Knocking Combustion in a Heavy-Duty Spark-Ignited Engine Fueled by Methanol

Abstract

Utmaningar kopplade till utsläpp av växthusgaser i allmänhet och koldioxid isynnerhet understryker behovet av att minska användningen av fossila bränslen. Detta kräver mer effektiva förbränningsmotorer och en övergång till förnybara bränslen, såsom e-metanol. Eftersom knackande förbränning begränsar verkningsgraden hos en gnisttänd motor och därmed ökar både bränsleförbrukningen och utsläppen är det ett högaktuellt forskningsområde. Den vetenskapliga litteraturen har föreslagit flera förklaringar till knack. En allmänt accepterad hypotes är att knack främst initieras av så kallade "hotspots", det vill säga exotermiska centra med temperaturavvikelser. Samtidigt visar litteraturen att hot spots inte alltid förekommer i alla motorbränslekombinationer. Dessutom finns studier som pekar på andra reaktiva områden, såsom bränslerika zoner och oljefläckar, som möjliga orsaker till knack. Standardmetoden för att motverka knack är att senarelägga tändtidpunkten när knack upptäckts i tidigare cykler. Denna metod bestraffar dock även decykler som skulle ha haft en normal förbränning vid optimal tändning, vilket därmed minskar den totala förbränningseffektiviteten. En önskvärd lösning för att reglera knack är därför att kunna förutsäga inom en förbränningscykel om knack kommer att inträffa och justera tändtidpunkten utifrån denna information. Tidigare forskning har dock visat motstridiga resultat vad gäller möjligheten att förutsäga knack före tändning. Denna avhandling syftar specifikt till att klargöra, för en tung gnisttändmotor som drivs med metanol, potentialen att inom en förbränningscykel förutsäga om knackande förbränning kommer att inträffa, samt om den kan mildras inom samma cykel. Avhandlingen har även undersökt andra möjliga grundorsaker till självantändning i motorbränslesystemet, däribland huruvida smörjolja som tränger in i förbränningskammaren kan vara en bidragande faktor. Resultaten visar att det inte är möjligt att med hög noggrannhet förutsäga före tändtidpunkten om en cykel kommer att knacka eller inte. Reglering av knack efter tändning bedöms inte som fördelaktigt, på grund av stort överlapp i förbränningskaraktäristik mellan normala och knackande cykler. Smörjolja, snarare än hot spots eller bränslerika zoner, visade sig vara denmest sannolika orsaken till knack i den aktuella motorbränsleuppsättningen.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-363271