Hvor langt er man med den eksperimentelle DiesOtto-motor?

Klik for at se billedet i stort

Rudolf Christian Karl Diesel (1858–1913) og Nicolaus August Otto (1832-1891), opfinderne af hhv. diesel- og ottomotoren.


Spørg Scientariet

I 'Spørg Scientariet' kan du stille spørgsmål om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare.

Nu kan du også udfordre dine venner med ekspert-spørgsmål fra Scientariet i Ingeniørens Facebook-quiz "Så ka' du lære det!".

Klik for at deltage i quizzen og test dine venner.


Dokumentation

Af Julie Maria Callesen, lørdag 09. jul 2011 kl. 09:00

Heinrich Callesen vil gerne vide, hvor langt man er nået med DiesOtto-forsøgene:

"DiesOtto motorens status? Mercedes-Benz har i nogle år eksperimenteret med en 4-cyl. 1,8 L bilmotor, der ved lav last fungerer som en dieselmotor. Ved høj belastning skiftes glidende til Otto princippet ("benzinmotor") med lavere kompressionsforhold og gnisttænding. Herved skulle opnås både lavere forbrug og højere ydelse. Brændstoffet er formodentligt benzin i begge tilfælde? Hvor langt er man nået med disse spændende forsøg? Og hvorledes ændres kompressionsforholdet under driften?"

Jesper Schramm, lektor i forbrændingsmotorer ved DTU Mekanik, Leder af forbrændingsmotorafdelingen, svarer:

"DiesOtto motoren blev præsenteret af Mercedes-Benz i 2007 som en fremtidig løsning til S-klassen. Det er en mellemting mellem en benzin og en såkaldt HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) motor, der igen virker ved en blanding af en benzin- og en dieseltypeforbrænding. Brændstoffet er benzin i alle tilfælde.

Et problem med dieselmotoren er den forholdsvis lave ydelse og de høje emissioner, sammenlignet med benzinmotoren. Til gengæld har den en god brændstoføkonomi. Benzinmotorens problem er den dårligere brændstoføkonomi, specielt ved lavere belastninger. I dag har man store muligheder for at styre motorens forbrændingsprincip vha. avanceret elektronik. Dvs. man kan kombinere benzin- og dieselprincippet i samme motor, som det f.eks. gøres i DiesOtto motoren. Man udnytter derved dieselmotorens gode brændstoføkonomi ved lavere belastninger. Ved høje belastninger kører man normal benzindrift og opnår derved at motoren stadig har en høj maksimal effekt.

Det lyder enkelt, men specielt HCCI-princippet er vanskeligt at styre indenfor praktiske operationsgrænser, samtidig med at det selvfølgelig er en udfordring at ændre motorens kompressionsforhold under driften. En række avancerede tiltag er indført for at kunne gøre dette. Det drejer sig om: "Variabel Ventil Styring", "Direkte Brændstofindsprøjtning", "Turboladere med variabel Geometri" og altså "Variabelt Kompressionsforhold".

Kombineret med avanceret elektronisk styring, giver disse tiltag mulighed for at styre forbrændingen indenfor grænser, der sikrer lave emissioner og lavt brændstofforbrug, samtidig med høj motorydelse. Kompressionsforholdet varieres ved at krumtapakslen er monteret i lejer som kan løftes og sænkes, hvorved kompressionsforholdet samtidig kan ændres fra 7 til 14.

Siden 2007 har vi ikke hørt så meget til DiesOtto motoren, hvilket formentlig skyldes, at det ikke er så enkelt et princip endda. Der er dog ingen tvivl om, at bilfabrikanterne generelt arbejder med disse nye typer af motorer, hjulpet af de muligheder som en meget nøje elektronisk kontrol i dag giver. HCCI, eller lignende principper, indføres således løbende i deloperationsområder i fremtidens motorer."



10. jul 2011 kl 15:00

Erik Nørgaard

Hvad

er konsekvensen ved at øge kompressionsforholdet på en 'normal' benzinmotor med og uden turboeffekt.

Er klar over at det er udstødningsgasserne (volumnet) der driver turboerne normalt.

Er det mon muligt at drive en turbo mekanisk eller elektrisk og stadig opnå en energifordel?


10. jul 2011 kl 18:59

Peter Sager Bønke

Re: Hvad


Er det mon muligt at drive en turbo mekanisk eller elektrisk og stadig opnå en energifordel?

