Päästötön moottoripalaminen



Samankaltaiset tiedostot
Low Temperature Combustion - Päästötön moottoripalaminen

Moottoripalaminen fysiikkaa vai kemiaa?

300bar palaminen, uusia tutkimustuloksia. Ossi Kaario

Korkean setaaniluvun parafiiniset dieselpolttoaineet ja päästöjen oleellinen vähentäminen. ReFuel. Polttomoottoritekniikka/Aki Tilli 18.5.

TEKNIIKKA. Dieselmoottorit jaetaan kahteen ryhmään: - Apukammiomoottoreihin - Suoraruiskutusmoottoreihin

Seoksen rikastus ja säätö - Ruiskumoottorit lambdalla

Taulukko 1. Bussien keskimääräisiä päästökertoimia. (

KOMISSION DIREKTIIVI / /EU, annettu XXX,

AGCO POWER 33- JA TYÖKONEDIESELMOOTTOREI DEN TURBOAHDIN- JA PALOTILATUTKIMUS

Vetykäsitellyn kasviöljyn käyttö dieselmoottorissa

Arto Lehtinen Jouko Rantala AUTOTEKNIIKKA 4. Moottori. Moottorin perusteet Käyntijärjestelmät Moottorin kunnostus

PYSTYYKÖ VANHA KALUSTO PUHTAAMPAAN? Petri Saari 14 October 2014

VOLVO V-70 D5 (2008) 136 KW DIESELHIUKKASSUODATIN - JÄRJESTELMÄ

AVL - PAKOKAASUANALYSAATTORIT SARJA PAKOKAASUANALYSAATTORIT BENSIINI - JA DIESELMOOTTOREILLE

Kehittyneet työkoneiden käyttövoimavaihtoehdot moottorinvalmistajan näkökulmasta Pekka Hjon

VTT TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND JÄLKIASENNETTAVIEN PAKOKAASUN PUHDISTUSLAITTEISTOJEN ARVIOINTI

POLTTOAINEEN LAADUN VAIKUTUS POLTTOAINEEN KULUTUKSEEN RASKAASSA DIESELMOOTTORISSA

ReFuel 70 % Emission Reduction Using Renewable High Cetane Number Paraffinic Diesel Fuel. Kalle Lehto, Aalto-yliopisto 5.5.

Voiteluaineiden vaikutus raskaiden ajoneuvojen polttoaineen kulutukseen. Kari Kulmala Neste Oil Oyj / Komponentit / Perusöljyt

Arab Company for Petroleum and Natural Gas Services (AROGAS) Johtaja, insinööri Hussein Mohammed Hussein

KILPAILUTUS KANNUSTAA PUHTAAMPIEN BUSSIEN KÄYTTÖÖN

Maakaasun käytönvalvojien neuvottelupäivät MAAKAASUTRUKIT. Ari Seppänen asiakaspalvelupäällikkö Maakaasun Siirtoyksikkö

MIKKELIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka T8415SJ Energiatekniikka. Hannu Sarvelainen HÖYRYKATTILAN SUUNNITTELU

Puhdasta tulevaisuutta Volvon uudet dieselmoottorit ja SCR

Termodynaamiset syklit Todelliset tehosyklit

Scanian 13-litrainen moottori kaasun läpimurto kaukokuljetuksissa

Tervetuloa. Polttoainelinjaston huolto, nykyaikaiset polttoaineet ongelmineen

AJONEUVOTEKNIIKAN KEHITTYMINEN JA UUSIEN ENERGIAMUOTOJEN SOVELTUMINEN SÄILIÖKULJETUKSIIN. Mika Jukkara, Tuotepäällikkö / Scania Suomi Oy

Konekoulutus I Moottorioppi

Ajoneuvon OTM-493 kaikki tiedot

Tehokas ja ympäristöystävällinen Avant 760i 4 AVANT MAGAZINE

Manuaalivaihteisto. With start stop Iskutilavuus (cm3) Ruiskutustapa. Direct Common Rail

Diesel DPF -puhdistussarja

Uusi tekniikka ja propulsiojärjestelmät

PONSSE metsäkoneet ja

Mika Jukkara, Tuotepäällikkö / Scania Suomi Oy. Biokaasu, Biodiesel, HVO vai Sähkö raskaan liikenteen käyttövoimana

(ETA:n kannalta merkityksellinen teksti) (2017/C 076/02) Parametri Organisaatio Viite/nimi Huomautukset (1) (2) (3) (4)

