As ethanol fuel is a very attractive alternative fuel for spark ignition engines, it does make sense to take a closer look into direct injection spark ignition engine with ethanol fuel. In addition, the piezo actuated outward-opening injector has been demonstrated to have high potential for fuel consumption reduction. Thus it does make sense to study the application of ethanol fuels on this new type of injector.
In this study, the spray characteristics of piezo actuated outward-opening injector were investigated while applying ethanol blended gasoline with different ethanol concentration (20 %, 50 %, and 85 % ethanol) as well as commercial gasoline by means of injection quantity and injection rate measurement, PDA (phase Doppler anemometer), macroscopic Mie-scattering and shadowgraph techniques. Before these experiments, a specifically fuel delivery system has been developed for this study. A comparative analysis of blended fuels and gasoline sprays regarding injection parameters and spray characteristics is presented.
The experimental results show the larger viscosity of ethanol fuel decrease injection quantity and injection rate during main injection stage slightly. Besides, spray front penetration was found be decreased while the increasing of ethanol’s portion. On the other hand, the edge vortex formation was enhanced by ethanol fuel. The Varies of volatility properties among different fuels have impact on spray atomization and vaporization process.
에탄올 연료는 SI 엔진에서 주목받고 있는 대체연료로 따라서 현재 주목 받고 있는 직접 분사식 가솔린 엔진에 에탄올 연료를 적용하는 연구는 중요한 의미가 있다. 또한 피에조 외형개방 분사기가 연료 소비율 절감에 높은 잠재력이 있음이 알려져 있으므로, 이 분사기의 에탄올 연료의 적용에 관한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
본 연구에서는 피에조 외형 개방분사기에 에탄올 농도가 다른 (20%, 50%와 85% 에탄올) 에탄올 가솔린 혼합 연료와 가솔린 연료를 적용하여 분사량과 분사률을 측정하고, Mie-scattering과 shadowgraph를 통한 거시적 가시화 기법PDA (phase Doppler anemometer)를 수행하여 분무특성을 파악하였다. 실험에는 에탄올 연료 분사 시스템을 제작하여 수행하였으며 분사인자와 분무 특성 측면에서 혼합 연료와 가솔린 분무에 대해서 비교 분석하였다.
실험결과 에탄올 연료의 높은 점도로 인해 분사 단계에서 분사량과 분사률이 다소 감소하였으며 에탄올의 조성이 증가함에 따라 분무도달거리가 감소하였다. 그리고 에탄올 연료로 의해서 와류 형성이 증가하였다. 또한 서로 다른 연료의 휘발성의 차이에 기인한 분무 미립화와 기화의 차이도 관찰되었다.
