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VORTRAG
28.11.2016

A Catalytic Evaporation Process for in-cylinder soot and NOx reduction in Internal Combustion Engines

Vortrag bei Heavy-Duty-, On- und Off-Highway-Motoren 2016
11. Internationale MTZ-Fachtagung

Referent(in): Robert Szolak, Fraunhofer ISE, Ivica Kraljevic, Fraunhofer ICT, Florian Rümmele, Dr. Alexander Susdorf, Eric Alexander Morales Wiemer, Dr. Achim Schaadt, Fraunhofer ISE, Jan Boekelmann, Fraunhofer ICT

In this work, a novel catalytic evaporator was tested in a single-cylinder Heavy-Duty Diesel engine in
order to achieve low NOx and soot emissions as well as to control the combustion phase for
homogeneous Low-Temperature Combustion (LTC). Conventionally, two fuels with different ignition
properties are used to control the combustion phasing,[1-10] however in this study only diesel is used.
As a consequence of our presented approach, the ignition properties of the fuel vapour can be
adjusted by changing the operating parameters of the catalytic evaporator.
The diesel engine (i.e. a Daimler OM 457) was operated only with fuel vapour at different indicated
mean effective pressures (IMEP). The NOx emissions were reduced to 0.06 g/kWh without using an
exhaust aftertreatment system. The soot emissions are, as compared to the conventional diesel combustion,
significantly lower. The combustion phasing can be controlled over a range of 11 crank angle
degrees (°CA) simply by tailoring the ignition properties of the fuel vapour and without exhaust gas
recirculation. Simultaneously, the pressure rise rate can be reduced to < 15 bar/°CA.
With the catalytic evaporator, the ignitability of the diesel fuel can be reduced further that in order to
operate the diesel engine, a pilot diesel injection is required. Thus, the diesel engine can be operated
with only fuel vapour or in a dual fuel operation (i.e. with fuel vapour and diesel direct injection).
The new evaporator design enables a scaling up to high evaporation rates and is therefore suitable for
Heavy-Duty applications.

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