F.A.Q om dieselmotorer och diesel

Denna F.A.Q ar skapad av delar på forumet och av den kunskap som finns inom klubben
F.A.Q.n är © DieselClubSweden
Författare: TDI-lamer, Zovix

Dieselmotorns Historia

Den första användbara förbränningsmotorn patenterades i Tyskland 1872 av N.A Otto & E.Langen (Bensinmotor).

Dieselmotorn patenterades 1892 & är uppkallad efter sin uppfinnare Rudolf Diesel.

Bakgrunden till denna motor var att den skulle drivas med ett bränsle som var billigare än bensin. Ursprungligen skulle motorn drivas med pulveriserad kol, men utvecklingsarbetet visade att det var fördelaktigare att andvända flytande bränsle (dieselolja). Tidiga Dieselmotorer var alldeles för stora & klumpiga för att använda för mobilt bruk. Det var först 1920-talet som 2-cylindriga Dieselmotorer började andvändas som drivkälla i lastbilar. Dessa motorer hade en effekt på ca 30 hk. Första personbilen kom på –30 talet, Mercedes-Benz 260D.

I en tid då de tekniska nyheterna avlöser varandra så snabbt som de gjort under de senaste årtiondena vore det naturligt att man också hittade nya former av kraftkällor för motorfordon. Flyget har t ex efter andra världskriget övergått från kolv- motorer till jetmotorer, & stormakternas rymdfärdsprogram har inneburit en kraftig utveckling av rakettekniken. Vad har hänt på motorsidan ifråga om t ex lastbilar, bussar & bilar.

Det har gjorts många försök att ersätta dieselmotorn med andra kraftkällor t ex gasturbinen, Stirlingmotor, Wankelmotor etc, men det finns idag ingenting som tyder på att dieselmotorn kommer att slås ut under de närmaste decennierna på den, i alla fall, tunga- & medeltunga fordonen snarare öka på grund av effektivitet och tekniska framsteg.

Dieselbilarnas försäljning har ökat rejält i hela Europa. För att tillmötesgå dom stora lagkraven, angående avgas- utsläpp, (EU 96, EU 2000, EU 2005) så har man utvecklat dieselmotorn med stora framsteg bl a katalysator, elektriskt- styrda magnetventiler & styrdon, EGR ventilen, &det senaste, Common Rail tekniken. Men Rudolf Diesels grundprinciper är fortfarande kvar.
Tillbaka

Funktion

Både Otto- & Dieselmotorn är kolvmotorer, och principen för hur dessa arbetar används än i dag, och är således mer än 100 år gammal. Tekniskt sett har dock motorerna utvecklats avsevärt både vad gäller effektuttag och vikt/volym.
Tillbaka


Motorns arbetssätt.
Dieselmotorn är en kolvmotor, där kolven suger in och komprimerar ren luft. I en Dieselmotor sugs ren luft in i cylindrarna där den komprimeras till ett mycket högt tryck. Den kraftiga kompressionen höjer luftens temperatur till ca 650-750?C. Luften måste komprimeras så mycket att den upphettas till temperaturer som ligger över bränslets självantändnings- temperatur, dvs ca 650-750?C. I slutet av kompressionstakten sprutas bränslet in i finfördelad form och antänds av den höga temperaturen. Bränsle/luftblandning I en Dieselmotor tillförs alltid luft och bränsle var för sig. Varvtalet och effektuttaget på dieselmotor regleras genom att variera den insprutade mängden bränsle. Således är mängden luft som sugs in i cylindrarna alltid densamma, tillskillnad av bensinmotorn som arbetar med i stort sett konstant blandningsförhållande mellan luft och bränsle (lambda 1). Effekten regleras, på bensinmotor, genom mängden tillförd bränsle/luftblandning. Reglering sker med hjälp av ett spjäll som stryper lufttillförseln på insugningssidan
Tillbaka


