Learning Centre

Development of hydrogen compression ignition engine

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Portin, Kaj
dc.contributor.author Westberg, Philip
dc.date.accessioned 2020-03-22T18:02:23Z
dc.date.available 2020-03-22T18:02:23Z
dc.date.issued 2020-03-16
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/43534
dc.description.abstract Hydrogen has as an energy carrier has been considered for a long time, but the technology has yet to make a real breakthrough on the global market. With companies seeking alternatives to reduce their carbon footprint, the potential benefits of hydrogen have received additional attention in the chase for future fuels. The focus of this thesis was to investigate the literature on current technologies related to compression ignition engines running on hydrogen. By using the Diesel process limitations to load, knocking and other issues which are typical for Otto engines can be avoided. The main technological challenge to operating a diesel engine on hydrogen was identified to be the injector. The injector must be capable of injecting appropriate amounts of hydrogen under high pressure resulting in high flow velocities, as well as being capable of containing the hydrogen without any leakage or degradation of the material from hydrogen embrittlement. Based on the information gained from studying the literature, ways and requirements for modifying an existing injector were found. Different geometrical changes, including: volume, nozzle and seat diameter, were studied based on mass flow and penetration depth of the fuel jet. Different materials were considered for the injector body. Guidelines for selecting hardenable alloy-steels for hydrogenous applications were found, as well as recommended steel grades for similar applications. Coatings of the injector needle and seat, as well as the nozzle were considered necessary to improve the durability. Coatings for the injector were selected on basis of hydrogen permeability, wear resistance and max operating temperature. Ways of supplying the injector with high pressure hydrogen were also considered. Ionic liquid compressors turned out to be the best option for this application with its relatively high output and efficiency. With the theory presented in this thesis it should be possible to continue the development of an actual injector. It would however be beneficial to make some primitive tests on a current injector to see how it performs. Based on that information and in combination of the information gathered in this thesis, there is a strong foundation for further development. en
dc.description.abstract Företag söker för tillfället sätt att minska sina koldioxidavtryck. Som en följd av detta så har potentialen för vätgas lyfts upp som ett av framtidens alternativa bränslen. Vätgas som en energibärare har tidigare undersökts utan några större genombrott på den globala marknaden. När det gäller dieselförbränning av vätgas finns det fortfarande mindre utforskade ämnen. Detta arbete har fokuserats på att undersöka de nuvarande teknologierna kring dieselmotorer som körs på vätgas. Genom att använda dieselprocessen undviks problem som lastbegränsning, knackning och andra problem som är typiska för ottomotorer som körs på vätgas. Det främsta teknologiska hindret för att köra en dieselmotor på vätgas identifierades att vara bränsleinjektorn. Injektorn behöver klara av att injicera tillräckliga mängder vätgas under högt tryck, vilket i sin tur orsakar höga flödeshastigheter. Injektorn bör också klara av att innesluta gasen utan något läckage eller degradering av material som följd av väteförsprödning. Baserat på informationen från litteraturen så har metoder och krav för hur en befintlig injektor skall modifieras tagits fram. Olika geometriska ändringar, så som: volym, munstyckes- och sätesarea, har undersökts på basis av massflöde och genomträngningsdjup för bränslestrålen. Olika material har undersökts för injektorn. Riktlinjer för olika kompositioner av legerat stål är nämnda, samt rekommenderade material för motsvarande förhållanden. Det konstaterades att beläggningar för nål, säte samt munstycke är nödvändiga för att förbättra injektorns hållbarhet. Rekommendationer för beläggningar gjordes på basis av deras permeabilitet, hållbarhet och maximala operationstemperaturer. Alternativ för att förse injektorn med högtrycksgas har också undersökt. Det visade sig att jonvätskekompressorer är det bästa alternativet med sin relativt höga verkningsgrad och effekt. Med den teori som presenteras i detta arbete skall det vara möjligt att fortsätta utvecklingen av en injektor för vätgas. Det skulle vara fördelaktigt att först göra primitiva test på en befintlig injektor för att se dess prestanda. Baserat på den informationen i kombination med den information presenterad i detta arbete finns det ett starkt underlag för fortsatt utveckling av en injektor för vätgas. sv
dc.format.extent 79
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Development of hydrogen compression ignition engine en
dc.title Utveckling av vätgas dieselmotor sv
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword hydrogen en
dc.subject.keyword compression ignition en
dc.subject.keyword direct injection en
dc.subject.keyword injector design en
dc.subject.keyword gas diesel en
dc.subject.keyword hydrogen embrittlement en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-202003222567
dc.programme.major fi
dc.programme.mcode fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Larmi, Martti
dc.programme Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC) fi
local.aalto.electroniconly yes
local.aalto.openaccess yes


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse