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The Energy Conversions in a Hybrid-Propulsion Vehicle with Planetary Gear Set

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12 ignition (diesel) engines. The term "particle" refers to the airborne state as in the exhaust gases, where the particles are individual units and the term "particulates" refers to particles collected on a filter. Solid carbonaceous particles in the size range between 10 and 20 nm are formed in the combustion chamber [Kittelson, 1998]. The high number concentration before the outlet of the combustion chamber causes quick agglomeration. This is the process of particles adhering together after random collisions with each other. In this way, particle number is decreased but particle size is increased, while particle mass remains unchanged. The agglomeration rate, and hence the rate at which the number of particles decrease is directly dependent on the number of particles. The fewer the particles, the lower the agglomeration rate. Therefore, the rate decreases as the particles move through the vehicle’s exhaust system. During the cooling in the exhaust system condensation processes take place. Vapour condenses on the existing particles and new, volatile, droplets can be formed by nucleation. The vapour consists of unburnt lubricant and fuel, products of incomplete combustion and sulphuric acid, or sulphates dissolved in water. The formation of new volatile droplets depends on the amount of the gaseous species, the cooling and the dilution conditions after tail-pipe emission. The sulphur in the fuel is considered to be the main source of volatile droplets. In this way, exhaust particles leaving the tail-pipe consist of highly agglomerated solid carbonaceous material with adsorbents on particle surface. The agglomerates may carry a condensed layer of hydrocarbons and/or sulphur compounds on their surfaces and may be mixed with volatile hydrocarbon/sulphur or sulphuric acid droplets and ash, i.e. mineral fuel constituents. The final agglomerated structure can vary from loose flaky structures to compact forms [Skillas, 1997; Huang, 1993; Burtscher, 1992]. Due to this wide spectrum of possible structures, the relation between particle size and mass is not known a priori and is a subject of basic on-going research. Exhaust particles will undergo further dramatic changes after tail-pipe emission into the atmosphere by the processes of agglomeration, condensation and further chemical reactions on the particle surface. The emission conditions in real traffic situations are undefined and unknown. Extrapolation from the tailpipe emission to final particle size and number in the atmosphere is presently not possible. The attempts to decrease emissions led to the development of "advanced" Diesel engine concepts, which are high pressure (> 700 bar) direct injection systems. In recent years, the emission of fine particles has become an important topic in environmental, political, scientific, and public discussions. Some studies [e.g. Dockery, 1993] have been focused on the relation between particle size and adverse health effects. Some findings indicate that these health effects could be due to very small particle sizes and their number concentration. Although particle mass is limited and measured, the relationship between number and size of very small particles in exhaust gases to particulate mass is still unknown. Recent discussions have tended to associate "advanced” Diesel engine technology with an increase in the number of fine particles, in spite of reduced mass emissions compared with "conventional" Diesel engines. To date, this statement has not been substantiated. • Carbon dioxide (CO 2 ), unlike the other pollutants, will occur even in a perfect combustion (Reac. 1). The emission of CO 2 is therefore directly related, in a linear fashion, with the engine's consumption of a given fuel. In the same way as oxygen or nitrogen, CO 2 is a harmless gas which is naturally present in air. Although not a toxin, and although not yet subject to legislation, there is increasing concern that combustion of
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The Energy Conversions in a Hybrid-Propulsion Vehicle with Planetary Gear Set

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Informazioni tesi

  Autore: Marco Santoro
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Dottorato di Ricerca in Energetica
Anno: 2001
Docente/Relatore: Carmelo Caputo
Correlatore: RolfSchönfeld
Istituito da: Università degli Studi di Roma La Sapienza
Dipartimento: Dip. di Ingegneria Nucleare e Conversioni Energia
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 147

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simulation
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