Seppo Niemi. Moottori- ja polttoainetutkimuksia Vaasan yliopistossa ja Turun ammattikorkeakoulussa

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Seppo Niemi. Moottori- ja polttoainetutkimuksia Vaasan yliopistossa ja Turun ammattikorkeakoulussa"

Johannes Auvinen
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Seppo Niemi Moottori- ja polttoainetutkimuksia Vaasan yliopistossa ja Turun ammattikorkeakoulussa

2 Sisältö Polttomoottorikoulutus Vaasan yliopistossa (VY) Turun ammattikorkeakoulussa (TuAMK) Polttomoottorilaboratoriot Vaasan yliopistossa Turun ammattikorkeakoulussa Moottori- ja polttoainetutkimustuloksia Cleen Oy, FCEP, Task Effects of bio oils on SCR catalyst elements VY, TuAMK, Seppo Niemi 2

3 Polttomoottorikoulutus, VY Lähtökohtana tekniikan kandidaatin- tai insinöörintutkinto soveltuvalta alalta tai soveltuva maisterintutkinto Teknillinen termodynamiikka Virtausmekaniikka Lämmönsiirtotekniikka Energiantuotannon fysikaaliset perusteet Uusiutuvat energialähteet Diesel- ja kaasumoottorit Moottori-installaatiot Pako- ja savukaasujen puhdistustekniikan seminaari Poltto- tai voiteluaineita koskeva erikoistyö Polttomoottoriprosessin mallinnus ja simulointi VY, TuAMK, Seppo Niemi 3

4 Polttomoottorikoulutus, TuAMK Teknillinen termodynamiikka Koneoppi Energiatalous ja voimalaitostekniikka Uusiutuvat energialähteet Polttomoottoritekniikan perusteet Polttomoottorin päästöt, palaminen ja kaasunvaihto Dieselmoottoritekniikan säädöt ja mittaukset Polttomoottoriprosessin mallinnus ja simulointi VY, TuAMK, Seppo Niemi 4

5 Jatko-opinnot, VY ja TuAMK Tohtoriopinnot, VY Ylempi amk-tutkinto, TuAMK Opintojen sisältö räätälöidään opiskelijan työtehtävien ja kiinnostuksen mukaan VY, TuAMK, Seppo Niemi 5

6 Polttomoottorilaboratorio, VY Horiba-pyörrevirtadynamometri 300 kw AGCO Sisu Power 44 CWA ABB Sensyflow -ilmamäärämittari Kistler KiBox -indikaattori AVL 415S -savutusmittari HC-analysaattori (HFID) Paramagneettinen O 2 -mittari NO x -anturit NO-, CO- and O 2 -mittarit Gasmet FTIR NO, NO 2, CO, CO 2, CH 4, NH 3, N 2 O, jne. EEPS-hiukkasanalysaattori Kokojakauma 5,6-560 nm Dekatin hiukkasmassaimpaktorit Yksi- tai kaksiportainen laimennus VY, TuAMK, Seppo Niemi 6

7 Biopolttoainelaboratorio, VY ICP-OES Hivenaineet Biodiesel Rancimat 873 Hapettumisenkesto Kaasukromatografi Rasvahappokoostumus Kulometri Vesipitoisuus Tensiometri Pintajännitys NIR-analysaattori (ParaFuel Biodiesel) Leimahduspiste Viskositeetti Setaaniluku Happoluku Jähmepiste Suodatettavuus Tislauslämpötila Tiheys Jodiluku Pitoisuuksia VY, TuAMK, Seppo Niemi 7

8 Polttomoottorilaboratorio, TuAMK Neljä (4) Schenck-Horibapyörrevirtajarrua Kaksi transienttiajoihin ABB Sensyflow AVL-indikaattorit NDIR (CO, CO 2 ) FID (HC) CLD (NO x ) Paramagneettinen O 2 Laser-NH 3 -mittarit FTIR Mm. CH 4, NH 3 NO x -anturit NO-, CO-, CO 2 - ja O 2 -mittarit AVL 415 S Opasimetrit Dekati ELPI Thermodenuder Pegasor-hiukkasmittari Hiukkasmassaimpaktorit Ejektorilaimentimia FPS AVL MSS VY, TuAMK, Seppo Niemi 8

9 Katalysaattorien vanhentamistutkimus Nopeakäyntinen common rail -moottori Huonolaatuiset, raa at biopolttoaineet Mahdollisuus vanhentaa neljää SCR-kennoa yhtä aikaa Tavoite: Sopivat katalyyttikennot keskinopeiden moottorien SCR-katalysaattoreihin biopolttoainekäytössä Tutkimusvaiheet Moottorin optimointi biopolttoaineelle Uusien kennojen suoritusarvojen mittaus Vanhentaminen Suoritusarvomittaukset tietyin väliajoin - NO x -vähenemä - Vastapaine - Ammoniakkivuoto - Ym VY, TuAMK, Seppo Niemi 9