Begränsat varvtalsområde.
En brännbar blandning av bränsle och luft måste åstadkommas under mycket kort tid från det bränslet börjar sprutas in i förbränningsrummet. Denna tid kan inte bli hur kort som helst. Ökar man varvtalet över en viss gräns hinner inte bränsledropparna spridas tillräckligt i den komprimerade luften, och man får en otillfredsställande förbränning. Därför har dieselmotorn lägre max varvtal än t ex bensin- motorn, som ju matas med en färdigpreparerad bränsle/luft-blandning. Dieselmotorn har alltså ett relativt begränsat användbart varvtalsområde.
Tillbaka


Luftöverskott
Under alla driftsförhållande får dieselmotorn mer luft än vad som krävs för förbränning av den insprutade bränslemängden. Detta ger förutsättningar för mycket god förbränning.
Tillbaka


Kompressionsförhållande.
Eftersom luften måste komprimeras så mycket att den upphettas till temperaturer som ligger över bränslets antändningstemperatur, dvs 650-750?C, så det höga tryck innebär mekaniska påfrestningar på olika motordelar. Därför måste en dieselmotor byggas kraftigare än t ex en bensinmotor. En av dieselmotorns fördelar är att den arbetar med hög kompression, som ger ett bättre utnyttjande av bränslets energi (hög termodynamisk verkningsgrad). En motor kompressions är förhållandet mellan volymerna ovanför kolven i ND resp. ÖD. Ju högre kompressionförhållande ju bättre utnyttjande av bränslet (till en viss gräns). Moderna ottomotorer kan ha kompressionsförhållande 11:1 (turbomotorer något lägre). Dieselmotorer har kompressionsförhållanden i storleks- ordningen 20-26:1.

För bensinmotorer gäller att ett högt kompressionsförhållande kräver ett högt oktantal på bränslet. Ett för lågt oktantal leder till skador på motorn såsom brända ventiler, brända kolvar, överhettning mm. En dieselmotor skall däremot ha ett lågt oktanvärde (högt cetanvärde) för att bränslet skall vara lättantändigt. Nackdelen med dieselmotorn gentemot bensinmotorn är att bensinmotorn går mycket tystare, beroende på det lägre kompressionstrycket. Bensinmotorn är inte heller lika beroende av precisionsteknik som dieselmotorn. Därför är en bensinmotor principiellt billigare att tillverka. Bensinmotorns avgörande svaghet är att den kräver ett dyrbart högraffinerat bränsle och ändå har ca 10 procent- enheter lägre verkningsgrad än dieselmotorn.

Förbränningsrum
Dieselmotorn har antingen direkt eller indirekt bränsleinsprutning(äldre). I den direktinsprutade dieseln sprutas bränslet in i ett öppet förbränningsrum direkt över kolven. Oftast är det en fördjupning i kolvens översida som utgör förbränningsrummet. Motorer med indirekt insprutning har förbränningsrummet uppdelat på dels ett utrymme direkt över kolven, dels en separat yttre kammare. De båda utrymmena är förbundna genom en trång passage. Där bränslet sprutas in i den yttre kammaren. I motorer med direkt insprutning blandas all luft med bränslet i cylindern. Med indirekt insprutning menas att merparten av luften blandas med bränslet i en kammare förbunden med cylindern
Tillbaka


Direktinsprutning
I direktinsprutade dieselmotorer sprutas bränslet direkt in i cylinderns förbränningsrum,vilket ger en effektiv förbränning och låg bränsleförbrukning. För att få en så tyst gång som möjligt, kombinerat med en effektiv förbränningsprocess har insugningskanaler, förbränningsrum, insprutare och kolvarnas form anpassats för direktinsprutning. Insugningskanalerna är utformade så att den insugna luften kommer i kraftig rotation. Detta tillsammans med förbränningsrummets form skapar en kraftig turbulens under kompressionsslaget. Insprutarens munstycke har 5 (eller fler hål 2006 ->) som tillsammans med ett högt insprutningstryck finfördelar bränslet effektivt. Sammantaget gör detta att bränsle och luft blandas maximalt, vilket ger en fullständig förbränning och därmed hög effekt och minimala avgasutsläpp. Direktinsprutningen möjligör en minskning av förbrukningen jämfört med den indirekta insprutningen av följande orsaker:
  • Avsaknad av förkammare i cylinderhuvudet minskar värmeytorna. Därigenom förbränner motorn mindre bränsle för att värma vattnet med bättre prestationsresultat.
  • Avsaknad av förkammare minskar laddningsförlust i insugningskanalerna.
  • Med en enda kammare sker förbränningen i en och samma fas. Temperatur och tryck är högre, förbränningen mera komplett. Det finns färre obrända kolväten vid avgassystemet.
  • Direktinsprutade motorer är oftast byggda för något lägre varvtal och har en något hårdare gång, men har en högre verkningsgrad(bränslets energi utnyttjas bättre).
Kolvtoppen är utformad så att den ökar turbulensen i den inneslutna luften vilket är en förutsättning för att bränslet skall blandas effektivt med luften. Den roterande luftmassan kan sägas bilda en Toroid, och denna typ av förbränningsrum kallas därför Toroidformat. Det andvänds på alla direktinsprutade dieselmotorer och ger mycket effektiv blandning av bränsle och luft
Tillbaka


Indirekt insprutning
Dieselmotorer med indirekt insprutning kan delas upp två typer:

A. Virvelkammardiesel.
B. Förkammardiesel.

I en motor av indirekt insprutning sprutas bränslet in i kammaren där en del av bränslet förbränns. Trycket stiger så att förbränningsgaser och kvarvarande bränsle rusar ut genom kammarens öppning och blandas med luften i cylinderns förbränningsrum där slutgiltig förbränning av bränslet sker. I indirektinsprutade motorer sker således tryckstegringen långsamt vilket ger motorn en relativt tyst gång. Nackdelen med dessa motorer jämfört med direktinsprutade är lägre effekt och högre bränsleförbrukning. Värmeförlusterna, i den indirekt insprutade dieselns komplicerade förbränningsrum, gör att man med kall motor inte uppnår bränslets antändningstemperatur med enbart kompression av insugningsluften. Motorer med indirekt insprutning har därför glödstift placerade i de yttre kamrarna. Före start hettas glödstiften upp på elektrisk väg tills de är tillräckligt heta för att antända bränslet. Motorer med direktinsprutning använder glödstiften för att få bort oljud och för att få lägre emissioner vid kallstart. På indirekt insprutning använder man en insprutare med bara ett hål, vilka i princip är mindre känsliga för störningar än den direktinsprutade dieselns insprutare som har många små hål (5 eller fler).
Tillbaka

Dieselmotorns avgaser.

När det gäller föroreningar från dieselmotorn bör man skilja mellan partikelutsläpp och gasutsläpp. Partikelutsläppen , i dagligt tal sot, består av kolpartiklar. De icke önskvärda gaserna som förekommer i nämnvärd omfattning i avgaserna är kolväte (HC), kväveoxid (NOx) och koloxid (CO). Den dominerade delen av avgaserna består av koldioxid (CO²) och vatten. För att minimera dom olika avgasutsläppen, så använder dom moderna bilarna, t ex katalysator, EGR-ventil och turbo.
Tillbaka


Katalycatorn
Katalysatorn reducerar utsläppen av koloxid(CO) med 90%, kolväten(HC) med 50-80% och partikelutsläppen med ca 30%, medan EGR-systemet reducerar utsläppen av kväveoxider(NOx). Katalysatorn är en oxidationskatalysator (2-vägskatalysator) som reducerar utsläppen av CO och HC, men kan inte påverka utsläppen av NOx. Anledningen är att en dieselmotor alltid arbetar med luftöverskott i cylindrarna, d v s oavsett gaspådrag tillförs alltid samma luftmängd. Följaktligen kan inte en dieselmotor arbeta vid ?=1 vilket krävs för att en 3-vägskatalysator skall fungera. NOx-utsläppen reduceras istället med ett noggrant avstämt EGR-system.
Tillbaka