HENKILÖAUTOJEN OTTO- JA DIESELMOOTTORIEN PÄÄSTÖNVÄHENNYSTEKNIIKAT

Helsingin Energia Tuotannon tukipalvelut Julkinen Leena Rantanen (7)

Linja-autoliikenteen uudet teknologiat ja polttoaineet. Liikenteen cleantech-hankinnat Veikko Karvonen, tutkija VTT

LIITTEET. ehdotukseen EUROOPAN PARLAMENTIN JA NEUVOSTON DIREKTIIVI

PONSSE metsäkoneet ja

Janne Räsänen FORTÈ-PUHDISTUSAINEIDEN VAIKUTUS AJONEUVON MOOTTORIN TOIMINTAAN JA KUNTOON

Urea(AdBlue) ja työkoneet logistiikan haasteet

Englannilla tehostettua polttomoottoritekniikkaa Air, Fuel and Combustion Ilma, polttoaine ja palaminen

DIESELMOOTTORIN RUISKUTUSPARAMETRIEN OPTIMOINTI NESTE OILIN NEXBTL-POLTTOAINETTA KÄYTETTÄESSÄ

Liikenteen ympäristövaikutuksia

Koukku-kontti-vaihtolavasovitteinen AMPHITEC FLEX LOADER

Jälkiasennettavat pakokaasujen puhdistuslaitteet. Arno Amberla Version

Voiteluaineiden vaikutus työkonedieselmoottorin pienhiukkaslukumääriin

VORTEX MID LOADER JA MAX LOADER -PUOLIPERÄVAUNUT

Pellettikoe. Kosteuden vaikutus savukaasuihin Koetestaukset, Energon Jussi Kuusela

NEXBTL:n käyttö varavoimanlähteenä. Polttomoottori- ja turboteknologian seminaari Jukka Nuottimäki

NTK Yleismalliset lambdatunnistimet

Liikennepolttoaineet nyt ja tulevaisuudessa

NTK Yleismalliset lambdatunnistimet

TYÖKONEDIESELMOOTTORIN VENTTIILINAJOITUSTUTKIMUS

Varavoiman asiantuntija. Marko Nurmi

Puun pienpolton p hiukkaspäästöt

Euro VI bussien ja Euro 6 dieselhenkilöautojen todellisen ajon NO x päästöt

Moottorikelkkojen pakokaasupäästöt. Tampere / ea

Liite 1A UUDET PÄÄSTÖRAJA-ARVOT

MOOTTORIT METSÄSSÄ. Puunkorjuussa käytettävän moottoritekniikan valinnoista ja kehityksestä

Urea-sähkökalvopumput

1 LNG Solutions

Helsingin Energia Tuotannon tukipalvelut Julkinen Leena Rantanen (6)

RASKAAN AUTOKALUSTON PAKOKAASUPÄÄSTÖT

KIINTEÄN POLTTOAINEIDEN KATTILOIDEN PÄÄSTÖMITTAUKSIA

(ETA:n kannalta merkityksellinen teksti)

Tampereen raitiotien vaikutukset. Liikenteen verkolliset päästötarkastelut. Yleistä

PUUTAVARA-AUTOJEN POLTTOAINEEN KULUTUS

Seppo Niemi Energiatekniikka Teknillinen tiedekunta

MITEN KANSALLISELLA TUTKIMUKSELLA VOI TUKEA EU-LAINSÄÄDÄNTÖTYÖTÄ. Case: Kylmäkäytön pakokaasupäästöt. Lähtökohdat & ajattelumallit

Ahdinjarjestelma. Ahtaminen, yleistä. kaampi palaminen, lisääntynyt teho ja suurempi

Moottoritekniikan teknologiaohjelma ProMOTOR

SISUN DIESELMOOTTORI O.Y. SUOMEN AUTOTEOLLISUUS A.B. VIIN TOSISEIKKOIHIN MYÖNTÄVÄT VALINTAMME EHDOTTO- VARAAMAAN DIESEL-SISUN KULJETUSTARPEENSA

Vältä kylmäkäynnistystä, muista esilämmitys

Valtuuskunnille toimitetaan oheisena asiakirja COM(2013) 919 final Annexes 1 to 4

Gasum Aamukahviseminaari 1

Machine Silver (9S) metalliväri. Sand Track (D5U) metalliväri. Dark Gun Metal (E5B) metalliväri. Space Blue (J3U) metalliväri.

