Diesel Teori

DIESEL TEORI COMMON RAIL

DIESEL TEORI COMMON RAIL

• Direkte innsprøytede dieselmotorer begynte allerede i 1974 på personbiler, ved hjelp av økt turtall og turboladetrykk har disse motorene siden midten av 80 tallet tatt over deler av markedet for ottomotorer.

• I 2008 var 40% av alle solgte biler diesel.• Avgass kravene skjerpes grunnet stort

fokus på miljø og klima.

DIESEL TEORI COMMON RAIL

• HVA ER DET FØRSTE DU TENKER OM COMMON RAIL? SKRIV NED DE 5 FØRSTE ORDENE DU TENKER.

• Fremtidens teknologi.• Veldig høyt trykk i systemet.• Elektronisk styrt innsprøyting, tid og mengde.• Forbedret forbrenning av drivstoffet.• Lavere utslipp av NoX og andre avgasser.

DIESEL TEORI COMMON RAIL

• Common rail er utviklet i hovedsak for å innfri følgende krav.

• Nye avgasskrav • Reduksjon av utslippet av NOx, CO, Hc, og

andre partikler.• Dette gjøres ved å øke trykket på innsprøytingen

samtidlig som forbruket reduseres vesentlig.• Redusere den klassiske diesel lyden.• Øke motor effekt og dreiemoment.

DIESEL TEORI COMMON RAIL

• I en diesel motor starter ikke forbrenningen av drivstoffet

umiddelbart etter innsprøyting i sylinderen, den starter først når

forstøvede drivstoffdråper kan antennes av den komprimerte og

varme luften i sylinderen. (opp mot 700 grader)

• Tenntiden for en dieselmotor er derfor forholdsvis lang.• Kompresjonsforholdet er ofte i området 20:1, luften komprimeres

typisk fra 1,5 til 100 bar under kompresjonen.

• Forstøvningstiden for dieselen er hovedsakelig avhengig av

dieselmotorens innsprøytningssystem, innsprøytingstrykk, utforming

av topplokk, stempel og forbrenningskammeret.• Innsprøytingstrykket varierer fra ca 300 – 3000 bar, dette avhenger

av motortype og driftsforhold.

DIESEL TEORI COMMON RAIL

DIESEL TEORI COMMON RAIL

• Temperatur på luften ved kompresjons slutt kan komme opp mot 700 grader.

• Temperaturen under forbrenningen kan komme opp i ca 2000 grader.

• Typisk trykk i sylinderen er 70-100 bar. • Trykket ved fult pådrag på direkte innsprøytet

dieselmotor er for personbiler 1200-1500 bar.• Temperaturen på retur diesel kan på CR1

komme opp i nesten 200 grader mens CR3 har en temperatur på retur dieselen som ligger rundt 70 grader.

DIESEL TEORI COMMON RAIL

Forstøvningstiden for dieselen er avhengig av

følgende kriterier:

• Dieselmotorens innsprøytningssystem

• Innsprøytingstrykket

• Utformingen av topplokk

• Utforming stempel

• Utforming av forbrenningskammeret.

DIESEL TEORI COMMON RAIL

• Et normalt forbrenningsløp kan deles inn i fire faser eller prosesser.

• Tenningsforsinkelse: Dette er tiden det tar fra drivstoffet sprøytes inn til det antenner.

• Detonerende forbrenning: Drivstoffet antennes flere steder samtidlig.

• Spredt forbrenning: Forbrenningen er spredt i sylinderen mens dysen sprøyter drivstoffet.

• Etterbrenning: HC partikler brennes opp uten synligflamme.

DIESEL TEORI COMMON RAIL

DIESEL TEORI COMMON RAIL

Tenningsforsinkelsen påvirkes av flere ting:• Det er ønskelig å ha denne tiden så kort som

mulig og vi skal se litt nærmere på hva som kan gjøres for å oppnå nettopp dette.

