Härtill 4 uppsatser

Diss. (sammanfattning) Lund : Lunds universitet, 2023

Currently, transportation accounts for approx. one sixth of greenhouse gas (GHG) emissions globally, and heavy-duty trucks are responsible for almost 30% of that. When fossil diesel fuel is burned in a compression ignition engine, known as a diesel engine, it releases large amounts of CO2, a GHG, into the air. GHGs confine heat in our atmosphere, causing global warming. Furthermore, the emissions are polluting air locally, having negative impact on human health and nature, but also some are adding to the global warming effects. Renewable diesel-like fuels, RME (rapeseed oil methyl ester) and HVO (hydrotreated vegetable oil), and light renewable or less carbon-intense alcohols, methanol and ethanol, as well as blended fuel E85 (ethanol and gasoline), can be used to reduce net CO2 emissions, particulate matter (PM) and gaseous pollutants from the engine. They are available on the market and can be fed to diesel engines without major hardware modifications or by using the available technology. The aim of this PhD thesis was to investigate the effect of replacing fossil diesel fuel with renewable fuels, on the performance and local exhaust emissions of a heavy-duty diesel engine. In experimental studies, particle size distributions in the exhaust were compared to those of fossil diesel. The origin of PM from these less-sooting fuels was studied. The compositions of organic aerosol (OA) and secondary organic aerosol (SOA) from HVO, RME and fossil diesel were analyzed, and the effect of a diesel oxidation catalyst (DOC) was evaluated. Formation of SOA in the atmosphere was simulated by aging emissions in an oxidation flow reactor. The nanostructure of the soot when operating on RME, diesel, methanol or ethanol was studied. Finally, the viability of using E85 fuel in a production truck engine was tested.

Populärvetenskaplig sammanfattning: Transporter och leveranser som idag är dieseldrivna måste vara tillgängliga för alla och genomföras på ett för sig alla hållbart sätt. Vårt samhälle skulle klara oss väldigt kort tid om alla dieselmotorer helt plötsligt slutar fungera. Utmaningen samhället står inför är att minska antalet döds- och sjukdomsfall till följd av skadliga föroreningar i luften och minska transportsektorns klimatpåverkan. Idag står den globala transportsektorn för ca en sjättedel av utsläppen av växthusgaser. Tunga lastbilar står för cirka 5 procent av de globala växthusgasutsläppen. En del av lösningen till detta problem skulle kunna vara förnybara bränslen som tillverkas genom hållbara biologiska eller kemiska processer från restprodukter inom avfalls- och matindustrin eller jord- och skogsbruk. Det övergripande syftet med denna doktorsavhandling var att undersöka effekten av att ersätta fossil dieselbränsle med förnybara dieselliknande bränslen och alkoholbränslen på en lastbilsmotors prestanda och avgaser. Arbetet omfattade både en litteraturstudie och fullskaliga experiment i en motorprovcell. Vi har jämfört mängd, storleksfördelningar, sammansättning och ursprung av partiklar i avgaserna från RME och HVO samt etanol och metanol med fossil diesel. Vi har också utvärderat effekten av dieseloxidationskatalysator (DOC) på organiska ämnen i partikelfas. Avslutningsvis har vi testat användbarhet av E85 bränsle i en produktionsvariant av en lastbilsdieselmotor och modellerat påverkan av parametrar som styr E85-förbränningsprocesser. Alla experiment utfördes vid en låg och mellan-till-låg motordriftsbelastning i en lastbilsmotor anpassad för användning i ett laboratorium. Dessa lägre laster motsvarar körförhållanden hos lastbilar som utför distribution, budtransporter och avfallshämtning i stadsmiljöer där vi egentligen vill minska utsläpp av skadliga föroreningar i luften.