Toledo North Assembly Plant, Ohio, USA

Keski Pohjanmaan energiaosuuskuntien

:TEKES-hanke /04 Leijukerroksen kuplien ilmiöiden ja olosuhteiden kokeellinen ja laskennallinen tutkiminen

Puupelletit. Biopolttoainepelletin määritelmä (CEN/TS 14588, termi 4.18)

Liikenteen ympäristövaikutuksia

Dodge Avenger TEKNISET TIEDOT. Yleistä. Sterling Heights Assembly, Michigan, USA

Palofysiikka. T Yritysturvallisuuden seminaari Kalle Anttila

NYKYAIKAISEN AJONEUVOMOOTTORIN PAKOKAASUN HIUKKASMITTAUS. HIUKKASKOKO JA HIILEN LAATU.

Korkeaseosteiset biokomponentit henkilöautojen polttoaineisiin muut kuin etanoli

Bussiliikenteen kilpailuttamiskriteerit ja ympäristöbonus

Seppo Niemi Energiatekniikka Teknillinen tiedekunta

KUORMA- JA PAKETTIAUTOLIIKENTEEN ENERGIANSÄÄSTÖOHJELMA

Karting tekniikkakoulutus KF 6

Faktaa ja fiktiota merenkulun ympäristövaikutuksista. Studia Maritima MKK Petra Erkkola

Kokemuksia muiden kuin puupellettien poltosta

Helsingin Energia Tuotannon tukipalvelut Julkinen Anna Häyrinen (6)

Ympäristöystävällinen kalustoratkaisu

Öljyalan Palvelukeskus Oy Laskelma lämmityksen päästöistä. Loppuraportti 60K Q D

Porvoon jalostamon ympäristötulos

Helsingin Energia Tuotannon tukipalvelut Julkinen Anna Häyrinen (6)

Transkriptio:

Päästötön moottoripalaminen Martti Larmi, Johanna Wahlström, Kalle Lehto Polttomoottorilaboratorio, TKK Päästötön moottoripalaminen Polttomoottoritekniikan vastuualue on tulevaisuuden moottoritekniikkaan suuntautunut yliopistotason tutkimus- ja opetusyksikkö. Tieteellisen tutkimuksen kiinnostuksen kohteena ovat sylinterin sisäiset fysikaaliset ilmiöt sekä tulevaisuuden polttoaineet moottoritekniikassa. Tutkimuksen tavoitteet Uuden palamistekniikan kehittäminen suuriin dieselmoottoreihin Päästöjen, kuten typenoksidit ja pienhiukkaset, oleellinen vähentäminen Moottoritekniikan tuotekehityksen tukeminen Projektin aikajänne 2006 2008

Esisekoitus- ja matalalämpötilapalaminen Kuva: Gurpreet Singh, DOE Projektin vaiheet Kirjallisuustutkimus ja eri tekniikoiden selvitys Optisen moottorin rakentaminen Palamisstrategian valinta Palamisen toteutuksen suunnittelu CFD:n avulla PIV/LIF-mittaukset optisella moottorilla Moottorikokeet osakuormalla

Optinen moottori Kuva: Sandia National Laboratories Optinen moottori Kuva: Sandia National Laboratories

Mittauksia kaksoispulssilaserilla PIV-menetelmä Kuva: LaVision GmbH Virtauskenttien mittaus Kuva: Pekka Rantanen TKK

Laskennallinen virtausmekaniikka ja polttoainesuihkun simulointi Kuva: Ossi Kaario TKK/VTT Päästömääräysten kehittyminen PM g/kwh 0,30 0,36 Euro I 1992 0,25 0,20 0,15 0,10 US 2010 0,05 0,02 0,0134 0 0,268 0 1 Euro V 2008 3,5 2 3 4 Euro III 2000 Euro IV 2005 5 Euro II 1998 6 7 8 NO x g/kwh kuva: H. Aatola, TKK

Ilmapäästöt dieselmoottoreista Hiukkaset Polttoaineen kulutus NOx-PM trade-off CO 2 -päästöt Uudet päästörajoitukset NO x -päästöt Matalalämpötilapalaminen (LTC) 1. Matalalämpötilapalaminen => typenoksidipäästöt alas 2. Esisekoituspalaminen => ei hiukkaspäästöjä 3. Puristussytytys ja dieselprosessi => korkea hyötysuhde

