Han gör diesel till en miljösuccé

2009-02-03 23:00  

- Den bästa motorn är en diesel som går på bensin eller alkohol. Den ger dubbelt så många mil per liter som dagens E 85-motorer, säger professor Bengt Johansson. Nu ska han visa att han har rätt.

Bensinmotorer har en verkningsgrad runt 30 procent. De bästa dieselmotorerna når över 40. Men det är inte där gränsen går.

- I vårt nya projekt D 60 ska vi krama 60 procent ur en dieselmotor, säger Bengt Johansson, professor

i förbränningsteknik vid Lunds tekniska högskola.

Nyckeln är en kombination av bättre bränsle och avancerad motorstyrning.

- Bästa bränslet för den här typen av teknik är bensin eller alkohol, säger Bengt Johansson.

Det hela handlar om att trimma förbränningen mot kolvrörelsen i motorn. En vanlig dieselmotor har för långsam förbränning. Kolven hinner röra sig alldeles för mycket innan förbränningen är klar. Det som brinner sist har dålig verkningsgrad.

- Vi har jobbat i många år med homogena bränsleblandningar, där bränsle och luft är helt blandade och förbränningen är mycket snabb (HCCI-motorn). Men det var inte lösningen.

- En blixtsnabb förbränning borde visserligen vara idealisk för att få bästa verkningsgrad: förbränningen ger all kraft till kolven vid det bästa tillfället under cykeln. Men med en för snabb förbränning ökar värmeförlusterna mer än man vinner i verkningsgrad.

Den nya metoden kallas PPC, Partially Premixed Combustion, eller delvis förblandad förbränning. Den skulle också kunna kallas lagommetoden. Idén med PPC är att spruta in bränslet ganska sent under kompressionsfasen, så att bränsle och luft blandas lagom mycket. Så att det blir lagom homogent.

- Man åstadkommer det med att spruta in bränsle vid lämpliga tillfällen, med pulser under kompressionen.

Det är där bränslet kommer in i bilden. Diesel (som har ett lågt oktantal) är alldeles för lättantändligt för att PPC ska fungera. Bränslet hinner inte blandas lagom mycket innan det antänds. Man kan sakta ner processen med att återföra avgaser till förbränningsrummet, men då får man inte plats med så mycket bränsle och effekten sjunker.

- Bensin eller alkohol med högt oktantal är mycket bättre. Högt oktantal innebär att bränslet klarar högre kompression innan det självantänder, och det är precis det vi behöver. För att få i gång motorn kan vi använda exempelvis tändstift, men det behövs inte när motorn väl har startat.

Men kör inte en massa bussar dieselmotorer med alkohol i dag?
- Jo, men de använder tändförbättrare för att ge alkoholen dieselliknande egenskaper. Det är precis det vi ska undvika.

Projektet D 60 är helt nytt. Forskarna vid Kompetenscentrum för förbränningsteknik vid Lunds tekniska högskola har precis beviljats 6,77 miljoner från Energimyndigheten till tre olika projekt inom D 60.

obbar ni ihop med några fordonstillverkare?
- Vi har industripartner i centrumet, Volvo PV, Volvo Lastvagnar och Volvo Penta, GM/Saab, Scania, Toyota, Nissan, Caterpillar, Chevron, Wärtsilä diesel, Finnveden med flera. Men just det här projektet är vårt enda som är helt finansierat av staten. Vi har samarbeten och kunskapsutbyte med flera av de här tillverkarna, men de berättar inte allt för oss. Det är industriella hemligheter, ett förbränningsrum kostar miljarder att utveckla.

När är ni klara med D 60?
- Beror på vad du menar. Vi kommer att ha resultat om ett år, och kanske en motor om fem. Men sedan får bilföretagen ta vid.

Så varm är den perfekta motorn

Verkningsgrad är ett mått på hur effektivt en motor omvandlar energin i bränslet till arbete. Den teoretiska gränsen sätts av den så kallade Carnotprocessen, där verkningsgraden blir 1-Tlåg genom Thög, (T= temperatur i kelvin). Den högsta temperaturen i en motor blir runt 1?800, och den lägsta är utetemperaturen, som nu är 273, men oftast runt 300 kelvin. Den maximala teoretiska verkningsgraden i en förbränningsmotor är då 83 procent.

Lagommotorn perfekt

Dieselmotorn – för långsam
Bränsle och luft blandas relativt lite, vilket gör att förbränningen i en vanlig dieselmotor är relativt långsam. Det medför att kolven hinner gå en bra bit från läget med maximal kompression medan förbränningen fortfarande pågår, och en stor del av energin i bränslet går förlorad.

HCCI-motorn – för snabb
Bränsle och luft blandas helt homogent, vilket ger en mycket snabb förbränning. Teoretiskt bör då maximalt med energi överföras till kolvens rörelse, men i praktiken ger den snabba förbränningen värmeförluster, som är större än vinsten. Förbränningen i HCCI-motorn (Homogeneous Charge Compression Ignition) är dessutom väldigt svårstyrd.

Lagommotorn – perfekt
Bränsle och luft blandas lagom mycket under kompressionsfasen, och det ger en lagom snabb förbränning. En större del av energin i bränslet överförs i kolvrörelsen, utan att värmeförlusterna ökar.

Eddie Pröckl

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt