In this study, experimental study on atomization characteristics of the fuel spray impinging on the wall was at different wall distances and angles of wall inclination. The fuel injection system was composed based on the common rail system. and the injection signal was synchronized by the delay generator. The atomization characteristics of the injected spray were analyzed in terms of the SMD and velocities which were measured by using the phase Doppler particle analyzer system. It is revealed that the free spray is atomized actively above 50mm form the injector tip. In the cases of the impinged spray, the 5MD and velocity of the impinged spray are smaller than those of the free spray. The impinged spray has the maximum near the 35mm of the radial distance from the injector axis, and the atomization performance is enhanced with the decrease of the wall distance.
As a second part of the comparison study, microscopic features of an air-assisted fuel injector(AAFI) and a high-pressure swirl injector (HPSI) were characterized. They consist of the internal spray structure in terms of fuel mass and drop diameter, the overall atomization performance with respect to operating parameters and the drop size distribution. Large droplets are concentrated in around the head part of a spray field of the HPSI, while in the case of the AAFI, they were distributed in the tail part. Although the AAFI showed the better atomization performance, the feasible ranges of operating parameters such as injection and ambient pressure were found to be wider in the HPSI. Drop size distribution of the AAFI sprays was more dispersed than that of the HPSI. Drop size distribution of the AAFI sprays was more dispersed than that of the HPSI. However, at the well-atomized condition, it appeared to be very uniform.
Mixture formation is one of the important factors to improve combustion performance of MPI gasoline engines. This is affected by spray and atomization characteristics of injector. Especially, in the case of EGI system, air-fuel mixing period is too short and formed a lot of fuel-film in the intake manifold and cylinder wall. This fuel-film is not burnt in cylinder, it is exhausted in the form of HC emission. In this paper, spray characteristics such as size distributions, SMD, and spray angle are measured by PMAS, and the fuel-film measuring device is developed specially. Using this device, the amount and distribution of fuel-film which flows into through valve can be measured Quantitatively. As the result of these experiments, the information of optimal spray characteristics and injection condition that minimize the fuel-film can be built up.
In this paper, the atomization characteristics of bi-swirl coaxial injectors for a 420 N-class bipropellant thruster were investigated. Three types of injectors, namely closed-type, open-type, and screw-type, were manufactured and designed to have the same spray angle and injection pressure drop. Water was used as a simulant, and cold-flow tests were conducted under ambient temperature and pressure conditions. Since the inner and outer injectors were designed to be the same type, only the inner fuel injectors that were easy to measure were used. Using a phase doppler particle analyzer, the velocity and diameter of atomized droplets were measured. Closed-type swirl injector exhibited droplet distributions with relatively high velocities and small SMD compared to the other two injectors. Open-type swirl injector formed droplets with reverse velocities in the center region and had a large recirculation zone. Screw-type swirl injector showed a sharp decrease in droplet velocity and size with radial distance from the liquid film breakup point. For the same design requirements, the closed-type swirl injector has superior atomization performance.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제30권3호
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pp.351-358
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2006
The capability of high pressure injection with small fuel quantify at all engine operating conditions is one of the main feature in common rail fuel injection system, which is used in small and light-duty Diesel engine. The key parameter for the better atomized fuel sprays and multiple injections of this common rail fuel injection control, that can be freely selected irrespective of the engine speed and load is the mechanism controlling the needle energizing and movement in high pressure Diesel injector. In the electro-hydraulic injector, the injection nozzle is being opened and closed by movement of the injector's needle which is balanced by pressure between the nozzle seat and the needle control chamber. This study describes the macroscopic spray structure characteristics of the common rail Diesel injectors with different electric driving method i.e. the solenoid-driven and piezo-driven type. The macroscopic spray characteristics such as spray tip speed. spray tip penetration and spray cone angle were investigated by the high speed spray, which is measured by the back diffusion light illumination method with optical system for the high speed temporal photography in a constant volume chamber pressurized by nitrogen gas. As the results, the prototype piezo-driven injector system was designed and fabricated for the first time in domestic case and the effect of injector's needle response driven by different drive type was compared between the solenoid and piezo-driven injector It was found therefore. that the piezo-driven injector showed faster needle response and had better needle control capability by altering the electric input value than the solenoid-driven injector.