Ja. Det hedder en kompressor.
Mht. kompressionsforhold vil en forøgelse give større effekt, men også større belastning og slid. Turbomotorer har normalt lavere kompressionsforhold end en tilsvarende turbomotor bla. på grund af dette men også pga. problemer med detonation når trykket bliver for højt.
Når først den er startet antænder en dieselmotor brændstoffet på nogenlunde denne måde (groft sagt, og "detonationen" er meget kontrolleret). I en benzin motor er der ikke tale om en eksplosion men en nøje kontrolleret forbrænding, da motoren ellers vil "banke" (tænde utilsigtet) og let kan blive ødelagt.
Det højst opnåelige kompressionsforhold afhænger altså i høj grad af brændstoffet og additiver som fx ethanol eller TEL (tetraetyl-bly, hvis det hedder sådan på dansk). Med sidstnævnte kan man let opnå oktantal på over 150, (normalen ved danske tankstationer er 95 og 98 for blyfri benzin!)


11. jul 2011 kl 00:22

Peter Hansen

Re: Hvad

Turbomotorer har normalt lavere kompressionsforhold end en tilsvarende turbomotor

Den sætning giver ingen menig, det er da vist en trykfejl at skrive turbomotor to gange.


11. jul 2011 kl 02:15

Erik Nørgaard

Re: Hvad

Ja. Det hedder en kompressor.

Ja, men bilnørderne fatter det bedre, når der står turbo.
Tager man fat i en 2 ltr. motor ved 3000 o/min så skal der jo knap 6000 ltr luft ind i motoren hvert minut, men (kom)presser man, kan der jo presses mere energi ud af motoren.
Spørgsmålet er blot. Hvordan går det med økonomien. Kompressordriften er jo ikke gratis.

Benytter man en turbolader med både udstødningsgas og DC-motordrift, kan skylningen blive mere effektiv hvis der suges med elmotoren tilkoblet.

En ting er de teoretiske muligheder - De skal også udføres i praksis, hvilket kan blive en noget anden historie.

Kontrolleres 'bankeriet' ikke via multiinjection med 1500 Bar tryk? eller sådan noget ;-D

Jeg har herldigvis ikke en regnemaskine med de rigtige fomler til rådighed. ;-)


11. jul 2011 kl 02:24

Michael Eriksen

Re: Hvad

Benytter man en turbolader med både udstødningsgas og DC-motordrift, kan skylningen blive mere effektiv hvis der suges med elmotoren tilkoblet.
En kompressor er ikke el-drevet, men trækkes direkte af krumtapakslen. Den tager ganske rigtig betydelig motoreffekt (rask væk 50 HK afhængig af motorstørrelse) men giver meget mere tilbage.

En turbo drives overhovedet ikke af udstødningsvolumenet, men alene af entropien (temperaturen).


11. jul 2011 kl 02:50

Michael Eriksen

Re: Hvad

Tager man fat i en 2 ltr. motor ved 3000 o/min så skal der jo knap 6000 ltr luft ind i motoren hvert minut...
Hvor får du det tal fra? Hvis vi taler om en normal fircylindret firtakts Ottomotor, så er der en cylinderfyldning per to omdrejninger per cylinder: 4 cylindre x 0,5 l x 0,5 x 3000 omd/min= 3000 l/min.


12. jul 2011 kl 21:56

Peter Sager Bønke

Trykladning eller?

Er der hold i den her? Lyder som et dårligt forsøg på en evighedsmaskine.
http://en.wikipedia.org/wiki/T...gine


10. aug 2011 kl 20:36

Jørgen Partsch

Ikke tetraethylbly

Jeg vil lige for god ordens skyld oplyse, at det heldigvis ikke længere er tilladt at tilsætte bly til benzin. Jeg mener at forbuddet kom for cirka 20 år siden. Til meget gamle biler uden katalysator, d.v.s. biler, der er fremstillet og indregistreret før 1990, og som ikke kan køre på "blyfri" benzin har man i de sidste 20 år vist nok benyttet sig af nogle kalium-additiver i stedet for.


10. aug 2011 kl 22:07

Bjarke Mønnike

De sidste 30 år.....

......mindst, har alle biler kunne køre på blyfri benzin. Blyet ødelægger katalysatoren så derfor blev blyet fjernet.

Blyet havde tidliger to opgaver. dels at forhindre at ventilerne ødelagde ventilsæderne, men efter der er kommet hårdmetalsæder er dette ikke et problem mere og delst at hæve oktantallet.

For at hæve oktantallet anvender man så idag sprit..ethanol... til formålet.