Matalalämpötilapalamisen ominaisuuksia Lähes homogeeninen seos ja matala palamislämpötila Syttyminen tapahtuu monissa pisteissä samanaikaisesti Kemialliset reaktiot ohjaavat syttymistä Ei suoraa sytytyksenkäynnistyskeinoa kuva: Caterpillar LTC palamisprosessi palaminen on kemiallisten reaktioiden ohjaamaa matalan lämpötilan reaktiot (700-1000 K) määräävät syttymisen ajoituksen palamisprosessin vaiheet: ensimmäiset palamisreaktiot kasvava kemiallinen aktiivisuus uusien syttymisydinten muodostuminen kuva: T. Ryan, SwRI

Seoksen muodostaminen vaatimukset: seoksen lämpötila oikea puristustahdin jälkeen tarpeeksi laimennettu täytös, jotta palamisnopeus on sopiva λ=2-6 pakokaasujen takaisinkierrätys 50-70 % polttoaineen ruiskutustapa (aikainen, myöhäinen, useita ruiskutuksia) turbulenssin merkitys pienempi kuin perinteisissä moottoreissa epähomogeenisuudet seoksessa vaikuttavat sytytyksen ajoitukseen ja moottorin päästöihin Matalat NOx- ja PM-päästöt kuva: Alriksson ja Denbratt, Chalmers University of Tech.

Korkeat CO- ja HC-päästöt HC- ja CO päästöt kasvavat matalamman palamislämpötilan ja epätäydellisen palamisen takia kuva: Alriksson ja Denbratt, Chalmers University of Tech. Säätökeinoja pakokaasujen takaisinkierrätys imuilman lämpötilan säätäminen polttoaineen ruiskutuksen ajoitus jaksotettu ruiskutus syttymistä parantavien tai hidastavien aineiden lisäys polttoaineeseen puristussuhde säädettävä venttiilien ajoitus

LTC:n ongelmia syttymisen ajoitus ja palamisprosessin hallinta rajallinen käyttöalue kylmäkäynnistys ja toiminta muuttuvalla kuormalla HC- ja CO-päästöt sopiva polttoaine Erilaisia LTC-konsepteja HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition): laiha esisekoitettu seos luodaan imukanavassa MK (Modulated Kinetics): myöhäinen suoraruiskutus, jäähdytettyjen pakokaasujen takaisinkierrätys, matalampi puristussuhde, suurempi vaakapyörre PCI (Premixed Compression Ignition)/PREDIC (Premixed lean Diesel Combustion): aikainen suoraruiskutus, osittain homogeeninen seos muodostetaan puristustahdin aikana UNIBUS (Uniform Bulky Combustion): aikainen ja myöhäinen suoraruiskutus CAI (Controlled Auto-Ignition): säädettävä venttiilien ajoitus, pakokaasujen takaisinkierrätystä käytetään täytöksen sytyttämiseen, bensiinikäyttöinen

LEO = Low Emission Optical engine rakennetaan SisuDiesel Oy:n kuusisylinterisestä moottorista moottorin ohjaus- ja mittausjärjestelmä tehdään itse ensimmäisessä vaiheessa moottorin yhden sylinterin ja kannen väliin sijoitetaan ikkunoitu korokeosa. toisessa vaiheessa korotetaan kantta enemmän ja varustetaan myös mäntä ikkunalla, jolloin saadaan näkyvyys suurempaan osaan palotilaa LEO I version speksejä Perusmoottori Sisu 84 CTA Mittauspyörimisnopeus (600) 1000-1400 rpm Sylinteripaine max. 120 bar Puristussuhde 14:1 Kannen korotus 70 mm, ikkunan korkeus 60 mm 5. sylinteri = mittaussylinteri Ahtoylipaine 0-3 bar Ahtoilman lämpötila 30-90 C Öljykierto moottorin oma Erillinen vesipiiri, jossa lämmitys- ja jäähdytysmahdollisuus

LEO Kannen korotus Kuva: T. Olenius, TKK LEO Kannen korotus Kuva: T. Olenius, TKK

LEO Kannen korotus Kuva: T. Olenius, TKK LEO Männät Mittausmäntä Muut männät Kuva: T. Olenius, TKK

LEO - Kokoonpano Tasaajasäiliö Ahtoilmaputki Jarrumoottori Jäähdytys-/lämmitysvesijärjestelmä Ahtoilman lämmitin Pakoputki Kuva: H. Kuutti, TKK LEO - Tulevaa I versio ajokunnossa maaliskuussa 2007 II versio periaatekuva Ensimmäiset laser-mittaukset kesällä 2007 II versio valmiina alkuvuodesta 2008 Kuva: PSA Peugeot Citroën