Spray Processes in Optical Diesel Engines - Air-Entrainement and Emissions

Abstract: Popular Abstract in Swedish Att kunna resa och transportera gods är en del av människors vardag i dagens samhälle. De flesta av dessa transportmedel använder förbränningsmotorer på grund av dess flexibilitet, låg global kostnad och lång körsträcka. Utsläpp i olika former är en oönskad biprodukt av förbränningsmotorer som är skadlig både för människor och för miljön. Diesel motorer är idag bland de mest energi-effektiva motorer och har relativt låg well-to-wheel koldioxid utsläpp. Motorer har utvecklats under mer än hundra år och blivit betydligt renare när det gäller avgasutsläpp. Ändå så finns det fortfarande skadliga ämne som kväveoxid, obrända kolväten, sotpartiklar, kolmonoxid och koldioxid i dagens avgaser. Dagens utveckling strävar med att få ner dessa föroreningar samtidigt som bränsleförbrukningen måste minskas. Vetenskap om förbränning i dieselmotorer är bredd men det finns fortfarande mycket kvar att förstå kring vad som händer i de minsta detaljer när bränslet brinner i förbränningsrummet på en motor. Genom att aktivt forska i det område och förstå alla mekanismer bakom förbränningen så kan rätt framtidslösningar tas fram och mer effektiva, renare motorer kan utvecklas. Den avhandlingen syftar med att bidra till förståelse av dieselförbränning och koppla olika av dess aspekter till bildning av utsläpp. Ett av huvudområde som täcks är bildning av sotpartiklar under förbränningen. Tidigare forskare har bevisat vikten av att blanda mycket luft i bränslet som sprutas in i förbränningsrummet för att minska sotbildning. Det är förhållandet mellan bränsle och luft som avgör om sot ska bildas eller inte. Avhandlingen beskriver hur moderna insprutningssystem kan öka luftinblandning och därför inte släppa ut mätbara sotpartiklar i avgaserna. I två andra studier visas det hur nära bränsle-sprayer kan påverka varandra och bidra till minskat luftinblandning eller inblandning av varma brända gaser. Detta resulterar i att chanserna att bilda sot ökar markant. Användning av flera insprutningar under samma förbränning har visat sig kunna bidra till minskat utsläpp av både sot och obrända kolväten. Genom att spruta in lite extra bränsle mot slutet av förbränningen så kan man öka temperatur samt bilda hydroxid vilket kan hjälpa till att oxidera det sotet som har bildats tidigare under förbränningen. Dessutom så kan bränsle-luft förhållande bli för låg under vissa förutsättningar och då brinner inte bränslet helt, vilket ger obrända kolväten i avgaserna och orsakar sämre bränsle-effektivitet. Här kan en extra insprutning användas också men för att göra bränsle-rikare blandningar där bränsle-luft förhållandet var för låg. Resultat visar en tändning av dessa områden efter den andra insprutningen samt en 20 % minskning i obrända kolväten i de studerade fallen. Till slut så har en studie i denna avhandling visat hur multipla insprutningar kan förbättra start av dieselmotorer i kalla vinterkonditioner signifikant. Genom att dela bränsle mängden på flera insprutningar så blir förångningsprocessen inte för energikrävande och temperaturen i förbränningsrummet kan hållas vid en rimlig nivå för förbränningen.