Numerical Analysis of Gas Exchange system requirements in Heavy Duty DISI process with Alternative fuels

Sammanfattning: Kommersiella fordon som använder dieselmotorer har hög bränsleeffektivitet men kräver dyra efterbehandlingssystem och ökade driftskostnader. Ottomotorer har fördelen att använda en enkel trevägskatalysator vilket gör ägande- och driftkostnader mycket attraktiva. Knack är en begränsande faktor för användning av bensin i ottomotorer vilket begränsar deras effektivitet. I turboöverladdade motorer med "direct injection spark ignition" (DISI) skulle biobränslen som alkoholer minska knackning (och därigenom förbättra effektiviteten) och bränslen innehållande syre skulle också bidra till att minska sotbildning. I denna studie undersöks de förändringar som krävs för att byta bränsle från diesel till alkoholer i DISI motorer. En numerisk analys används för att välja ingångsparametrar sådana som inlopp och avgasventil fasning, EGR, förtändningen och laddtryck krav för att uppnå bästa verkningsgrad. Inparametrarna optimeras genom en genetisk algoritm med en GT-Power modell av motor som körs på bensin, etanol och metanol. Vid toppbelastning, har det visat sig att alkoholerna ger något bättre termisk verkningsgrad än bensin (33% bensin, 34% etanol och 35% metanol vid 1000 rpm full belastning) på grund av lägre knack tendens. Laddtryck och EGR krav härleds och turbomatchning utförs genom att skala tabellerna från Diesel VGT turboladdaren. Det visade sig att etanol och metanolfallet skulle kräva en VGT turboladdare medan bensinfallet bara skulle behöva en wastegate turboladdare. Med hjälp av informationen från denna studie är det möjligt att validera denna modell på en encylindrig motor för vidare studier.