Exhaust emissions in a vehicle has to flow through an exhaust aftertreatment in a diesel vehicle. In a diesel engine, the exhaust emissions are treated with Diesel Oxidation Catalyst (DOC), Diesel Particulate Filter (DPF), and Selective Catalytic Reduction (SCR). Every engine produces a different kind of soot depending on the drive cycle. In this thesis, a study was made on the soot oxidation in DPF so as to reduce the net fuel consumption and hence optimising the engine.This project focuses on DPF, where the soot and ash are trapped on the walls of the filter when the emissions flow through the DPF. Over a period of time, the soot accumulates and causes the pressure inside the filter to increase. To reduce the backpressure due to soot accumulation, soot has to be removed from the filter which is done by a regeneration process in which soot is oxidized. To understand the soot oxidation in the DPF, we study the chemical kinetics of the soot.The soot reacts with NO2, O2, and N2 in a Thermogravimetric Analysis (TGA) instrument, in isothermal conditions. Two soot samples, SORT-1 and FORCED 360 were analyzed with TGA, the rate equations were derived from using Arrhenius type kinetics and the data was processed by MATLAB. The rate at which the soot is oxidized by NO2 and O2 for SORT-1 is higher than for FORCED 360. This trend is observed similarly when both the soot samples react with only O2. When soot oxidation reaction takes place with O2 and NO2 they require a lower temperature of 250 °C-400 °C than compared to samples reacting with only O2 with a temperature of 350 °C - 500 °C. To understand the conditions that affect soot oxidation, the concentration of oxygen was varied and it was found that at higher oxygen concentration the soot oxidized is almost constant. Then soot kinetics were analysed by finding the rate of the reaction, the order of the reaction, and finally the activation energy. The order of the reaction for FORCED 360 and SORT-1 vary and slope of the graph, logarithm of reaction constant vs logarithm of mass shows a non-linearity in the former due to the slower rate of the reaction in SORT-1 than in FORCED 360. The activation energy was found to be 39.3 kJ/mol for SORT-1 and FORCED 360 is 60.8 kJ/mol. / Avgasutsläpp i ett fordon måste strömma genom avgasefterbehandling i ett dieselfordon. I en dieselmotor behandlas avgasutsläppen med dieseloxidationskatalysator (DOC), dieselpartikelfilter (DPF) och selektiv katalytisk reduktion (SCR). Varje motor producerar olika typer av sot beroende på körcykeln. I denna avhandling gjordes en undersökning av sotoxidationen i DPF för att minska nettobränsleförbrukningen och därmed optimera motorn. Detta projekt fokuserar på DPF, där sot och aska fångas på filterväggarna när utsläppen flyter genom dieselpartikelfiltret. Under en tidsperiod ackumuleras sot och får trycket inuti filtret att öka. För att minska mottrycket på grund av sotansamling måste sot avlägsnas från filtret, vilket görs genom en regenereringsprocess där sot oxideras. För att förstå sotoxidationen i DPF studerar vi sotens kemiska kinetik. Sotet reagerar med NO2, O2 och N2 i ett instrument för termogravimetrisk analys (TGA) under isotermiska förhållanden. Två sotprover, SORT-1 och FORCED 360 analyserades med TGA, hastighetsekvationerna härleddes från användning av Arrhenius-typskinetik och data bearbetades av MATLAB. Den hastighet med vilken sot oxideras av NO2 och O2 för SORT-1 är högre än för FORCED 360. Denna trend observeras på liknande sätt när båda sotproverna reagerar med endast O2. När reaktion genom sotoxidation äger rum med O2 och NO2 kräver de en lägre temperatur på 250 ° C - 400 ° C än jämfört med prover som bara reagerar med O2 med en temperatur på 350 ° C - 500 ° C. För att förstå de förhållanden som påverkar sotoxidation varierades syrekoncentrationen och det visade sig att vid högre syrekoncentration var sotet oxiderat nästan konstant. Därefter analyserades sotkinetiken genom att hitta reaktionshastigheten, reaktionsordningen och slutligen aktiveringsenergin. Reaktionsordningen för FORCED 360 och SORT-1 varierar och lutningen i diagrammet, logaritmen för reaktionskonstanten mot logaritmen av massan visar en icke-linjäritet i den tidigare på grund av den långsammare reaktionshastigheten i SORT-1 än i FORCED 360. Aktiveringsenergin konstaterades vara 39,3 kJ / mol för SORT-1 och för FORCED 360, 60,8 kJ / mol.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-287478 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Roy Choudhury, Adarsh |
| Publisher | KTH, Tillämpad fysik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2020:369 |
Page generated in 0.0019 seconds