Vad är en katalysator:
En katalysator kallas egentligen ett ämne som har förmåga att starta och påskynda en kemisk reaktion utan att själv undergå någon förändring.
-Oxidationskatalysator, kallas en katalysator som används med ?>1 (mager blandning eller med ett överflöd av luft vid diesel). Överskottet av syre möjliggör att kemiskt ändra CO och HC å ena sidan till CO² och å andra sidan till vattenånga (H2O).
Man utnyttjar ”luftöverskott hos dieselmotorn” som kemisk reaktor, ihop med ädla metaller.
Vid diesel är dessa ädla metaller platina (Pt) och mera sällan palladium (Pd) medan man vid bensin använder en blandning av platina och rhodium (Rh).
Tillbaka


Turbo är även en avgasrenare
Motmedlet mot sot är syreöverskott och rätt förbrännings- temperatur. En av de många fördelarna med turbo är att överladdningen ger det önskade luftöverskottet i högre grad än man uppnår med en sugmotor.
Ett speciellt förhållande uppstår vid acceleration från lågvarv på grund av att det dröjer något innan turboaggregatet kommer upp i varv. Biltillverkarna har löst det problemet genom att låta det för ögonblicket aktuella trycket på insugningssidan begränsa bränsletillförseln, så att bränslemängden vid insprutningen aldrig överstiger tillgången på syre,
På så sätt håller turbon ner partikelutsläppen. För om syretillförseln är för dålig och/eller temperaturen för låg kommer kolpartiklar att finnas kvar i fast form och komma ut med avgaserna som svart rök.
Tillbaka


Ämnen i avgaserna

Vatten (H²O) Vid all förbränning bildas vatten.

Koldioxid (CO²) Koldioxid är i sig inte farligt men anses vara en av huvudorsakerna till växthyseffekten. Koldioxid absorberas av världshaven och naturen i övrigt, men genom att fossila bränslen används tillförs mer koldioxid än vad som ingår i det normala kretsloppet. Mängden koldioxid är i direkt proportion till bränsleförbrukningen. En bränsle- snål maskin med en bränslesparande förare minskar koldioxidutsläppt

Koloxid (CO) Att koloxid, även kallat kolmonoxid, är giftigt är välkänt. Detta är ett osynligt och luktfritt ämne. Symtomen på koloxidförgiftning är huvudvärk, kräkning och yrsel. Koloxid bildas när förbränningen inte är fullständig. Genom effektiva förbränningsrum minskas därför koloxiden. Även en katalysator reducerar koloxidmängden.

Kolväten (HC) Illaluktande, irriterar ögon, näsa och hals. Bidrar till ökad cancerrisk En del av föroreningarna kallas för PAH och är starkt cancer- framkallande. Kolväten reduceras effektivt med en katalysator.

Kväveoxider (NOx) Försurar naturen och skadar lungor och slemhinnor. Anses som mycket giftig. En hög förbränningstemperatur ger mer kväveoxider. CO och NOx är delvis i motsatsförhållande mot varandra. Om man strävar efter att sänka CO kommer Nox att öka och tvärtom. Det finns dock en brytpunkt där båda värdena tillsammans är som lägst och det är denna punkt man eftersträvar. För att få ner båda värdena samtidigt finns inga genvägar, annat än ren motorutveckling. Exempel på eventuella lösningar är återcirkulation av avgaser (EGR-ventil) och insprutning av UREA (konstgjord grisurin). Även Intercooler på turbomotorer bidrar till lägr förbränningstemperatur.

Partiklar (PT) Partiklar består av sot, oförbränt bränsle, oljerestrer, svavelpartiklar och ett flertal andra ämnen. Vetskapen har ännu inte lyckats utröna alla skadeverkningar men är dock överens om att de är farliga. Påverkas till stor del av vad bränslet innehåller och vilket skick motorn är i. Turbo är ett mycket bra sätt att få ner partiklarna. När kraven skärps blir problemet att få turbon att accelerera tillräckligt snabbt. Lösningen på detta är Wastegate ventil eller turbo med variabel geometri.

Varför ryker eländet då?
Onormalt kraftig dieselrök orsakas alltid av ofullständig förbränning. Ofullständig förbränning kan bero på motorns kondition, bränslet eller insprutningsutrustningen. Även körsättet och trafikförhållandena har betydelse. I stadstrafik accelerar man ofta och detta medför stora avgasmängder per tidsenhet. Onormalt kraftig dieselrök efter kallstart kan bero på att kallstartanordningen är felaktig. I allmänhet kan det vara svårt att urskilja vilken färg det är på avgasröken eftersom avgaserna går igenom en tvåvägs oxidationskatalysator. Vid körning på hög höjd kan det ryka mer än normalt. Detta behöver inte tyda på något fel, utan beror på den lägre syrehalten på hög höjd.

Svart rök
Orsakas av för mycket bränsle eller för lite luft. Sothalten i avgaserna blir då markant.
  • För stor insprutningsmängd
  • Fel insprutningstidpunkt (för tidig)
  • Smutsigt luftfilter, för lite luft tillförs.
  • Slitna insprutningsventiler
  • Fel bränsle
  • Stort motryck i avgassystemet (igensatt)

Blå rök
Orsakas av ofullständig förbränning. Består av kondenserade bränslepartiklar. Kan även orsakas av olja (hög oljeförbrukning).
  • För sen insprutningstidpunkt
  • Defekta insprutningsventiler
  • Hög oljeförbrukning
  • Fel bränsle
  • Oljeläckage från turboaggregatet

Vit rök
Uppstår främst vid kallstart. Består av kondenserade bränslepartiklar. Bränslet har längre tid på sig att kondensera än vad som är fallet vid blå rök. Kan även orsakas av vattenläckage in i avgassystemet eller cylinderhuvud.
  • Förvärmningssystemet (glödstift) ur funktion
  • Lågt kompressionstryck
  • Låg driftstemperatur
  • Defekta insprutningsventiler
  • För sen insprutningstidpunkt
  • Vattenläckage
  • Kallstartanordningen ur funktion.
  • Läckage av tätning i turbo på avgassidan. Oljan som läcker förbi förbränns inte utan förgasas. Kollas genom att lukta på den vita röken
Tillbaka


EGR-VENTIL
För att minska utsläppen av främst kväveoxider (NOx) är dieselmotorerna utrustade med ett EGR-system som återcirkulerar en del av avgaserna vid vissa körförhållanden. När EGR- systemet skall aktiveras, och hur mycket avgaser som skall återledas beräknas av insprutningsstyrenheten med hänsyn tagen till motorns varvtal, insprutad bränslemängd, insugen luftvolym, motortemperatur och det omgivande atmosfärstrycket. Normalt är EGR-systemet endast aktiverat vid dellast och normal motortemperatur. Det finns två olika EGR-system. Ett som styrs med vacuum från insugningsröret via en magnetventil. Det andra systemet styrs, där EGR-ventilen är en elmotor, elektriskt av insprutningsstyrenheten.
Tillbaka


Vacuumstyrt EGR-system
Återcirkulationen av avgaser sker genom att magnetventilen styr öppningen av EGR-ventilen och därmed den mängd avgaser som kan passera från avgasgrenröret till insugningsröret. Magnetventilen för EGR, styrs av en signal (RCO) från insprutningens styrenhet. RCO-signalen reglerar magnetventilens öppning och därmed mängden återledda avgaser.
Tillbaka


Elektriskt styrd EGR-ventil
Samma som den vacuumstyrda EGR-ventilen, sker återcirkulationen av en viss mängd avgaser som kan passera från avgasgrenröret till insugningsröret. Men i detta system så styrs EGR-ventilen elektriskt. EGR-ventilen styrs ut av en RCO-signal från insprutningens styrenhet. RCO-signalen modulerar ventilens öppnande och därmed mängden avgaser som återförs till insugningsröret. Dess exakta läge kontrolleras av en inbyggd potentiometer. Styrenheten utför ständig testning för att veta läget på EGR-ventilens spjäll. EGR-ventilen är placerad i insugningsröret.
Tillbaka


