Syftet med denna studie var att undersöka effekterna av driftsparametrar på ett antal mätbara askrelaterade parametrar i dieselpartikelfilter (DPF) i tunga fordon. Tidigare studier visar att askans packningsdensitet, askflöde och hur askan fördelas inuti ett DPF är beroende av parametrar som temperatur, avgasflöde och oljeförbrukning ett fordon har. Det finns anledning att tro att dessa parametrar också påverkas av hur ett fordon används, varför olika driftsparametrar analyserades för korrelation med de uppmätta askparametrarna. De driftsparametrar som undersöktes i denna studie var medelhastighet, antal stopp per 100 km, tomgångsprocent och bränsleförbrukning. Studien startade med metodutveckling av mätning av askvikter hos DPF och jämförde tre olika metoder, benämnda I, II och III. Metod II, som innebar att väga en bit av ett filter före och efter rengöring av filterstycket från aska med tryckluft valdes som den mest pålitliga och användbara metoden eftersom den var snabbare, behövde mindre av varje DPF för att ge kompletta resultat och kunde användas vid analys av DPF-prover som inte hade undersökts innan de användes i ett fordon. Askvikten, tillsammans med den volymetriska fyllningsgraden och genom att känna till inloppsvolymen för ett DPF användes för att beräkna askans packningsdensitet. Fyllningsgraden och askfördelningsprofilen mättes med bildanalys av mikroskopbilder av sågade tvärsnitt av filterstycket. Korrelationsstudien utfördes sedan med dessa metoder och korrelerades med operativa data extraherade från databaser på Scania CV. För att studera vilka parametrar som var korrelerade till varandra utfördes en principal component analysis (PCA) med de operativa och uppmätta variablerna som en matris av data. PCA-analysen visade att tre primalkomponenter (PC) utgjorde >90% av variationen i de erhållna data och att plug/wall-förhållandet, som är ett numeriskt värde för askfördelningen, var starkt positivt korrelerat med ett fordons medelhastighet och negativt korrelerat med antalet stopp, tomgångsprocent och bränsleförbrukning. Vidare visade askflödet en svagare positiv korrelation med tomgångsprocent, antal stopp och bränsleförbrukning medan oljeförbrukningen visade en ännu lägre korrelation med dessa parametrar. Detta indikerar att oljeförbrukningen ej skall ses som en konstant proportionell andel av bränsleförbrukningen för samtliga fordon vid beräkning av serviceintervall för DPFer. Askans packningsdensitet visade ingen till mycket låg korrelation med andra variabler i studien vilket kan bero på att proverna med hög andel väggaska har använts betydligt kortare sträcka än övriga prover, vilket kan ha gjort så att askan inte hunnits packas hårt i filterkanalerna. / The purpose of this study was to investigate the impact of operational parameters on a number of measurable ash related numbers within diesel particle filters (DPFs) of heavy duty vehicles. Previous studies show that ash packing density, ash flow and how the ash is distributed inside a DPF is dependent on parameters such as temperature, exhaust flow profiles and how much oil a vehicle consumes. There is reason to believe that these parameters are also affected by how a vehicle is operated which is why different operational parameters were analysed for correlation with the measured ash numbers. The operational parameters that was investigated in this study was average speed, number of stops per 100 km, idling percentage and fuel consumption. The study started with method development of measuring ash weights of DPFs and compared three different methods, named I, II and III. Method II, which relies on weighing a piece of a filter substrate before and after cleaning the filter piece from ash with pressurized air was chosen as the most reliable and useful method as it was faster, needed less of each DPF to complete the analysis and could be used when analysing DPF samples that had not been investigated previous to its use in a vehicle. The ash weight, together with the volumetric filling degree and known inlet volume of the DPF was used to calculate the ash packing density. The filling degree and ash distribution profile was measured with an image analysis of microscope images of sawed cross sections of the filter piece. The correlation study was then performed with these methods and correlated with operational data extracted from databases at Scania CV. To study which parameters were correlated to each other a primal component analysis (PCA) was performed with the operational and measured variables as a matrix of data. The PCA analysis showed that three primal components made up >90 % of variation in the data and that plug/wall ratio, which is a numerical value of the ash distribution, was strongly positively correlated with average speed of a vehicle and negatively correlated with number of stops, idling percentage and fuel consumption. Furthermore, ash flow showed a slight positive correlation with idling percentage, number of stops and fuel consumption while oil consumption showed an even slighter correlation with these parameters. This indicates that the oil consumption cannot be taken as a constant value as percentage of fuel consumption when calculating service intervals of DPFs. The ash packing density showed none to very low correlation with any other variables in the study, which could depend on the fact that the DPFs with high percentage of wall ash had a significantly lower runtime which could mean that the ash has not had time to be packed tightly in the filter channels.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-297637 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Nordin, Linus |
| Publisher | KTH, Kemiteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2021:111 |
Page generated in 0.003 seconds