Exhaust gas emissions from internal combustion engines are one of the major sources of air pollution. And. it is extremely difficult to increase gasoline engine efficiency and to reduce NOx and PM(particulate matter) simultaneously in diesel combustion. This paper offers some basic concepts to overcome the above problems. To solve the problems, a recommended technique is CAI(controlled auto-ignition) combustion. In this paper. internal EGR(exhaust gas recirculation) effect is suggested to realize CAI combustion. An experimental study was carried out to achieve CAI combustion using homogeneous premixed gas mixture in the constant volume combustion chamber(CVCC). A flame trap was used to simulate internal EGR effect and to increase flame propagation speed in the CVCC. Flame propagation photos and pressure signals were acquired to verify internal EGR effect. Flame trap creates high speed burned gas jet. It achieves higher flame propagation speed due to the effect of geometry and burned gas jet.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제25권1호
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pp.115-123
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2001
This study describes the combustion characteristics under various condition of air excess ratio and ignition timing in a 2-valve gasoline optically accessible engine with swirl control valve(SCV). It adapted three different types of SCA(open ration 72.5%, 78%, 89%) to strengthen a swirl flow. Pressure data were acquired using pressure sensor to investigate the effect of swirl flow on combustion, and from these pressure data, IMEP(indicated mean effective pressure) and MFB(mass fraction burnt)were calculated to explain burn rate and flame speed. From acquired flame images, inspected the flame propagation direction, flame area, and flame centroid, Flame propagation direction was shown different tendency between with/without SCV, and flame area with SCV was faster and larger than that of conventional engine. Finally, the representative flame image at each crank angle were acquired by PDF method to verify flame growth process. It is found that strengthened swirl flow is more beneficial for faster and stable combustion.
The lift-off characteristics of the triple flame have been studied experimentally with various mean velocities and concentration gradients using a multi-slot burner, which can control the concentration gradient and the mean velocity independently, Lift-off height, axial maximum velocity, flame temperature, and some other characteristics were examined for methane and propane flame, It was found that minimum values of the lift-off heights exist at a certain concentration gradient for constant mean velocity, and this result implies that the propagation velocity has a maximum value at this condition, OH radical distribution was measured with LIF method and velocity variation along streamline was measured with PlV system. In addition maximum temperature along streamline was measured with CARS system. The intensity of the diffusion flame affects on the propagation velocity of triple flame in the region of very weak concentration gradient.
The effect of electric fields on flame speed has been investigated experimentally by observing propagating premixed flames in a tube for methane/air mixtures. The flame speeds were measured in both the normal and micro gravity conditions to substantiate the measurements. The results show that the flame speeds were enhanced by both the AC and DC electric fields, as the flame approached to the high voltage electrode located on the one end of the tube. The enhancement of flame speed was proportional to the square root of the electric field intensity, defined as the voltage applied divided by the distance of flame from the high voltage electrode, when the electric field intensity is sufficiently large. When the electric field intensity was low, there existed critical intensities, below which the electric fields did not influence the flame speed. This critical electric field intensity correlated well with the flame speed.
The level surface approach for following flame front propagating in a premixed medium is adapted to incorporate the flameholding scheme. This allows one to follow the flameholding scheme. This allows one to follow the motion of an N-1 dimensional surface in N space dimensions. The flame speed may be an arbitrary function of flame geometry and the front is passively advected by an underlying flow field. This algorithm provides and accurate calculation of the flame curvature which may be needed for the flame propagation computation and thereby the estimation of curvature-dependent flame speeds. A numerical demonstration of this method-ology is applied to simulate the excursion of an anchored V-flame and locate the final equilibrium position.
본 연구는 동일 비율로 휘발유와 혼합된 인화성 액체 200 ml를 축소 모의된 구획 공간에 채우고 착화시켰을 때의 특성을 해석하였다. 구획된 공간의 한 변은 2,000 mm이며, 연소가 진행된 장치의 길이는 1,000 mm이다. 휘발유와 알코올을 혼합한 물질의 화염 전파 속도가 0.7 s로 가장 빠르고, 가장 늦은 물질은 휘발유와 경유를 혼합한 물질로 1.2 s이다. 화염이 최성기에 가장 빨리 도달한 물질은 휘발유와 아세톤을 혼합한 것으로 25.5 s가 소요되었다. 또한 휘발유와 경유를 혼합한 물질은 163.7 s로 가장 늦었다. 연소의 지속 시간은 휘발유와 경유를 혼합한 물질이 332.7 s로 가장 길었으며, 가장 짧은 것은 휘발유와 시너를 혼합한 물질로 121.5 s이다. 따라서 화재 현장을 조사하는 화재조사관은 최초 목격자의 진술은 물론 화염의 특성을 종합적으로 분석할 필요가 있다.
