Renewable gas fuels such as biogas and landfill gas are obtained from the biodegradable organic wastes so that they inherently have carbon-neutral nature which can respond global warming. Therefore, attentions are paid to use this renewable gases as a main fuel for internal combustion engines. However, the composition of the fuel varies by its origin or conversion process, it is necessary to make stable combustion and accomplish high efficiency when used in power generating spark ignition (SI) engines. In this study, efforts have been made to investigate the effect of the composition of renewable gas fuel on the engine performance and exhaust emissions. In addition, a new spark plug with a long electrode was tested and compared with a base spark plug as a way to improve engine efficiency and reduce harmful emissions.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.19
no.1
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pp.82-88
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2011
Lean combustion and exhaust emission characteristics in a ethanol fueled spark-ignited engine according to ethanol-gasoline fuel blending ratio were investigated. The test engine was $1591cm^3$ and 10.5 of compression ratio SI engine with 4 cylinders. In addition, lambda sensor system was connected with universal ECU to control the lambda value which is varied from 1.0 to 1.5. The engine performance and lean combustion characteristics such as brake torque, cylinder pressure and rate of heat release were investigated according to ethanol-gasoline fuel blending ratio. Furthermore, the exhaust emissions such as carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbon (HC), nitrogen oxides ($NO_x$) and carbon dioxide ($CO_2$) were measured by emission analyzers. The results showed that the brake torque, cylinder pressure and the stability of engine operation were increased as ethanol blending ratio is increased. Brake specific fuel consumption (BSFC) was increased in higher ethanol blending ratio while brake specific energy consumption (BSEC) was decreased in higher ethanol blending ratio. The exhaust emissions were decreased as ethanol blending ratio is increased under overall experimental conditions, however, some specific exhaust emission characteristics were mainly influenced by lambda value and ethanol-gasoline fuel blending ratio.
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.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.15
no.1
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pp.64-70
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2007
Raising exhaust gas temperature during cold-start period is very crucial to improve emission performance of SI engines because it enhances the performance of catalyst in the early stage of engine start. In this study, control variables such as ignition timing, idle speed actuator(ISA) opening and fuel injection duration were extensively investigated to analyze variations in exhaust gas temperature and engine stability during cranking period. Experimental results showed that spark timing affected engine stability and exhaust gas temperature but the effects were small. On the other hand, shortened injection duration and increased ISA opening led to a significant increase in exhaust gas temperature. Under such conditions, increase in cranking time was also observed, showing that it becomes harder to start the engine. Based on these observations, a pseudo fuel-air ratio, defined as a ratio of fuel injection time to degree of ISA opening, was introduced to analyze the experimental results. In general, decrease in pseudo fuel-air ratio raised exhaust gas temperature with the cost of stable and fast cranking. On the contrary, an optimal range of the pseudo fuel-air ratio was found to be between 0.3 to 0.5 where higher exhaust gas temperatures can be obtained without sacrificing the engine stability.
Simplified finite element model of spark ignition (SI) engine to analyse combustion heat transfer is presented. The model was discredited with 3D thermal elements of global length 5 mm. The fuel type is petrol. Internal nodal temperature of cylinder body is defined as 21000C to represent occurrence of gasoline combustion. Material information and isotropic material properties are taken from published report. The heat transfer analysis is done for the instant of combustion. The model is validated by comparing the computed maximum temperature at the piston surface with the published result. The computed temperature gradient at the crucial parts are plotted and discussed. It has been found that the critical top surface suffered from thermal and the materials used to construct the engine parts strongly influenced the temperature distribution in the engine. The model is capable to analyze heat transfer in the engine reasonably and efficiently.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.5
no.5
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pp.51-66
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1997
A heat transfer model of the intake valve in a spark ignition engine is presented, which is calibrated with a number of the valve temperature profiles measured during engine warm-up for the gaseous fuel(propane). The valve is divided into four identical elements for which the assumption of lumped thermal mass is applied. The calibration is made so that the difference between the measued and simulated valve temperatures becomes minimal. Then the model is applied to the cases of the liquid fuel(indolene) to estimate the amount of the liquid fuel vaporized from the intake valve by assuming that fuel evaporation accounts for the deficit of the heat balance budget. The results of the model show quantitative contribution of each heat transfer source to the heat balance. The behavior of the calculated mass fraction of the fuel vaporized from the intake valve explains how the liquid fuel evaporate during engine warm-up. The mass fraction at warmed-up condition is closely related with the fraction directly targeted on the valve back by the fuel spray geometry.
