Experimental investigation of EGR mixing and distribution on a HD diesel engine with variable venturi EGR control valve

Sammanfattning: För att klara de allt hårdare emissionskraven utan efterbehandling kan blandning, kontroll och jämn fördelning av EGR mellan dieselmotorns cylindrar komma att bli allt viktigare. Genom att åstadkomma högre inloppstryck än avgasmottryck kan vinster i bränsleförbrukning uppnås men detta skapar problem att tillföra EGR till motorns insugsida. Variabel turbo geometri, VGT kan skapa tillräckligt avgasmottryck men detta ökar pumpförluster, komplexitet och kostnad samt bidrar inte till att lösa problemen med ojämn EGR-fördelning. En möjlig lösning till dessa problem är att använda en variabel venturi för tillförsel av EGR under positivt pumparbete.I detta arbete har prestandan hos en variabel venturi utvärderats med avseende på EGR-fördelning genom att mäta CO2 koncentrationen vid varje inloppsport på en Scania DC1307 Euro 5 motor. Motorinstallationen med variabel venturi har jämförts med referensmätningar på en standard Scania Euro 5 motor utan någon tillämpad motor/konstrollsystemanpassning för venturin. Samtliga mätningar tyder på att EGR-fördelningen sker stokastiskt vid olika körfall för båda motorinstallationerna. Under vissa förutsättningar visar den variabla venturin på förbättrad EGR-fördelning mellan cylindrarna jämfört med standardmotorn.Ytterligare undersökningar av EGR-fördelning har gjorts genom att mäta CO2 koncentrationen vid 3 olika positioner på standardmotorns samtliga inloppsportar. På samma sätt gjordes dessa positionsmätningar för inloppsport 1-4 med den variabla venturin installerad. Standardmotorn visade på större EGR-variation inom inloppsportarna för den senare halvan av inloppsröret vid 1000 rpm samt stora variationer över hela inloppsröret vid 1200 rpm. Portfördelningens karaktär förändrades markant med ändrad EGR-halt för standardmotorn.Stora skillnader i EGR-fördelning upptäcktes när alla uppmätta portpositioner jämfördes med de enbart mätta i portarnas centerposition. Detta visar att placering av mätinstrumentet enbart i portens centerläge inte är tillräckligt för att utvärdera motorns EGR-fördelning.En ny metod för att bestämma EGR-fördelning genom att mäta partiklar i avgassamlaren med vevvinkelupplöst precision har prövats. Befintlig partikelsensor har modifierats för att optimera funktionen mot att vevvikelupplöst kunna mäta sot från motorns cylindrar. Ingen slutsats gällande korrelation mellan partiklar från förbränningen och EGR-fördelning har kunnat fastställas men produkten har visat potential ur detta avseende.