Experimentell jämförelse av DI och PFI med avseende på emissioner och verkningsgrad med Etanol-85

It has in recent year become more and more important to find an alternative to fossil fuel in our vehicles due to the increasing fuel price and to reduce their negative impact on the environment. One alternative is already in widespread use around the world, namely ethanol. Ethanol has, besides its environmental qualities, properties that makes it a favorable fuel to use in Internal Combustion Engines (ICE). Its high octane rating combined with its high heat of evaporation makes it resilient against knock which allows for an engine with higher compression ratios and overall increased efficiency. The traditional SI engines use Port Fuel Injection (PFI) while modern engines are moving towards Direct Injection (DI). There are many advantages of the DI system, most notably increased efficiency and performance by increased volumetric efficiency and knock suppression while poorer air/fuel mixing and added complexity are the negatives. The positive effects of DI seem to be further increased when utilizing ethanol's improved charge cooling effect and its higher octane number. In order to investigate if an ethanol fueled SI engine is suitable for HD application both DI and PFI are evaluated in terms of efficiency and emissions on a Scania D12 HD engine. The engine is modified to accomedate a sparkplug. The Scania XPI is used as DI with some light modifications in order to run ethanol. The DI system is evaluated at two SOIs, stratified and homogenous, and a SOI sweep is performed for both DI and PFI in order to find the optimum SOIs. DI homogeneous and PFI are found to produce similar results while DI stratified stands out with its; low knock propensity, much faster combustion, lower HC emissions and lower CoV of IMEP. Railpressure is found to have little or no effect on homogeneous DI while it slightly increases the combustion speed, HC and CO emissions and efficiency as well as lowers the CoV of IMEP for stratified DI. No conclusions can be drawn about efficiency in this study due to a lack of reliable fuel flow measuraments.Det har på senare tid blivit allt viktigare att hitta ett alternativ till fosila bränslen i våra fordon på grund av, dels det höga bränlsepriset men, framför allt för att reducera deras negativa effect på klimatet. Ett sådant alternative finns redan idag tillgängligt i stor skala, nämligen etanol. Etanol har, förutom låg klimatpåverkan, egenskaper som gör det till ett fördelaktigt bränsle i förbränningsmotorer. Det höga oktantalet tillsammans med det högre förångingsvärmet gör att etanol blir väldigt knackbeständigt vilket I sin tur möjligör en motor med högre kompressionsförhållande och verkningsgrad. Traditionella Otto motorer har använt portinsprutning medans moderna motorer mer och mer gått över till direktinsprutning. Det finns manga fördelar med direktinsprutning och då framförallt högre verkningsgrad på grund av den högra volumetriska verkningsgraden och knackbeständigheten. Nackdelar med direktinsprutning kan vara sämre A/F blanding och ökad komplexitet. De positiva effekterna av direktinsprutning tycks ytterligare förstärkas när det används i kombination med etanols bättre charge cooling effekt och högre oktantal. För att undersöka om en etanol driven otto motor är lämplig för HD undersöks både DI och PFI med avseende på verkningsgrad och emissioner på en Scania D12 HD motor. Motorn modifieras för att möjligöra otto drift med tändsstift. Scanias XPI system används som DI med endast några mindre modifikaktioner för att möjliggöra etanol drift. DI systemet utvärderas vid to insprutningsvinklar, en stratifierad och en homogen. Ett SOI svep görs för att identifiera de optimala SOIs. Homogen DI och PFI produceras liknande resultat medans stratifierad DI sticker ut på grund av sin; knackbeständighet, mycket snabbare förbränning, lägre HC emissioner och lägre CoV. Railtryck har ingen eller lite effekt på homogen DI medan den ses öka förbränningshastigheten, HC och CO emissioner, verkningsgrad samt sänkt CoV för stratifierad DI. Inga slutsater kunde dras gällande verkningsgraden för de olika insprutningssystemen. Detta på grund av problematiska bränsleflödes mätningar