Internal Diesel Injector Deposits

QC 20241111

Abstract

Tunga transporter är en betydande källa till utsläpp av växthusgaser. Ett sätt att minska CO2- utsläppen från denna sektor är att använda drop-in-bränslen, där alternativa bränslen används direkt eller blandas med konventionella bränslen. Dessa bränsleblandningar kan dock ha löslighetsproblem, vilket leder till utfällning av mjuka partiklar som orsakar igensättning av bränslefilter och påverkar injektors funktionalitet, vilket i sin turminskar motoreffektiviteten och ökar bränsleförbrukningen. För att möta strängare miljöregler ökar blandningsproportionerna av alternativa bränslen eftersom alltmer avancerade bränslesystem introduceras. Därför är forskning viktigt inom detta område, eftersom användningen av dropin-bränslen förväntas öka och de associerade problemen förväntas bli vanligare. Denna avhandling undersöker bildningen av interna dieselinjektorsavlagringar (IDIDs) från drop-in-bränslen och föreslår mekanismer för hur de bildas. Avhandlingen behandlar karaktärisering av avlagringar från fältinjektorer och framtagandet av experimentella metoder för att generera avlagringar under kontrollerade förhållanden. Två experimentella metoder har utvecklats för avlagringsbildning, tillsammans med en standardiserad metodik för karaktärisering av både fält- och laboratoriegenererade injektorsavlagringar. Insikter från analyser av fältinjektorer har väglett designen av testbränsleblandningar och experiment med dessa nya metoder. De experimentella resultaten visar att sammansättningen av injektoravlagringar varierar beroende på vilken typ av bränsle som används. Avlagringar från biodieselblandningar med fettsyra metyl ester (FAME) består huvudsakligen av metalltvålar, oorganiska salter och kväveföreningar, troligen från nedbrytning av biodiesel. Till skillnad så tenderar paraffiniska förnybara bränslen som hydrerad vegetabilisk olja (HVO) att bilda avlagringar från bränsletillsatser som korrosionsinhibitorer och detergenter, sannolikts på grund av bränslets lägre lösningsförmåga. Viktigt att notera är att avlagringarna bildades uteslutande inuti injektorerna, vilket markerar temperaturens roll som en kritisk faktor. Ett labbtest rigg (TDT) utvecklades för att studera kemin bakom dessa avlagringar samt effekterna av temperatur och bränsleföroreningar. Dessutom skapades en specialbyggd injektorrigg för att reproducera injektoravlagringar i motorliknande förhållanden och för att testa injektorns prestanda. Fullständiga motortester genomfördes också för att studera bildningen av mjuka partiklar under drift. En bildningsmekanism har föreslagits bestående av två lager, ett oorganiskt kalciumsulfatlager följt av ett organiskt lager av metalltvålar och tillsatser. Denna mekanism också reproducerades i injektorriggen. Motortester visade att mjuka partiklar bildas vid drift med högre biodieselblandningar. Detta arbete betonar vikten av ett robust bränslesystem som kan hantera mjuka partiklar och föreslår att låga halter av föroreningar och god bränslekvalitet kan bidra till att minska avlagringsbildning. Dessa resultat i denna forskning stöder fortsatt användning av drop-in-bränslen i avancerade bränslesystem. Dessutom har detta arbete utvecklat specifika metoder för att ta itu med interna injektorsproblem och skapat nya testmetoder i labbet för att studera avlagringskemi, en injektortestrigg för att utvärdera injektorsprestanda, samt motortestoperationer under verkliga förhållanden.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-356000