To meet stringent emission regulations of automotive engines, fuel injection control techniques have advanced based on reliable and fast computing prediction models. This study aims to develop a reliable lightweight prediction model of fuel injection rates using a small number of input parameters and based on simple fluid dynamic theories. The prediction model uses the geometry of the injector nozzle, needle motion data, injection conditions and the fuel properties. A commercial diesel injector and US No. 2 diesel were used as the test injector and fuel, respectively. The needle motion data were measured using X-ray phase-contrast imaging technique under various fuel injection pressures and injection pulse durations. The actual injector rate profiles were measured using an injection rate meter for the validation of the model prediction results. In the case of long injection durations with the steady-state operation, the model prediction results showed over 99 % consistency with the measurement results. However, in the case of short injection cases with the transient operation, the prediction model overestimated the injection rate that needs to be further improved.
The stabilization characteristics of diffusion flame formed behind a bluff body with fuel injection slits was experimentally investigated by varying main fuel injection angles and auxiliary fuel injection conditions. The flame stability limits, temperature and length of recirculation zone, direct and schlieren photographs of flames were measured in order to study the stabilization mechanism of the diffusion flame. The results of this investigation are as follows. The stability limits can be improved by the condition of the kind and quanity of the injected auxiliary fuel. The length and temperature decrease with injection of auxiliary fuel, and these phenomena are remarkable when LPG is injected into the recirculation zone. When the LPG is injected into the recirculation zone, flame remains sooty. Fluctuation of fuel and main stream is generated actively by air injection.
In this study, the coupled simulation of fuel injection model and three-dimensional KIVA-3V code was tried to develop an algorism for predicting the effects of varying fuel injection parameter on the characteristics of fuel injection and emissions. The numerical simulations were performed using STAR-CD code in order to calculate the intake air flow, and the combustion characteristics is examined by KIVA-3V code linked with the conditional moment closure(CMC) model to predict mean turbulent reaction rate. Parametric investigation with respect to twelve relevant injection parameters shows that appropriate modification of control chamber orifice diameter, needle valve spring constant and nozzle chamber orifice diameter can significantly reduce NOx and soot emissions. Consequently, it is needed to optimize the fuel injection system to reduce the specific emissions such as NOx and soot.
In the common rail fuel injection system, which is the core of diesel high efficiency and NOX reduction, injection strategies such as high pressure injection of fuel, accurate injection rate control, and multistage injection are important to increase fuel atomization. In this study, the bypass type piezo injector for the electronic control based common rail injection system applied to diesel fuel vehicle was studied. In particular, the injection rate and internal fuel flow characteristics of the high-pressure injector according to the piezo stacking number and applied voltage were analyzed by theoretical numerical method. When the applied voltage changes, it is determined that additional fuel flow through the bypass compensates for the reduced valve driving force due to the change in the driving voltage.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.11
no.5
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pp.15-21
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2003
The liquid phase LPG injection engine is a new technology to make good use of LPG as a clean energy. However, it is difficult to precisely control air/fuel ratio in the system because of variation of fuel composition, change of temperature and flash boiling injection mechanism. This study newly suggests an injector control logic for liquid phase LPG injection systems. This logic compensates a number of effects such as variations of density, stoichiometric air/fuel ratio, injection delay time, injection pressure, release pressure which is formed by flash boiling of fuel at nozzle exit. This logic can precisely control air/fuel ratio with only two parameters of intake air flow rate and injection pressure without considering fuel composition, fuel temperature.
