Motorkoncept 2. Nhut Lam, doktorand. Avd. för förbränningsmotorer, Lunds Universitet

Relevanta dokument
Alternativa drivmedel och ny fordonsteknik. Marcus Olsson Volvo Lastvagnar Sverige

ARBETSGIVANDE GASCYKLER

Innehållsförteckning. TSFS05 Fordonssystem Fö 12 Motor Jämförelse Diesel och Bensin. Diesel- och bensinmotorer De stora skillanderna

Energieffektivisering av framtida klimatsystem för personbilar. Filip NielseN, 2017


r c λ >1.1

Förbränningsmotorer. Per Tunestål

Gas och LNG för hållbara transporter. Gas i tunga transporter? Trafikverkets bedömning

ETTaero2 Aerodynamisk utformning av tunga timmer- och flisfordon. Petter Ekman

FFI-projekt Kiselkarbidsensor för tillförlitligare och effektivare motorstyrning

PRESS INFO. Drivlinor för alla behov och applikationer. 4 september 2017

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Systemsimuleringar av framtida flygmotorer

Hur enkel- & dubbelportsturbin i kombination med två olika avgassamlare påverkar gasväxlingsprestanda på en Scania V8 ANDREAS GUSTAVSSON

Välkommen till konferensen Svensk energirelaterad fordonsforskning 2008

Ny global motorplattform säkerställer optimal prestanda för alla transportörer

Slide-in teknik för kontinuerlig överföring av energi till elektriska fordon, Fas2

Huvudlooparna. Luft och bränsle Arbete och emissioner. Indikatordiagram. En kort sammanfattning av termodynamiken

Kap 9 kretsprocesser med gas som medium

Studie av vattnets inverkan på oxidationskatalysatorer för biogasapplikationer

Kortfattat facit till Tentamen TSFS 05 Fordonssystem 22 december, 2009, kl 8-12

När det gäller en motor kanske man vill maximera verkningsgraden för att hålla nere bränslekostnaden men inte till vilket pris som helst.

VOLVO S60 & V60 DRIV. Tillägg till instruktionsbok

Biogas från skogen potential och klimatnytta. Marita Linné

Datablad (12) Kracht Kugghjulspumpar KFF 2,5 KFF 112 Drivmedelspumpar Segjärn

Termoakustik motor för återvinning av spillvärme

Tentamen i teknisk termodynamik (1FA527) för F3,

OMÖJLIGA PROCESSER. 1:a HS: Q = W Q = Q out < 0 W = W net,out > 0

Elanvändning direkt och indirekt. Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik och Automation

Volvo Energieffektivt fordon Fas 5 Energimyndighetens konferens Energirelaterad fordonsforskning Åke Othzén

System för reduktion av bränsle och avgaser. Tester av ICAS bränsle-booster-system.

Svenskt Hybridfordonscentrum. Finansieras av Energimyndigheten och Fordonsföretagen

Effektivare lågtryckskompressor - med flera användningsområden

Why Steam Engine again??

7. Inre energi, termodynamikens huvudsatser

PRESS INFO. Drivlinor för alla behov och applikationer. 4 september 2017

Motion om miljöbilar

ELEVINSTRUKTION - BILSIMULERING ALGODOO

Motion om miljöbilar

Avgasbromsning med variabel turbingeometri utformning av bypassventil för reglering av turbininloppstryck GUSTAV STENBERG

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Utveckling av katalytisk rörbrännare för naturgasförbränning för luftuppvärmning i matlagningsugn

1. Vad är optimering?

Linköpings tekniska högskola Exempeltentamen 5 IEI / Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 5. strömningslära, miniräknare.

Skyddsbåge HYTT

PONSSE-SKOGSMASKINER OCH SCR-MOTORTEKNIK

När det gäller en motor kanske man vill maximera verkningsgraden för att hålla nere bränslekostnaden men inte till vilket pris som helst.

Innehållsförteckning

En vals om 2-taktsmotorns tidiga andetag

Föreläsning i termodynamik 28 september 2011 Lars Nilsson

Miljöfordon. Fredrik Ohlsson Produktchef Norden

WASTE HEAT RECOVERY SYSTEM

Simulering av soldrivet torkskåp

Q Q Huvudstödmottagare: Linköpings universitet Andra parter: Scania CV AB Program: Energi och miljö, FFI Stödsumma: 3 MSEK, varav 100 %

Bioraffinaderiutveckling Spillvärme - en skogsindustriell restström

På jakt efter examensarbete?

