Znaczenie emisji cząstek stałych z silników o zapłonie iskrowym z bezpośrednim wtryskiem benzyny

• Autorzy: Hejny B. , Olczyk M. , Bielaczyc P.

Warianty tytułu

EN

The significance of particulate matter emissions from direct injection spark ignition engines

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Emisja cząstek stałych w motoryzacji nabiera w chwili obecnej istotnego znaczenia, szczególnie w kontekście popularyzacji silników benzynowych z wtryskiem bezpośrednim benzyny (DISI), wykazujących stosunkowo dużą skłonność do emisji cząstek stałych. Istotne znaczenie emisji cząstek stałych potwierdzają zarówno liczne działania ustawodawcze, limitujące poziomy emisji, jak i działania techniczne, mające na celu poznanie specyfiki zjawisk emisji cząstek stałych i wypracowanie efektywnych strategii ich redukcji. W ujęciu ogólnym problematyka znaczenia emisji cząstek stałych w motoryzacji wykazuje bardzo złożony charakter, a niniejszy artykuł stanowi próbę ogólnego przeglądu tej tematyki. Artykuł przybliża założenia i korzyści koncepcji silników z wtryskiem bezpośrednim benzyny (DISI), a także dokonuje przybliżonego zarysu teoretycznego przyczyn formowania oraz metod redukcji cząstek stałych w tych silnikach. Zasadniczą część artykułu stanowi analiza i dyskusja wyników badań emisji cząstek stałych z silników DISI otrzymanych przez niezależne zespoły badawcze, a w tym Instytut Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL. W artykule przedstawiono także wyniki i perspektywy wykorzystania niektórych strategii redukcji cząstek stałych– takich jak „strategia dodatków etanolu do benzyny” czy wykorzystania filtrów cząstek stałych GPF.

EN

In the automotive industry particulate matter emissions have been gaining importance currently, especially in the context of the popularization of direct injection spark ignition engines (DISI), revealing a relatively high propensity significant emissions of particulate matter. The great importance of particulate emissions has been confirmed by numerous legislative actions limiting those emissions, as well as by technical measures aimed at better comprehension of the specifics of the particulate emissions phenomenon and the development of effective strategies of reducing them. From the general point of view, the issue of the importance of particulate emissions in the automotive industry presents a high level of complexity and this paper is an attempt at a general overview of this subject. The paper presents the major objectives and benefits of the concept of the direct injection spark ignition engines. Moreover, it makes a rough theoretical outline of the reasons for particulate formation and methods of its reduction in DISI engines. The core part of the paper is an analysis of particulate emissions results from DISI engines obtained by independent research teams, including BOSMAL Automotive Research and Development Institute. At the end of the paper the results and perspectives of exploiting some particulate reduction strategies are presented – such as “ethanol additives strategy” or “strategy of usage of gasoline particulate filters (GPF)”.

Słowa kluczowe

PL

cząstki stałe; wtrysk bezpośredni; benzyna; DISI; emisja; tendencje emisyjne; redukcja emisji

EN

particulate matter; PM; direct injection spark ignition; DISI; particle emissions; emission trends; particulate reduction strategies

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 3
• Strony: 1771--1783, CD 1
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys.

Twórcy

autor

Hejny B.

• Instytut Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL Sp. z o.o. 43-300 Bielsko-Biała ul. Sarni Stok 93 tel. [phone]

autor

Olczyk M.

• Instytut Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL Sp. z o.o. 43-300 Bielsko-Biała ul. Sarni Stok 93 tel. [phone]

autor

Bielaczyc P.

• Instytut Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL Sp. z o.o. 43-300 Bielsko-Biała ul. Sarni Stok 93 tel. [phone]

