Forsker: Direkte indsprøjtning er fremtiden for benzinbiler

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.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Filtrering af de mindste partikler burde ikke være det store problem. På grund af hurtige Brownske bevægelser kommer de lettere i kontakt med overflader, og når der først er kontakt skal de nok sætte sig fast (van der Waals kraft). Men dette forudsætter dog at partiklerne er dannet inden de når filteret. I mange tilfælde vil en stor del af partiklerne først dannes under afkølingen bag ved bilen. Dette problem er antageligt værst når udstødningen er meget varm eller det er meget koldt udenfor.

  • 0
  • 0

Da praktisk taget alt den nye teknik foregår i topstykket og motorstyringen, ville man kunne implementere den forbedrede forbrænding i eksisterende nyere biler ved at fremstille topstykker, som blot skal erstatte de eksisterende. Rent teknisk bør det sagtens kunne lade sig gøre. Imidlertid er det sikkert umuligt p.g.a. love og regler - - i Danmark.

  • 0
  • 0

Jeg er ikke særligt imponeret over Direct Injection systemet. Hvis man sammenligner ægte forbrugs tal, fra forum, mellem WV 2.0TFSI 2012 og Saab 2.0T fra 2002, så er der ca. 1km/l forskel. Det er efter min mening ikke imponerende, når der er 10 år mellem dem og eneste umildbare forskel er Direkt indsprøjt.

Det er på ingen måde en videnskabelig test, det er bare de tal jeg husker fra Saabklubdanmark og et hurtigt kik på VAG forum.

Min record er 13km/l på motorvej med 130km/t i en Saab 9-3 2.0 turbo fra 2000. En WV Golf fra 2012 er opgivet til 13.5km/l.

Hvad sker der når golfen, så skal have et ekstra filter på i fremtiden, tager det så mon 5% mere brændstof?

  • 0
  • 0

Nu er det også sådan, at hvad der kommer ud, afhænger af hvad der kommer - så brændstoffet er heller ikke uden betydning for dannelsen af partikler. Man kan derfor også reducerer udledningen af partikler ved at bruge renere brændstof eller ved at kommer mere ethanol i.

Dertil kan man som Lars indirekte skriver, gøre meget med turboer, som hæver forbrændingstemperaturen og kan bruges optimerer forbrændingstrykket. Her er der klart at Saab for 30 år siden begyndte at vise vejen til fremtidens motorer. Ingen forbrændingsmotor uden turbo.

  • 0
  • 0

I 1983 havde jeg sådan en "hidsig satan" med 110 HK og multipoint-indsprøjtning. På "langtur" ca. 100 km. med en fart på 80-130 km/t havde jeg et snit på 20.4 km/l. Her er det jo så lige værd at bemærke, at bilen kun vejede 975 kg. Ved bykørsel brugte den dog meget benzin. Måtte desværre skifte motoren ud med en 1.9S 90 HK, da politiet mente, den havde overskredet 20% regelen, hvilket den også lige præcis havde. Jeg slap heldigvis for afgiftsbøde på ca. 12000 kr. Men denne 90 HK- motor brugte meget mere benzin, sur røv. Problemet i dag er, at bilerne vejer meget mere end i gamle dage pga. sikkerhedsudstyr.

  • 0
  • 0

@Niels-Søren Bøgh

Man kan derfor også reducerer udledningen af partikler ved at bruge renere brændstof eller ved at kommer mere ethanol i.

Har du et link til dokumentation fra undersøgelser der viser at ethanol giver færre eller mindre farlige partikler end benzin?

Kan du reducere den andel af partikler der kommer fra udvaskning af motorolie som bliver forbrændt sammen med benzinen, ved at ændre ethanolandelen?

Jeg spørger fordi jeg på sider om CNG kan se at man med det brændstof minimerer udvaskningen.

  • 0
  • 0

Undersøgelser med E85 har vist at olien er renere, på grund af mindre skidt i olien fra forbrændingen, i forhold til benzin. Hvordan det så forholder sig med micro partikel antal, har jeg ikke fundet noget info omkring.

Andre industrimotorer der kører på gas (mulighvis CNG), har endnu renere forbrænding.

Der er bygget Tri Fuel biler, som kan køre på benzin, E85 og CNG, det ser jeg mere fremtid i, end at hænge fast ved om bilen er med direkt indsprøjt eller ej.

Jeg personligt venter bare på, at Danmark sænker afgiften, så får min 12 år gamle bil en omprogameret motorstyring og registreret som E85 bil. Så er den næsten så ren som elbiler på Dansk kulkraft.

