Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Experimental investigation of EGR mixing and distribution on a HD diesel engine with variable venturi EGR control valve
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2012 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Experimentell undersökning av EGR-fördelning hos en tung dieselmotor med integrerad variabel venturi (Swedish)
Abstract [sv]

För att klara de allt hårdare emissionskraven utan efterbehandling kan blandning, kontroll och jämn fördelning av EGR mellan dieselmotorns cylindrar komma att bli allt viktigare. Genom att åstadkomma högre inloppstryck än avgasmottryck kan vinster i bränsleförbrukning uppnås men detta skapar problem att tillföra EGR till motorns insugsida. Variabel turbo geometri, VGT kan skapa tillräckligt avgasmottryck men detta ökar pumpförluster, komplexitet och kostnad samt bidrar inte till att lösa problemen med ojämn EGR-fördelning. En möjlig lösning till dessa problem är att använda en variabel venturi för tillförsel av EGR under positivt pumparbete.I detta arbete har prestandan hos en variabel venturi utvärderats med avseende på EGR-fördelning genom att mäta CO2 koncentrationen vid varje inloppsport på en Scania DC1307 Euro 5 motor. Motorinstallationen med variabel venturi har jämförts med referensmätningar på en standard Scania Euro 5 motor utan någon tillämpad motor/konstrollsystemanpassning för venturin. Samtliga mätningar tyder på att EGR-fördelningen sker stokastiskt vid olika körfall för båda motorinstallationerna. Under vissa förutsättningar visar den variabla venturin på förbättrad EGR-fördelning mellan cylindrarna jämfört med standardmotorn.Ytterligare undersökningar av EGR-fördelning har gjorts genom att mäta CO2 koncentrationen vid 3 olika positioner på standardmotorns samtliga inloppsportar. På samma sätt gjordes dessa positionsmätningar för inloppsport 1-4 med den variabla venturin installerad. Standardmotorn visade på större EGR-variation inom inloppsportarna för den senare halvan av inloppsröret vid 1000 rpm samt stora variationer över hela inloppsröret vid 1200 rpm. Portfördelningens karaktär förändrades markant med ändrad EGR-halt för standardmotorn.Stora skillnader i EGR-fördelning upptäcktes när alla uppmätta portpositioner jämfördes med de enbart mätta i portarnas centerposition. Detta visar att placering av mätinstrumentet enbart i portens centerläge inte är tillräckligt för att utvärdera motorns EGR-fördelning.En ny metod för att bestämma EGR-fördelning genom att mäta partiklar i avgassamlaren med vevvinkelupplöst precision har prövats. Befintlig partikelsensor har modifierats för att optimera funktionen mot att vevvikelupplöst kunna mäta sot från motorns cylindrar. Ingen slutsats gällande korrelation mellan partiklar från förbränningen och EGR-fördelning har kunnat fastställas men produkten har visat potential ur detta avseende.

Abstract [en]

Precise control, good mixing and uniform distribution of EGR between cylinders are crucial to fulfill the increasingly stringent diesel emission legislation without after treatment. The prevalence of higher intake pressure compared to exhaust back pressure can enable savings in fuel consumption, yet this generates difficulties when exhaust gases need recirculation over to the engine intake side. Variable turbine geometry, VGT can generate sufficient back pressure to drive the required amount of EGR into the intake side. This however increases the pumping losses, cost and doesn’t help in resolving the problems associated with mixing and distribution of EGR.In this project the effectiveness of a variable venturi EGR control valve to improve EGR distribution was evaluated by means of measuring the CO2 concentration in the intake ports of a Scania DC1307 Euro 5 engine. The variable venturi setup installed was compared with the standard Scania Euro 5 engine without any engine recalibration or control system optimization. The measurements show that the distribution of CO2 and hence the EGR between cylinders is not consistent in both of the engine setups. At certain load points the variable venturi EGR mixer improves the mixing and distribution of EGR compared to the standard engine.The distribution of EGR was also evaluated by measuring CO2 concentrations in 3 different intake port positions throughout all intake manifold ports on the standard engine and for port 1-4 with the variable venturi. On the standard engine it was found that the in-port variations are larger in the later part of the intake manifold at 1000 rpm and large variations was also found throughout the manifold at 1200 rpm. The pattern of position dependent EGR distribution changes significantly between different EGR rates for the standard engine.By comparing all measured port positions with only center port position significant differences were seen, validating that probes positioned only in the center of the ports are not sufficient to determine EGR distribution.To further enhance the credibility of investigation the intake CO2 concentration measurements of the standard engine setup a fast response soot particle sensor mounted in the exhaust manifold was tested. The existing particle sensor was upgraded to dedicate its performance towards crank angle resolved soot measurements. However the potential of the product has been shown, a conclusion based on correlation between particulates from combustion and EGR distribution has not yet been drawn.

Place, publisher, year, edition, pages
2012. , 58 p.
Series
MMK 2012:49 MFM 143
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-143116OAI: oai:DiVA.org:kth-143116DiVA: diva2:705500
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-03-26 Created: 2014-03-17 Last updated: 2015-11-16Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(5218 kB)583 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 5218 kBChecksum SHA-512
7b128624344dda738c88a9b55f47f2b68cacade6cc7eeea63e15e99535b15ae543b33dc49ca979f3af9c4ed29ddffc822f2c06eb4781190a9333973ba5b2dc69
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 583 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 146 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf