KONVENTIONELLE BRÆNDSTOFFER Carlos Sousa AGENEAL, Local Energy Management Agency of Almada

ALTERNATIVE BRÆNDSTOFFER OG KØRETØJER

www.transportlearning.net

KONVENTIONELLE

BRÆNDSTOFFER

Carlos Sousa

AGENEAL, Local Energy Management Agency of

Almada



DIESEL OG BENZIN MOTORE

• 4 cylender Cyklus

• Hoved komponenter

• Hjælpe systemer



DIESEL 4 Strengs systemet

INTAG

Luft intages i forbrændingskamret



Kompressoern

Med alle ventilerne lukkede, går stemplet op, og presser luften sammen I cylinderen

Derved forhøjer du temperatur og trykket

DIESEL 4 Strengs systemet



INJEKTIONEN

Brændstoffet bliver sprøjtet ind i cylinderen ved højt tryk, efter den sammentrykkede luft

DIESEL 4 Strengs Systemet



UDVIDELSEN

Der går ild I brændstoffet når den kommer I forbindelse med den varme luft

Det mekaniske er nu leveret og motoren er nu started

DIESEL 4 Strengs Systemet



UDSTØDNING

Efter forbrændingen, de varme gasser forlader cylinderen gennem udstødningsrøret.

DIESEL 4 Streg Systemet



INTAG KOMPRESSION UDVIDELSE UDSTØDNING

INJEKTION

COMBUSTÃO

DIESEL 4 Streg Systemet



• Compression Ratio = resV

Vmax



HOVEDKOMPONENTERNE I EN MOTOR



• Stemplet – overføre bevægelse til

stangen

• Forbindelsesstangen – overfører

bevægelse til krumtapakslen

• Krumtapakslen – overføre de alternative

bevægelser til cirkulære bevægelser

HOVED KOMPONENTER I EN MOTOR









• Distribution (åbning / lukning af ventilerne)

• Kølesystemet (forhindrer at komponenterne bliver overophedet)

• Smøring (reducerer pludselige drejninger, vasker komponenterne,

etc.)

• Benzin (benzin indtag)

RESERVESYSTEM



Dobbel overliggende knastaksel, DOHC

Lateral knastaksel

DISTRIBUTION



DISTRIBUTION



Objectiver

KØLE SYSTEMET

1. Motor køle komponenter:

holder motoren på en passende arbejdstemperatur (i.e.

forhindre smeltning af komponenterne)

holder fysiske og kemiske former på smøre olierne (kan

nedbrydes ved meget høje temperature)

2. Skabe varme til akklimatisere det invendige af et motorkøretøj

3. Forbedre koldstarter



• Vandpumpe

• Thermostat

• Radiator

• Ventilator

• Varme system

KØLE SYSTEMET



Funktionerne på motorolie er mere end bare at smøre.

Olien må også have:

•Høj rengørende og dispergerende krafter

•Høj anti-oxidant krafterpower

•God køle kapasitet (hjælper motoren til at køle)

•God kapasitet til at neutralisere syre

•Bevare sin temperatur ved varmeforandringer (kold og varm)

SMØRE SYSTEMET



SMØRE SYSTEM



BRÆNDSTOF SYSTEM

formål:

• Indføre brændstof til motoren, som vil kombinere med den varme luft der er I cylinderen, fordampe, selvantænde og brænde



1. Indirekte injektion

2. DIREKTE INJEKTION

• Direkte injektion i cylinderen

• Højere injektions pres

• Dyrer og mere krævende teknologi

• Multiple jet injektore

BRÆNDSTOF SYSTEM



Direkte Indirekte

Tab Lavere varmetabHøjt varmetabmellem

kamrene

Performance Højere Lavere

Fart Langsom motor fart Højere motor fart

BrændstofKræver højere brændstof

kvalitetKan arbejde med laver kvalitet brændstof (viscositet, cetan )

InjektionMulti-jet

(højere injektions pres)Single-jet

(lavere injektion pressures)

DIREKTE INJEKTION vs. INDIREKTE INJEKTION



Fordele Ulemper

Lavere brændstof forbrug

Pris

Kraft Støj

Kold starter Vibrationer

DIREKTE INJEKTION vs. INDIREKTE INJEKTION



DIREKTE INJEKTION



Sjaskende og Plaskende

DIREKTE INJEKTION



TYPER AF INJEKTIONS SYSTEMER

• Radial og in-line pumpe

• Injektions-pumpe

• Fælles Skinne



TYPER AF INJEKTIONS SYSTEMER

In-line pumpe

600...700 bar 1 000 bar på spidsen af injektoren



TYPER AF INJEKTION SYSTEMER

Radial pumpe

1 000 til 1 500 bar på spidsen af injektoren



INJEKTION SYSTEMER

Fordele

• Ingen højtryks brændstof linie

• Højere injektions pres

• Lavere brændstof forbrug

• Bedre omdrejning og kraft ved lav motor fart

Injektions Pumpe

2000 bar



Pressão máx. 1350 – 1500 bar

INJEKTIONS SYSTEMERFælles skinne

1 800 2 000 bar

Fordele

• Bedre injektions kontrol

• Reduktion af støj og vibration

• God brædstof forbrænding

• God omdrejning og kraft

• Reduktion af forurenende parametre



TILGANG I BENZIN MOTORERE

En benzin motor kan tilføre:

• En mix af luft og brændstof

• Luft, med brændstof bliver injekteret direkte in I cylinderen – Direkte Injektions motor

Source: Total



TURBOLADNING

Objektiv: forbedre kraften/vægten ratio

En kompressor forhøjere massefylden af luft før den kommer ind I cylinderen

Ulempe (relativ til atmosfæriske motore - “non-turbo”):

• Højere komplexitet og udgift

• højere fysisk og termisk belastning på motoren

Fordele:

• Højere omdrejninger og kraft

• Bedre brændstof forbrug



TURBOLADNING



TURBOLADNING



Variabel geometri

• Flere omdrejninger uanset fart

• Bedre brændstof forbrug

• Flere kræfter

TURBOLADNING



TURBOLADNING MELLEMKØLER

Objectiv: Forbedre kræfter/vægt ratio

Køler luften efter komprimering, før det indføres I cylinderene:

• Højere luftmasse indeni cylinderen

• Mere brændstof

• Flere omdrejninger

•Flere kræfter



FORURENINGS UDVIKLING OG KONTROLForbrænding I diesel motorer er karakteriseret ved en høj koncentration af dråber (Dårlig atomisering/fordampning af brændstof).

Hoved forurener:

• Partikel masse (PM)

• Ubundet kulbrinte, HC

• Kulilte, CO

• Nitrogen Oxider, NOx



FORURENINGS UDVIKLING OG KONTROLParameter kontrol:

• Udstødnings gas recirkulation, EGR

• Partikel filtre

• Catalytisk omformer



FORURENIGS UDVIKLING OG KONTROLParameter kontrol

Diesel:

• Udstødnings gas recirkulation, EGR (forebygger formeringen af NOx)

• Partikel filtre, aktive og passive (PM)

• Oxidering Katalytisk omformer (HC og CO)

• Selektive Katalytisk Reduktion, SCR (NOx indtil N2 og H2O)

Benzin:

• 3-vejs Katalytisk omformer

• Oxidations Katalysator (CO og HC indtil CO2 og H2O)

• Reduktions Katalysator (NO indtil N2 og O2)



Brændstof kvalitet, Diesel:

• Diesel er cetan afledt (C10H22)

• Cetan Numre: Indikere højere eller lavere kapasitet af brændstoffets

• selvantændelighed ( lavere forsinkelse af selvantændelighed)

• 15: lav selvantændelighed: isocetan

• 100: høj selvantændelighed: cetan

• Minimum cetan nummer krævet: 51

• Svovl indhold: mindre end 50 ppm Lav svovlholdigt brændstof

• Eliminere afgivelsen af svovldioxider (SO2)

• reducere PM afgivelsen

• Mindre end 10 pmm: Svovlfri brændstof (Fra 2009)





HC CO NOx PM

Diesel

Benzin

FORURENINGS UDVIKLING OG KONTROL



EUROPÆISKE ULEDNINGS STANDARDER

Standard År CO HC HC + NOx NOx PM

Euro 1 1992 2.72 - 0.97 - 0.14

Euro 2 - IDI 1996 1.00 - 0.70 - 0.08

Euro 2 - DI 1999 1.00 - 0.90 - 0.10

Euro 3 2001 0.64 - 0.56 0.50 0.05

Euro 4 2005 0.50 - 0.30 0.25 0.025

Diesel Passager Motorkøretøjer 2.5t (værdier i g/km)



ENERGI EFFEKTIVITET

OMDREJNING

Genereret Energi I en omdrejning af motoren, resultering af forbrændingen af brændstof [kg.m eller N.m].

1 kg.m=9.8 N.m

Jo højere omdrejninger, des mere frigivet effektiv energi til mortorfarten

KRAFT

Genereret Energi pr. Enhed af tid [W eller CV].

1kW = 1,36 CV

1 CV = 0,736 kW



ENERGI EFFEKTIVITET

Omdrejnings kurve

• Viser distibueringen af omdrejninger sammen med hele motorens fartegenskaber, ved fuld motor opladning (for fuld gas).

