POLTTOAINE- JA TYÖKONEDIESELTUTKIMUKSIA Vaasan yliopistossa (VY) ja Turun ammattikorkeakoulussa (TuAMK) Seppo Niemi
SISÄLT LTÖ Polttomoottorikoulutus Vaasan yliopistossa (VY) Turun ammattikorkeakoulussa (TuAMK) Polttomoottorilaboratoriot Vaasan yliopistossa Turun ammattikorkeakoulussa Tutkimushankkeita Tutkimustuloksia Polttoaineet Työkonedieselmoottorit
POLTTOMOOTTORIKOULUTUS, VY Lähtökohtana tekniikan kandidaatin- tai insinöö öörintutkinto soveltuvalta alalta Teknillinen termodynamiikka Virtausmekaniikka Lämmönsiirtotekniikka Energiantuotannon fysikaaliset perusteet Uusiutuvat energialähteet Diesel- ja kaasumoottorit Moottori-installaatiot installaatiot Pako- ja savukaasujen puhdistustekniikan seminaari Poltto- tai voiteluaineita koskeva erikoistyö Polttomoottoriprosessin mallinnus ja simulointi
POLTTOMOOTTORIKOULUTUS, TuAMK Teknillinen termodynamiikka Koneoppi Energiatalous ja voimalaitostekniikka Uusiutuvat energialähteet Polttomoottoritekniikan perusteet Polttomoottorin pääp äästöt, t, palaminen ja kaasunvaihto Dieselmoottoritekniikan sääs äädöt ja mittaukset Polttomoottoriprosessin mallinnus ja simulointi
JATKO-OPINNOT OPINNOT Tohtoriopinnot, VY Ylempi amk-tutkinto tutkinto,, TuAMK Opintojen sisält ltö räätälöidään n opiskelijan työteht tehtävien ja kiinnostuksen mukaan
POLTTOMOOTTORI- LABORATORIO, VY AGCO Sisu Power 44 CWA -dieselmoottori Horiba-py pyörrevirtadynamometri AVL 415S -savutusmittari JUM-HC HC-analysaattori Gasmet FTIR -analysaattori NO x - ja O 2 -mittarit ABB Sensyflow -ilmamäärä- mittari TSI EEPS -hiukkaslukumäärä- mittari Kiitokset Teknologiateollisuuden 100- vuotissää äätiö (EduPower) Cleen Oy, FCEP-ohjelma YH Novia
BIOPOLTTOAINE- LABORATORIO, VY ICP-OES Hivenaineet Biodiesel Rancimat 873 Hapettumisenkesto Kaasukromatografi Rasvahappo- koostumus Kulometri Vesipitoisuus Tensiometri Pintajännitys nnitys NIR-analysaattori (ParaFuel Biodiesel) Leimahduspiste Viskositeetti Setaaniluku Happoluku Jähmepiste Suodatettavuus Tislauslämp mpötila Tiheys Jodiluku Pitoisuuksia
POLTTOMOOTTORI- LABORATORIO, TuAMK Kaksi transienttimittauksiin Kaasupää äästöt Säännellyt FTIR NDIR (CO, CO 2 ) FID (HC) CLD (NO x ) Paramagneettinen O 2 20 komponenttia (mm. CH 4, NH 3, N 2 O) Sähkökemialliset kemialliset kennot Laser-NH 3 -mittarit NO x -anturit Savutus AVL 415S Opasiteettimittarit Hiukkaset Lukumää äärä ELPI Massa Termodenuuderi Massaimpaktorit AVL MSS Ejektorilaimentimet FPS Neljä Schenck-Horiba -pyör- revirtadynamometriä ABB Sensyflow -ilma- määrämittarit
TUTKIMUSHANKKEITA, VY Moottorivoimalan hyötysuhteen parantaminen Laivapää äästöjen kokonaisvaltainen vähentv hentäminen SO 2, NO x, (PM) 2015-2016 2016-taso Biopolttoaineiden laadunvarmistus Biopolttoainemoottorin mallinnus Kaikki FCEP-tutkimusohjelmahankkeita www.feora.fi
TUTKIMUSHANKKEITA, TuAMK Laivapää äästöjen kokonaisvaltainen vähentv hentäminen Yhteishanke VY:n kanssa (FCEP) Katalysaattorien ikää ääntyminen biopolttoainekäyt ytössä (FCEP) Työkonedieselmoottorit: Valmistustoleranssien vaikutus pääp äästöihin Jälkikäsittelyjärjestelmien optimointi Hiukkassuotimien regenerointi