A theoretical method is described to simulate the propagation of turbulent premixed flames in a closed vessel. The objective is to develop and test an efficient technique to predict the propagation speed of flame as well as the geometric structure of the flame surfaces. Flame is advected by the statistically generated turbulent flow field and propagates as a wave by solving twodimensional Hamilton-Jacobi equation. In the simulation of the unburned gas flow field, following turbulence properties were satisfied: mean velocity field, turbulence intensities, spatial and temporal correlations of velocity fluctuations. It is assumed that these properties are not affected by the expansion of the burned gas region. Predictions were compared with existing experimental data for flames propagating in a closed vessel charged with hydrogen/air mixture with various turbulence intensities and Reynolds numbers. Comparisons were made in flame radius growth rate, rms flame radius fluctuations, and average perimeter and fractal dimensions of the flame boundaries. Two dimensional time dependent simulation resulted in correct trends of the measured flame data. The reasonable behavior and high efficiency proves the usefulness of this method in difficult problems of flame propagation such as in internal combustion engines.
A cylindrical constant volume combustion chamber was used to investigate the flow characteristics at spark plug and the combustion characteristics of homogeneous charge methane-air mixture under various initial pressure, excess air ratio and ignition times in quiescent mixture. The flow characteristics such as mean velocity and turbulence intensity was analyzed by hot wire anemometer. Combustion pressure development measured by piezoelectric pressure transducer and flame propagation acquired by ICCD camera were used to investigate the effect of initial pressure, excess air ratio and ignition times on pressure, combustion duration, flame speed and burning velocity. Mean velocity and turbulence intensity had the maximum value at 200 or 300ms and then decreased to near 0 value gradually after 3 seconds. Combustion duration, flame speed and burning velocity were observed to be promoted with excess air ratio of 1.1, lower initial pressure and ignition time of 300ms.
The purpose of this study is to investigate the flame propagation phenomenon in the combustion chamber of spark-ignition gasoline engine for the idling condition. by means of four ion probes located through the cylinder head, the time intervals for the flame to arrive at the respective probes are read on th visicorder char. As results, the flame is considered to initiate after some ignition delay and to propagate through the central space of combustion chamber with rather constant speed on the order of 25m/sec, and thereafter to be slowed down approaching the wall. Additionally, the retardation of flame in the wall boundary layer could be inferred. The maximum pressure is developed when the flame nearly touches the wall diagonal to the spark plug. And some features of flame propagation are elucidate.
직사각형 폭발 챔버에서 전파하는 화염과 직사각형 장애물의 상관관계를 조사하기 위한 실험적 연구가 수행되었다. 챔버내에 10%, 20%및 30%의 blockage ratio를 가지는 3가지 직사각형 장애물들이 사용되었다. 전파하는 화염과 장애물의 상관관계를 조사하기 위해 고속카메라가 사용되었다. 고속카메라로 얻어진 화염 이미지로부터 장애물 주위의 국부 화염속도 및 그 화염속도의 확률밀도함수가 계산되었다. 실험결과, 전파하는 화염이 직사각형 장애물의 모서리와 상호작용할 때 국부 화염속도는 증가하였다. 그 증가속도는 장애물의 Blockage Ratio가 증가할 때 더욱 커지는 것으로 나타났다. 그러나, 평균화염속도는 Blockage Ratio에 큰 의존성을 가지지 않는 것으로 나타났다. 이 연구에서 사용된 작은 L(Lenlgth)/D(Diameter)비를 가지는 폭발 챔버내에서 전파하는 화염전면과 직사각형 장애물과의 상관관계는 L/D비가 큰 문헌에서 보고된 결과와 비교하면, Blockage Ratio에 따른 의존성은 작은 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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