Analýza podmínek vzniku emisí a možnosti jejich snížení u stacionárních spalovacích motorů

Ing. Luboš Dittrich

Doctoral thesis

Abstract:

Práce je zaměřena na experimentální výzkum a analýzu pracovního oběhu a výfukových emisí pístového spalovacího motoru v režimech nízkého zatížení, které představují výzvu pro ve vyšších zatíženích vysoce účinná zařízení pro úpravu výfukových plynů. Pro měření bylo sestaveno laboratorní stanoviště se zkušebním jednoválcovým motorem. Běhen stavby zařízení bylo testováno několik variant řízení motoru. Dokončené stanoviště sloužilo pro měření emisí a významných provozních veličin. Měření bylo provedeno ve třech variantách. Výchozím bylo měření neupraveného motoru v klasickém zážehovém režimu. Následovalo doplnění spalovacího prostoru o komůrku a jako poslední byl měřen režim nízkoteplotního spalování. Tato měření byla následně vyhodnocena a popsána. Vlastní přínosy práce zahrnují kromě konstrukčních řešení a zvládnutí experimentálně náročného provozu motoru v režimu řízené detonace také několik unikátních řešení částí experimentální aparatury, která našla praktické využití v dalších projektech výzkumu a vývoje.

Abstract:

The operation of an internal combustion engine at low load is being addressed in this work, focusing on experimental investigation of working cycle and emissions during low temperature combustion. Low loads present a challenge to exhaust aftertreatment systems operating at very high conversion efficiencies at moderate to higher loads. A test rig was built around a single cylinder spark ignition research engine. Multiple engine control systems were designed and investigated. Baseline experiments were conducted on unmodified engine in a conventional premixed charge spark ignition mode, which was later fitted with a pre-chamber around the spark plug electrodes, and operated in both spark ignition and spark assisted compression ignition modes. Experimental results including in-cylinder pressure measurement, combustion timing, mass fraction burned, fuel consumption and emissions are presented and discussed. The main contribution of the thesis, in addition to mastering the challenging experimental conditions of advanced combustion modes, lies in design of several parts and subsystems of the engine and the test rig, including novel portable emissions monitoring and sampling systems for small engines, which have been used in other projects and laboratories.

Keywords

Nízkoteplotní spalování, řízené detonační spalování, HCCI, CAI, komůrka, zážehový motor, pracovní oběh, emise, přenosné zařízení pro měření emisí.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 5. 2020

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Lubomír Moc, CSc.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Doctoral programme / field:
Machines and Equipment / Machine and Equipment Design