Επίδραση συστήματος παγίδας NOx (lean NOx trap) σε επιδόσεις και εκπομπές πετρελαιοκίνητου ελαφρού φορτηγού κατά τη διάρκεια του Παγκόσμιου Κύκλου Πόλης WLTC

Τάταρης, Μάρκος; Tataris, Markos

dc.contributor.author	Τάταρης, Μάρκος	el
dc.contributor.author	Tataris, Markos	en
dc.date.accessioned	2021-03-11T07:39:53Z
dc.date.available	2021-03-11T07:39:53Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/53021
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20719
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/gr/	*
dc.subject	Παγίδα NOx	el
dc.subject	Υπολογιστικό πακέτο GT-power	el
dc.subject	Μηχανές εσωτερικής καύσης	el
dc.subject	Εκπομπές ρύπων	el
dc.subject	Παγκόσμιος κύκλος πόλης (WLTC)	el
dc.subject	Lean NOx trap	en
dc.subject	GT-power engine simulation software	en
dc.subject	Internal combustion engines	en
dc.subject	Pollutant emissions	en
dc.subject	Worldwide harmonized light-duty vehicles test cycles (WLTC)	en
dc.title	Επίδραση συστήματος παγίδας NOx (lean NOx trap) σε επιδόσεις και εκπομπές πετρελαιοκίνητου ελαφρού φορτηγού κατά τη διάρκεια του Παγκόσμιου Κύκλου Πόλης WLTC	el
dc.contributor.department	Εργαστήριο Μηχανών Εσωτερικής Καύσης	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μηχανές Εσωτερικής Καύσης	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-10-09
heal.abstract	Οι μηχανές εσωτερικής καύσης που χρησιμοποιούνται στα οχήματα παρουσιάζουν το βασικό μειονέκτημα της εκπομπής διαφόρων ρύπων λόγω του φαινομένου της καύσης που πραγματοποιείται στο εσωτερικό τους, αλλά και της συνεχούς λειτουργίας τους σε μεταβαλλόμενες συνθήκες. Οι ελεγχόμενοι από τη νομοθεσία αυτοί ρύποι είναι τα NOx, CO, HC και σωματίδια, ενώ επιπλέον πολύ σημαντική εκπομπή είναι το CO2. Η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στις εκπομπές NOx και συγκεκριμένα σε μία μέθοδο αντιμετώπισής τους σε οχήματα. Τα NOx σχηματίζονται σε υψηλές θερμοκρασίες εντός του θαλάμου καύσης, και είναι βλαβερά για το περιβάλλον και για τον άνθρωπο (π.χ. καταστροφή του στρώματος του όζοντος, όξινη βροχή). Η νομοθεσία έχει ορίσει ανώτατες επιτρεπόμενες τιμές για κάθε είδος κινητήρα και οχήματος, βάσει των οποίων πραγματοποιείται η διαδικασία πιστοποίησης. Όσον αφορά τις εκπομπές NOx από κινητήρες Diesel, υπάρχει μία συνεχής τάση αυστηροποίησης των ορίων, οπότε εδώ και χρόνια έχουν καταστεί απαραίτητες διάφορες μέθοδοι μείωσής τους. Οι πρώτες τέτοιες μέθοδοι που εφαρμόστηκαν σε κινητήρες Diesel ήταν η μείωση της προπορείας της έγχυσης του καυσίμου και έπειτα η τεχνολογία της ανακυκλοφορίας καυσαερίου (EGR). Και οι δύο αυτές τεχνολογίες αποτελούν «εσωτερικά» μέτρα μείωσης των NOx που στοχεύουν στην μείωση των παραγόμενων NOx κατά την καύση στο εσωτερικό των κυλίνδρων. Όμως, όπως προαναφέρθηκε, λόγω της συνεχούς αύξησης της αυστηρότητας των προδιαγραφών, κρίθηκε απαραίτητη η χρήση και «εξωτερικών» μέτρων αντιμετώπισης των NOx, όπως είναι οι καταλύτες και οι παγίδες που ανάγουν τα NOx σε Ν2 μέσω κατάλληλης επεξεργασίας των καυσαερίων. Σήμερα υπάρχουν δύο συστήματα (μετ)επεξεργασίας καυσαερίων για την αντιμετώπιση των NOx από κινητήρες Diesel: ο καταλύτης SCR (επιλεκτική καταλυτική αναγωγή) και η παγίδα NOx (LNT). Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με το θέμα της εφαρμογής συστήματος παγίδας NOx σε εξακύλινδρο κινητήρα Diesel χρησιμοποιούμενο σε επαγγελματικό όχημα ελαφρού τύπου, και την μελέτη αυτού σε μεταβατικές συνθήκες λειτουργίας. Βασικός στόχος της εργασίας είναι η μοντελοποίηση του κινητήρα, των συστημάτων ελέγχου του οχήματος, καθώς και των συστημάτων επεξεργασίας καυσαερίου (με έμφαση στην παγίδα NOx), με τη χρήση του υπολογιστικού πακέτου GT-Power, το οποίο είναι ένα εξειδικευμένο λογισμικό μοντελοποίησης με ευρεία χρήση στην αυτοκινητοβιομηχανία. Η διαδικασία μελέτης της απόκρισης και της εκτίμησης των εκπομπών γίνεται κατά τη διάρκεια του πρόσφατα θεσμοθετημένου στην Ευρώπη Παγκόσμιου Κύκλου WLTC, ο οποίος από τον Σεπτέμβριο του 2017 έχει αντικαταστήσει τον NEDC στη διαδικασία πιστοποίησης νέων επιβατικών οχημάτων και ελαφρών φορτηγών. Η διερεύνηση του μοντέλου σε διάφορες συνθήκες λειτουργίας γίνεται με στόχο την κατανόηση και αξιολόγηση των επιδόσεων του κινητήρα και των εκπομπών ρύπων από αυτόν. Η εξέταση στο