Engine parameter research for optimal total fluid consumption in off-road application

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Sarjovaara, Teemu
dc.contributor.author Söderena, Petri
dc.date.accessioned 2014-03-06T07:38:36Z
dc.date.available 2014-03-06T07:38:36Z
dc.date.issued 2014-01-27
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/12685
dc.description.abstract Continuously tightening emission standards set engine manufacturers to reduce engine emissions, on the other hand customers demand more efficient engines. Even with the state-of-the-art technology available at the moment combining these two requirements is extremely challenging. Well known trade-off between soot and NOx emissions is still playing an important role in engine development. Additionally, due to need of reduction of NOx emissions trade-off between diesel and urea consumption is increasing its importance. In this master’s thesis emphasis was set on the optimization of total fluid consumption in four engine operation points under the restriction of engine application and future emission standards. Optimization measures were limited to in-engine parameters: SOI, charge air pressure, EGR-rate and injection pressure and to their effect on fuel consumption, raw NOx, soot, HC and CO emissions. NOx emissions were regarded as s direct indicator of the needed amount of urea consumption. SCR technology is widely used among the engine manufactures to reduce NOx emissions. However, in certain market areas urea solution is relatively expensive compared to diesel fuel. Because of this, more emphasis has to be placed on the trade-off between diesel and urea consumption. GT-Power model was used to obtain turbine back pressure that corresponded to each given charge air pressure. Furthermore, GT-Power DoE functionality was used for systematic examination of the most interesting parameter combinations for the engine experiments. Engine experiments were conducted with one cylinder research engine. Based on the results of this master’s thesis it can be said that by using high rates of EGR-gas NOx emissions can be reduced significantly without deteriorating fuel economy. Soot emissions are possible to keep low with an adequate air-fuel ratio and high injection pressure. en
dc.description.abstract Jatkuvasti kiristyvät päästömääräykset asettavat moottoreiden valmistajat leikkaamaan päästöjä. Toisaaltaan asiakkaat haluavat entistä pienempi kulutuksellisia moottoreita. Jopa tämän hetkistä huippua edesutavalla moottoritekniikalla näiden kahden vaatimuksen yhdistäminen on äärimmäisen haastavaa. Yleisesti tunnettu typenoksidien ja hiukkaspäästöjen välinen ristiriita on edelleen keskeisessä roolissa moottoreiden tuotekehityksessä. Tämän lisäksi typenoksidien vähentämistarpeesta johtuen, kompromissi polttoaineen ja urean kulutuksen välillä nostaa jatkuvasti merkitystään. Tässä opinnäytetyössä pääpaino oli asetetty kokonaisnestetalouden optimointiin neljässä toimintapisteessä ottaen huomioon moottorin applikaation ja tulevaisuuden päästörajoitukset. Optimointi toimenpiteet rajoitettiin moottoriparameterihin: Ruiskutuksen aloitus, ahtoilman paine, pakokaasun takaisinkierrätys ja ruiskutuspaine sekä niiden vaikutuksiin polttoaineen kulutukseen sekä raakoihin typenoksidi-, hiukkas-, hiilivety- ja hiilimonoksidipäästöihin. Typenoksidipäästöjä pidettiin suorana indikaattorina urean kulutukseen. SCR –järjestelmä on laajasti käytetty järjestelmä moottorinvalmistajien keskuudessa vähentämään typenoksidipäästöjä. Kuitenkin tietyillä markkina-alueilla urealiuoksen hinta on merkittävä suhteessa polttoaineen hintaan. Tästä johtuen enemmän painoarvoa on asetettava kompromissille polttoaineen sekä uren kulutuksen välille . GT-Power –simulointimallia käytettiin turbiinin vastapaineen löytämiseksi vastaamaan jokaista haluttua ahtopainetta. Tämän lisäksi, GT-Power:in DoE toiminnallisuutta käytettiin systemaattisessa tutkimisessa, jotta löydettiin mielenkiintoisimmat koeajopisteet moottorikokeisiin. Moottorikokeet suoritettiin yksisylinterisellä tutkimusmoottorilla . Opinnäytetyössä saavutettujen tulosten pohjalta voidaan todeta, että käyttämällä suuri määriä takaisinkierrätettyä pakokaasua typenoksidipäästöjä voidaan vähentää merkittävästi heikentämättä polttoainetaloutta. Hiukkaspäästöt ovat mahdollista pitää alhaisella tasolla riittävällä ilma-polttoaine suhteella sekä korkealla ruiskutuspaineella. fi
dc.format.extent 81 + 14
dc.language.iso en en
dc.title Engine parameter research for optimal total fluid consumption in off-road application en
dc.title Moottorin parametritutkimus off-road sovelluksessa optimaalisen kokonaisnestetalouden kannalta fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö en
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword charge air pressure en
dc.subject.keyword EGR-gas en
dc.subject.keyword high injection pressure en
dc.subject.keyword total fluid consumption en
dc.subject.keyword stage V emission standard en
dc.subject.keyword ahtoilman paine fi
dc.subject.keyword pakokaasun takaisinkierrätys fi
dc.subject.keyword korkea ruiskutuspaine fi
dc.subject.keyword kokonaisnestetalous fi
dc.subject.keyword stage V -päästöraja fi
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201403061518
dc.programme.major Polttomoottoritekniikka fi
dc.programme.mcode Kul-14 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Larmi, Martti
dc.programme Energia- ja LVI-tekniikan koulutusohjelma fi


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account