EGR kylare
På nyare bilmodeller 2000-> så börjar dessa bli vanliga.
  1. Rakt insugsspjäll
  2. Vakuumdosa som reglerar spjället
  3. Kanaler för avgasers kylning
  4. Central kanal utan kylning för snabb uppvärmning
Från kylaren som vanligtvis sitter på motorblocket så går sedan ett rör upp till precis efter spjället eller till insuget.
Ett kylelement för de återförda avgaserna ihopkopplat med EGR-ventilen. Den minskade temperaturen på de återförda avgaserna medför att deras mängd ökar. För samma volym blir den tillåtna gasmängden större varvid NOx-utsläppen reduceras ytterligare.
Detta ökar mängden avgaser och förbättrar därmed minskningen av kväveoxider (NOx). Ett By-pass spjäll gör det möjligt att styra avgaserna genom kylaren eller förbi kylaren direkt till insugningen.
Under motorns upppvärmningsfas (kylvätsketemperaturen under ca 70° C) kyls inte de återförda avgaserna. Avgasernas höga temperatur påskyndar nämligen uppvärmningen av motorn, vilket bidrar till att minska utsläppen vid kall motor.
By-pass spjället styrs av en magnetventil som styrs ut av motorstyrenheten. När magnetventilen är aktiverad är spjället stängd och styr avgaserna genom kylaren.
Tillbaka


Luftspjäll
Är liksom egr kylare också en nymodighet på moderna dieslar. På insugningssidan sitter ett luftspjäll med en vacuumdosa som styrs ut av motorstyrenheten med hjälp av en magnetventil. Luftspjällets uppgift är att strypa lufttillförseln så att motorn stannar tvärt när man stänger motorn. När tändningen slås ifrån styrs magnetventilen för spjällstyrning av styrenheten. Vacuumklockan sätts i förbindelse med bromsservokretsen och luftspjället stänger. På vissa motorer (bla. VAG, renault, volvo) hjälper spjällhuset även till EGR-systemet med avgasåterföring, genom att stänga delvis så främjar man återföringen av avgaser till EGR-ventilen. På TDI bla AFN, ( och AUH och 1Z?) så sitter egr ventilen i själva spjällhuset. (sed bakifrån) På en ny bil så fungerar systemet bra, dock på VAG så kan detta systemet dra in en hel del sot och på bilar 12.000mil+ så kan det se ut så här... Vilket begränsar effekten högst avsevärt från mellanregister och uppåt. Kombinationen med sot och olja från motorventilation kan sätta igen denna ventil och insuget rejält med tiden. Äger man en VAG bil med några år på nacken är ett tips att man tar en dag och plockar isär detta samt intagsröret till luftboxen som ofta har ett förfilter (snowscreen) som inte många vet om finns. Inget av detta kollas på en fullservice.
Tillbaka


Luftpump
Eftersom en dieselmotor jobbar med luftöverskott, så kan den inte försörja vissa komponenter som styrs av vakuum som t ex EGR-ventil, bromsservo, den förhöjda tomgången som styrs av en magnetventil etc. Därför har dieselmotorer en anordning som producerar vakuum, en luftpump, som förser dessa komponenter med vakuum. Drivs ofta av kamaxeln på kortsidan av toppen. Kompromissen mellan kväveoxider och kolväten. Fördröjd insprutning minskar emissionerna av kväveoxider (NOx), men en alltför fördröjd insprutning ökar emissionerna av kolväten (HC). Som exempel kan en förskjutning av insprutningen på en vevaxelgrad öka emissionerna av NOx eller HC med 15%. Det gäller därför att ställa in insprutningens början mycket exakt. Det krävs därför kontroll och reglering av insprutningens början på elektronisk väg. NOxär symbolen för kväveoxider. Detta är miljöförstörande ämnen som bildas i förbränningskamrarna vid höga temperaturer. HC är symbolen för kolväten. Detta är miljöförstörande ämnen som härör från ofullständig förbränning av drivmedel. Dessa är följden av en otillräcklig finfördelning av dieselbränsle på insprutarens utgång, vilket medför en ofullständig förbränning av bränsle som sprutas in i form av små droppar. Common Rail som system åstadkommer en finfördelning genom en kraftig ökning av insprutningstrycket och är mer exakt än konventionell pumpteknik.
Tillbaka