επίπεδο των ρύπων επικεντρώνεται στα οξείδια του αζώτου (NOx) και δευτερευόντως στις εκπομπές αιθάλης, αλλά και στις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα (CO2) οι οποίες συμβάλλουν άμεσα στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Τέλος, γίνεται σύγκριση του μοντέλου του οχήματος με χρήση παγίδας NOx με το αντίστοιχο μοντέλο χωρίς παγίδα NOx. Επίσης, γίνεται μελέτη της αλληλεπίδρασης της παγίδας NOx και της θέσης τοποθέτησής της με τα υπόλοιπα συστήματα επεξεργασίας καυσαερίων (οξειδωτικός καταλύτης DOC, φίλτρο σωματιδίων DPF) που χρησιμοποιούνται στα πετρελαιοκίνητα οχήματα. To μοντέλο του κινητήρα και του οχήματος αποτελεί επέκταση μοντέλου που είχε αναπτυχθεί στα πλαίσια εκπόνησης παλαιότερης διπλωματικής εργασίας.	el
heal.abstract	Internal combustion engines used in vehicles have the main disadvantage of emitting various pollutants due to the phenomenon of combustion that takes place inside them, but also their continuous operation in changing conditions. These pollutants controlled by law are NOx, CO, HC and particles, while in addition a very important emission is CO2. The present work focuses on NOx emissions and in particular on a method of dealing with them in vehicles. NOx are formed at high temperatures inside the combustion chamber, and are harmful to the environment and to humans (e.g. ozone depletion, acid rain). The legislation has set maximum allowable values for each type of engine and vehicle, based on which the certification process is carried out. With regard to NOx emissions from Diesel engines, there is a constant trend of tightening the limits, so for years various methods of reducing them have become necessary. The first such methods applied to Diesel engines were the reduction of the fuel injection lead and then the exhaust gas recirculation (EGR) technology. Both of these technologies are "internal" NOx reduction measures aimed at reducing the NOx produced during combustion inside the cylinders. However, as mentioned above, due to the continuous increase of the strictness of the specifications, it was deemed necessary to use "external" measures to deal with NOx, such as catalysts and traps that reduce NOx to N2 through proper exhaust treatment. There are currently two exhaust treatment systems for dealing with NOx from Diesel engines: the SCR catalyst (selective catalytic reduction) and the NOx trap (LNT). The present diploma thesis deals with the application of the NOx trap system to a six-cylinder Diesel engine used in a light commercial vehicle, and its’ study in transient operating conditions. The main objective of the work is the modeling of the engine, vehicle control systems, as well as exhaust aftertreatment systems (with emphasis on the NOx trap), using the GT-Power computer package, which is a specialized modeling software widely used in the automotive industry. The process of studying the response and estimation of emissions takes place during the recently established in Europe WLTC Global Cycle, which since September 2017 has replaced the NEDC in the process of certification of new passenger cars and light trucks. The model is investigated in various operating conditions in order to understand and evaluate the performance of the engine and the emission of pollutants from it. The examination at the level of pollutants focuses on nitrogen oxides (NOx) and secondary on the emissions of carbon black and carbon dioxide (CO2) which directly contribute to the greenhouse effect. Finally, the model of the vehicle using NOx trap is compared with the corresponding model without NOx trap. Also, the interaction of the NOx trap and its’ position with the other exhaust aftertreatment systems (DOC oxidative catalyst, DPF particle filter) used in diesel vehicles is studied. The engine and vehicle model is an extension of a model developed in the context of a previous diploma thesis.	en
heal.advisorName	Γιακουμής, Ευάγγελος Γ.	el
heal.committeeMemberName	Γιακουμής, Ευάγγελος Γ.	el
heal.committeeMemberName	Χουντάλας, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Φούντη, Μαρία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	90 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false