Miljö och framtid för flygmotorer

Kompetenscentrum Förbränningsprocesser KCFP

Kap 6 termodynamikens 2:a lag

Sjöfarten visar vägen mot fossiloberoende. Svenskt Marintekniskt Forum Almedalen 6:e juli 2016

Innehållsförteckning. Suzuki CNG. Fördelarna med att köra gasbil är många: CNG

TEKNISKA LASTBILAR Johan Ameen - Scania Ken V.G Martinsen - Iveco

Motorer o motorval. Materialet är baserat på Bengt Simonssons material som används i kursen Elektroteknikens Grunder för M

Kompetenscentrum CERC

Biobränsleoptimerad oxidationskatalys för framtidens avgasefterbehandling

Kap 6 termodynamikens 2:a lag

Linköpings tekniska högskola Exempeltentamen 6 IEI / Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 6. strömningslära, miniräknare.

Mikro Combined Heat and Power

RVS ROTORVENTILKONCEPT. En kort teknisk beskrivning AB DAFAB

Tentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF140)

Simulering av fukt i kulturhistoriska byggnader

Simulering av fukt i kulturhistoriska byggnader

Elektriska motorer i ett hushåll

Gjutsmidning för tillverkning av komponenter med skräddarsydd geometri och hållfasthet

Prextherm RSW. Effektiva stålpannor

EBK system Suzuki GSXR Provat i Särimner Laddis. Komp

Optimalt nyttjande av exergipotentialen i bränslen och förnybar energi med kombikraftverk

SHIPPING AND MARINE TECHNOLOGY MARITIME ENVIRONMENT. Hur miljövänligt är LNG?

Kap 6 termodynamikens 2:a lag

SEKAB IN SHORT. SEKAB: Founded: Head quarter: Turn over 2010: Employees: Owners: Outsourcing:

Välkommen till LTH Vad är på gång inom biogasforskningen? LOVISA BJÖRNSSON

BRÄNSLEBESPARANDE LÅGFRIKTIONS MOTOROLJOR VÄXELLÅDSOLJOR BRÄNSLETILLSATSER

Höghastighetsturbiner för småskalig kraftvärme

Scanias nya V8-generation tekniken bakom framstegen

Kap 10 ångcykler: processer i 2-fasområdet

Simulering av koldioxidutsläpp

Klimatsmarta och kostnadseffektiva transporter för elvägar. siemens.se/elvagar

Ingmar Leisse Nysäter-klustret. Ett nytt sätt att reglera reaktiv effekt

Bilaga: Beräkningsunderlag

Hemi kontra sidventil

Innehållsförteckning. Tändningsloopen. Repetition Ottocykelns effektivitet. Motor Knack Oktantal Oktantal & Knack. Tändningsreglering

Ökad dämpning genom rätt design av utloppsstrypningen

VOLVO S80, V70 drive. TiLLäGG TiLL instruktionsbok

Transient kallstartssimulering i GT-POWER Transient cold start simulation in GT-POWER

Tentamen i termisk energiteknik 5HP för ES3, 2009, , kl 9-14.

Innehållsförteckning. TSFS09 Modellering och Reglering av Motorer och Drivlinor Fö 06 Motor MVEM och Turbo. Kursinformation.

Återvinning. Vår väg till ett bättre klimat.

Handbok för vägtrafikens luftföroreningar Emissionsfaktorer

VOLVO GASLASTBIL. Från koncept till verklighet på bara tre år

Miljöbilssituationen i Västervik ***** 5 stjärnor av 10 möjliga En granskning av Gröna Bilister

Transkript:

Motorkoncept 2 20160406 Nhut Lam, doktorand Avd. för förbränningsmotorer, Lunds Universitet

Projektinformation Projektnamn: Motorkoncept 2 (etapp 1) Projekduration: 2013-01-01 till 2016-01-31 Huvudstödmottagare: Lunds Universitet Program: FFI Stödsumma: 2 350 000 kr 2

Presentationsprogram Motiv Existerande motorkoncept Motorkoncept 2 Simuleringsresultat Sammanfattning 3

Motivering till projektet Framtida utsläppskrav beträffande koldioxid kommer att bli ännu hårdare. Ett exempel: -År 2020 tillåter EU maximalt 95 g/km för personbilar (130 g/km år 2015) Ständig efterfrågan att reducera kostnaden för drivmedel för brukaren Förbränningsmotorer med högre bromsad verkningsgrad behövs. 4

Bromsad verkningsgrad -produkten av fyra delverkningsgrader Brake Combustion * Thermodynamic * GasExchange * Mechanical Bränsleenergi Värmeenergi Indikerat arbete (gross) Värme- & avgasförluster Indikerat arbete (net) 5 Bromsat arbete Förbränningsförluster Pumpförluster Friktionsförluster

