29
Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Kompetenscentrum Förbränningsprocesser,

KCFPProf. Bengt JohanssonDiv. of Combustion Engines,

Dept. of Energy Sciences

Page 2: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Kompetenscentrum Förbränningsprocesser,

KCFP• 1995-2005 ett centrum för grundläggande

studier av förbränning, både stationär och instationär

• 1/3 STEM, 1/3 Industri, 1/3 Lund Universitet, totalt minst 18 Mkr/år dvs. ca. 200 mkr omsatt

• Från 1/1 2006 ett centrum för motorförbränning• Nu ca. 22 Mkr/år varav STEM 7 Mkr.• Alla typer av förbränning skall studeras men

fokus på den nya generationen med låg NOx, HCCI

Page 3: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

HCCI research in the world

Page 4: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

The first conference dedicated to HCCI

Page 5: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

From keynote talk by Pierre Duret at IFP International Congress Nov. 26-27 2001.

Page 6: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

More recent

Page 7: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

From keynote talk by Pierre Duret at IFP International Congress Sept. 22-23 2004.

Papers on HCCI the last 3.5 years

Page 8: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

HCCI in Lund

Page 9: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Combustion activities in KCFP

1. Basic engine studies2. Laser diagnostics 3. Combustion modeling -

Chemical kinetics4. Closed loop combustion control5. Fuel effects

Page 10: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Per Amnéus Magnus Christensen

Mattias Richter

HCCI in Lund 1997

Page 11: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Olof Erlandsson

Per Amnéus Magnus Christensen

Mattias Richter

HCCI-Projects 1999

Anders Hultqvist Jan-Ola Olsson

Page 12: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Göran HaraldssonJari Hyvönen

Olof Erlandsson

Per Amnéus Magnus ChristensenPer Tunestål Jan-Ola Olsson

Mattias Richter

HCCI-Projects 2000

Anders Hultqvist

Page 13: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Göran HaraldssonJari Hyvönen

Olof Erlandsson

Per Amnéus Magnus ChristensenPer Tunestål Jan-Ola Olsson

Mattias Richter

Henrik Nordgren Leif HildingssonPetter Strand

HCCI-Projects 2001

Anders Hultqvist

Page 14: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Göran HaraldssonJari Hyvönen

(Olof Erlandsson)

Per Amnéus Magnus ChristensenPer Tunestål Jan-Ola Olsson

Mattias Richter

Henrik Nordgren Leif HildingssonPetter Strand

HCCI-Projects 2003

Page 15: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Göran HaraldssonJari Hyvönen

Per Amnéus Andreas VressnerPer Tunestål Roland Pfieffer

Mattias Richter

Henrik Nordgren Leif HildingssonPetter Strand

HCCI-Projects 2005

Ryo Hasegawa

Page 16: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

HCCI?

Page 17: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

HCCI=

Homogeneous Charge Compression Ignition

Kompressionsantändnin

g av en förblandad bränsle/luft-blandning

Page 18: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Why HCCI?

Page 19: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

HCCI Emissions vs. diesel

HCCI

0,01

0,500,00

NOx

PM *

0,05

USA 2007

AutoTechnologyOct. 2002, p 54

Page 20: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Brake fuel efficiency for 1.6 liter four cylinder

VW engine

Page 21: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Clean locally or globally?

Global emission (Greenhouse effect):

CO2 i.e. fuel consumption

Local emissions:

NOx

HC

CO

PM

Page 22: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Environmentally friendly ≡ no CO2?

Page 23: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

A CO2 neutral alternative

Page 24: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Local Emissions ?

Page 25: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Some emission statistics from New York by the turn of the century…

• 200 m3 liquid emissions per day

• 1000 ton solid emissions per day

• An army of tenths of thousands worked with transporting the emissions out from the city

Page 26: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Now time for the next step

Otto Diesel

HCCI

SACI PPCSACI=Spark AssistedCompression Ignition

PPC=Partially PremixedCombustion

Page 27: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Partially premixed combustion, PPC

• Def: region between truly homogeneous combustion, HCCI, and diffusion controlled combustion, diesel

• Trade-off between NOx and HC, soot typical

• Combustion process not well known

• Soot the key feature

-180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20

1000

2000

3000

4000

5000

6000Spridare 8x0.12x90 & 8x0.12x150, Iso-oktan, CR-tryck 750 bar, Duration 0,6 ms = 3.6 CAD

HC

[ppm

]

SOI [ATDC]-180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20

200

400

600

800

1000

1200

NO

x [p

pm]

Page 28: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

PPC potential

Page 29: Kompetenscentrum Förbränningsprocesser, KCFP Prof. Bengt Johansson Div. of Combustion Engines, Dept. of Energy Sciences

Thank you