Osittain esiseostettu poltto

Osittain esiseostettu poltto (englanniksi Partially Premixed Combustion, lyhyemmin PPC) on polttomoottorin prosessi, jossa hyödynnetään puristustahdin aikana muodostettua laihaa homogeenista seosta, polttoaineen suihkutusta lähellä männän yläkuolokohtaa juuri ennen työtahtia ja seoksen puristussytytystä. HCCI-moottorista (Homogeneous charge compression ignition) tämä poikkeaa siten, että sytytyshetki määräytyy suihkutuksen päättymisen ajoituksella, jolloin palamisprosessin ajoitus pysyy hallinnassa. Osittaisen esiseostamisen ansiosta päästään dieselmoottorille ominaiseen korkeaan hyötysuhteeseen ja ottomoottorille ominaiseen korkeaan tehoon, ja samalla pakokaasupäästöt pysyvät hallinnassa. Kuten dieselmoottorissa, tehoa ei säädetä kaasuläpällä vaan polttoaineen syötöllä. PPC eroaa dieselprosessista siksi, että dieselissä polttoaine syttyy, kun suihkutus alkaa, ja poltto jatkuu siitä eteenpäin, kunnes suihkutus loppuu ja kaikki sylinteriin suihkutettu polttoaine on palanut. PPC puolestaan toimii siten, että polttoaine suihkutetaan sylinteriin puristustahdin lopussa ja polttoaine syttyy lähellä yläkuolokohtaa viimeisen suihkutuksen lopussa.[1] PPC-moottorille sopiva polttoaine on esimerkiksi matalaoktaaninen bensiini. Myös dieselöljyn ja butanolin seoksesta on saatu hyviä tuloksia, butanolin osuuden ollessa enintään 70%.[2]

Ominaisuuksia

PPC-moottorista tiedetään jo useita edullisia ominaisuuksia:[3]

  • korkea hyötysuhde laajalla kuormitusalueella[4]
  • suuri teho
  • matalat päästöt
  • polttoaineiden vaihtoehdot

Haasteitakin on:[5]

  • tyhjäkäynti ja matala kuormitus korkeaoktaanisella polttoaineella
  • dieselmoottorin käyntiä muistuttava ääni

