Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Nachdem im Rahmen des Vorgängerprojektes "Swiss Common Rail" am LVV / ETHZ bewiesen wurde, dass die EURO-III Normen prinzipiell ohne AGR und Abgasnachbehandlung mittels Hochdruck Common-Rail-Einspritzung erfüllt werden können, kommt die Motivation zum vorliegenden Projekt aus der Herausforderung, noch schärfere Emissionsgrenzwerte (Niveau EURO-IV) zu erfüllen.Die Messungen am Vierzylindermotor bestätigen weitgehend das Potential der emissionsmindernde Massnahmen (Kombination von Hochdruckeinspritzung (Common-Rail) und gekühlter Abgasrückführung), die bereits am Einzylinder-Prüfstand erfolgreich appliziert und untersucht wurden [1], [2], [3] und [4]. Die Umsetzung vom 1-Zylinder zu 4-Zylinder Motor unterscheidet sich in der Kombination Abgasturbolader (Ladedruck) und Abgasrückführungsrate.Zwei hochdruckseitige Abgasrückführungskonzepte (mit Positionierung der Abgas-Gegendruckklappe nach oder vor Turbine) wurden am Vollmotor implementiert. Gute Resultate wurden mit Abgasrückführungsraten von über 30% bei Teillast und bis zu 10% bei mittlerer Lasten erreicht. Emissionswerte unter den EURO-IV Grenzwert für Partikel und NOx wurden bei Teillast nachgewiesen, bei hohen Lasten wurde das Emissionsverhalten durch die Verwendung von 8-Lochdüsen mit erhöhter Austrittsfläche verbessert. Wir sind jedoch noch nicht im EURO IV Bereich, deswegen wird in den abschliessenden Messphasen versucht, mit Hochdruck-Einspritzung (Common-Rail-System), externe hochdruckseitige gekühlte Abgasrückführung mit erhöhtem Ladedruckverhältnis, Diesel-Wasser-Emulsionen (bis zu 35% Wasser) die EURO IV Grenzwerte in einem weiten Drehzahl- und Lastbereich zu erfüllen.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Eidg. Technische Hochschule
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Boulouchos,Konstantinos
Bertola,Andrea
Zugehörige Dokumente
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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ISSN 0148-7191
Oxygenated fuel additives are currently an important research topic for particulate emissions reduction in diesel engines with direct injection (DI) to meet future emission regulations.In this work more than twenty oxygenated hydrocarbons from the literature were considered as diesel fuel additives. Butylal (an acetal compound, chemical formula C9H20O2) offers significant advantages over most other oxygenates in that its physical properties are very close to those of common diesel fuel.Wear scar measurements were conducted to evaluate the lubricity characteristics of diglyme (C6H14O3), ethyldiglyme (C8H18O3), butylal and different diesel-butylal mixtures. The results reveal the low lubricity of all oxygenated compounds. Thus, for the engine tests, a lubricity improver has been added to the diesel-butylal mixtures.Preliminary results from experiments performed on a single-cylinder research engine with a displacement of 2 liters and common-rail injection indicate that: _ Butylal substantially lowers the exhaust gas opacity._ The opacity reduction with butylal mixtures depends on the combustion process conditions and the injection parameters, mainly on the injection pressure._ Butylal lowers the premix combustion rate and the combustion noise due to its high cetane number._ At constant injected fuel mass flow rate, the NOx emissions are not affected from the addition of butylal in diesel fuel._ Butylal is therefore a promising additive for an improvement in the NOx versus PM trade-off for DI-diesel engines.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Eidg. Technische Hochschule
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Boulouchos,Konstantinos
Bertola,Andrea
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Die Messungen am Vierzylindermotor bestätigen weitgehend das Potential der Emissionsmindernden Massnahmen (Kombination von Common-Rail Hochdruck-Einspritzung und gekühlter Abgasrückführung), die bereits am Einzylinder-Prüfstand erfolgreich appliziert und untersucht wurden [5], [6], [7], [8], [9], [10]. Die Umsetzung vom 1-Zylinder zu 4-Zylinder Motor unterscheidet sich in der Kombination Abgasturbolader (Ladedruck) und Abgasrückführungsrate im Motorkennfeld.Emissionswerte unter den EURO-IV Grenzwert für Partikel und NOx wurden bei Teillast mit Dieselkraftstoff nachgewiesen. Anschliessend wurde versucht, mit Hochdruck-Einspritzung (Common-Rail-System), externe hochdruckseitige gekühlte Abgasrückführung mit erhöhtem Ladedruckverhältnis, Diesel-Wasser-Emulsionen (bis zu 30% Wasser) die EURO-IV Grenzwerte in einem weiten Drehzahl- und Lastbereich zu erfüllen. Um den Einfluss der Kraftstoffzusammensetzung möglichst genau zu charakterisieren, wurden bei den motorischen Versuchen verschiedene Einspritzstrategien verfolgt. Die Messung von Partikelgrössenverteilungen hat sich hier als unabdingbar erwiesen, um extrem tiefe Partikelkonzentrationen im Abgasstrom noch charakterisieren zu können. Die Kombination von gekühlter Abgasrückführung, Hochdruckeinspritzung und Verwendung von Emulsionen erlaubte die Minimierung der Partikelemissionen bei gleichzeitig niedrigen NOx-Werten [1], [2], [3], [4].Mit Hilfe von Prozessimulationen konnten unterschiedliche Abgasrückführungskonfigurationen am selben Motor untersucht und optimiert werden (intern ungekühlt, extern hochdruckseitig gekühlt, extern niederdruckseitig gekühlt). Betreffend Kraftstoffverbrauch und erreichbarer maximaler Rückführraten im Motorkennfeld ist die externe niederdruckseitige gekühlte AGR den anderen beiden Konzepten deutlich überlegen und könnte zudem durchaus in Zukunft, beispielsweise durch den Einsatz von Abgasnachbehandlungssystemen, an Bedeutung gewinnen.Die möglichen innermotorischen Massnahmen zur Emissionsminderung in Hinblick auf zukünftige Emissionsgrenzwerte wurden somit ausgeschöpft [1]. Die gezeigten Ergebnisse stellen eine solide Entscheidungsgrundlage für die Industrie dar.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Boulouchos,Konstantinos
Bertola,Andrea
Zugehörige Dokumente
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