• Tenningsforsinkelsen er avhenging av mange faktorer, men vi kan dele de inn i to grupper. Den ene gruppen angår drivstoffet i seg selv mens den andre angår motoren og den skal vi se litt på nå.

DIESEL TEORI COMMON RAIL

• Vi husker at høyt kompresjonstrykk gir høyere temperatur og reduserer tenningsforsinkelsen

• Videre vil forbrenningsrom med utforming som gir stor bevegelse på lufta under kompresjonen bidra til bedre blanding av luften og det forstøvede drivstoffet.

• God forstøvning av drivstoffet under innsprøytingen bidrar også til reduksjon av tenningsforsinkelsen.

DIESEL TEORI COMMON RAIL

• Høyt turtall bidrar til en forlengelse av tenningsforsinkelsen og vi må dermed sprøyte drivstoffet inn tidligere.

• Det er dette problemet som begrenser dieselmotorens maksimale turtall i tilegg til at noen høytrykkspumper ikke er konstruert for høyere turtall enn 3000 o/min

DIESEL TEORI COMMON RAIL

• På moderne motorer er dysens åpningstid kontrollert av magnetiske ventiler styrt fra en styresentral

• I et slikt system er det relativt enkelt å dele opp innsprøytingen i forinnsprøyting og hovedinnsprøyting

• Pilot injection reduserer tennings - forsinkelsen for hovedinnsprøytingen.

DIESEL TEORI COMMON RAIL

• I en personbil ligger ofte forinnsprøytingen rundt 1mm3 mens det totale volumet ligger rundt 50-100mm3

• Mengden som sprøytes inn i en pilotinj er så liten slik at flammene er slukket før hovedinnsprøytingen starter.

• Bidra til å bedre de kjemiske forholdene for en forbrenning.

DIESEL TEORI COMMON RAIL

• Pilotinj bidrar altså til å redusere tenningsforsinkelsen og har to store fordeler.

• Langsommere trykkstigning i sylinderen og dermed mindre forbrenningsstøy fra motoren.

• Lavere maksimalt forbrenningstrykk og dermed mindre slitasje og belastning på motoren.

DIESEL TEORI COMMON RAIL

21

1a 2a

1 = Pilot-innsprøytning.

1a = Forbrenningstrykk med pilotinj.

2 = Hovedinnsprøytning.

2a = Forbrenningstrykk uten pilotinj.

DIESEL TEORI COMMON RAIL

• Vi kan derfor si at moderne dieselmotorer har følgende forutsetninger.

• Høyt innsprøytningstrykk noe som gir god forstøvning.

• Elektroniskstyrt innsprøyting noe som gir stor fleksibilitet og øker turtallspekteret.

• Pilotinjection som medfører liten tenningsforsinkelse.

• Lavt drivstoff forbruk og dermed lavere avgasser.

• Bedre akselerasjon og lavere støynivå.

DIESEL TEORI COMMON RAIL

DIESEL TEORI COMMON RAIL

DIESEL TEORI COMMON RAIL

• Fordeler med common rail• Trykket er høyt, kan komme opp mot 2800 bar • Svært fleksibelt innsprøytingstrykk • Stor fleksibilitet • Høyt trykk på drivstoffet selv ved lave turtall • Siden det er et fleksibelt trykk kan man ha en

flertrinns innsprøyting av drivstoffet.• Svært få komponenter

DIESEL TEORI COMMON RAIL

• Motorer med CR oppnår en høyere virkningsgrad fordi varmetapet i forbrenningskammeret og sylinderveggene er kraftig redusert. Dette fordi forbrenningen er konsentrert over stempelflaten.

•

DIESEL TEORI COMMON RAIL

DIESEL TEORI COMMON RAIL

Common RailPressure limiter

valve

Injector

Pressure controlvalve

Rail pressuresensorHigh pressure line

High pressure

Pump

Fuel return line

Low pressure line