Katso myös

Lähteet

  • Brooke, Lindsay: Delphi and Hyundai GDCI program aims to top diesel efficiency articles.sae.org. 17.2.2014. SAE International. Viitattu 13.2.2016. (englanniksi)
  • Brooke, Lindsay: Future ICEs: What comes after 2025?. Automotive Engineering, July 2015, s. 18–24. SAE International. Artikkelin verkkoversio (PDF). Viitattu 14.2.2016. (englanniksi) (Arkistoitu – Internet Archive)
  • Spark versus compression ignition in a new energy environment. Concawe Review, February 2015, 24. vsk, nro 1. Artikkelin verkkoversio (PDF). Viitattu 14.2.2016. (englanniksi) (Arkistoitu – Internet Archive)
  • Confer, Keith: Ultra Efficient Light Duty Powertrain with Gasoline Low Temperature Combustion (PDF) (Slide presentation) 2015 DOE Vehicle Technologies reviewenergy.gov. 11.6.2015. Delphi Advanced Powertrain. Viitattu 13.2.2016. (englanniksi)
  • Ghadikolaei, Meisam Ahmadi: History of Gasoline Direct Compression Ignition (GDCI) Engine – a Review. International Journal of Research in Engineering and Technology, January 2014, 03. vsk, nro 01, s. 335–342. Aligarh, Uttar Pradesh, India: Aligarh Muslim University. ISSN 2319-1163. Artikkelin verkkoversio (PDF). Viitattu 14.2.2016. (englanniksi)
  • Promising Delphi 1st-gen Gasoline Direct Injection Compression Ignition engine meeting ultra fuel efficient program targets Green Car Congress. 17.4.2014. BioAge Group. Viitattu 14.2.2016. (englanniksi)
  • Johansson, Bengt: Partially Premixed Combustion, PPC, for high fuel efficiency engine operation (PDF) (slideshow) 29.4.2010. Lund University. Arkistoitu 22.12.2016. Viitattu 14.2.2016. (englanniksi)
  • Johansson, Bengt: Partially Premixed Combustion, PPC – Why all diesel engines should be run on gasoline (PDF) (slideshow) 10.6.2013. Lund University. Arkistoitu 30.8.2017. Viitattu 14.2.2016. (englanniksi)
  • Johansson, Bengt: Fuels and Combustion (PDF) (Julkaistu teoksessa Biofuels from Lignocellulosic Biomass: Innovations beyond Bioethanol) 2016. Wiley-VCH. Viitattu 29.8.2016. (englanniksi)
  • Leermakers, C.A.J.; Bakker, P.C.; Somers, L.M.T.; de Goey, L.P.H.; Johansson, B.H.: Butanol-diesel blends for partially premixed combustion. SAE International Journal of Fuels and Lubricants, 1.1.2013, 6. vsk, nro 1, s. 217–229. doi:10.4271/2013-01-1683. Artikkelin verkkoversio (PDF). Viitattu 10.4.2018. (englanniksi)
  • Lindberg, Austin: Hyundai Developing Gasoline-Burning Compression-Ignition Engine Car and Driver. 18.11.2013. Hearst Communications. Arkistoitu 17.2.2016. Viitattu 14.2.2016. (englanniksi)
  • Sellnau, Mark; Foster, Matthew; Hoyer, Kevin; Moore, Wayne; Sinnamon, James; Husted, Harry: Development of a Gasoline Direct Injection Compression Ignition (GDCI) Engine. SAE International Journal of Engines, 1.4.2014, 7. vsk, nro 2. SAE International. doi:10.4271/2014-01-1300. Artikkelin verkkoversio (PDF). Viitattu 14.2.2016. (englanniksi)[vanhentunut linkki]
  • Sellnau, Mark; Moore, Wayne; Sinnamon, James; Hoyer, Kevin; Foster, Matthew; Husted, Harry: GDCI Multi-Cylinder Engine for High Fuel Efficiency and Low Emissions. SAE International Journal of Engines, 14.4.2015, 8. vsk, nro 2. SAE International. doi:10.4271/2015-01-0834. Artikkelin verkkoversio (PDF). Viitattu 14.2.2016. (englanniksi) (Arkistoitu – Internet Archive)
  • Sellnau et al: Advancement of Gasoline Direct Injection Compression Ignition (GDCI) for US 2025 CAFE and Tier3 Emissions (PDF) (2017 ERC Symposium) Engine Research Center. 14.6.2017. Delphi. Arkistoitu 25.10.2017. Viitattu 3.2.2018. (englanniksi)
  • Tunér, Martin: State of the art of Partially Premixed Combustion (PPC) (PDF) (slideshow) 28.2.2014. Lund University. Arkistoitu 16.2.2016. Viitattu 14.2.2016. (englanniksi)
  • Tunér, Martin: Partially Premixed Combustion, PPC, for high efficiency and low emissions (PDF) (slideshow) 26.10.2015. Lund University. Arkistoitu 28.1.2016. Viitattu 14.2.2016. (englanniksi)

Viitteet

  1. ↑ Johansson, 2016 (Fuels and Combustion). Luvussa 1.6.2 Partially Premixed Combustion, PPC. Lainaus: "The concept is based on injection rather late in the compression stroke and operation with a significant ignition delay. A crude definition of PPC is that all the fuel should be in the cylinder at the time of ignition. This means that start of combustion (SOC) should be after end of injection (EOI). Most often, multiple injections are used with PPC to generate a suitable stratification of fuel/air in the cylinder at the time of ignition."
  2. ↑ Leermakers et al., 2013. Lainaus: "From this research it can be concluded that moderate diesel-butanol blends (i.e. with 50, 60 or 70% butanol in diesel) is a viable approach to partially premixed combustion, with the added diesel increasing burn durations to acceptable values, and enabling stable operation. All such butanol-diesel blends have shown an extremely high soot reduction potential compared to diesel-only, even at moderate fuel pressures easily achieving EURO VI PM levels. At higher loads, all blends show a transition to more mixing-controlled combustion and the load at which this transition occurs depends on reactivity. For the butanol blends, this transition comes without a significant soot penalty."
  3. ↑ Tunér, 2015. Sivulla 37. PPC Pros.
  4. ↑ Sellnau 2017. Sivulla 18. GDCI-moottorissa 41 % hyötysuhde on jo saavutettu (2017) mutta 42 % hyötysuhdetta pidetään realistisena tavoitteena.
  5. ↑ Tunér, 2015. Sivulla 37. Challenges