTV (Utility Terrain Vehicle), spark ignition engines are often used to reduce emissions. In this study, gasoline and LPG (Liquified Petroleum Gas) fuels were applied to UTV engines, and the exhaust gas and combustion stability were compared through engine tests. A 0.8-liter two-cylinder SI engine was used in the experiment. Experiments were conducted while changing the IVO (Intake Valve Open) and EVC (Exhaust Valve Close) at 1500 rpm 14 N·m, 40 N·m, and 3000 rpm 17 N·m, 44 N·m conditions. As a result of the experiment, when the valve overlap increased according to the change of IVO and EVC, combustion stability decreased and THC emission increased, but NOx decreased. Comparing the LPG engine with the gasoline engine, the amount of CO2 and PN (Particulate Number) generation decreased in the LPG engine, and the combustion stability was good.
Recently the automobile engine has been developed in achieving the high performance, fuel economy, and emission reduction. In a conventional spark ignition engine the fuel and air are mixed together in the intake system, inducted through the intake valve into the cylinder, and then compressed. Under normal operating conditions, the combustion is initiated towards the end of the compression stroke at the spark plug by an electric discharge. Following inflammation, a flame develops and propagates through this premixed fuel-air mixture. Therefore the state of mixture is very important in the combustion and emission characteristics. In this study the combustion and emission characteristics were tested and analyzed with changing the mixture composition and engine operating parameters in order to improve the combustion and performance in engine.
한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part2
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pp.1071-1074
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2006
Fabrication and investigation of composite made of graphite, SiC, mullite and aluminum as the additive are the aim of this project. Aluminum acts as an anti-oxidant. SiC is a non-metallic anti-oxidant that increases composite strength. Different compositions with influent percents of aluminum have been selected to determine product specifications by XRD, SEM and STA methods. Results show that the composition of 40wt% graphite-20% SiC- 20% mullite-20% aluminum is a more robust and occurs at elevated temperatures than other graphite combustion composites.
The purpose of this paper is to investigate the effect of air-fuel ratio on the combustion and emissions characteristics of spark ignition (SI) gasoline engine fueled with bio-ethanol. A 1.6L SI engine with 4 cylinders was tested on EC dynamometer. In addition, lambda sensor and lambda meter were connected with universal ECU to control the lambda value which is varied from 0.7 to 1.3. The engine performance and combustion characteristics of bio-ethanol fuel were compared to those obtained by pure gasoline. Furthermore, the exhaust emissions such as carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbon (HC), oxides of nitrogen ($NO_X$) and carbon dioxide ($CO_2$) were measured by emission analyzers. The results showed that the brake torque and cylinder pressure of bio-ethanol fuel were slightly higher than those of gasoline fuel. Brake specific fuel consumption (BSFC) of bio-ethanol was increased while brake specific energy consumption (BSEC) was decreased. The exhaust emissions of bio-ethanol fuel were lower than those of gasoline fuel under overall experimental conditions. However, the specific emission characteristics of the engine with bio-ethanol fuel were influenced by air-fuel ratio.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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