Partikelfilter
Nya motorer är ofta försedda med ett system kallat cDPF (catalyst Diesel Particulate Filter). Enheten fungerar dels som partikelfilter och dels som oxidationskatalysator. Det betyder att utsläppen av partiklar såväl som HC och CO reduceras. Partikelfiltret är uppbyggt av porös kiselkarbid belagd med en washcoat (ytförstorare). Washcoaten är i sin tur är belagd med ett skikt ädelmetall. Ädelmetallen fungerar som katalysator och oxiderar CO och HC till CO2 och vatten. Partikelfilterdelen fungerar genom att avgaserna tvingas genom filtrets porösa väggar varvid partiklarna fastnar väggarna. Ett nytt filter fångar ca 70% av partiklarna och ett "något" brukat mer än 95% av partiklarna. Renbränning av filtret sker utan några tillsatser. Partikelfiltren har i regel inget bytesintervall.
br> På Renault språk så kallar dom filtret för FAP. och är separerad från själva katalysatorn på avgasröret. (2002 -> De kan ha ändrat detta nu) Partikelfiltret (FAP) består av en enda enhet som är gjord av speciella keramiska material. Formen kan jämföras med formen på en vanlig katalysator. Men i partikelfiltret är dock hälften av rören blockerade. Mellan varje rör är materialet poröst så att avgaserna kan passera igenom det. Tack vare denna utformning, går avgaserna genom filterelementet och partiklarna stannar kvar i de blockerade rören. När partiklarna lagras i filtret, minskas effektiviteten och ökar mottrycket på avgassystemet. Därför måste filtret regenereras. Då förbränns de samlade partiklarna och rätt prestanda och effektivitet kan bibehållas.
Tillbaka


Regenereringen av filtret
Insprutningens styrenhet använder olika givare (tryck- och temperaturgivare) som sitter framför och bakom filtret för att mäta hur igentäppt partikelfiltret är. När en viss tröskelnivå har nåtts, aktiveras regenereringsprocessen. För att filtret ska kunna regenereras, måste avgastemperaturen vara tillräckligt hög. Över en viss temperatur sönderdelas nämligen partiklarna när de kommer i kontakt med det speciella materialet i filtret. Särskilda program som kontrolleras av insprutningens styrenhet gör det möjligt att öka temperaturen i avgaserna om denna inte är tillräckligt hög.
Tillbaka

Gasväxling

Hos fyrtaktsmotorer regleraras gasväxlingen av tvångsstyrda ventiler. Ventilerna ergåller sin rörelse från kammar på en kamaxel som i sin tur drivs av vexaxeln via transmitionen, som kan vara av antingen rem,kedja eller kugg-typ.Eftersom gasväxlingen sker en gång vart annat varv måste kamaxelns hastighet vara hälften av vevxelns.

För att gasväxlingen skall hinna utföras måste ventilerna öppna före dödpunkterna. Inloppsventilen(insugsventilen) öppnar före veredödpunkt(Tdc) och stänger långt efter nedre dödpunkt. Vraför? Jo för att man vill utnyttja rörelseenergin hos inloppsluften för att få en så bra spolning av cylindern som möjligt.

Om ventilen skulle öppna sent får man en för stor strypning av insugningsluften och en sämmre fyllnadsgrad uppnås. Detta är ett problem vid höga varvtal då ventilerna till slut inte hinner med att öppna och tänga. Om den däremot stänger för tidigt får man en strypning i slutet av inloppstakten vilket även detta leder till en försämrad fyllnadsgrad. Avgasventilen öppnar innan kolven nått nedre dödpunkt för att tycket i cylindern skall hinna sjunka innan utblåsningstakten börjar när kolven vänder. Om trycket i avgasröret är högt går det åt mer energi när utblåsningstakten inleds och motorns förluster ökar.