Mine tidligere biler både Citroen BX 1988 og Fiat Uno 1986 var født uden katalysatorer og kørte ganske udmærket helt frem til 2005 :o)

Jeg har også en Fiat Uno fr 1991 men den har katalysator og den kører ikke så godt mere :o)


12. sep 2011 kl 20:10

Michael Intile

Re: Hvad

En turbo drives overhovedet ikke af udstødningsvolumenet, men alene af entropien (temperaturen).

En turbo består af to skovlhjul, et hjul i hvert sit kammer, skovlhjulene er forbundet via en aksel. Det ene hjul (turbinen) drives af udstødningsgassen fra motoren. Det andet hjul (kompressoren) drives af den gennemgående aksel. Flere o/m på motoren giver større flow igennem udstødningen, og turbinen kører hurtigere. Turbinen i udstødningen driver dermed kompressoren i det andet kammer og den opbygger et tryk imellem turboen og forbrændingskammeret.


12. sep 2011 kl 20:47

Rasmus Elmelund Nielsen

Re: Hvad

En turbo drives overhovedet ikke af udstødningsvolumenet, men alene af entropien (temperaturen).

En turbo består af to skovlhjul, et hjul i hvert sit kammer, skovlhjulene er forbundet via en aksel. Det ene hjul (turbinen) drives af udstødningsgassen fra motoren. Det andet hjul (kompressoren) drives af den gennemgående aksel. Flere o/m på motoren giver større flow igennem udstødningen, og turbinen kører hurtigere. Turbinen i udstødningen driver dermed kompressoren i det andet kammer og den opbygger et tryk imellem turboen og forbrændingskammeret.

Jeg tror Michael Eriksens pointe er at turboen ikke alene drives af udstødningsflowet (Newtonske kræfter) men primært af temperatur/trykforskellen over turbinehjulet.

Så flere omdrejninger giver rigtignok større masseflow, men vigtigere for turboens effektivitet, også højere udstødningstemperatur, og dermed potentielt større trykfald.

I øvrigt ville det være spild af energi at drive turbinen med andet end udstødningen, man kan allerede med udstødningsdrevne turboer generere alt det tryk man overhovedet kan håndtere i forbrændingsrummet, så potentialet for forbedring af den volumetriske virkningsgrad er udtømt.

R


19. sep 2011 kl 16:30

Kristian Førby

konsekvensen ved at øge kompressionsforh

Hvis man øger kompressionsforholdet på en benzinmotor risikere man, det man i folkemunde kalder "tændingsbanken". Altså at brændstoffet antænder før at stemplet er i top (TopDeadCenter) pga temperaturstigningen -> trykforøgelsen forsaget af stemplets opadgående bevægelse.
Regn selv konsekvensen af det ud.


19. sep 2011 kl 17:12

Erik Nørgaard

Re: konsekvensen ved at øge kompressionsforh

Der vist noget der er smuttet!

Tændingsbanken opstår ved at stemplet trækkes nedad af plejlstangen og så først derefter kommer 'forbrændingen' og trykker ned på stemplet, hvilket giver et mekanisk 'knald' fra sløret i lejerne, der høres som 'bankning'.

Dét man risikerer ved den forøgede kompression er at energien 'fyres af' inden toppunktet er nået, hvorved motoren bremses = spild af energi.


24. sep 2011 kl 22:41

avatar

Michael Deichmann

Værkstedsnonsens

Der er eder****** for meget værkstedsnonsens her i spalten!

Man kan ikke øge kompressionsforholdet i en benzinmotor ret meget over 1:12-13 stykker med den benzin man normalt kan købe i DK (max- 98 oktan).
Problemet er ganske rigtig motorbankning. Det har ikke en rygende fis med lejeklapren at gøre..
Under normal drift komprimeres benzin-luft blandingen og når stemplet er på vej op i kompressionsslaget tændes blandingen med en gnist fra tændrøret. Der er tale om en forbrænding (derfor hedder det en forbrændingensmotor) og ikke en eksplosion. Forbrændingen breder sig med en flammefront igennem forbrændingskammeret og trykket bygges op og topper når stemplet er lige over TDC.
Hvis kompressionsforholdet er for højt vil det tryk/temperatur forhold hvor benzin/luftblandingen selvantænder opstå under forbrændingen og en eksplosionslignende forbrænding opstår som giver en meget højere trykgradient end under normal forbrændning. Denne tilstand giver anledning til tændingsbanken.<tændingsbanken har en klart metallisk lyd - nærmest som om der sidder en og slår på stemplerne med en lille hammer, mens lejebanken er mere bulderagtig.
Ud over at ydelsen ikke er optimal vil tændingsbanken også belaste lejer, plejlstænger oh stempler voldsomt.


Ny i debatten? Opret en brugerkonto