Benzin vs E85 http://www.afdc.energy.gov/afdc/vehicles/e...

  • 0
  • 0

Benny:

E85 er bare 15% benzin tilsat 85% ethanol (sprint).

Ethanol (C2H5OH) forbrænder efter reaktionsskemaet: C2H5OH (l) + 3 O2 (g) → 2 CO2 (g) + 3 H2O (g)

Dermed forstås det, at sprit brænder rent - du får kun CO2 og vand.

Når man så taler om E85 2G (anden generation), så er biomassen der er brugt til at lave ethanolen CO2 neutral. Man får der for kun CO2 "udledning" fra de 15% benzin, som bidrager til klima debatten.

Dette er mindre CO2 end en el på dansk produceret strøm udleder.

Har man så en ufuldstændig forbrænding før man også CO og C - der er altså ikke ilt nok til reaktionen - så får man C, kul partikler og giftig kulilte.

Da min bil var til syn sidst, en Saab 9-5 BioPower (fleksi-fuel), så viste målingen -1 PPM CO - altså under der niveau som et Parts Per Million meter kan detektere. Dette var både i tomgang og med klampe i kælderen. Altså ingen forurening!

Vi du vide mere kan du læse EU's BEST program, hvor EU undersøger alle disse spørgsmål. Min bilmodel er her fremhævet, som godt eksempel.

  • 0
  • 0

E85 er bare 15% benzin tilsat 85% ethanol (sprint).

Nej, men der kan være op til 85% ethanol i sommerblandingen og op til 70% ethanol i vinterblandingen, da der ikke er afgifter på i Sverige, og det derfor er billigere, så kan vi nok regne med at der er iblandet op til det tilladte.

I ren benzin er der i Danmark tilsat 5% ethanol, derfor vil en eventuel miljøgevinst ved en sammenligning med E85 blive medregnet 2 gange.

På sigt når andelen af lokalt produceret 2generation ethanol stiger, er der forsynings sikkerheds gevinster, ingen tvivl om det, men her taler vi om partikel udledning, det har jeg lige søgt lidt på, og tilsyneladende kan der opnås et meget lille fald, men ikke større end at det er statistisk usikkert, biler med turbo og variabel kompression trækker lidt op, og biler med lambda sonde som kun omprogrammeres trækker ned.

...no statistically relevant difference between E85 and gasoline.

  • 0
  • 0

Benny du kan læse videre her:

http://www.bilviden.dk/sw97925.asp

Det eneste du m.f. opnår ved at bekæmpe f.eks. flexi-fuel biler, som du gør - tilfordel for, formoder jeg, elbiler, er at vi fortsat er det eneste land i EU, hvor vi ikke har E85. Og vi bliver ved med at tillade, at man køber nye biler, med dårlig og gammeldags teknologi. Du har jo reelt ikke noget alternativ på nuværende tidspunkt, der fungere.

Derved gå vi glip af en CO2 reduktion på 70% fra nye biler. Og ikke nok med det, vi går også glip af en konverteringsbølge af brugte biler, som alligevel forbliver på vejene i mange år endnu.

At der så kommer nye teknologier på sidelinjen er bare fint - men de er ikke klar endnu eller er konkurrencedygtige - selv om ideen er fantastisk og der er afgiftsfrihed på e.g. elbiler - så ændre det heller ikke på, at der skal afgifter i statskassen til at finansiere vores velfærdssamfund.

En flexi-fuel bil kan erhverves her og nu for få tusinde kr. ekstra, e.g. Opel 1000 kr., men i DK får vi ikke disse varianter, da der ikke er E85 på tanken.

Det eneste du opnår med, e.g. dine kampagner, med udtalelser der strider direkte mod EU og EU-undersøgelser - er ganske simpelt, at DK sakker bar ud i miljøforbedringer og mindre CO2 udledning. For reelt set, har du ikke noget andet at eller bedre at tilbyde, lige nu.

Du skal huske på, at vi har under 400 elbiler i DK og 2 mio. alm. biler, hvoraf ca. 25% kunne have været flexi-fuel på nuværende tidspunkt, som det ses i andre lande. 500.000 bil med en reduktion på 70% CO2, oven i 2 mio biler med en reduktion på 3% (E05) - det er trods alt meget bedre end den nuværende situation, som stort set er den samme som for 10 år siden.

Vi to vil i grunden det sammen, miljøforbedringer og mindre CO2, men forskellen er bare, at min filosofi er: "Mange bække små" og at vores velfærdssamfund ikke kan leve at give støtte og afgiftsfritagelser - Dertil skal vi gøre det vi kan i dag - og bare snakke og vente på mirakler i morgen.