As advantages of LPG-DI engine, LPG is directly injected into combustion chamber during compression stroke to reduce compression temperature, prevent knock and spontaneous combustion, and adjust engine output using the amount of directly injected fuel, thereby reducing pumping loss caused by throttle valve. Stratified charge can be supplied nearby spark plugs to allow for overall lean combustion, which improves thermal efficiency and can cope with problems regarding emission regulations. In addition, it is characterized by free designing of intake manifold. Despite the fact that LPG-DI has many advantages as described above, there is lack of detailed investigation and study on spray characteristics, combustion flame characteristics, and ignition probability. In this study, a visualization experiment system that consists of visualization combustion chamber, air supply control system, emission control system, LPG fuel supply system, electronic control system and image data acquisition system was designed and manufactured. For supply of stratified charge in the combustion chamber, alignment of injector and spark plugs was made linear.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.16
no.1
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pp.127-133
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2008
Since the 1960's, exhaust gas recirculation(EGR) has been used effectively in spark ignition(SI) engines to control the exhaust emissions of the oxides of nitrogen(NOx). The most important requirements for the application of EGR systems to conventional SI engines are controllable flow rate and good dynamic response. In order to evaluate the characteristics of the electronic EGR valve, a test bench which is consisted of blower, heater, air flow meter and driving unit for electronic EGR valve was set up to simulate engine operating conditions. During the tests, the valve actuation parameters were controlled and the valve lifts and flow rates were measured to infer the characteristics of EGR valve. The results confirmed the capabilities of mathematical analysis and it seems that the correction for the valve lift and potentiometer output is necessary to achieve precise control of EGR rates.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2000.11a
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pp.153-156
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2000
This paper presents an PID type fuzzy based method for nohnear engine idle controller The output is a duty cycle(DC) for driving a idle speed cont개l valve(1SCV). For precise control of SI engine, the CPS sensor and coolant temperature are used. Visual C* language is used to make simulation panel for the fast and precise idle speed control. The dSPACE board and supported Control desk program is used in experiment ta the same purpose as simulation. The experimental results have a good agreement with simulation ones.
This review will be concentrated on the spray characteristics of biobutanol and its blends fuels in internal combustion engines including compression ignition, spark ignition and gas turbine engines. Butanol can be produced by fermentation from sucrose-containing feedstocks, starchy materials and lignocellulosic biomass. Among four isomers of butanol, n-butanol and iso-butanol has been used in CI and SI engines. This is due to higher octane rating and lower water solubility of both butanol compared with other isomers. The researches on the spray characteristics of neat butanol can be classified into the application to CI and SI engines, particularly GDI engine. Two empirical correlations for the prediction of spray angle for butanol as a function of Reynolds number was newly suggested. However, the applicability for the suggested empirical correlation is not yet proved. The butanol blended fuels used for the investigation of spray characteristics includes butanol-biodiesel blend, butanol-gasoline blend, butano-jet A blend and butanol-other fuel blends. Three blends such as butanol/ethanol, butanol/heptane and butanol/heavy fuel oil blends are included in butanol-other fuel blends. Even though combustion and emission characteristics of butanol/diesel fuel blend in CI engines were broadly investigated, study on spray characteristics of butanol/diesel fuel blend could not be found in the literature. In addition, the more study on the spray characteristics of butanol /gasoline blend is required.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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