Bibliografia

• 1. Andersson J., Keenan M., Akerman K., GDI Particles – Legislation, Current Levels and Control. Ricardo Presentation, 09/99801.1, 2014.
• 2. Archer G., Particle Emissions from Petrol Cars – briefing. Transport and Environment 2013.
• 3. Bielaczyc, P. (editor), Particulate Matter Emissions from Engine and Automobile Sources. Workshop Proceedings form 1st Workshop on Particulate Matter Emissions from Engine and Automobile Sources on CDROM , BOSMAL Automotive R&D Institute, 2nd July 2012, Bielsko-Biala, Poland, ISBN 978-83-931383-3-3. CombustionEngines/Silniki Spalinowe 3/2012 (150)
• 4. Bielaczyc P., Czerwinski J., Woodburn, J:. Current Trends in Measurement and Control of Particle Emissions From Engines. CombustionEngines, 3/2012 (150), 89-96, 2012.
• 5. Bielaczyc P., Szczotka A., Woodburn J., Investigations on Fuel Ethanol Content and Ambient Temperature on Particle Number and Mass Emissions from Vehicles Featuring Direct Injection Gasoline Engines. 16th ETH Conference on Combustion Generated Nanoparticles. 24th-27th June, 2012, Zurich, Switzerland.
• 6. Bielaczyc P., Szczotka A., Woodburn J., Particulate Emissions from European Vehicles Featuring Direct Injection Spark Ignition Engines Tested under Laboratory Conditions. SAE International, 2014, doi: 10.4271/2014-01-1608
• 7. Bielaczyc P., Szczotka A., Woodburn J., Particulate Matter Emissions from Vehicles Featuring Direct Injection Spark Ignition Engines. FISITA 2014, F2014-CET-138.
• 8. Bielaczyc P., Szczotka W., Woodburn J., The Effect of a Low Ambient Temperature on the Cold-Start Emissions and Fuel Consumption of Passenger Cars. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Journal of Automobile Engineering, 225, 2011.
• 9. Bischof C., Boger T., Gunasekaran N., Advanced Particulate Filter Technologies for Direct Injection Gasoline Engine Applications. CORNING Inc., DEER Conference, 16-19. X. 2012.
• 10. Braisher M., Stone R., Price P., Particle Number Emissions from a Range of European Vehicles. SAE Technical Paper 2010-01-0786, 2010, doi: 10.4271/2010-01-0786.
• 11. Eastwood P., Particulate Emissions from Vehicles. Wiley-Professional Engineering Publishing Series, 2008. ISBN: 9780470724552.
• 12. Fiengo G., i in., Common Rail for GDI Engines Modelling, Identification and Control. Chapter 2: Basic Concepts on GDI Systems. Springer Briefs in Control, 2013.ISBN: 978-1-4471-4467-0.
• 13. Karavalakis G., Short D., Russell R., Jung H., i.in., Assessing the Impacts of Ethanol and Isobutanol on Gaseous and Particulate Emissions from Flexible Fuel Vehicles. Environmental Science & Technology 2014, 48, 14016–14024.
• 14. Khalek I., Bougher T., Jetter J., Particle Emissions from a 2009 Direct Injection Gasoline Engines using Different Commercially Available Fuels. SAE International Journal of Fuels and Lubricatns 2010, 3 (2), 623-637.
• 15. Kittelson D., Kraft M., Particle Formation and Model in Internal Combustion Engines. University of Cambridge. Preprint 2014, No. 142.
• 16. Kohler F., Testing of Particulate Emissions from Positive Ignition Vehicles with Direct Injection. Transport and Environment 2013.
• 17. Mamakos A., Martini G., Marotta A., Assessment of Different Technical Options in Reducing Particle Emissions from GDI Vehicles. Journal of Aerosol Science 2013, 63, 115-125.
• 18. Merkisz J., Pielecha J., Emisja cząstek stałych ze źródeł motoryzacyjnych. Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań 2014. ISBN: 978-83-7775-325-5.
• 19. Metz N., Health Effects of Diesel Particulate Matter – New Investigations make the Existence of a Treshold Value very Probable. AachenerKolloquimFahrzeugundMotorentechnik. Aachen 2003.
• 20. Myung C., Park S., Exhaust Nanoparticle Emissions from Internal Combustion Engines – review. International Journal of Automotive Technology 2012, Vol. 13, No. 1, 9-22.
• 21. Piock W., i in., Strategies towards Metting Future Particulate Matter Emissions Requirements in Homogeneous GDI Engines.SAE International 2011, doi: 10.4271/2011-01-1212.
• 22. Storey J., i. in., Exhaust Particle Characterization for Lean and Stoichiometric DI Vehicles Operating on Ethanol-Gasoline Blends. SAE International 2012, doi: 10.4271/2021-01-0437.
• 23. Worldwide Emissions Standards: Passenger Cars and Light Duty Vehicles – Guide Book 2014-2015. Published by Delphi Corp. On-line access: http://www.delphi.com/emissions-pc.
• 24. Zhang S., McMahon W., Particulate Emissions for LEV II Light-Duty Gasoline Direct Injection Vehicles. SAE International Journal of Fuels and Lubricants 2012, 5(2): 637–646.
• 25. Zhao F., Harrington D., Lai M., Automotive Gasoline Direct Injection Engines. SAE International 2002.
• 26. Zhao H., Advanced Direct Injection Combustion Engine Technologies and Development. Vol. 1. Woodhead Publishing Limited, 2010. ISBN: 978-84569-732-7.