TUTKIMUSTULOKSIA Kuorman vaikutus pienhiukkasjakaumaan 1.E+09 DFO, 1500 rpm 1.E+08 PM number, 1/cm 3 1.E+07 1.E+06 1.E+05 1.E+04 1.E+03 1 10 100 1000 Mobility diameter, nm 620 Nm 558 Nm 465 Nm 310 Nm 62 Nm Idle
TUTKIMUSTULOKSIA Savutus eri polttoainein Smoke, FSN 0.9 0.6 0.3 1500 rpm DFO StME FME RME 0 0 3 6 9 12 15 18 BMEP, bar
TUTKIMUSTULOKSIA Hiukkaslukumää äärä eri polttoainein suurella kuormalla PM number, 1/cm 3 1.E+09 1.E+08 1.E+07 1.E+06 1.E+05 1500 rpm, 75% load DFO StME FME RME 1.E+04 1 10 100 1000 Mobility diameter, nm
TUTKIMUSTULOKSIA Hiukkaslukumää äärä eri polttoainein pienellä kuormalla PM number, 1/cm 3 1.E+10 1.E+09 1.E+08 1.E+07 1.E+06 1.E+05 1500 rpm, 10% load DFO StME FME RME 1.E+04 1 10 100 1000 Mobility diameter, nm
TUTKIMUSTULOKSIA Biopolttoaineiden hivenaineet 1000 Trace elements, raw bio-oils and biodiesels Content, mg/kg 100 10 1 0.1 Mg K Na Ca P Al Cu Fe Mn Si V Zn RSO RME 1 RME 2 CO StME StO FME FO
MITTAUSSYKLIT Steady cycle Transient cycle (NRTC) Mode Speed Torque # % 1 Rated 100 2 Rated 75 3 Rated 50 4 Rated 10 5 Intermediate 100 6 Intermediate 75 7 Intermediate 50 8 Idle 0
TUTKIMUSTULOKSIA Pakokaasun lämpl mpötilan nostaminen NRTC-sykliss syklissä Duration, cold NRTC 35 % 30 % 25 % 20 % 15 % 10 % Std Method 1 Method 2 Method 3 5 % 0 % < 150 C 150 180 180 210 210 240 240 270 270 300 300 330 330 360 > 360 C Exhaust temperature range
TUTKIMUSTULOKSIA Ahtopaine ja hiukkasemissio NRTC-sykliss syklissä 150 Inlet pressure and PM, cold NRTC PM, mg/m³ 100 50 Pressure, bar 0 300 350 400 450 500 550 600 Time, 1/10 s PM_Std PM_Method 3 Pressure_Method 3 Pressure_Std
TUTKIMUSTULOKSIA EGR-,, ruiskutuspaine- ja pääp ääsuihkun ajoitusoptimointi; osa 3, ajoitus Intermediate speed, full load; selected EGR set point and rail pressure 5.3 0.22 BSNOx, g/kwh 4.8 4.3 BSNOx BSFC Smoke 0.19 0.16 0.13 0.10 0.07 Smoke, FSN; BSFC, kg/kwh 3.8 0.04 Injection timing; retarded to the right
TUTKIMUSTULOKSIA Tehotason vaikutus hiukkaslukumää äärään 8.E+14 BSPM, 1/kWh 6.E+14 4.E+14 2.E+14 37 kw 55 kw 1.E+09 0 50 100 150 200 250 300 Aerodynamic diameter, nm
TUTKIMUSTULOKSIA Tehotase 1900 rpm, constant output power From fuel input 40 % 32 % 24 % 16 % 8 % 0 % 3 4 5 6 7 8 9 NO x, g/kwh Shaft output Exhaust Cooling Convection, radiation
TUTKIMUSTULOKSIA SCR-katalysaattorin tehokkuus eri lämpl mpötiloissa 100 1800 rpm NOx conversion, % 80 60 40 20 400 C 220 C 0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Mole ratio of NH 3 and NO x
TUTKIMUSTULOKSIA Kaksiportaisen ahtamisen sovitus 4,5 4,0 3,5 tio ra 3,0 re u s 2,5 re P 2,0 Virtaussää äädön n vaikutus Pienpaineahdin 1000 rpm 1200 rpm 1300 rpm 1400 rpm 1500 rpm tio ra 3,0 re u s 2,5 re P 1700 rpm 1,0 4,5 4,0 3,5 2,0 1,5 1300 rpm 1500 rpm 1700 rpm 1900 rpm 2100 rpm Air flow 1,5 1,0 Air flow
KIITOS!