• Skal være så flad som mulig, da dette betyder god motor respons ved alle farter.

• RPM x N.m (eller kg.m)



ENERGI EFFEKTIVITET

Kraft kurve

• Viser dristibutionen af kraften sammen med hele motorens fartegenskaber, at ved fuld motoropladning (for fuld gas).

• RPM x kW (eller CV)



ENERGI EFFEKTIVITET

• CO2 afgivelse pr. liter: Benzin en smule lavere Diesel

• CO2 afgivelse pr. km: Diesel buger mindre brændstof... …afgiver mindre CO2

• Energi effektiviteten er en funktion af compressionen ratio

• Diesel motorer bruger variable brændstof til luft ratios

• Benzin motorer bruger en konstant tilførelse af luft ratio (støikiometisk: 14.7 til 1), uanset hvilken fart og opladning

• Diesel motorer har er drosselfri og luftindtaget til brandstof ratio ved idel fart kan gå helt ned til 100 til 1, og giver en bedre delvis brændstof effektivitet end benzin motore



ENERGY EFFICIENCY

Compression ratio

The

oret

ical

eng

ine

effic

ienc

y

Diesel engines

Petrol engines

resV

Vmax



ENERGI EFFEKTIVITET

Nyttigt arbejde

Ideal proces

Stoichiometric tab

Forbrændings tab

Fart variationer

Loss

es

Friktions tab

tab

87%

Benzin motor, midtbys kørsel



DIESEL vs. BENZIN

Diesel Benzin

Tilførsel Luft Luft og brændstof

ForbrændingSelvantændelig, pga. Det høje tryk og temperatur inden I cylinderen

Gnist antændelig

BrændstofMå fordampe hurtigt og være selvantændelig (højt cetan nummer)

Må være resistent for selvantændelighed(højt oktan nummer)

Højt tryk ratio Højest mulige (15 til 24)Begrænset for brandstof karaktaristika (9 til 12)

Effektivitet ~35% Mindre end 30%

Turbo opladningNår det er muligt.

Forbedre effektiviteten og forbedre forbrændingen

Ikke fælles, men er blevet en populær løsning



DIESEL vs. BENZIN

Diesel Benzin

Brændstof forbrug Lav Høj

Brændstof prisOftest lav, men det afhænger af skatten I landet

Høj

Vægt Tungere Lettere og mere kompakt

Start Næsten med det samme Med det samme

Vibration og støj Høj Lav

Motor fartBegrænset af karakteristikken af cyklusen og brændstoffet

Høj



BIL INDUSTRI – EN SPECIALITET

I 1976, Wolkswagen kom op med en opfindelse“GTI”, men de registrerede den ikke.

Næsten alle autofabrikanter brugte det!!

Men, i 1991, Wolkswagen kom med en opfindelse “TDI” og registrede det. Resultatet blev…



BIL INDUSTRIEN – EN SPECIALITETTDI – VAG Group TiD - Saab

JTD - Alfa, Fiat, Lancia D- 4D - Toyota

d - BMW D5- Volvo

CRD - Chrysler, Jeep HDI - Peugeot, Citroën

TDdi - Ford Di-D – Mitsubishi

TDCi - Ford dTi - Renault

CDTi - Honda dCi - Renault

CRDi - Hyundai CDT – Rover

DvTdi – Mazda DTI – Opel

DiTD – Mazda

CDI – Mercedes

DDTi – Nissan



Resume

Fordele ved Diesel motorer:

• Bedre energi effektivitet: Bruger mindre brændstof/energi (Arbejder ved højere kompressions ratio)

Fordele ved Benzin motorer:

• Bedre kold starter

• Mindre støj og vibration

• Mere elastisk (højere motorfart)

• Lettere

• Mere kraft i den samme str. motor



Resume

Investeringer i Diesel motore/teknologi medfører en:

• Forbedret atomisation af brændstoffet (højere injektions tryk)

• Forbedret flowet inden i cylinderen

• optimeret injektionen for at reducere støj og vibration

• maximeret kraft og omdrejninger uden at ofre brædsstof forbruget (optimere turboladningen)

• optimeret brændstof injektionen og reducere brændstof forbruget (e.g.: injektion teknologien)



Olie virksomheder arbejder på:

• Forbedre cetan nummeret

• Mindske indholdet af svovl

Resume



Tak til Prof. Tiago Farias

Technical University of Lisbon



Tak for din opmærksomhed!

Documents

KONVENTIONELLE BRÆNDSTOFFER Carlos Sousa AGENEAL, Local Energy Management Agency of Almada