10 Moottorin optimointi Vaiheet Vakiosuuttimet ( Std ) - Useita mittauksia dieselöljyllä (DFO) ja biopolttoaineella (RSO) Koesuuttimet nro 1: - Perusmittaukset, DFO ja RSO - Ruiskutuspaine- ja ruiskutusennakkokokeet Koesuuttimet 2 ( New ) + uusi turboahdin: Ajotapa - Perusmittaukset, DFO ja RSO - Jatkuva ajo, DFO ja RSO - Ei parametrien optimointitarvetta Käynnistys ja lämmitys dieselpolttoaineella Vaihto biopolttoaineeseen Pysäytys dieselpolttoaineella VY, TuAMK, Seppo Niemi 10

11 Biopolttoaine nro 1 Runsastuhkainen raaka kasviöljy Outdoor tank, January 10, 2012 Indoor tank, January 10, 2012 Water, mg/kg Acid number, mg KOH/g Oxidation stability index, h November 22, Element mg/kg Mg 55 K 13 Na 1.3 Ca 324 P 366 Al 0 Cu 0 Fe 0.5 Mn 0.4 Si 0 V 0 Zn VY, TuAMK, Seppo Niemi 11

12 Ruiskutusparametrit: koesuuttimet 1 HIP, high injection pressure 1.5 Intermediate speed; injectors Nr. 2 LIP, low injection pressure Delayed or early injection timing High (75%) or low (25%) load Smoke, FSN %; HIP, delayed 75%; LIP, early 25%; HIP, delayed 25%; LIP, early Time after fuel change, min VY, TuAMK, Seppo Niemi 12

13 Ruiskutusparametrit: koesuuttimet 1 HIP, high injection pressure 1400 Intermediate speed; injectors Nr. 2 LIP, low injection pressure Delayed or early injection timing NOx, ppm %; HIP, delayed 75%; LIP, early 25%; HIP, delayed 25%; LIP, early High (75%) or low (25%) load Time after fuel change, min VY, TuAMK, Seppo Niemi 13

14 Päästöjen muutos: koesuuttimet nro 2 Content, ppm Intermediate speed, 50% load, biofuel CO HC Time, min VY, TuAMK, Seppo Niemi 14

15 Päästöjen muutos: koesuuttimet nro 2 NOx, ppm Intermediate speed, 50% load, biofuel NOx Smoke Smoke, FSN Time, min VY, TuAMK, Seppo Niemi 15

16 Suutinoptimointi: savutus Smoke, FSN Intermediate speed Std, DFO New, DFO Std, RSO New, RSO % 25 % 50 % 75 % 100 % Load VY, TuAMK, Seppo Niemi 16

17 Suutinoptimointi: typen oksidit 15 Intermediate speed NO x, g/kwh 11 Std, DFO New, DFO Std, RSO New, RSO 7 0 % 25 % 50 % 75 % 100 % Load VY, TuAMK, Seppo Niemi 17

18 Suutinoptimointi: häkäpäästö CO, g/kwh Intermediate speed Std, DFO New, DFO Std, RSO New, RSO % 25 % 50 % 75 % 100 % Load VY, TuAMK, Seppo Niemi 18

19 Suutinoptimointi: hiilivetypäästö HC, g/kwh Intermediate speed Std, DFO New, DFO Std, RSO New, RSO % 25 % 50 % 75 % 100 % Load VY, TuAMK, Seppo Niemi 19

20 Suutinoptimointi: akselihyötysuhde 44 Intermediate speed BTE, % 41 Std, DFO 38 New, DFO Std, RSO New, RSO 35 0 % 25 % 50 % 75 % 100 % Load VY, TuAMK, Seppo Niemi 20

21 Yhteenveto Huonolaatuisella esteröimättömällä biopolttoaineella on voitu ajaa nopeakäyntistä common rail -moottoria katalysaattorien vanhentamistutkimuksessa, kun ruiskutussuuttimet ruiskutuspaine ruiskutusennakko optimoitiin ja turboahdin vaihdettiin VY, TuAMK, Seppo Niemi 21

22 Kiitokset Cleen Oy, FCEP-tutkimusohjelma Tekes Wärtsilä Finland Oy AGCO Sisu Power Oy Esmocon Oy VY, TuAMK, Seppo Niemi 22

Samankaltaiset tiedostot

TT, , Seppo Niemi

TT, , Seppo Niemi POLTTOAINE- JA TYÖKONEDIESELTUTKIMUKSIA Vaasan yliopistossa (VY) ja Turun ammattikorkeakoulussa (TuAMK) Seppo Niemi SISÄLT LTÖ Polttomoottorikoulutus Vaasan yliopistossa (VY) Turun ammattikorkeakoulussa