This paper presents the spray atomization characteristics of the high-pressure gasoline injector for the direct-injection gasoline engine. The gasoline sprays of the injector were minted into a pressurized spray chamber with a optical access at various ambient pressures. The atomization characteristics of fuel spray such as mean diameter, mean velocity of droplet were measured by the phase Doppler particle analyzer system. In order to investigate the effect of fuel injection pressure on the quantitative characteristics of spray, the global visualization and experiment of particle measurement in the fuel spray were investigated at 3, 5 and 7 MPa of injection pressure under different ambient pressure in the spray chamber. Based on the results of this work, the fuel injection pressure of fuel injector in gasoline direct-injection engine have influence upon distribution of the mean velocity and droplet size of fuel spray. Also, the influence of injection pressure on the velocity distribution at various measuring location were investigated.
Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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2000.05a
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pp.36-44
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2000
In his study the simulation was carried out by simplifing and modeling dividing into fuel injectioin pump high pressure pipe and fuel injection valve in the fuel injection system of a low speed marine diesel engine. A computer simulation model was developed using the method of characteristics to analyze the unsteady flow in the fuel injection system considering cavitation and variation of fuel density and bulk modulus. Comparison was commenced between the calculated data and experimental data of pressure and injection quantity at the high pressure distributor in fuel injection system for the training ship "M/V hanara" the effects of the high pressure pipe length diameter plunger diameter nozzle openning pressure were also investigated by simulating results.g results.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.32
no.7
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pp.1013-1018
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2008
For a sequential port fuel injection natural gas engine, its combustion and emission characteristics at low loads are crucial to meet light duty vehicle emission regulations. Fuel injection timing is an important parameter related to the mixture formation in the cylinder. Its effect on the combustion and emission characteristics of a natural gas engine were investigated at 0.2 MPa brake mean effective pressure (BMEP)/2000 rpm and 0.26 MPa BMEP/1500 rpm. The results show that early fuel injection timing is beneficial to the reduction of the coefficient of variation (COV) of indicated mean effective pressure (IMEP) under lean burn conditions and to extending the lean burn limits at the given loads. When relative air/fuel ratio is over 1.3, fuel injection timing has a relatively large effect on engine.out emissions. The levels of NOx emissions are more sensitive to the fuel injection timing at 0.26 MPa BMEP/1500 rpm. An early fuel injection timing under lean burn conditions can be used to control engine out NOx emissions.
This paper present the diesel fuel spray evolution and atomization performance in a multi-hole nozzle in terms of injection rate, spray evolutions, and mean diameter and velocity of droplets in a compression ignition engine. In order to study the effect of split injection on the diesel fuel spray and atomization characteristic in a multi-hole nozzle, the test nozzle that has two-row small orifice with 0.2 mm interval was used. The time based fuel injection rate characteristics was analyzed from the pressure variation generated in a measuring tube. The spray characteristics of a multi-hole nozzle were visualized and measured by spray visualization system and phase Doppler particle analyzer (PDPA) system. It was revealed that the total injected fuel quantities of split injection are smaller than those of single injection condition. In case of injection rate characteristics, the split injection is a little lower than single injection and the peak value of second injection rate is lower than single injection. The spray velocity of split injection is also lower because of short energizing duration and small injection mass. It can not observe the improvement of droplet atomization due to the split injection, however, it enhances the droplet distributions at the early stage of fuel injection.
This paper describes the modeling of CNG direct injection using gaseous sphere injection model. Simulation of CNG direct injection does not need break up and evaporation model compared to that of liquid fuel injection. And very fine mesh is needed near the injector nozzle to resolve the inflow boundary. Therefore it takes long computation time for gaseous fuel injection simulation. However, simulation of CNG direct injection could be performed with the coarse mesh using gaseous sphere injection model. This model was integrated in KIVA-3V code and RNG $k-{\varepsilon}$ turbulence model needs to be modified because this model tends to over-predict gas jet diffusion. Furthermore, we preformed experiments of gaseous fuel injection using PLIF (planar laser induced fluorescence)method. Gaseous fuel injection model was validated against experiment data. The simulation results agreed well with the experiment results. Therefore gaseous sphere injection model has the reliability about gaseous fuel direct injection. And this model was predicted well a general tendency of gaseous fuel injection.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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