초소형 터보제트엔진에 적용되는 슬링거 인젝터 시스템의 분무특성을 파악하기 위한 연구를 수행 하였다. 이 연료 분사시스템은 엔진의 회전축으로부터 발생된 원심력에 의하여 연료가 연소기 내부로 공급되고, 액체연료의 미립화를 초래한다. 시험장치는 고속으로 회전하는 Spindle, 슬링거 인젝터, 가압식 물탱크, 아크릴 케이스로 구성하였다. 분무입자의 크기 및 속도를 측정하기 위해 PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) 시스템을 사용하였고, Nd-Yag Laser를 광원으로 사용하여 분무를 가시화 하였다. 시험결과 SMD(Sauter Mean Diameter)는 회전수, 유량, Injection Orifice 수에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 이러한 실험적 연구로부터 이 시스템의 분무특성을 이해할 수 있었고, 초소형 터보제트엔진에 적합한 슬링거 인젝터의 형성을 도출할 수 있었다.
핀틀 인젝터를 사용하는 액체로켓개발에 있어서 분무특성인 분무각도, 액적크기, 액적의 분포정도는 중요한 요소이다. 세 종류의 다중 홀형 핀틀 팁과 연속형 핀틀 팁을 설계하여 분무실험을 수행하였다. 다중 홀형 인젝터에서 홀 개수에 따른 액적크기는 크게 차이가 없었으며, 홀 개수가 많을수록 액적이 균일하게 분포하였다. 연속형 핀틀은 다중 홀형 핀틀보다 액적의 미립화가 잘 이루어 지고 공간내로 더 고르게 분산되는 것을 확인하였다. 핀틀의 액체분사면적조절을 통한 추력제어는 다중 홀형보다는 면 접촉 닫힘(face-shutoff)이 용이한 연속형 핀틀이 적합하다. 각 핀틀 팁의 TMR에 따른 분무각을 측정하여 특정한 경향성과 그에 해당하는 경험식을 도출하였다.
A nozzle with vortex generator was used to develop the low pressure nozzle with high atomization performance and the nozzle atomized the liquid by centrifugal shear forces. In order to analyze the atomization characteristics, a shadowgraphy method was used and the measurement of droplet size was performed by using laser diffraction analyzer. The liquid injection pressure was fixed as 0.03 bar which is very low pressure and the gas injection pressures were changed from 0 bar to 2.0 bar. As a result, the breakup was achieved at the air injection pressure of 0.25 bar and over. The nozzle with the orifice diameter of 0.4 mm and the orifice gap of 0.25 mm presented small droplet diameters under 50 at the air injection pressure of 0.75 bar.
This paper presents an atomization model for sprays under flash boiling conditions. The atomization is represented by the secondary breakup of a bubble/droplet system, and the breakup is considered as the results of two competing mechanisms, aerodynamic force and bubble growth. The model was applied to predict the atomization of a hollow-cone spray from pintle injector under flash boiling conditions. In the regimes this study considered, sprays are atomized by bubble growth, which produces smaller SMD#s than aerodynamic forces alone. With decreasing ambient pressures, the spray thickness, fuel vaporization rate and vapor radial penetration increases, and the drop size decreases. With increasing the fuel and ambient temperatures to some extent, the effect of flash boiling and air entrainment completely change the spray pattern.
The fuel spray behavior in the intake port of an electronic control port irijection gasoline engine has a strong influence on engine performance, exhaust emission and fuel consumption. Thus, in this study, fuel spray behavior and flow characteristics of the air assist gasoline spray injected into a suction flow in a simulated rectangular intake port have boon investigated. Macro-behavior of spray characteristics was investigated by means of visualization and the measurements of SMD and velocity were made by PDPA. For analysis the flow field with droplets size, droplets are classified five droplets size groups. As a result, the normal distance of suction flow increasing, the relatively large droplets distribution and SMD increase because small droplets easily follow suction flow. Near impinging wail, after impinging against the wall, secondary atomized small droplets of D < $30{\mu}m$ bound from the wall. And the increasement of suction flow progress to the large droplets of D > $100{\mu}m$ distribution. Therefore, SMD are apparently increased near impinging wall, Z/d = 9.0.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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