Ventilerna kommer att överlappa varandra. Detta innebär att avgasventilen och insugsventilen kommer att så öppna samtidigt och insugningsluften får fri passage ut i avgasröret. Det säger sig självt att denna överlappning skall försöka minimeras till så liten som möjligt utom hos trimmade högvarviga sugmotorer där den kan utnyttjas för en ejektorverkan för att öka fyllnadsgraden.Dock kommer Överlappningen vara större hos överladdade motorer eftersom det är större mängd gas som skall växlas.

Överladdning.

Överladdning av en motor innebär att en kompressor pressar in mer luft, syre in i cylindrarna än vad motorns egna kolvar skulle klara av att suga in av sig självt. Dieselmotorer är som regel idag överladdade med en turbokompressor i dagligt tal kallad turbo/avgasturbo, här följande kallad turbon. En motor med turbo kallas turbomotor och en utan kallas sugmotor.

Turbo
Turbon är en bra kompressor på mång sätt, bland annat för att den inte själ någon effekt från motorn för att drivas. En turbo drivs av avgaserna som tvingas igenom en radialturbin som i sin tur driver en radialkompressor som siter på samma axel och därmed också får samma varvtal. När avgasturbinen får kompressorhjulet att rotera sugs luft från luftrenaren in och komprimeras in i insuget och pressas på så sätt in i cylindrarna. Kompressorn klarar av att leverera ett visst övertryck (laddtryck) i insugningsgrenröret och rent generellt kan man säga att laddtryck på ca 1 bar/ 0,1MPa är normala. Lägre laddtryck förekommer på vissa bensinmotorer som då benämns lättrycksturbo.

Varvtalen hos en turbo är naturligtvis avhängt på hur stort aggregatet är men generellt kan man säga att det rör sig om 1250 - 2200 rps (Varv/sekund) vilket blir ung. 75000 - 130000 rpm. Ju högre varvtal ju mindre och lättare turbo för samma laddtryck och cylindervolym som den ska försörja. Av varvtalen kan man också härleda att smörjningen är otroligt viktig. En turbo är normalt glidlagrad. Oljans uppgift i en turbo är både att smörja och att kyla vilket är nog så viktigt att påpeka. Försvinner smörjningen i turbon eller att flödet blir för dåligt är nästan uteslutande det första som händer att den oljan som finns där koksar, och då täpper igen resten av smörjkanalerna och turbon skär.

Jo turbon jobbar faktiskt gratis. Den effekt som tas ut över turbinen märker du som en temperaturskillnad på avgaserna. Som alla vet enligt fysikens grundlagar är en temperaturskillnad på en gas i samma volym även en tryckskillnad. Därför kan du få en turbo att gå endast genom att sätta en brännare på avgassidan, så när temperaturen blir hög nog kommer turbinen att börja rotera. Tillför du ett övertryck från insuget kommer man öka verkningsgraden på turbinen så mycket att man kanske kan utföra något arbete med den.
Detta är principen för gasturbiner och principen funkar precis lika bra för turboaggregat, skillnaden är att istället för en brännare har en förbränningsmotor emellan. Det är alltså avgasernas temperatur och flöde som är avgörande. Detta gör att turbon utnyttjar den energi som annars skulle gått ut i avgasröret som värme.
Tillbaka


Laddluftkylare
Laddluftkylning, Intercooler, Aftercooler kärt barn har många namn... Laddluftkylning tillgriper man för att få in så mycket luft i cylinern som möjligt utan att öka laddtrycket. Det hela är mycket enkelt och man kyler den komprimerade luften från turbon som kan ha en temperatur på 150 grader till en mer rimlig nivå. Normalt kyls luften med en luft/luft kylare som placeras framför eller invid kylvätskekylaren som tar ner temperaturen till 20-90 grader beroende på belastning och kylluftgenomströmning. Varianter med vätskekyld laddluftkylare förekommer också, framför allt på större motorer t.ex. industri eller marinmotorer.

Fördelen med den kylvätskekylda laddluftkylaren är att vägen från turbo till insugningsgrenrör kortas och motorn svarar snabbare vid belastningsförändringar, motorn får bättre respons.
Tillbaka

www.dieselclubsweden.se
Webmaster: Daniel Hermansson
Layout skapad av Magnus Zotterman