Forsker: Direkte indsprøjtning er fremtiden for benzinbiler
Direkte indsprøjtning er en del af fremtiden for benzinbiler, også selvom de udleder flere ultrafine partikler end traditionelle benzinbiler, slår lektor fra DTU Mekanik fast. Han forklarer her, hvordan direkte indsprøjtning fungerer.
Her ses en forsimplet tegning af en cylinder med direkte indsprøjtning. De grønne streger symboliserer luft fra indsugningsmanifoldet. Neden for luftstrømmen ses brændstofindsprøjtningen, der kan sprøjte benzin direkte ind i cylinderen. Billedet stammer fra en Audi 2,0 FSI.
Læs også
-
Ingeniøren tester: Direkte indsprøjtning fordobler bilens udslip af ultrafine partikler
-
BMW smider to cylindre, tilsætter to turboer og høster bedre benzinøkonomi
Læs mere om
Det seneste årti har bilproducenterne taget en motorteknologi til sig, som kan forlænge levetiden for benzinmotorer i en verden, der er mere og mere fokuseret på fossilfri energi. Teknologien kendes som direkte indsprøjtning, eller DI-benzinbiler, og teknologien er med til at sænke CO2-emissioner, benzinforbrug og give en højere motorydelse.
»Der er mange fordele ved direkte indsprøjtning, fordi fremtiden er motorer, hvor alt er elektronisk styret, og direkte indsprøjtning er klart vejen frem,« fortæller Jesper Schramm, lektor ved DTU Mekanik.
Forskellen mellem direkte indsprøjtning og traditionel elektronisk indsprøjtning er, at i direkte indsprøjtningssystemer, sprøjtes benzin direkte ind i cylinderen ved højt tryk, som navnet antyder. Det gør, at brændstoffet forstøves, hvilket er en fordel, når benzinen alligevel skal blandes med luft. Med traditionel indsprøjtning mikses benzinen med luft i indsugningssystemet, hvorefter indsugningsventilen åbner, og luft/benzinblandingen suges ind i cylinderen.
»Med direkte indsprøjtning får du en mere effektiv forbrænding, hvor du ikke har problemet med, at der udkondenserer brændstof på væggene i indsugningssystemet. I et traditionelt system kan det ellers betyde, at ikke alt brændstof er i dampform, og så blandes det ikke ordentligt med luften. Det betyder, at der kan forekomme store sjatter af benzin, som giver uforholdsmæssige høje emissioner og brændstofforbrug,« forklarer Jesper Schramm og fortsætter:
»Men det, der i virkeligheden er den allerstørste fordel ved direkte indsprøjtning, er, at man fuldstændig kan time, hvornår forbrænding skal ske. Du kan fuldstændig bestemme, hvornår og hvor længe benzin skal sprøjtes ind i forbrændingskammeret. Det giver god mulighed for at optimere energiforbruget for motoren, da man mere frit kan vælge, hvordan indsprøjtningen og forholdet mellem luft og indsprøjtet brændstof skal være ved forskellig belastning.«
Ultrafine partikler
Lavere emission, lavere forbrug og typisk også en højere motorydelse er fordelene ved direkte indsprøjtning, men meget tyder også på, at systemet med direkte indsprøjtning udleder langt flere ultrafine partikler end traditionelle indsprøjtningssystemer. Det er et problem, fordi man mistænker ultrafine partikler for at være de allerfarligste partikler, da de er så små, at de kan optages gennem lungerne og derfra ramme blodbanerne.
Konkret opstår problemet, fordi forbrændingen af benzinen begynder at ligne dieselmotorens mere, hvor brændstoffet decideret sprayes ind i forbrændingskammeret. Som følge heraf opstår der nogle lokale fænomener med underskud af luft, der er af betydning for dannelsen af partikler, men et problem, man først er blevet opmærksom på for nylig, forklarer Jesper Schramm.
»Fordi partiklerne vejer så lidt, har man ikke været opmærksom på dem altid, men nu har man bedre måleudstyr og kan nu faktisk se, at der opstår ultrafine partikler. Det er sådan en ulempe, der har vist sig, efter man i første omgang klappede i hænderne, da teknologien blev indført,« fortæller Jesper Schramm og uddyber:
»I en dieselmotor har du et flammehav omkring nogle dråber brændstof. Sådan er det ikke i DI-motoren, men forbrændingen begynder at minde om det. Her har du lokalt nogle dråber, som giver fede blandingsforhold, og det giver så nogle uregelmæssigheder i forbrændingen. Men det her er faktisk noget, ingen rigtig kan svare på. Ingen ved med sikkerhed, hvorfor det sker, man kan bare se, at det begynder at ligne dieselforbrænding, og så begynder der også at opstå problemer med partikler,« forklarer Jesper Schramm.
Man ved altså ikke ret meget om, hvad ultrafine partikler indeholder, da de er så små, at de er svære at undersøge. Noget af det, man dog ved, er, at det i højere grad er kulbrinter fra uforbrændt brændstof og smøreolie frem for egentlig sod, som er problemet i de ultrafine partikler fra dieselbiler. Derfor kan man ikke vide, om de ultrafine partikler fra DI-benzinbiler er lige så skadelige som dieselbilers.
Euro 6
Fra 2015 træder Euro-norm 6 i kraft for, hvor meget personbiler må udlede. Her er der for første gang sat en grænse for, hvor mange partikler en benzinbil med direkte indsprøjtning må udlede.
Hvordan producenterne vil løse det, er op til dem selv, men et bud kan være at montere et partikelfilter ligesom på dieselbiler. Om det virker, er Jesper Schramm dog ikke sikker på, da han er i tvivl om, hvorvidt de små partikler overhovedet bliver fanget af filteret. Men han mener, at det først og fremmest kræver mere kendskab til partiklerne, og dem har man ikke endnu.
