Park, Hyunwook;Lee, Junsun;Oh, Seungmook;Kim, Changup;Lee, Yongkyu;Kang, Kernyong
Journal of ILASS-Korea
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v.25
no.4
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pp.170-177
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2020
Stoichiometric combustion in spark ignition (SI) engines has an advantage of meeting future stringent emission regulations. However, the drawback of the combustion is a lower thermal efficiency than that of lean burn. In this study, energy losses in a natural gas stoichiometric SI engine generator were analyzed to establish a strategy for improving the generating efficiency (GE). The energy losses were investigated based on dynamometer and load bank experiments. As the intake manifold pressure increased in the dynamometer experiment, the brake thermal efficiency (BTE) increased mainly due to the reduction in the pumping and mechanical losses. In the load bank experiment, the generating power and GE increased with the increased intake manifold pressure. The generating power and GE were lower than the brake power and BTE due to the cooling fan power and the losses in the generator.
Park, Hyunwook;Lee, Junsun;Jamsran, Narankhuu;Oh, Seungmook;Kim, Changup;Lee, Yonggyu;Kang, Kernyong
Journal of ILASS-Korea
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v.26
no.1
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pp.40-48
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2021
Lean combustion was applied to improve the thermal efficiency and emission in a single-cylinder, spark-ignition engine fueled with syngas. Under naturally aspirated conditions, the lean combustion significantly improved the thermal efficiency compared to the stoichiometric combustion, mainly due to the reduction in heat transfer loss. Intake air boost was applied to compensate the low power output of the lean combustion. The gross indicated power of 24.8 kW was achieved by increasing the intake pressure up to 1.6 bar at excess air ratio of 2.2. The nitrogen oxides showed near zero level, but the carbon monoxide emission was significant.
The flame speed may be decomposed into the burning speed and the flame transport speed. The flame transport speed is affected considerably by the flow direction, variation rate of flow direction, and flow speed in the combustion chamber. Especially, the flow direction and the variation rate of flow direction at the spark plug location during the ignition period have an important effect on the ignition process and the early flame propagation process. We measured the flow direction component and the variation rate of flow direction with a hot wire probe at the spark plug location. It was shown that the representative flow direction of ignition period is the right-vertical direction of crank shaft and it was used to investigate the variation rate of flow direction.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.6
no.1
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pp.205-212
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1998
In this study, the effects of water vapor in inlet air on combustion efficiency, general performance, knock characteristics and emission gas concentration were investig- ated through the experiments of combustion and vibration analyses, emission gas analysis by changing water vapor quantity in inlet air with temperature and humidity auto control unit. With partial vapor pressure increase, the brake torque at wide open throttle status decreased and the average ignition delay angle increased, IMEP (indicated mean effective pressured using the integral and 3rd derivatives of filtered cylinder pressure as knock intensity, which matched well with the method of frequency power spectrum of block vibration signal. Water vapor in intake air had influence on the spark knock sensitivity. With the increase of water vapor content in intake air NOx emission was decreased and HC emission was increased.
This paper presents an individual cylinder spark advance control strategy based upon the location of peak pressure (LPP) in spark ignition engines using artificial neural networks. The LPP is estimated using a feedforward multi-layer perceptron network (MLPN), which needs only five samples of output voltage from the cylinder pressure sensor. The cyclic variation of LPP restricts the gain of the feedback controller, and results in poor regulation performance during the transient operation of the engine. The transient performance of the spark advance controller is improved by adding a feedforward controller which reflects the abrupt changes of the engine operating conditions such as engine speed and manifold absolute pressure (MAP)...
Renewable gas fuels such as biogas and landfill gas have carbon-neutral nature which can reduce carbon dioxide. However, it is necessary to make stable combustion when this fuel is used in power generating SI(spark ignition) gas engines due to its low heating value and non-uniformity. In this study, it was shown that addition of hydrogen can increase combustion stability of gas engine which is running with high inert gas composition. Thermal efficiency and emission characteristics of this engine was also investigated. 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 exhaust emissions.
High pressure LPG fuel spray with a conventional swirl injector was visualized and the impact of the injection pressure was also investigated using a DISI (direct injection spark ignition) LPG single cylinder engine. Engine performance and emission characteristics were evaluated over three different injection pressure and engine loads at an engine speed of 1500 rpm. The fuel spray pattern appeared to notably have longer penetration length and narrower spray angle than those of gasoline due to its lower angular momentum and rapid vaporization. Fuel injection pressure did not affect combustion behaviors but for high injection pressure and low load condition ($P_{inj}$=120 bar and 2 bar IMEP), which was expected weak flow field configuration and low pressure inside the cylinder. In terms of nano particle formation the positions of peak values in particle size distributions were not also changed regardless of the injection pressure, and its number densities were dramatically reduced compared to those of gasoline.
Natural gas is a promising alternative fuel of internal combustion engines. In this paper, the combustion and emission characteristics were investigated on a natural gas engine at two different fuel injection timings during the intake stroke. The results show that fuel injection timing affects combustion processes. The optimum spark timing (MBT) achieving the maximum indicated mean effective pressure (IMEP) is related to fuel injection timing and air fuel ratio. At MBT spark timing, late fuel injection timing delays ignition timing and prolongs combustion duration in most cases. But fuel injection timing has little effect on IMEP at fixed lambdas. The coefficient of variation (COV) of IMEP is dependent on air fuel ratio, throttle positions and fuel injection timings at MBT spark timing. The COV of IMEP increases with lambda in most cases. Late fuel injection timings can reduce the COV of IMEP at part loads. Moreover, engine-out CO and total hydrocarbon (THC) emissions can be reduced at late fuel injection timing.
A study of the propeny and performance effect of Indolene - Methanol Plus High Alcolhols (MPHA) has been completed. This study invested the measurement of fuel properties and performance parameters. The fuel properties investigated are distillation characteristics, heating valuer flash point, specific gravity and water tolerance. The performance parameters measured are minimum advance for best torque (MBT) spark timing, power output. The alcohol concentration was varied from 0 to 100 percent by volume in clear Indolene. The measurement of fuel properties indicated that, in general, Indolene - MPHA blends have higher water tolerance, similar specific gravity, similar flash point and different distillation characteristics compared to Indolene - Methanol blends. The performance parameters were measured using a single cylinder spark ignition engine at different compression ratios. The results of the performance measurements indicated that Indolene - MPHA blends have a higher MBT spark advance, similar power output.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.24
no.9
s.180
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pp.2361-2370
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2000
The introduction of inexpensive cylinder pressure sensors provides new opportunities for precise engine control. This paper presents a control strategy of spark advance based upon cylinder pressure of spark ignition engines. A location of peak pressure(LPP) is the major parameter for controlling the spark timing, and also the UP is estimated, using a multi-layer feedforward neural network, which needs only five pressure sensor output voltage samples at -40˚, -20˚, 0˚, 20˚, 40˚ after top dead center. The neural network plays an important role in mitigating the A/D conversion load of an electronic engine controller by increasing the sampling interval from 10 crank angle(CA) to 20˚ CA. A proposed control algorithm does not need a sensor calibration and pegging(bias calculation) procedure because the neural network estimates the UP from the raw sensor output voltage. The estimated LPP can be regarded as a good index for combustion phasing, and can also be used as an MBT control parameter. The feasibility of this methodology is closely examined through steady and transient engine operations to control individual cylinder spark advance. The experimental results have revealed a favorable agreement of individual cylinder optimal combustion phasing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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