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직접 분사식 가솔린 엔진에서 분사 전략이 실린더 내부 유동 특성 및 연료 성층화에 미치는 영향
양유빈(Yubeen Yang),유영수(Young Soo Yu),정민욱(Minuk Jeong),박성욱(Sungwook Park) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
가솔린 엔진에서 유동 특성을 나타내는 난류 강도와 텀블비는 화염 전파 및 연소 속도를 결정함에 있어서 중요한 요소이며, 이는 흡기 포트 형상, 밸브 타이밍 및 연료 분사 전략 등 여러 제어 인자에 의해 결정된다. 본 연구에서는 분사 전략 및 분무 패턴에 따라 실린더 내 유동 특성 및 혼합기 형성 과정에 대해 해석적으로 비교 분석하였다. 가솔린 엔진 환경을 해석하기 위해 CONVERGE v2.4를 이용하였으며, 가솔린과 분무 특성이 유사한 n-heptane을 대체 연료로 이용하였다. 분무 모델은 KH-RT 모델을 이용하였고, 연소실 형상을 모사한 고온 및 고압 조건의 챔버 내에서 Schlieren 기법으로 취득한 분무 시험결과를 이용하여 모델을 검증하였다. 하향 분무 패턴을 가진 인젝터 A와 상향 분무 패턴을 가진 인젝터B를 이용하였으며, 각 인젝터에서 분사 시기 및 분사 횟수 (단일 분사와 2단 분사) 등의 분사 전략이 실린더 내부 텀블 유동 및 혼합기 형성과정에 미치는 영향을 고찰하였다. 연구 결과, 분무 유동이 실린더 내 유동 발달에 영향을 줄 수 있으며, 인젝터A를 이용한 single injection 대비 인젝터B를 이용한 double injection 전략이 난류 에너지 증대 및 혼합기 형성 측면에서 이점이 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 분사 전략이 유동 특성 및 혼합기 형성과정에 미치는 영향을 비교함으로써, 분무 유동이 엔진 내부 유동 형성에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 파악하고, 이를 통해 기존 분사 방식에 대해 새로운 패러다임을 제공할 수 있는 실마리를 제공하고자 한다.
이색 PIV 기술을 이용한 5밸브 가솔린엔진 연소실 내의 유동특성 분석
이기형,우영완,박상찬,이창식,Lee, Gi-Hyeong,U, Yeong-Wan,Park, Sang-Chan,Lee, Chang-Sik 대한기계학회 2002 大韓機械學會論文集B Vol.26 No.2
A 5-valve(intake 3-valve) engine has been developed to increase engine performance. These engines have a high power caused by the decrease of inertia mass of an intake valve and the increase of intake effective area. In this study, in-cylinder flow patterns were visualized with laser sheet method and velocity profiles at near intake valves were inspected by using a two-color PIV. In addition, steady flow tests were performed to quantify tumble ratio of flow-fields generated by a tumble control valve(TCV). Experimental results of steady flow test show that the cure of tumble ratio in intake 3-valve engine farmed as a S shape with valve lift changes. This tendency is different from the one in intake 2-valve engine. Using laser sheet method and two color PIV method, we can find that the intake flow through upper valve increases and the velocity gradient also slightly increases as valve lift increases. From this study, the in-cylinder flow characteristics around intake valves were made clearly.
텀블강화형 스로틀 밸브 및 분리판에 의한 실린더내의 유동 특성에 관한 수치해석적 연구
장영우(Youngwoo Jang),고재경(Jaekyung Go),김창완(Chang-Wan Kim) 대한기계학회 2023 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2023 No.11
Intensifying the tumble flow of the GDI engine is essential for improving the efficiency of the engine. In this study, we investigated in-cylinder flow characteristics by tumble intensifying throttle valve and separator. This was conducted through 3D transient flow analysis using computational fluid dynamics (CFD). The tumble intensifying throttle valve and separator generated reverse flow due to pressure difference inside the intake port and intensified the tumble flow. As a result, models with tumble intensifying throttle valve and separator improved Tumble Ratio (TR) and Turbulence Kinetic Energy (TKE) by 170% and 29.1%, respectively, compared to basic models.
흡입유동제어에 의한 Lean Burn Engine의 연소성능 개선에 관한 연구
박경석,최남일 慶熙大學校 1998 論文集 Vol.27 No.-
Recently reduction of automotive emission gas has become one of the most important factors affecting vehicle performance. To satisfy the reduction of emission gas and fuel consumption at a time, much interest has grown in Lean Burn engine. In order to improve Lean Burn performance, some kinds of techniques are employed such as, the method of fuel atomization, high spark energy, intensification of intake flow or stratification of air-fuel mixture. In this study, intake flow characteristics are mainly investigated to improve the combustion performance. As a first step, the conventional gasoline engine is modified into lean burn engine by controlling the fuel supply and tested for basic performance in the engine test bench. Second, through the steady flow test, Shapes of swirl control valves with comparatively high swirl and tumble ratio are selected. After the selected swirl control valves installed between intake manifold and intake port, their influences on engine and emission performance, fuel consumption and lean limit are experimentally defined.
가솔린 엔진에서 밸브리프트에 따른 유동특성에 관한 수치해석적 연구
김대열(Dae Yeol Kim) 한국생산제조학회 2008 한국생산제조학회지 Vol.17 No.4
Flow characteristics have one of the effects in the process of engine. The numerical analysis makes it possible to predict the flow fields. This paper presents characteristics of steady flow according to variation of valve lift in a gasoline engine. The numerical computations have been made to observe the pressure distribution in accordance with the variable valve lift. Characteristics of tumble flow and swirl flow according to the variable valve has also been investigated. We could find that tumble ratio and swirl ratio is different between with/without PDA valve. The steady flow test was simulated through three-dimensional analysis on intake port design for comparing with experimental data and confirming the feasibility of applying analytic method. As a result, this study shows the possibility of the usage of numerical simulation to predict the flow characteristics for gasoline engine.