6 Existerande motorkoncept

2 existerande motorkoncept med olika egenskaper Naturally aspirated SI-engine CR ~10:1 Scania D12 PPC, research CR ~ 17:1 Müller, D.-I.R., et al., Der neue 6-l-W12-Motor im Audi A8, in MTZ. 2004 7 SAE INTERNATIONAL Manente, V. et. al. SAE 2009-01-2668

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 8 0% SAE INTERNATIONAL Combustion efficiency SI jämfört med PPC -Delverkningsgrader 22.0% units Thermo. efficiency Gas exchange efficiency 5.3% units Mechanical efficiency 17.5% units Brake efficiency Naturally aspirated SI-engine PPC (8 bar IMEPg)

Sammanfattning av delverkningsgrader: -Motortyperna har olika egenskaper! NA-SI engine Bra Gasväxling Mekanisk PPC engine Bra Förbränning Termodynamisk Dålig Dålig Förbränning Gasväxling Termodynamisk Mekanisk 9 SAE INTERNATIONAL

Motorkoncept 2 DCEE -Double Compression-Expansion Engine 10

Högtryckscylinder CR=11.5:1 Konceptlayout CAC Lågtryckscylinder CR=100:1 Inlet valve B Exhaust valve B Outlet valve Inlet port from cross-over Inlet valve A Exhaust valve A 11 Crossover channel Obs! Ej skalenllig!

Simuleringsmodell & resultat Simuleringar utförda i GT-power 12

DCEE-simuleringar - 2 simulerings modeller Unit DCEE λ=1.2 DCEE λ=3.0 Slagvolym, högtryckscylinder dm 3 0.71 Kompressionsförhållande, Högtryckscylinder - 11.5:1 Slagvolym, lågtryckscylinder dm 3 7.9 4.9 Kompressionsförhållande, lågtryckscylinder - 100:1 EGR % 0 Temperatur, mellankylare K 350 Simulerad motorvarvtal rpm 1900 Ingen mellankylning 13 SAE INTERNATIONAL

Simuleringsresultat: Verkningsgrader (Förbränningsverkningsgraden antas vara 100%) 14 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Termodynamisk Gasväxling Mekanisk Bromsad DCEE, λ=1.2 57.7% 98.2% 96.1% 54.5% DCEE, λ=3.0 61.9% 97.5% 92.8% 56.0% SAE INTERNATIONAL

15SAE INTERNATIONAL Simulerat cylindertryck, DCEE

Låga värme- och friktionsförluster bidrar till den höga verkningsgraden Låg kompression Hög kompression Lågt kompressionsförhållande (förbränningscylindern) ger en fördelaktig geometri där väggarea/volym-förhållandet reduceras. Detta resulterar i minskade värmeförluster. Reducerat maxtryck i lågtryckcylindern möjliggör en design med kraftigt reducerad FMEP. Mekanisk verkningsgrad förbrättras avsevärt. V c V c 16 SAE INTERNATIONAL

Sammanfattning, termodynamisk verkningsgrad Simuleringarna visar att DCEE-konceptet vid λ = 3.0 förbränning ger en termodynamisk verkningsgrad 61.9 %. -Låga värmeförluster är huvudskälet. Gynnsam geometri på förbränningsrummet gör att väggarean är mindre i DCEE konceptet jämfört med en konventionell motor. 17 SAE INTERNATIONAL

Sammanfattning: Gasväxling, mekanisk samt bromsad verkningsgrad Pumpförlusterna i DCEE konceptet är mellan 2.5 och 5 gånger större jämfört mot en konventionell motor. -På grund av begränsningar i ventilarea. Höga cylinder-topptryck kräver en mekanisk design med hög friktion. -DCEE konceptet lider inte av detta eftersom den höga friktionen är isolerad till högtryckscylindern. DCEE konceptet ger 56.0% bromsad verkningsgrad med λ =3.0 förbränning. Detta kan jämföras med 47.0% som uppnås i dagens moderna lastbilsmotorer. -Bränsleförbrukningen reduceras med 16%. 18 SAE INTERNATIONAL

Tillkännagivanden Tack till våra projektfinansiärer: -Volvo AB -Energimyndigheten 19 SAE INTERNATIONAL

Mer info om konceptet & kontaktuppgift: Paper: Double Compression-Expansion Engine Concepts: A Path to High Efficiency SAE Paper: 2015-01-1260 E-post: nhut.lam@energy.lth.se 20