Derfor hjælper jeg aktivt andre med at ombygge og få deres biler myndighedsgodkendt til flexi-fuel, og flere tæt på grænserne tanker nu E85 i Sverige og Tyskland jævnligt med en besparelse på ca. 20%. Hvad gør du?

  • 0
  • 0

Det eneste du m.f. opnår ved at bekæmpe f.eks. flexi-fuel biler, som du gør - tilfordel for, formoder jeg, elbiler, er at vi fortsat er det eneste land i EU, hvor vi ikke har E85.

Jeg er skam for flexi-fuel biler, men de skal ikke tilskrives nogle egenskaber de ikke har, og så synes jeg det er lidt dobbeltmoral at bestille en bil der kan ombygges til flexi-fuel, samtidig med at du har ondt over at der ikke er registreringsafgift på el-biler, el-biler bruger kun halvt så meget energi, men de betaler betydeligt mere i afgifter og moms, end ved benzin købt i Danmark, og i særdeleshed mere end flexi-fuel bilerne nogensinde kommer til på Svensk eller Tysk ethanol.

Og vi bliver ved med at tillade, at man køber nye biler, med dårlig og gammeldags teknologi. Du har jo reelt ikke noget alternativ på nuværende tidspunkt, der fungere.

Det billede kan jeg ikke genkende, du kan jo starte med at se på salgsstatistikken for 2011, og næsten alle modelopdateringer i 2012 indeholder en eller anden form for sparemotor, vi giver et nedslag i registreringsafgiften på 4.000 per km. for hver km. bilen kører mere end 16 km. på literen, så sparer du jo både på registreringsafgiften, på ejerafgiften, og på turen til tankstationen, efterspørgsel efter dårlig og gammeldags teknologi er så ringe at den type biler ikke tages hjem.

Derved gå vi glip af en CO2 reduktion på 70% fra nye biler.

Forudsat at vi selv kunne lave alt den ethanol uden CO2 genererende aktiviteter, som f.eks transport i forbindelse med fremstilling og distribution af ethanolen selv, så kunne vi få en CO2 reduktion, men den ville næppe være på hverken 35% eller 70%, alternativet til din flexi-fuel er jo de biler der rent faktisk blev handlet i 2011.

Du skal huske på, at vi har under 400 elbiler i DK og 2 mio. alm. biler, hvoraf ca. 25% kunne have været flexi-fuel på nuværende tidspunkt.

Alene hos Better Place er der 1.100 der har betalt reservationsgebyret, så når quick drop stationerne åbner med landsdækende service til April så sker der noget, Better Place er sikre på at afsætte 2.500 el-biler i år, men de håber på 4.000, det er ikke meget i forhold til de 160-170.000 køretøjer der skal sælges i år, men så kommer Opel Ampera, Nissan Leaf, citroen CZero, Renault Zoe, mange begge små, er det ikke det du selv siger,

Du skriver at 25% kunne have været flexi-fuel, men med hvilket formål, vi iblander allerede 5% ethanol til alt benzin, og vi skal lige som Sverige importere fra Brasilien eller Italien, når jeg alligevel godskriver det for Sverige er det fordi de har ambitionen om at det kun er for en kort årrække før de kan forsyne sig selv, det går jo fint i spænd med deres træindustri.

I stedet for at yderligere at konvertere 15-20% af brændstoffet fra benzin til ethanol, så kan vi spare brændstoffet, den fransk producerede Yaris hybrid går 29 kml benzin, VW Polo bluemotion 27,8 kml benzin, og Kia Rio med eco diesel motor kører 31,3 kml diesel, ikke i økoræs men i NEDC.

...og flere tæt på grænserne tanker nu E85 i Sverige og Tyskland jævnligt med en besparelse på ca. 20%. Hvad gør du?

Jeg tanker diesel herhjemme, men forsøger at ramme tidspunkter med rabat, dertil forsøger jeg at holde det korrekte dæktryk, og holde hastigheden på 110, selv om 130 er tilladt, i tæt trafik forsøger jeg at køre forudseende og defensivt, de må godt komme foran, de skal jo også nå at tanke, og jeg kommer alligevel først frem, og bruger mindst brændstof.

Mange glemmer mattematikken, hvis du ligger og svinger mellem 100 og 130 så skal du køre rigtig langt for at komme 10 minutter foran ham bil der ligger og svinger mellem 100 og 110, husk også på at bilerne er neutraliseret på strækninger med kø kørsel gennem vejarbejde.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten